有糸分裂性細胞周期

染色体とは、ヒストンと呼ばれる特別なタンパク質の周りにきつく巻き付けられた非常に長いDNA分子である。このようにDNAを巻き付けることで、核の中に極めて長いDNAを納め、整然とした状態を保っている。

細胞分裂の前には、DNAが複製される（この複製過程を複製：replicationと呼ぶ）。複製後、各染色体は2つの同一のコピーで構成され、それらは相同染色体（sister chromatids） と呼ばれる。これら2つのコピーは、中心粒（centromere） と呼ばれる点で结合在一起されている。染色体の先端はテロメア（telomeres） という構造によって保護されている。

有糸分裂は、遺伝的に同一な2つの娘細胞を作る核分裂の一種である。親細胞や娘細胞同士が、全く同じ遺伝子を持っている。

これは以下のために重要である：

• 多細胞生物の成長（より多くの細胞を作ること）。
• 損傷を受けたり死んだりの細胞の交換。
• 新たな細胞を作ることで組織を修復すること。
• 無性生殖（1つの親から遺伝的に同一の子孫を作る）。

細胞周期とは、ある分裂から次の分裂までの細胞の全生涯である。3つの部分に分かれる：

1. 間期 — 最も長い期間。G₁相で細胞が成長し、S相でDNAを複製（複製）し、G₂相で再び成長して分裂準備をする。
2. 有糸分裂 — 核が2つの同一の核に分裂する。
3. 細胞質分裂 — 残りの細胞質が分裂し、2つの独立した娘細胞となる。

*周期の大部分は間期（G₁, S, G₂）であり、有糸分裂（M）と細胞質分裂は短い部分である

有糸分裂指数

有糸分裂指数とは、サンプル中の有糸分裂处于している細胞の割合である。顕微鏡下で細胞を数えることで求める：

** worked example.** 根尖サンプルにおいて、観察された $50$ 個の細胞のうち $8$ が有糸分裂处于している。有糸分裂指数を求めよ。

有糸分裂指数が高いことは、多くの細胞が急速に分裂していることを意味する。成長中の根尖では正常だが、成人の動物組織では制御不能な増殖の警告信号となる可能性がある。

DNAが複製される際、複製装置は分子の極端な末端まで到達できないため、毎回わずかに一部が失われる。テロメアは末端にある短く反復するDNA配列であり、遺伝子を持たない。テロメアが短くなることで、複製中に重要な遺伝子が失われることを防いでいる。

幹細胞とは、未分化な細胞であり、有糸分裂によって分裂を続け、異なる特化した細胞型へ分化（変化）することができる。幹細胞は、失われた細胞の交換や組織修復のための新細胞の源である。

細胞周期は通常厳密に制御されており、必要な場合のみ細胞が分裂する。この制御が失われると、細胞は止まらずに繰り返し分裂することがある。この制御不能な分裂により、腫瘍と呼ばれる細胞の塊が生じる。

有糸分裂は4つの段階を経る。写真顕微鏡像やスライド上でそれらを識別できる必要がある。

その後、細胞質分裂が起こる。動物細胞では、細胞表面膜が内側へくびれ入って細胞を分割する。植物細胞では、中央に新しい壁が形成される。結果として、遺伝的に同一な娘細胞が2つ生成される。

よくある間違い。

• 有糸分裂前期でDNAが複製されると述べる。それはより早く、間期のS期で行われる。有糸分裂前期にはすでに各染色体は2本の姉妹染色单体を持っている。
• 間期を「静止期」と呼ぶ。細胞は非常に活発である：成長し、タンパク質や小器官を作製し、DNAを複製する。
• S期で染色体数が倍増すると述べる。DNA量は倍増するが、染色体数はそのままです：各染色体はこれ以上、着丝点で結合した2本の姉妹染色单体を持つことになる。
• 中期で着丝点の分裂を記述する。中期では染色体が中央に並ぶだけである。着丝点は分裂するのは後期の始まりである。
• 核が見えるだけで「有糸分裂中」の細胞として数える。染色体が糸状に見えている細胞のみ（前期〜末期）を数えるべきである。

• 各段階に重要な出来事を一つずつ含めて、順序通り（前期、中期、後期、末期）覚える；間期（G1, S, G2）は有糸分裂には含まれない。
• 有糸分裂により、成長、修復、無性生殖のために、遺伝的に同一な二倍体の細胞が2つ生成される。
• 有糸分裂指数 $=$ 有糸分裂中の細胞 $\div$ 全細胞；高い値は急速な分裂を意味する。
• 増殖制御不能な有糸分裂と腫瘍との関連、およびテロメアの短縮と分裂回数の限界との関連を理解する。