こんにちは。アラフォーパパです。
前回は、「DNA関連の問題３」について紹介しました。
シャルガフの規則を使った問題やアミノ酸の数を求めるような問題について考えてみました。
ぜひ計算問題をやってみてください。
今回は、細胞周期について学びたいと思います。
細胞が細胞分裂をすることは、みなさんご存知だと思います。
しかし、細胞分裂がどのように行われているのか、細胞内でどんな変化が起きているかについてはご存知ですか？
詳しく見ていきたいと思います。
それではご覧ください。
細胞周期とは
細胞周期とは、体細胞分裂によって生じた細胞が、再び２つの細胞に分裂するまでの過程のことです。
間期と分裂期に分けて考えることができます。
また、分裂を停止した細胞の状態をG0期と呼び、細胞周期から離脱した状態になることがあります。
間期
はじめに、間期について決められていることを確認していきたいと思います。
間期といっても、大きく３つの期間に分かれていて、それぞれG1期、S期、G2期と呼ばれています。
通常はG1期からS期へと移行し、S期からG2期へと移行します。
その後G2期から分裂期へと移っていきます。
それぞれの期で異なる現象が細胞内で起きているために、名称を分けています。
G1期
間期の最初に訪れるG1期は、DNA合成準備期とされています。
細胞のサイズは大きくなり、DNA合成に必要なmRNAなどの合成が行われます。
基礎生物の範囲を逸脱しますが、G1期からS期へ移行する間には、サイクリンD-CDK4とサイクリンE-CDK2複合体が存在して、S期へと移行できるかどうかの制御をしています。
最終的に、サイクリンE-CDK2複合体が増殖し、p27Kip1をリン酸化して分解していき、S期への進行が実現します。
S期
次にS期についてです。
G1期からS期へと移行すると、DNA合成が行われます。
そのため、S期はDNA合成期と呼ばれます。
新たに合成されたDNAが適切に機能するにはヌクレオソームを形成する必要があるため、S期の初期にヒストンタンパク質の合成が行われます。
ここでも生物基礎の範囲を逸脱しますが、S期の初期にサイクリンE-CDK2複合体がヒストン遺伝子の転写のコアクチベーターをリン酸化することで、ヒストン遺伝子の転写が増加します。
その後、クロマチンを再構築していくことになります。
また、細胞にとってとても重要なチェックがS期で行われています。
それは、DNA損傷チェックです。
DNA損傷がある場合は、それを含んだ細胞を増殖させないようにするために、DNA修復や細胞周期の停止が行われるのです。
G2期
間期の最後はG2期です。
G2期は、分裂の準備の最終段階が始まり、タンパク合成が増加します。
言い換えると、有糸分裂の直前の段階です。
生物によってはG2期が存在しない種もいます。
分裂期
分裂期はM期と言われています。
M期は大まかには有糸分裂と細胞質分裂に分かれています。
さらに、有糸分裂は4つの時期（前期、中期、後期、終期）に分かれて考えられています。
最初に前期が訪れ、長い染色室の糸が凝縮し始めて分裂染色体となります。
この凝縮では、染色体が太く短くなってコイル状に変化します。
染色体はすでにS期で複製されていますので、染色分体と呼ばれる同一の単位の対になっています。
染色分体には、セントロメアがあり、その中にはキネトコアという微小管が結合できる構造があることがわかっています。
また、微小管からなる紡錘体が形成され始めます。
次に中期です。
細胞の赤道面に染色体が並んでいる期間と差しています。
紡錘体が完成しており、各極から赤道面に微小管が伸びていて、セントロメア中のキネトコアに結合しています。
後期に移ると、染色体は両極へ向かって分離します。
分離後は、ゆっくりと両極それぞれへと移動していきます。
有糸分裂の最終段階が終期です。
染色体は、コイル状の形が解け、脱凝縮します。
新しい核膜が、染色体の周りを囲み、形成されていきます。
紡錘体から伸びていた微小管は消えていき、核小体が見えるようになります。
有糸分裂が終わると、細胞質分裂が起きます。
細胞質が分かれて、2つの細胞が生じることになります。
この時、アクチンとミオシンでできた収縮環によって、分裂するためのくびれができていきます。
G0期
G0期は増殖能力は保っているが、細胞分裂を停止している状態のことです。
体内に存在するほとんどの細胞はG0期にとどまっていると言われています。
臓器が過剰に大きくなることを防ぐための機構と考えられています。
ちなみに、がん細胞はG0期にとどまることがないため、延々と増殖し、大きくなっていってしまいます。
まとめ
いかがでしたでしょうか。
今回の記事は「細胞周期」と題したものでした。
細胞終期は細胞分裂やDNA合成などで細かく分類分けされています。
もちろんヒトがこれまでの研究成果に基づいて勝手に定めたわけですが、起きている事に分割して時期の名前がついているため、セットで覚える必要があります。
ぜひ繰り返しご覧ください。
最後までご覧いただき、ありがとうございました！
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