有糸分裂と減数分裂

細胞は、有糸分裂と減数分裂の2つの方法で分裂して繁殖します。 有糸分裂は、単一の親細胞から発生する2つの遺伝的に同一の娘細胞をもたらす細胞分裂のプロセスです。 一方、 減数分裂は、核の2つの分裂を含む生殖細胞の分裂であり、それぞれが元の細胞の染色体の半分の数を有する4つの配偶子、または性細胞を生じさせる。

有糸分裂は、単細胞生物によって繁殖するために使用されます。 また、組織、繊維、および膜の有機的成長にも使用されます。 減数分裂は、生物の有性生殖に見られます。 男性と女性の性細胞(卵子と精子)は、減数分裂の最終結果です。 それらは組み合わさって、遺伝的に異なる新しい子孫を生み出します。

比較表

減数分裂と有糸分裂の比較表
減数分裂 有糸分裂
生殖の種類性的無性
で発生人間、動物、植物、菌類。すべての生物。
遺伝的に異なる同一
クロスオーバーはい、染色体の混合が発生する可能性があります。いいえ、クロスオーバーは発生しません。
定義相同染色体の分離により染色体数が半分に減少し、2つの半数体細胞を生成する細胞増殖の一種。細胞が2つに分裂してレプリカを生成し、結果として生じる各二倍体細胞に同数の染色体がある無性生殖のプロセス。
ホモログのペアリングはい番号
関数有性生殖による遺伝的多様性。細胞の再生と体の一般的な成長と修復。
分割数21
生産された娘細胞の数4半数体細胞2倍体細胞
染色体数半分に削減。同じまま。
手順(減数分裂1)前期I、中期I、後期I、終期I; (減数分裂2)前期II、中期II、後期IIおよび終期II。前期、中期、後期、終期。
カリオキネシス間期Iで発生します。間期に発生します。
細胞質分裂テロフェーズIおよびテロフェーズIIで発生します。Telophaseで発生します。
セントロメレス分割動原体は、後期Iではなく、後期IIで分離します。動原体は後期に分裂します。
作成する性細胞のみ:雌の卵細胞または雄の精子細胞。性細胞以外のすべてを作ります。
発見者オスカー・ハートウィグワルサー・フレミング

目的の違い

両方のタイプの細胞分裂が多くの動物、植物、および真菌に見られますが、有糸分裂は減数分裂よりも一般的であり、より多様な機能を持っています。 有糸分裂は、単細胞生物の無性生殖の原因であるだけでなく、ヒトなどの多細胞生物の細胞の成長と修復を可能にするものでもあります。 有糸分裂では、細胞はそれ自体の正確なクローンを作ります。 このプロセスは、子供の大人への成長、切り傷や打撲の治癒、さらにはヤモリやトカゲのような動物の皮膚、手足、付属物の再生の背後にあるものです。

減数分裂は、(特に生殖細胞の)より具体的なタイプの細胞分裂であり、親細胞で見つかった染色体の半分を含む卵子または精子の配偶子をもたらします。 多くの機能を持つ有糸分裂とは異なり、減数分裂には狭いながらも重要な目的があります:有性生殖を支援します。 それは子供たちが関係することを可能にするプロセスですが、それでも2人の親とは異なります。

減数分裂と遺伝的多様性

有性生殖では、減数分裂のプロセスを使用して遺伝的多様性を高めます。 無性生殖(有糸分裂)によって作成された子孫は遺伝的に親と同一ですが、減数分裂中に作成された生殖細胞は親細胞とは異なります。 いくつかの突然変異は減数分裂中に頻繁に発生します。 さらに、生殖細胞には染色体のセットが1つしかないため、子孫の遺伝物質の完全なセットを作成するには2つの生殖細胞が必要です。 したがって、子孫は両親と祖父母の両方のセットから遺伝子を受け継ぐことができます。

遺伝的多様性は、人口を環境に対してより回復力と順応性のあるものにし、長期にわたって生存と進化の機会を増やします。

単細胞生物の生殖の形態としての有糸分裂は、約38億年前に生命そのものに由来していました。 減数分裂は、約14億年前に現れたと考えられています。

有糸分裂と減数分裂の段階

細胞は間期として知られる段階でその存在の約90%を費やします。 細胞は小さい場合により効率的かつ確実に機能するため、ほとんどの細胞は、間期に単純に大きくなるのではなく、通常の代謝タスクを実行し、分裂し、死ぬ。 細胞は、DNAを複製し、タンパク質に基づく中心小体を複製することにより、分裂の準備をします。 細胞分裂が始まると、細胞は有糸分裂期または減数分裂期に入ります。

有糸分裂では、最終産物は2つの細胞です:元の親細胞と新しい、遺伝的に同一の娘細胞。 減数分裂はより複雑で、追加の段階を経て4つの遺伝的に異なる半数体細胞を作成し、それらが結合して新しい遺伝的に多様な二倍体子孫を形成する可能性があります。

減数分裂と有糸分裂の違いを示す図。 OpenStax Collegeからの画像。

有糸分裂の段階

有糸分裂期には、前期、中期、後期、終期の4つがあります。 植物細胞には、前期の前に発生する前期という追加の期があります。

  • 有糸分裂前期には、核膜(「エンベロープ」と呼ばれることもある)が溶解します。 間期のクロマチンはしっかりとコイル状になり、染色体になるまで凝縮します。 これらの染色体は、セントロメアで結合された2つの遺伝的に同一の姉妹染色分体で構成されています。 中心体は核から反対方向に離れ、紡錘体装置を残します。
  • 中期では、染色体の動原体の両側にあるモータータンパク質が、反対側の動原体の引っ張りに従って染色体を動かし、最終的にそれらを細胞の中心に沿って垂直線に配置します。 これは、 中期プレートまたは紡錘赤道として時々知られています。
  • 紡錘体繊維は後期中に短縮し始め、姉妹染色分体を動原体で引き離します。 これらの分裂した染色体は、細胞の両端にある中心体に向かって引きずられ、多くの染色分体が一時的に「V」字型に見えます。 細胞の2つの分裂した部分は、細胞周期のこの時点で「娘染色体」として公式に知られています。
  • 終期は、有糸分裂細胞分裂の最終段階です。 終期の間、娘染色体は親細胞のそれぞれの末端に付着します。 前のフェーズは、逆方向にのみ繰り返されます。 紡錘体が溶解し、分離した娘染色体の周囲に核膜が形成されます。 これらの新たに形成された核内で、染色体はほどけてクロマチン状態に戻ります。
  • 最後のプロセスである細胞質分裂は、娘染色体が娘細胞になるために必要です。 細胞質分裂は細胞分裂プロセスの一部ではありませんが、細胞周期の終わりを示し、娘染色体が2つの新しいユニークな細胞に分かれるプロセスです。 有糸分裂のおかげで、これらの2つの新しい細胞は互いに遺伝的に同一であり、元の親細胞と同一です。 彼らは今、彼ら自身の個々の中間期に入ります。

減数分裂の段階

細胞分裂が起こる2つの主要な減数分裂段階があります:減数分裂1と減数分裂2です。両方の主要な段階には、独自の4つの段階があります。 減数分裂1には前期1、中期1、後期1、終期1があり、減数分裂2には前期2、中期2、後期2、終期2があります。細胞質分裂も減数分裂に関与します。 しかし、有糸分裂のように、それは減数分裂自体とは別のプロセスであり、細胞質分裂は分裂の異なる時点で現れます。

減数分裂I対減数分裂II

より詳細な説明については、Meiosis 1 vs. Meiosis 2を参照してください。

減数分裂1では、生殖細胞は2つの半数体細胞に分割され(その過程で染色体の数が半分になります)、主な焦点は類似の遺伝物質(例えば、髪の遺伝子。遺伝子型と表現型も参照)の交換にあります。 有糸分裂と非常によく似た減数分裂2では、2つの二倍体細胞がさらに4つの半数体細胞に分裂します。

減数分裂の段階I

  • 最初の減数分裂期は前期1です。 有糸分裂の場合と同様に、核膜が溶解し、クロマチンから染色体が発達し、中心体が押し離されて紡錘体が作られます。 両方の親からの相同(類似)染色体は、交差と呼ばれるプロセスでDNAをペアリングして交換します。 これは遺伝的多様性をもたらします。 これらのペアになった染色体(各親から2つ)は、テトラドと呼ばれます。
  • 中期1では、紡錘体繊維の一部が染色体の動原体に付着します。 繊維は、細胞の中心に沿って四分子を垂直線に引っ張ります。
  • 後期1は、四分体が互いに引き離され、ペアの半分がセルの一方の側に行き、もう半分が反対側に行くときです。 有糸分裂の場合のように、染色分体ではなく、染色体全体がこのプロセスで動いていることを理解することが重要です。
  • 後期1の終期終期1の発達の間のある時点で、細胞質分裂が細胞を2つの娘細胞に分割し始めます。 終期1では、紡錘体が溶解し、親細胞/新しい細胞の反対側にある染色体の周囲に核膜が発達します。

減数分裂IIの段階

  • 前期2では、中心体が形成され、2つの新しい細胞に押し出されます。 紡錘装置が発達し、細胞の核膜が溶解します。
  • 紡錘繊維は中期2の染色体動原体に接続し、細胞の赤道に沿って染色体を並べます。
  • 後期2の間に、染色体の動原体が壊れ、紡錘繊維が染色分体を引き離します。 この時点で、細胞の2つの分割部分は「姉妹染色体」として公式に知られています。
  • 終期1と同様に、 終期2は細胞質分裂によって助けられ、細胞質分裂は両方の細胞をさらに分裂させ、配偶子と呼ばれる4つの半数体細胞をもたらします。 これらの細胞内で核膜が発達し、再び自身の中間期に入ります。

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