真核生物では、細胞分裂サイクルは、細胞増殖、DNA複製/染色体複製、娘細胞への染色体分布、そして最後に細胞分裂を含む、明確で協調的な細胞プロセスに分けられます。細胞周期は、その調節系と、細胞増殖に影響を与える細胞外シグナルによって厳密に制御されています。

細胞周期のプロセスは、約24時間(典型的なヒト細胞)にわたって、2つの主要な区別可能な段階で発生します。最初の段階は、間期のS期のDNA複製です。第2段階は有糸分裂(M)期であり、複製された染色体を2つの新しい核(有糸分裂)と細胞質分裂(細胞質分裂)に分離します。2つのフェーズは間隔(G1ギャップとG2ギャップ)で区切られており、その間に細胞は複製と分裂の準備をします。

有糸分裂のプロセス

有糸分裂は、前期、前中期、中期、後期、終期の5つの異なる段階に分けることができます。細胞質分裂は、後期または終期(細胞によって異なります)に始まり、M期の一部ですが、有糸分裂の一部ではありません。

プロフェーズ

細胞が有糸分裂に入ると、その複製された染色体は凝縮し始め、コンデンシンとして知られるタンパク質の助けを借りて糸状の構造として見えるようになります。有糸分裂紡錘体装置は、S期に複製された中心体間で形成され始め、細胞の反対側の極に移動します。紡錘体は、チューブリンタンパク質モノマーで構成される微小管と呼ばれる糸状構造で構成されています。紡錘体微小管は、凝縮した染色体に向かって伸び始めます。リボソームを生成する核の構成要素である核小体が消失し、核の差し迫った崩壊を示します。

前中期

前中期には、紡錘体装置からの微小管フィラメントは成長を続け、染色体は凝縮を終了します。核膜は完全に破壊され、染色体が放出されます。微小管の一部は放出された染色体に付着し、姉妹染色分体の各ペアのセントロメアに存在する動原体と呼ばれるタンパク質構造に結合します。対極からの紡錘体微小管が動原体に付着し、凝縮した姉妹染色分体ペアを捕捉します。染色体に付着しない紡錘体微小管(極性微小管とアストラル微小管)は、紡錘体を押し離し、紡錘体極を細胞膜に固定するのに役立ちます。

中期

紡錘体微小管は、完全に凝縮した姉妹染色分体の各ペアを細胞の赤道に沿って、つまり中期プレートに整列させます。これで、セルを分割する準備が整いました。

後期

動原体構造に付着している反対側の紡錘極からの微小管は、セントロメアで姉妹染色分体を短くし、分離します。染色分体を一緒に保持している凝集タンパク質は、今や分解されます。運動子体の微小管が短縮されると、ペアの各染色分体(現在は染色体と呼ばれています)が反対側の極に移動します。

テロフェーズ

染色体が細胞の反対の極に到達すると、染色体は縮合してほどけ、クロマチンを形成します。紡錘体微小管フィラメントは解重合してチューブリンモノマーになり、その後、娘細胞の細胞骨格要素として利用されます。核膜は、染色体の各セットの周りに再集合します。

細胞質分裂

動物細胞の細胞質分裂中、アクチンフィラメントは原形質膜に収縮リングを形成して切断溝を作り、最終的に細胞を2つに挟みます。植物細胞では、グルコース、酵素、および構造タンパク質を運ぶゴルジ装置からの小胞が結合して、以前の中期プレートの位置に新しい細胞プレートを形成します。成長している細胞プレートは、両側の原形質膜と融合し、最終的に細胞を2つに分割する新しい細胞壁を形成します。

これで有糸分裂が完了し、親細胞と同一の2つの娘細胞が生成されます。ほとんどのヒト細胞では、有糸分裂は約24時間の細胞周期の約1時間を占めています。