主な違い – 核分裂 vs 細胞質分裂
細胞分裂には、核分裂と細胞質分裂という2つの段階があります。
核分裂は、複製された遺伝物質が2つの娘核の間で均等に分割されることである。
核分裂の間、一連のイベントが行われ、これを総称して有糸分裂と呼ぶ。
通常、有糸分裂の際には、核分裂の後に細胞質の分裂である細胞質分裂が行われる。
細胞質分裂では、細胞質も細胞小器官も等しく分割される。
核分裂と細胞質分裂の大きな違いは、核分裂は複製された遺伝物質が2つの娘核の間で均等に分配されるのに対し、細胞質分裂は2つの娘細胞の間で細胞質がほぼ均等に分配される点です。
本稿では、その内容を探る。
- カリオキネシスとは
– 定義、特徴、メカニズム - 細胞質分裂とは
– 定義、特徴、メカニズム - カリオキネシスとサイトカイネシスの違いとは？
カリオキネシスとは
核分裂とは、2つの核の間で遺伝物質が均等に分配されることであり、細胞分裂の最初のステップです。
染色体分離の一連の連続したイベントから構成され、これらを総称して有糸分裂と呼ぶ。
有糸分裂は、2種類の核分裂のうちの1つで、無性生殖の際に植物細胞で、集団の細胞数を増やすために行われるものです。
もう一つの核分裂は減数分裂であり、有性生殖において配偶子を作る際に生殖細胞で観察される。
有糸分裂期は細胞周期のM期と呼ばれる。
真核生物の染色体は、細胞周期の第1期である間期のS期に複製される。
間期はM期に続いて行われる。
複製された染色体には、セントロメアによって結合された2本の姉妹染色分体が含まれる。
生物の有糸分裂には、開放型有糸分裂と閉鎖型有糸分裂の2種類があります。
動物の開口分裂では、核膜が破壊されて染色体が分離される。
しかし、菌類では、染色体はそのままの核の中で分離されるため、閉鎖分裂と呼ばれる。
図1に有糸分裂の概要を示す。
図1 有糸分裂の概要
カリオキネシスのメカニズム
複製された染色体は、間期には染色体凝縮によって固く巻かれ、短くて太い糸状の構造を示す。
また、そのセントロメアには、核分裂に重要なタンパク質の一種であるキネトコアが付着している。
細胞分裂に必要なタンパク質は間期で合成され、小器官を含む細胞構成要素はその数を増やしていく。
分裂は、プロフェーズ、メタフェーズ、アナフェーズ、テロフェーズの4つの段階を順次経て行われる。
前段階では、凝縮した染色体は、紡錘体という器官を形成しながら、細胞の赤道板上に整列される。
紡錘体は、紡錘体微小管、キネトコア微小管、キネトコアタンパク質複合体の3つの要素から構成されています。
キネトコアタンパク質複合体は、各染色体のセントロメアと結合している。
細胞内のすべての微小管は、細胞の対極にある2つの中心体によって制御され、紡錘装置を形成している。
各極のキネトコア微小管は、キネトコアタンパク質複合体を介してセントロメアに結合している。
中期にはキネトコア微小管が収縮し、個々の二価染色体が細胞の赤道上に整列する。
分裂中期にはキネトコア微小管がさらに収縮し、セントロメアに張力が発生する。
この張力により、セントロメアのコヒーシンタンパク質複合体が切断され、2本の姉妹染色分体が分離され、2本の娘染色分体が作られる。
この娘染色体は、分裂中期にキネトコア微小管の収縮によって反対極に引っ張られる。
図2に有糸分裂の各相と間期を示す。
図2: 有糸分裂のフェーズと間期
サイトキネシスとは
細胞質分裂は、2つの娘核、小器官、細胞質とともに、2つの娘細胞に分割されることである。
真核生物の細胞周期では、核分裂に続いて細胞質分裂が行われる。
細胞質がほぼ均等に分割される過程は、対称的細胞質分裂と呼ばれる。
一方、卵子形成期には、卵子は前駆生殖細胞であるジェノサイトのほぼすべての小器官と細胞質から構成されている。
肝臓や骨格筋などの組織の細胞は、多核細胞を作ることで細胞質分裂を省略する。
有糸分裂では、娘細胞は細胞質分裂の終了後に間期へ移行する。
減数分裂では、細胞質分裂の終了後、配偶子が同種の他の配偶子と融合して有性生殖の完成に使われる。
細胞質分裂のメカニズム
植物細胞と動物細胞の細胞質分裂の主な違いは、植物では娘細胞の周囲に新しい細胞壁が形成されることである。
植物細胞では、親細胞の中央に、微小管と小胞の助けを借りて細胞板が形成される。
フラグモプラストは微小管の配列で、細胞板形成を支え、誘導している。
タンパク質、糖質、脂質を含む小胞は、微小管によってフラグモプラストの中間領域に輸送される。
小胞は微小管と融合し、管状小胞ネットワークを形成する。
セルロース、ヘミセルロース、ペクチンなどの細胞壁成分の沈着は、細胞板の成熟をもたらす。
この細胞板は、細胞膜に向かって成長する（遠心性）。
動物細胞では、2つの娘細胞の間に開裂溝が形成される。
動物細胞の細胞質分裂では、細胞の端から開裂溝の形成が始まる（求心性）。
このように、ミッドボディの形成は動物細胞の細胞質分裂でのみ確認することができる。
動物細胞の細胞質分裂は、シグナル伝達経路によって厳密に制御されている。
アクチンおよびミオシンIIタンパク質の収縮にはATPが必要である。
動物細胞の細胞質分裂を図3に示す。
核分裂と細胞質分裂の違い
定義
核分裂。
核分裂は核分裂と呼ばれる。
細胞質分裂。
細胞質の分裂を「細胞質分裂」という。
細胞分裂において
カリオキネシス 細胞分裂の最初のステップ。
細胞質分裂（Cytokinesis 細胞分裂の最終段階。
機能
核分裂。
核分裂：細胞の核が2つの娘核に分割される。
細胞質分裂。
親細胞の細胞質は、細胞質分裂の際に2つの娘細胞に分割される。
対応
カリオキネシス 核分裂の際、娘染色体は2つの娘核に分けられる。
細胞質分裂。
細胞質分裂では、2つの娘核が2つの娘細胞に分割される。
分配金
カリオキネシス 核分裂の間、遺伝物質が均等に分配される。
細胞質分裂。
細胞質とともに細胞内小器官がほぼ均等に分配される。
複雑さ
カリオキネシス（Karyokinesis）。
核分裂は、遺伝物質の複雑な分離を伴う連続的なプロセスです。
細胞質分裂。
細胞質がほぼ均等に分配される比較的単純な過程です。
イベント
核分裂。
紡錘体の形成と染色体の移動が行われる。
細胞質分裂。
細胞質分裂の際に、細胞板や開裂溝が形成される。
その他の名称
カリオキネシス 通常、核分裂は有糸分裂と呼ばれる。
細胞質分裂。
細胞質分裂は、有糸分裂、減数分裂のいずれにおいても、細胞質分裂と呼ばれる。
シーケンス
カリオキネシス。
核分裂の後に細胞質分裂が続くことがあります。
有糸分裂では、核分裂に続いて細胞質分裂が行われる。
しかし、第1減数分裂では、核分裂の後に細胞質分裂は行われず、別の核分裂が続く。
細胞質分裂。
細胞質分裂は、核分裂がなければ起こらない。
結論
核分裂と細胞質分裂は、細胞分裂の2つのステップです。
核分裂は有糸分裂とも呼ばれる。
有糸分裂では、親核内の複製された染色体は、相と呼ばれるいくつかの連続したイベントを通じて、2つの娘核に均等に分割される。
プロフェーズ、メタフェーズ、アナフェーズ、テロフェーズの4段階が、核分裂の4つのフェーズです。
親核の染色体が2つの娘核に均等に分離されるのは、紡錘装置によって保証されている。
核分裂の後、細胞質分裂が行われる。
植物細胞では、親細胞の細胞質は、親細胞の中央で細胞板が形成されることによって分割される。
動物細胞では、細胞膜によって開裂溝が形成され、2つの娘細胞が分離される。
核分裂と細胞質分裂の主な違いは、この2つの過程における物質の分配です。
Web. 13 Mar. 2017.
2. “Cytokinesis.”. ウィキペディア. ウィキメディア財団、2017年3月12日。
