第11章減数分裂と有性生殖
Section Summary節のまとめ
Sexual reproduction requires that organisms produce cells that can fuse during fertilization to produce offspring. In most organisms, fertilization occurs between two haploid cells, the larger being called “female” or “egg” and the smaller being called “male” or “sperm." In most animals, meiosis is used to produce haploid eggs and sperm from diploid parent cells so that the fusion of an egg and sperm produces a diploid zygote. As with mitosis, DNA replication occurs prior to meiosis during the S-phase of the cell cycle so that each chromosome becomes a pair of sister chromatids. In meiosis, there are two rounds of nuclear division resulting in four nuclei and usually four daughter cells, each with half the number of chromosomes as the parent cell. The first division separates homologous chromosomes, and the second—like mitosis—separates chromatids into individual chromosomes. Meiosis generates variation in the daughter nuclei during crossover in prophase I as well as during the random alignment of tetrads at metaphase I. The cells that are produced by meiosis are genetically unique.
英語のヒント
有性生殖には、受精時に融合して子を作る細胞を生物が生産することが必要である。多くの生物では二つの半数体細胞が受精し、大きいほうを「雌」または「卵」、小さいほうを「雄」または「精子」と呼ぶ。多くの動物では、減数分裂によって二倍体の親細胞から半数体の卵と精子を作るため、卵と精子の融合によって二倍体の接合子ができる。有糸分裂の場合と同じく、減数分裂に先立つ細胞周期のS期にDNAが複製され、各染色体が1対の姉妹染色分体になる。減数分裂では核分裂が2回起こって四つの核、通常は4個の娘細胞ができ、それぞれの染色体数は親細胞の半分になる。第一分裂で相同染色体が分離し、第二分裂は有糸分裂のように染色分体を個々の染色体へ分ける。第一分裂前期の乗換えと第一分裂中期の四分子の無作為な配置により、娘核には変異が生まれる。減数分裂が作る細胞は、遺伝的に固有である。
Meiosis and mitosis share similar processes, but have distinct outcomes. Mitotic divisions are single nuclear divisions that produce genetically identical daughter nuclei (i.e., each daughter nucleus has the same number of chromosome sets as the original cell). In contrast, meiotic divisions include two nuclear divisions that ultimately produce four genetically different daughter nuclei that have only one chromosome set (instead of the two sets of chromosomes in the parent cell). The main differences between the two nuclear division processes take place during the first division of meiosis: homologous chromosomes pair, crossover, and exchange homologous nonsister chromatid segments. The homologous chromosomes separate into different nuclei during meiosis I, causing a reduction of ploidy level in the first division. The second division of meiosis is similar to a mitotic division, except that the daughter cells do not contain identical genomes because of crossover and chromosome recombination in prophase I.
減数分裂と有糸分裂は似た過程を共有するが、結果は異なる。有糸分裂は1回の核分裂で遺伝的に同一の娘核を作る。つまり各娘核の染色体の組数は元の細胞と同じである。対して減数分裂は2回の核分裂を含み、最終的に、遺伝的に異なり染色体を1組だけ持つ四つの娘核を作る。親細胞には2組あった。二つの核分裂の主な違いは減数分裂の第一分裂にある。相同染色体が対になり、乗換えを起こし、非姉妹染色分体の相同な部分を交換する。第一分裂では相同染色体が異なる核へ分離し、倍数性が下がる。第二分裂は有糸分裂に似ているが、第一分裂前期の乗換えと染色体の組換えにより、娘細胞のゲノムが同一ではない点で異なる。
Review Questions確認問題
Exercises 1–11練習問題 1–11
Exercise 1問題 1
Meiosis usually produces ________ daughter cells.
減数分裂は通常、____の娘細胞を生じる。
- two haploid2個の半数体
- two diploid2個の二倍体
- four haploid4個の半数体
- four diploid4個の二倍体
Solution解き方
C
C
Exercise 2問題 2
What structure is most important in forming the tetrads?
四分子の形成で最も重要な構造はどれか。
- centromereセントロメア
- synaptonemal complexシナプトネマ複合体
- chiasmaキアズマ
- kinetochore動原体
Solution解き方
B
B
Exercise 3問題 3
At which stage of meiosis are sister chromatids separated from each other?
減数分裂のどの段階で姉妹染色分体が互いに分離するか。
- prophase I第一分裂前期
- prophase II第二分裂前期
- anaphase I第一分裂後期
- anaphase II第二分裂後期
Solution解き方
D
D
Exercise 4問題 4
At metaphase I, homologous chromosomes are connected only at what structures?
第一分裂中期に相同染色体がつながっているのは、どの構造だけか。
- chiasmataキアズマ
- recombination nodules組換え結節
- microtubules微小管
- kinetochores動原体
Solution解き方
A
A
Exercise 5問題 5
Which of the following is not true in regard to crossover?
乗換えについて正しくないものはどれか。
- Spindle microtubules guide the transfer of DNA across the synaptonemal complex.紡錘体微小管が、シナプトネマ複合体を横切るDNAの移動を導く。
- Nonsister chromatids exchange genetic material.非姉妹染色分体が遺伝物質を交換する。
- Chiasmata are formed.キアズマが形成される。
- Recombination nodules mark the crossover point.組換え結節が乗換えの位置を示す。
Solution解き方
A
A
Exercise 6問題 6
What phase of mitotic interphase is missing from meiotic interkinesis?
有糸分裂の間期にあるどの期が、減数分裂の分裂間期にはないか。
- G0 phaseG0期
- G1 phaseG1期
- S phaseS期
- G2 phaseG2期
Solution解き方
C
C
Exercise 7問題 7
The part of meiosis that is similar to mitosis is ________.
減数分裂のうち有糸分裂に似ているのは____である。
- meiosis I減数第一分裂
- anaphase I第一分裂後期
- meiosis II減数第二分裂
- interkinesis分裂間期
Solution解き方
C
C
Exercise 8問題 8
If a muscle cell of a typical organism has 32 chromosomes, how many chromosomes will be in a gamete of that same organism?
ある典型的な生物の筋細胞に32本の染色体がある場合、同じ生物の配偶子には何本の染色体があるか。
- 88
- 1616
- 3232
- 6464
Solution解き方
B
B
Exercise 9問題 9
Which statement best describes the genetic content of the two daughter cells in prophase II of meiosis?
減数第二分裂前期における二つの娘細胞の遺伝的内容を最もよく説明するものはどれか。
- haploid with one copy of each gene半数体で、各遺伝子を1コピー持つ。
- haploid with two copies of each gene半数体で、各遺伝子を2コピー持つ。
- diploid with two copies of each gene二倍体で、各遺伝子を2コピー持つ。
- diploid with four copies of each gene二倍体で、各遺伝子を4コピー持つ。
Solution解き方
B
B
Exercise 10問題 10
The pea plants used in Mendel’s genetic inheritance studies were diploid, with 14 chromosomes in somatic cells. Assuming no crossing over events occur, how many unique gametes could one pea plant produce?
メンデルが遺伝の研究で使ったエンドウは二倍体で、体細胞に14本の染色体を持っていた。乗換えが起こらないとすると、1個体のエンドウは何通りの配偶子を作れるか。
- 2828
- 128128
- 196196
- 16,38416,384
Solution解き方
B
B
Exercise 11問題 11
How do telophase I and telophase II differ during meiosis in animal cells?
動物細胞の減数分裂で、第一分裂終期と第二分裂終期はどう異なるか。
- Cells remain diploid at the end of telophase I, but are haploid at the end of telophase II.第一分裂終期の終わりには二倍体のままだが、第二分裂終期の終わりには半数体になる。
- Daughter cells form a cell plate to divide during telophase I, but divide by cytokinesis during telophase II.娘細胞は第一分裂終期に細胞板を作って分かれるが、第二分裂終期には細胞質分裂で分かれる。
- Cells enter interphase after telophase I, but not after telophase II.第一分裂終期の後には間期に入るが、第二分裂終期の後には入らない。
- Chromosomes can remain condensed at the end of telophase I, but decondense after telophase II.染色体は第一分裂終期の終わりに凝縮したままの場合があるが、第二分裂終期の後には凝縮がほどける。
Solution解き方
D
D