細胞分裂は、すべての生物が成長リビングと再生を可能にするプロセスです。原核生物と真核生物では、細胞分裂の結果、元の細胞と同じ遺伝情報を持つ娘細胞ができます。これは、分割の前に、DNAに含まれる情報が複製されるために起こります。
原核生物では、分裂は二分裂によって起こります。ほとんどの原核生物のゲノムは環状DNA分子です。これらの生物には核はありませんが、DNAは核様体と呼ばれるコンパクトな形をしており、それを取り巻く細胞質とは異なります。
出典：Retama
真核生物では、分裂は有糸分裂と減数分裂を通して起こります。真核生物のゲノムは、核内に組織化された大量のDNAで構成されています。この組織は、DNAとタンパク質のパッケージングに基づいており、数百または数千の遺伝子を含む染色体を形成しています。
単細胞と後生動物の両方の非常に多様な真核生物には、有糸分裂と減数分裂が交互に繰り返されるライフサイクルがあります。これらのサイクルは、次のようなものです。a）生殖減数分裂（動物、一部の真菌および藻類）、b）接合子減数分裂（一部の真菌および原生動物）; およびc）配偶子分裂と接合子減数分裂（植物）の交互。
タイプ
細胞分裂は、二分裂、有糸分裂、または減数分裂による可能性があります。これらのタイプの細胞分裂に関与する各プロセスを以下に説明します。
二分裂
原核分裂、二分裂は無性生殖の一種です。
二分裂は、それぞれが元の細胞のDNAの同一のコピーを持つ2つの娘細胞を生じさせる細胞の分裂で構成されています。
原核細胞の分裂の前に、複製の起点と呼ばれる二本鎖DNA上の特定の部位で始まるDNA複製が起こります。複製酵素は原点から両方向に移動し、二本鎖DNAの各鎖のコピーを1つ生成します。
DNA複製後、細胞は伸長し、DNAは細胞内で分離されます。すぐに、新しい形質膜が細胞の中央で成長し始め、中隔を形成します。
このプロセスは、古細菌を含む原核生物で進化的に高度に保存されているFtsZタンパク質によって促進されます。最後に、細胞が分裂します。
細胞周期と有糸分裂
真核細胞が2つの連続する細胞分裂の間から通過する段階は、細胞周期として知られています。細胞周期の持続時間は、細胞の種類に応じて、数分から数か月までさまざまです。
細胞周期はM期と界面の2段階に分かれています。M期には、有糸分裂と細胞質分裂と呼ばれる2つのプロセスが発生します。有糸分裂は核分裂から成ります。元の核に存在するのと同じ数とタイプの染色体が娘核に見られます。多細胞生物の体細胞は有糸分裂によって分裂します。
細胞質分裂は、細胞質が分裂して娘細胞を形成することからなる。
インターフェイスには3つのフェーズがあります。1）G1細胞は成長し、このフェーズでほとんどの時間を費やします。2）S、ゲノム重複。3）G2、ミトコンドリアおよび他のオルガネラの複製、染色体の凝縮、および微小管の集合など。
有糸分裂の段階
有糸分裂はG2期の終わりに始まり、前期、前中期、中期、後期、終期の5つの段階に分かれます。それらはすべて継続的に発生します。
前期
前期。Leomonaci98、Wikimedia Commonsから
この段階では、有糸分裂紡錘体または有糸分裂装置の組み立てが主な出来事です。前期は、クロマチンの圧縮から始まり、染色体を形成します。
各染色体には、セントロメアの近くで強く結合している、同一のDNAを持つ姉妹染色分体ペアがあります。コヘシンと呼ばれるタンパク質複合体がこの結合に参加します。
各動原体は、微小管に結合するタンパク質の複合体である動原体に付着しています。これらの微小管により、染色体の各コピーを娘細胞に移すことができます。微小管は細胞の両端から放射し、有糸分裂装置を形成します。
動物細胞では、前期の前に、中心体の複製が発生します。中心体の複製は、微小管の主な組織化の中心であり、親子の中心体が集まる場所です。各中心体は細胞の反対側の極に達し、有糸分裂装置と呼ばれるそれらの間の微小管の橋を確立します。
最近進化した植物では、動物細胞とは異なり、中心体はなく、微小管の起源は不明です。緑藻などの古い進化起源の光合成細胞には、中心体があります。
前中期
レオモナチ98
有糸分裂は、染色体の分離と核膜孔複合体と核小体の核膜の分布を確実にしなければなりません。核膜（EN）が消えるかどうか、およびENの高密度化の程度に応じて、有糸分裂は閉じたものから完全に開いたものまでさまざまです。
たとえば、S。cerevisaeでは有糸分裂は閉じており、A。nidulansでは半開きであり、人間では有糸分裂です。
閉じた有糸分裂では、紡錘体の極体が核エンベロープ内にあり、核および細胞質の微小管の核形成点を構成しています。細胞質微小管は、細胞皮質と、そして染色体の動原体と相互作用します。
半開放型有糸分裂では、ENが部分的に分解されているため、核空間は中心体からの有核微小管とENの2つの開口部から侵入し、ENで囲まれた束を形成します。
開放有糸分裂では、ENの完全な分解が起こり、有糸分裂装置が完成し、染色体が細胞の中央に向かって移動し始めます。
中期
有糸分裂中期中に細胞の赤道プレートに整列した染色体
中期では、染色体は細胞の赤道に並ぶ。細胞の内周を通る紡錘の軸に垂直な仮想平面は中期板と呼ばれます。
哺乳動物細胞では、有糸分裂装置は中央の有糸分裂紡錘体と一対のアスターに組織化されています。有糸分裂紡錘体は、細胞の赤道で分割された2つの左右対称の微小管の束で構成され、2つの反対側の半分を形成します。アスターは、スピンドルの各極にある微小管のグループで構成されています。
有糸分裂装置には3つのグループの微小管があります。1）星状体は星状体を形成し、中心体から始まり、細胞皮質に向かって放射します。2）キネトコアを介して染色体に付着しているキネトコア; および3）極性、反対の極からの微小管と互いにかみ合う。
上記のすべての微小管において、（-）端は中心体に面しています。
植物細胞では、中心体がない場合、紡錘体は動物細胞のものと似ています。スピンドルは反対の極性を持つ2つの半分で構成されます。両端（+）は赤道プレート上にあります。
後期
出典：Leomonaci98、Wikimedia Commons
後期は初期と後期に分けられます。初期後期では、姉妹染色分体の分離が発生します。
この分離は、結合を維持するタンパク質が切断され、動原体の微小管の短縮があるために発生します。姉妹染色分体のペアが分離するとき、それらは染色体と呼ばれます。
染色体の極方向シフト中に、動原体は、その（+）末端が解離するのと同じ動原体の微小管に沿って移動します。このため、有糸分裂中の染色体の動きは、モータータンパク質を必要としない受動的なプロセスです。
後期の後期には、極の分離が大きくなります。極性微小管の（+）端に接続されたKRPタンパク質は、重複している領域で、隣接する逆平行極性微小管の（+）端に向かって移動します。したがって、KRPは隣接する極性微小管を（-）端に向かって押します。
植物細胞では、染色体の分離後、相互にかみ合った、または重なり合った微小管のある空間が紡錘体の中央に残ります。この構造は、フラグモプラストと呼ばれる細胞質分裂装置の開始を可能にします。
終末期
終末期。レオモナチ98
終末期では、さまざまなイベントが発生します。染色体は極に達します。動原体が消えます。極性微小管は伸長し続け、細胞質分裂のために細胞を準備します。核エンベロープは、母エンベロープのフラグメントから再形成されます。核小体が再び現れます。染色体は凝縮されていません。
細胞質分裂
細胞質分裂は、細胞が分裂する細胞周期のフェーズです。動物の細胞では、アクチンフィラメントの収縮帯によって細胞質分裂が起こります。これらのフィラメントは互いにすり抜け、ストラップの直径は減少し、セルの周囲にへき開溝が形成されます。
狭窄が続くと、溝が深まり、中央体を含む細胞間ブリッジが形成されます。細胞間ブリッジの中央領域には微小管の束があり、これは電気分解基質で覆われています。
有糸分裂後の姉妹細胞間の細胞間ブリッジの破壊は、離脱によって発生します。離脱には3つのタイプがあります。1）機械的破壊メカニズム。2）内部小胞による充填のメカニズム; 3）核分裂のための原形質膜の収縮。
植物細胞では、膜成分がそれらの中に集まり、細胞プレートが形成されます。このプラークは、原形質膜の表面に到達するまで成長し、それと融合し、細胞を2つに分割します。次に、セルロースが新しい細胞膜に堆積し、新しい細胞壁を形成します。
減数分裂
減数分裂は、染色体数を半分に減らす一種の細胞分裂です。したがって、二倍体細胞は4つの一倍体娘細胞に分裂します。減数分裂は生殖細胞で起こり、配偶子を発生させます。
減数分裂の段階は、核と細胞質の2つの分裂、すなわち減数分裂Iと減数分裂IIで構成されます。減数分裂Iでは、相同染色体の各ペアのメンバーが分離します。減数分裂IIでは、姉妹染色分体が分離し、4つの一倍体細胞が生成されます。
有糸分裂の各段階は、前期、前中期、中期、後期、および終期に分けられます。
減数分裂I
-前期I.染色体が凝縮し、紡錘体が形成され始めます。DNAは2倍になりました。各染色体は、セントロメアに付着した姉妹染色分体で構成されています。シナプスの間に相同染色体がペアになり、異なる配偶子を作るための鍵となる交叉を可能にします。
-中期I.相同染色体のペアが中期プレートに沿って並んでいます。キアズムはペアを一緒に保つのを助けます。各極の動原体の微小管は、相同染色体の動原体に結合します。
-後期I.動原体の微小管が短縮され、相同ペアが分離されます。1つの複製ホモログはセルの1つの極に移動し、もう1つの複製ホモログは極の反対側に移動します。
-終期I.別々の同族体が細胞の各極でグループを形成します。核膜が再形成されます。細胞質分裂が起こります。得られた細胞は、元の細胞の半分の数の染色体を持っています。
減数分裂II
-前期II。各細胞に新しい紡錘体が形成され、細胞膜が消えます。
-中期II。スピンドルの形成が完了しました。染色体には、セントロメアで結合した姉妹染色分体が中期プレートに沿って並んでいます。反対の極から始まる動原体の微小管が動原体に結合します。
-後期II。微小管は短くなり、動原体は分裂し、姉妹染色分体は分離し、反対の極に向かって移動します。
-テロフェーズII。核膜は染色体の4つのグループの周りに形成されます。4つの一倍体細胞が形成されます。
重要性
いくつかの例は、さまざまな種類の細胞分裂の重要性を示しています。
-有糸分裂。細胞周期には不可逆的なポイント（DNA複製、姉妹染色分体の分離）とチェックポイント（G1 / S）があります。p53タンパク質は、G1チェックポイントの鍵です。このタンパク質は、DNA損傷を検出し、細胞分裂を停止し、損傷を修復する酵素の活性を刺激します。
ヒトのがんの50％以上で、p53タンパク質は特定のDNA配列に結合する能力を無効にする変異を持っています。p53の変異は、タバコの煙に含まれるベンゾピレンなどの発がん物質によって引き起こされる可能性があります。
-減数分裂。それは有性生殖に関連しています。進化論の観点から、有性生殖はDNAを修復するプロセスとして生じたと考えられています。したがって、相同染色体からの情報に基づいて、染色体への損傷を修復することができる。
二倍体の状態は古代の生物では一過性であったと考えられていますが、ゲノムが大きくなるにつれて関連性が高まりました。これらの生物では、有性生殖は補完、DNA修復、遺伝的変異の機能を持っています。
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