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第10章細胞の増殖

Section Summaryこの節のまとめ

The cell cycle is an orderly sequence of events. Cells on the path to cell division proceed through a series of precisely timed and carefully regulated stages. In eukaryotes, the cell cycle consists of a long preparatory period, called interphase, during which chromosomes are replicated. Interphase is divided into G1, S, and G2 phases. The mitotic phase begins with karyokinesis (mitosis), which consists of five stages: prophase, prometaphase, metaphase, anaphase, and telophase. The final stage of the cell division process, and sometimes viewed as the final stage of the mitotic phase, is cytokinesis, during which the cytoplasmic components of the daughter cells are separated either by an actin ring (animal cells) or by cell plate formation (plant cells).
英語のヒント
細胞周期は順序立った一連の出来事である。分裂へ向かう細胞は、正確に時間を合わせ、慎重に調節された各段階を通る。真核生物では、間期という長い準備期間に染色体が複製される。間期はG1期、S期、G2期に分かれる。分裂期は核分裂（有糸分裂）で始まり、前期、前中期、中期、後期、終期の5段階からなる。細胞分裂の最後の過程で、ときに分裂期の最後の段階と見なされるものが細胞質分裂である。動物細胞ではアクチン環、植物細胞では細胞板の形成によって、娘細胞の細胞質成分が分けられる。

Review Questions確認問題

Exercises 8–16練習問題 8–16
Exercise 8問題 8
Chromosomes are duplicated during what stage of the cell cycle?
染色体は細胞周期のどの段階で複製されるか。
  1. G1 phase
    G1期
  2. S phase
    S期
  3. prophase
    前期
  4. prometaphase
    前中期
Solution解き方
B
B
Exercise 9問題 9
Which of the following events does not occur during some stages of interphase?
次のうち、間期のいずれの段階でも起こらない出来事はどれか。
  1. DNA duplication
    DNAの複製
  2. organelle duplication
    細胞小器官の複製
  3. increase in cell size
    細胞サイズの増大
  4. separation of sister chromatids
    姉妹染色分体の分離
Solution解き方
D
D
Exercise 10問題 10
The mitotic spindles arise from which cell structure?
紡錘体は細胞のどの構造から生じるか。
  1. centromere
    セントロメア
  2. centrosome
    中心体
  3. kinetochore
    動原体
  4. cleavage furrow
    分裂溝
Solution解き方
B
B
Exercise 11問題 11
Attachment of the mitotic spindle fibers to the kinetochores is a characteristic of which stage of mitosis?
紡錘糸が動原体に付着するのは、有糸分裂のどの段階の特徴か。
  1. prophase
    前期
  2. prometaphase
    前中期
  3. metaphase
    中期
  4. anaphase
    後期
Solution解き方
B
B
Exercise 12問題 12
Unpacking of chromosomes and the formation of a new nuclear envelope is a characteristic of which stage of mitosis?
染色体の凝縮がほどけ、新しい核膜ができるのは、有糸分裂のどの段階の特徴か。
  1. prometaphase
    前中期
  2. metaphase
    中期
  3. anaphase
    後期
  4. telophase
    終期
Solution解き方
D
D
Exercise 13問題 13
Separation of the sister chromatids is a characteristic of which stage of mitosis?
姉妹染色分体が分離するのは、有糸分裂のどの段階の特徴か。
  1. prometaphase
    前中期
  2. metaphase
    中期
  3. anaphase
    後期
  4. telophase
    終期
Solution解き方
C
C
Exercise 14問題 14
The chromosomes become visible under a light microscope during which stage of mitosis?
光学顕微鏡で染色体が見えるようになるのは、有糸分裂のどの段階か。
  1. prophase
    前期
  2. prometaphase
    前中期
  3. metaphase
    中期
  4. anaphase
    後期
Solution解き方
A
A
Exercise 15問題 15
The fusing of Golgi vesicles at the metaphase plate of dividing plant cells forms what structure?
分裂中の植物細胞で、ゴルジ小胞が赤道板で融合すると何ができるか。
  1. cell plate
    細胞板
  2. actin ring
    アクチン環
  3. cleavage furrow
    分裂溝
  4. mitotic spindle
    紡錘体
Solution解き方
A
A
Exercise 16問題 16
Figure 10.6 Which of the following is the correct order of events in mitosis?
図10.6 有糸分裂の出来事の正しい順序はどれか。
  1. Sister chromatids line up at the metaphase plate. The kinetochore becomes attached to the mitotic spindle. The nucleus reforms and the cell divides. Cohesin proteins break down and the sister chromatids separate.
    姉妹染色分体が赤道板に並ぶ。動原体が紡錘体に付着する。核が再形成され、細胞が分裂する。コヒーシンが分解され、姉妹染色分体が分離する。
  2. The kinetochore becomes attached to the mitotic spindle. Cohesin proteins break down and the sister chromatids separate. Sister chromatids line up at the metaphase plate. The nucleus reforms and the cell divides.
    動原体が紡錘体に付着する。コヒーシンが分解され、姉妹染色分体が分離する。姉妹染色分体が赤道板に並ぶ。核が再形成され、細胞が分裂する。
  3. The kinetochore becomes attached to the cohesin proteins. Sister chromatids line up at the metaphase plate. The kinetochore breaks down and the sister chromatids separate. The nucleus reforms and the cell divides.
    動原体がコヒーシンに付着する。姉妹染色分体が赤道板に並ぶ。動原体が分解され、姉妹染色分体が分離する。核が再形成され、細胞が分裂する。
  4. The kinetochore becomes attached to the mitotic spindle. Sister chromatids line up at the metaphase plate. Cohesin proteins break down and the sister chromatids separate. The nucleus reforms and the cell divides.
    動原体が紡錘体に付着する。姉妹染色分体が赤道板に並ぶ。コヒーシンが分解され、姉妹染色分体が分離する。核が再形成され、細胞が分裂する。
Solution解き方
Figure 10.6 D. The kinetochore becomes attached to the mitotic spindle. Sister chromatids line up at the metaphase plate. Cohesin proteins break down and the sister chromatids separate. The nucleus reforms and the cell divides.
図10.6 D。動原体が紡錘体に付着する。姉妹染色分体が赤道板に並ぶ。コヒーシンが分解され、姉妹染色分体が分離する。核が再形成され、細胞が分裂する。

Critical Thinking Questions考察問題

Exercises 17–21練習問題 17–21
Exercise 17問題 17
Briefly describe the events that occur in each phase of interphase.
間期の各段階で起こる出来事を簡潔に述べなさい。
Solution解き方
During G1, the cell increases in size, the genomic DNA is assessed for damage, and the cell stockpiles energy reserves and the components to synthesize DNA. During the S phase, the chromosomes, the centrosomes, and the centrioles (animal cells) duplicate. During the G2 phase, the cell recovers from the S phase, continues to grow, duplicates some organelles, and dismantles other organelles.
G1期には細胞が大きくなり、ゲノムDNAの損傷が調べられ、エネルギーとDNA合成の材料が蓄積される。S期には染色体、中心体、動物細胞の中心小体が複製される。G2期にはS期から回復し、成長を続け、一部の細胞小器官を複製し、別のものを解体する。
Exercise 18問題 18
Chemotherapy drugs such as vincristine (derived from Madagascar periwinkle plants) and colchicine (derived from autumn crocus plants) disrupt mitosis by binding to tubulin (the subunit of microtubules) and interfering with microtubule assembly and disassembly. Exactly what mitotic structure is targeted by these drugs and what effect would that have on cell division?
ビンクリスチン（ニチニチソウ由来）やコルヒチン（イヌサフラン由来）などの化学療法薬は、微小管の構成単位であるチューブリンに結合し、微小管の組立てと解体を妨げて有糸分裂を阻害する。これらの薬が標的にする有糸分裂の構造は具体的に何か。また細胞分裂へどのような影響を与えるか。
Solution解き方
The mitotic spindle is formed of microtubules. Microtubules are polymers of the protein tubulin; therefore, it is the mitotic spindle that is disrupted by these drugs. Without a functional mitotic spindle, the chromosomes will not be sorted or separated during mitosis. The cell will arrest in mitosis and die.
英語のヒント
紡錘体は微小管からできている。微小管はチューブリンタンパク質の重合体なので、薬が阻害するのは紡錘体である。機能する紡錘体がなければ、有糸分裂で染色体を振り分けたり分離したりできない。細胞は有糸分裂で停止し、死ぬ。
Exercise 19問題 19
Describe the similarities and differences between the cytokinesis mechanisms found in animal cells versus those in plant cells.
動物細胞と植物細胞の細胞質分裂のしくみの共通点と相違点を述べなさい。
Solution解き方
There are very few similarities between animal cell and plant cell cytokinesis. In animal cells, a ring of actin fibers is formed around the periphery of the cell at the former metaphase plate (cleavage furrow). The actin ring contracts inward, pulling the plasma membrane toward the center of the cell until the cell is pinched in two. In plant cells, a new cell wall must be formed between the daughter cells. Due to the rigid cell walls of the parent cell, contraction of the middle of the cell is not possible. Instead, a phragmoplast first forms. Subsequently, a cell plate is formed in the center of the cell at the former metaphase plate. The cell plate is formed from Golgi vesicles that contain enzymes, proteins, and glucose. The vesicles fuse and the enzymes build a new cell wall from the proteins and glucose. The cell plate grows toward and eventually fuses with the cell wall of the parent cell.
動物細胞と植物細胞の細胞質分裂の共通点はほとんどない。動物細胞では、元の赤道板の位置で細胞周辺にアクチン繊維の環ができる（分裂溝）。環は内側へ収縮して細胞膜を中央へ引き、細胞を二つにくびり切る。植物細胞では、娘細胞の間に新たな細胞壁を作る必要がある。親細胞の細胞壁は硬いため、中央を収縮させることはできない。代わりにまずフラグモプラストができ、その後、元の赤道板の位置で細胞中央に細胞板ができる。細胞板は酵素、タンパク質、グルコースを含むゴルジ小胞から形成される。小胞が融合し、酵素がタンパク質とグルコースから新しい細胞壁を作る。細胞板は親細胞の細胞壁へ向かって広がり、やがて融合する。
Exercise 20問題 20
List some reasons why a cell that has just completed cytokinesis might enter the G0 phase instead of the G1 phase.
細胞質分裂を終えたばかりの細胞が、G1期ではなくG0期に入る理由をいくつか挙げなさい。
Solution解き方
Many cells temporarily enter G0 until they reach maturity. Some cells are only triggered to enter G1 when the organism needs to increase that particular cell type. Some cells only reproduce following an injury to the tissue. Some cells never divide once they reach maturity.
多くの細胞は成熟するまで一時的にG0期へ入る。生物が特定の細胞型を増やす必要が生じたときだけ、G1期へ進むよう促される細胞もある。組織が損傷した後にしか増殖しない細胞もある。成熟すると二度と分裂しない細胞もある。
Exercise 21問題 21
What cell-cycle events will be affected in a cell that produces mutated (non-functional) cohesin protein?
変異して機能しないコヒーシンタンパク質を作る細胞では、細胞周期のどの出来事が影響を受けるか。
Solution解き方
If cohesin is not functional, chromosomes are not packaged after DNA replication in the S phase of interphase. It is likely that the proteins of the centromeric region, such as the kinetochore, would not form. Even if the mitotic spindle fibers could attach to the chromatids without packing, the chromosomes would not be sorted or separated during mitosis.
コヒーシンが機能しないと、間期のS期でDNAを複製した後に染色体がまとめられない。動原体などのセントロメア領域のタンパク質も形成されない可能性が高い。凝縮なしに紡錘糸が染色分体に付着できたとしても、有糸分裂で染色体を振り分けたり分離したりできなくなる。
anaphase
後期
stage of mitosis during which sister chromatids are separated from each other
姉妹染色分体が互いに分離する有糸分裂の段階。
cell cycle
細胞周期
ordered series of events involving cell growth and cell division that produces two new daughter cells
細胞の成長と分裂を含み、2個の新しい娘細胞を作る、順序立った一連の出来事。
cell plate
細胞板
structure formed during plant cell cytokinesis by Golgi vesicles, forming a temporary structure (phragmoplast) and fusing at the metaphase plate; ultimately leads to the formation of cell walls that separate the two daughter cells
植物細胞の細胞質分裂でゴルジ小胞から作られる構造。小胞は一時的な構造であるフラグモプラストを作り、赤道板で融合する。最終的に2個の娘細胞を隔てる細胞壁の形成につながる。
centriole
中心小体
rod-like structure constructed of microtubules at the center of each animal cell centrosome
動物細胞の各中心体の中央にある、微小管からできた棒状の構造。
cleavage furrow
分裂溝
constriction formed by an actin ring during cytokinesis in animal cells that leads to cytoplasmic division
動物細胞の細胞質分裂でアクチン環が作るくびれ。細胞質の分割につながる。
condensin
コンデンシン
proteins that help sister chromatids coil during prophase
前期に姉妹染色分体が巻き込まれるのを助けるタンパク質。
cytokinesis
細胞質分裂
division of the cytoplasm following mitosis that forms two daughter cells.
有糸分裂に続いて細胞質が分かれ、2個の娘細胞を作ること。
G0 phase
G0 期
distinct from the G1 phase of interphase; a cell in G0 is not preparing to divide
間期のG1期とは異なる時期。G0期の細胞は分裂準備をしていない。
G1 phase
G1期
(also, first gap) first phase of interphase centered on cell growth during mitosis
第1のギャップ期ともいう。間期の最初の段階で、有糸分裂中の細胞成長を中心とする。
G2 phase
G2期
(also, second gap) third phase of interphase during which the cell undergoes final preparations for mitosis
第2のギャップ期ともいう。間期の第3段階で、有糸分裂の最終準備を行う。
interphase
間期
period of the cell cycle leading up to mitosis; includes G1, S, and G2 phases (the interim period between two consecutive cell divisions)
有糸分裂までの細胞周期の期間。G1期、S期、G2期を含む。連続する2回の細胞分裂の間の期間である。
karyokinesis
核分裂
mitotic nuclear division
有糸分裂による核の分割。
kinetochore
動原体
protein structure associated with the centromere of each sister chromatid that attracts and binds spindle microtubules during prometaphase
各姉妹染色分体のセントロメアに結び付いたタンパク質構造。前中期に紡錘体微小管を引き寄せ、結合する。
metaphase plate
赤道板
equatorial plane midway between the two poles of a cell where the chromosomes align during metaphase
細胞の両極の中間にある赤道面。中期に染色体が整列する場所。
metaphase
中期
stage of mitosis during which chromosomes are aligned at the metaphase plate
染色体が赤道板に並ぶ有糸分裂の段階。
mitosis
有糸分裂
(also, karyokinesis) period of the cell cycle during which the duplicated chromosomes are separated into identical nuclei; includes prophase, prometaphase, metaphase, anaphase, and telophase
核分裂ともいう。複製された染色体が同一な核へ分けられる細胞周期の期間。前期、前中期、中期、後期、終期を含む。
mitotic phase
分裂期
period of the cell cycle during which duplicated chromosomes are distributed into two nuclei and cytoplasmic contents are divided; includes karyokinesis (mitosis) and cytokinesis
複製された染色体が二つの核へ分配され、細胞質の内容物も分かれる細胞周期の期間。核分裂（有糸分裂）と細胞質分裂を含む。
mitotic spindle
紡錘体
apparatus composed of microtubules that orchestrates the movement of chromosomes during mitosis
有糸分裂中の染色体の移動を統率する、微小管からなる装置。
prometaphase
前中期
stage of mitosis during which the nuclear membrane breaks down and mitotic spindle fibers attach to kinetochores
核膜が分解され、紡錘糸が動原体に付着する有糸分裂の段階。
prophase
前期
stage of mitosis during which chromosomes condense and the mitotic spindle begins to form
染色体が凝縮し、紡錘体が形成され始める有糸分裂の段階。
quiescent
静止状態
refers to a cell that is performing normal cell functions and has not initiated preparations for cell division
通常の細胞機能を営み、細胞分裂の準備を始めていない細胞の状態。
S phase
S期
second, or synthesis, stage of interphase during which DNA replication occurs
間期の第2段階、すなわち合成期。DNA複製が起こる。
telophase
終期
stage of mitosis during which chromosomes arrive at opposite poles, decondense, and are surrounded by a new nuclear envelope
染色体が反対側の極へ到着し、凝縮がほどけ、新しい核膜で囲まれる有糸分裂の段階。