主な違い – 2値核分裂と有糸分裂
生物の無性生殖には、二体核分裂と有糸分裂という2つの仕組みがあります。
二次分裂では、1つの生物が2つの娘生物に分けられる。
原核生物における無性生殖の仕組みは、二体核分裂です。
真核生物では有糸分裂が植物的な細胞分裂です。
真核生物では、無性生殖や植物的細胞分裂は、細胞の成長、発達、入れ替えに利用されている。
分裂と有糸分裂の主な違いは、分裂は紡錘体を形成しないが、有糸分裂は紡錘体を介して行われることである。
この記事では、次のことを見ている。
- 二体核分裂とは
– 仕組み、種類、速度 - 有糸分裂とは
– 仕組み、位相 - 二体核分裂と有糸分裂の違いとは？
二体核分裂とは？
1つの生物が2つの娘生物に分裂することを二体核分裂といいます。
原核生物のような細菌や古細菌は、一般に無性生殖における細胞分裂のメカニズムとして二体核分裂を行う。
ミトコンドリアのような真核生物の小器官も、細胞内の数を増やすために二体核分裂を起こす。
原核生物は、1本の円形の染色体をゲノムとして持っています。
このDNA分子は、細胞分裂の前に複製される。
親細胞が引き離される際に、複製された染色体は分離される。
その結果、2つの細胞は遺伝的に同一であり、その種の中で元の大きさに成長する可能性を持っています。
メカニズム
DNAの複製は、二元分裂のプロセスの最初のイベントです。
植物細胞内の一本の円形染色体は、固く巻かれている。
それがほどけ、複製される。
複製された2本の染色体は、エネルギーに依存するプロセスによって反対側の極に移動する。
その後、細胞はその長さを伸ばす。
原核細胞のリボソームやプラスミドなどのすべての構成要素は、その数を2倍にする。
赤道板が収縮し、細胞膜が分離する。
分離された細胞の間に新しい細胞壁が形成される。
細胞質の分裂は、細胞質分裂と呼ばれる。
新しく形成された2つの細胞には、ほぼ同数のリボソーム、プラスミド、その他の構成要素が含まれる。
細胞質の体積もほぼ同じです。
図1: 二元分裂の様子
二体核分裂の種類
二元分裂には4つのタイプがあります。
不規則な二元分裂 – 細胞質分裂は、核分裂が起こった平面に対して垂直な平面で行われる。
アメーバで発生する。
縦列二元分裂 – 細胞質分裂が縦軸に沿って起こる。
鞭毛虫やユーグレナで起こる。
横方向の連鎖分裂 – 細胞質分裂が横軸に沿って起こる。
ゾウリムシのような原生動物で起こる。
斜行性二体核分裂 – 耳介のように斜行性の細胞質分裂が起こる。
速度
二体核分裂は高速で行われると考えられている。
通常、37℃の大腸菌の細胞は20分ごとに分裂する。
そのため、1回の分裂にかかる時間を「倍加時間」と呼ぶ。
結核菌のように、大腸菌に比べて倍加時間が遅い株もあります。
有糸分裂とは
真核生物の植物細胞分裂は有糸分裂と呼ばれる。
複製されたゲノムが分割され、2つの娘核が形成され、次いで細胞質分裂が起こり、最終的に1つの親細胞から2つの細胞が作られる。
2つの細胞は同じものであり、ほぼ同数の小器官と細胞質を持つ。
有糸分裂期は、細胞周期のM期と呼ばれる。
有糸分裂は、生物によって様々なタイプがあることが知られている。
動物の「開放型」有糸分裂では、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。
真核生物は、無性生殖、成長・発達、体細胞の入れ替え、体の一部の再生に有糸分裂を利用する。
メカニズム
有糸分裂は、前段階、分裂中期、分裂後期、分裂後期の4つの段階に大別される。
細胞内の染色体は、間期のS期で複製され、M期に入る。
また、染色体は凝縮して紡錘繊維に付着している。
細胞分裂に必要なタンパク質は、間期で合成される。
細胞小器官を含む細胞構成要素も間期中に倍加される。
プロフェイズ
前段階では、高度に空胞化した植物の核が細胞の中心部に移動する。
前段階は、有糸分裂における核分裂の最初の段階です。
前段階の初期には、核小体が消失する。
染色体は固く巻かれ、前駆期には有糸分裂紡錘体の形成が始まる。
染色体は2本の姉妹染色分体を含むが、セントロメアで結合しているため、光学顕微鏡では細長い糸状の構造として観察される。
核の近くには一対の中心体があり、その周囲をタンパク質繊維が取り囲み、微小管紡錘装置が形成されている。
植物には、微小管の調整中心である中心体（centrosome）がない。
従って、植物の細胞分裂には、紡錘体の形成は必須ではないのです。
メタフェース
核膜は分裂中期に消失する。
染色体動原体のキネトコアには、キネトコア微小管が付着している。
極性微小管同士の相互作用により、有糸分裂紡錘体の成長が行われる。
2つの中心体は微小管を収縮させることにより、染色体を反対側の極に引き寄せる。
この張力により、分裂中期には染色体は細胞の赤道面に整列する。
メタフェース期チェックポイントは、赤道板での染色体の均等な分配を保証する。
アナフェ
染色体は、中心体から発生する引っ張り力によって分離され、2本の娘染色体が形成されます。
この娘染色体は、さらに収縮した微小管によって反対極に引っ張られる。
Telophase
収縮していた微小管がゆるみ、細胞が長くなる。
新しい核膜が形成され、2つの染色体が対極に配置され、2つの核が出現する。
図3：有糸分裂のフェーズ
サイトカイネシス
M期で核分裂が起こり、その後、M期とは別に細胞質の分裂である細胞質分裂が起こる。
植物の細胞質分裂は、細胞壁の存在により、動物の細胞質分裂と異なる。
動物細胞では、核分裂のメタフェースに発達した収縮環の助けを借りて細胞質を挟み込むために、開裂溝が形成される。
植物では、親細胞の中央部に細胞板が形成され、これが成熟して既存の細胞壁と融合する。
動物も植物も細胞質分裂はゴルジ装置から来る小胞によって駆動される。
ほとんどの生物では、核分裂と細胞質分裂は別々に行われる。
第2話 二元分裂と有糸分裂の違い
定義
二体核分裂。
二体核分裂は、1つの生物が2つの娘生物に分裂することである。
有糸分裂。
有糸分裂は、真核生物の植物的な細胞分裂です。
生物種
二体核分裂。
原核生物で主に行われる。
有糸分裂。
有糸分裂は、真核生物で行われる。
核
二元核分裂。
核を持つ生物では、二体核分裂は起きない。
有糸分裂。
核を持つ生物では有糸分裂が起こる。
紡錘体装置の形成
二体核分裂。
二体核分裂の場合、紡錘体は形成されない。
有糸分裂。
真核生物は有糸分裂の際に紡錘体を形成する。
オルガネラの倍増
二体核分裂。
原核生物は細胞小器官をもたない。
しかし、リボソームなどの細胞成分は、二元分裂の前に倍加される。
有糸分裂。
細胞分裂の間期で、2つの細胞に分離するために、細胞小器官が2倍になる。
機能
二体核分裂。
原核生物の無性生殖は、二元分裂の機能です。
有糸分裂。
真核生物の無性生殖、成長・発達、体細胞の入れ替え、体の一部の再生に有糸分裂を利用する。
DNA
バイナリーフィッション DNAは、二元分裂の際に、細胞膜に直接付着する。
有糸分裂。
有糸分裂の際、DNAは紡錘体に付着している。
信頼性
二体核分裂。
信頼性が低く、細胞内の染色体数が増加する。
有糸分裂。
分裂は、染色体数を一定に保つため、メタフェース期チェックポイントを経て修正される。
複雑さ
二元核分裂。
二体核分裂は単純なプロセスです。
有糸分裂。
有糸分裂は、二元分裂に比べ比較的複雑です。
所要時間
バイナリーフィッション 二体核分裂は短時間で行われる。
有糸分裂。
有糸分裂は複雑なため、ある程度時間がかかる。
例
二体核分裂。
バクテリアとアメーバ、ヒドラ、プラナリアなどの真核生物で行われる2元分裂。
有糸分裂。
有糸分裂は、ヒトを含むすべての動物、すべての植物、および菌類で行われる。
結論
原核生物と真核生物が持つ無性生殖機構には、それぞれ二値核分裂と有糸分裂があります。
有糸分裂は、いくつかの段階を経て、真核細胞の核を分割する。
分裂中期には、子孫の染色体数を一定に保つための補正が行われるため、より信頼性が高い。
そのため、二体核分裂に比べ、時間がかかり、より複雑なプロセスです。
従って、二元分裂と有糸分裂の主な違いは、その複雑さにある。
