Figure 4-1 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)

前回 教科書 7.1.1

の復習

1

Figure 17-1 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)

教科書 8.1

染色体の分離

細胞の成長と

染色体の複製

2

細胞分裂

娘細胞

Figure 17-4 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)

教科書 8.1.1

図8.1と同じ

間期

細胞分裂期

3

染色体の分配

細胞質の分裂

DNA複製

Figure 17-3 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)

教科書 8.1.4

前期 前中期 中期 後期 終期

有糸分裂 細胞質分裂

4

17.4 Animal Cell Division

Differential interference contrast microscopy is used here to visualize mitotic

events in a lung cell grown in tissue culture.

Individual chromosomes（染色体） become visible as the

replicated chromatin starts to condense.

The two chromatids in each chromosome remain paired as the chromosomes

become aligned on the metaphase plate.

The chromatids then separate and get pulled by the mitotic spindle into the

two nascent daughter cells.

The chromatin decondenses as the two new nuclei form and cytokinesis

continues to constrict the remaining cytoplasmic bridge until the two daughter

cells become separated.

教科書 図8.1

5

17.7 Mitotic Spindle

The mitotic spindle of a dividing human cell is reconstructed here in its full

beauty from multiple optical sections that were recorded with a fluorescent

microscope. Microtubules（微小管） are stained in green, DNA is stained in blue,

and the kinetochores（動原体）—where microtubules attach to the DNA—

are stained in pink.

教科書 図8.1の上

（←紡錘体のこと）

6

Figure 17-14 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)

教科書 8.2

7

栄養は十分？

周りに細胞はない？

DNAは完璧に複製した？ すべての染色体は紡錘体に結合した？

細胞周期は

厳密にコントロールされる。

すべてが満たされて

はじめて次の周期に移る。

（そうでないと癌化する。）

ここの出来事

を次のスライド

で詳しく

7

Figure 17-15 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)

教科書 8.2

②サイクリン蛋白質と

結合したときのみ

触媒活性中心が生じ

有糸分裂を触媒する

蛋白質をリン酸化

できるようになる。

触媒活性中心

例：有糸分裂の直前の出来事（G2期の終わり）

①チェックポイント

をクリアすると

Mサイクリン蛋白質

が合成される。

（役割終えたら

分解される。）

有糸分裂を触媒する蛋白質

有糸分裂

スイッチ

オフ

④

有糸分裂

スイッチ

オン

-OH

8

Figure 17-16 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)

教科書 8.2と表8.1

それぞれの時期に、それぞれのサイクリンが合成・分解される。

合成→ ←分解

9

前のスライドで↑

説明した

Figure 17-20a Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008) 発展 教科書 8.2.3b

巨大な

シュレッダーに

引きずり込む

ための目印

Mサイクリン蛋白質

の分解

10

サイクリンの「役割が終わったら分解される」ことについて

Figure 17-14 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)

教科書 8.2.4

11

栄養は十分？

周りに細胞はない？

DNAは完璧に複製した？ すべての染色体は紡錘体に結合した？

細胞周期は

厳密にコントロールされる。

すべてが満たされて

はじめて次の周期に移る。

では細胞周期で異常が

見つかった場合は？

癌化してしまうの？？

11

Figure 17-64 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)

教科書 8.2.5

と8.3.1

癌関連蛋白質Myc

（諸刃の刃;ヤマナカ4因子の一つ）

③↓リン酸化する

①遺伝子変異

が蓄積すると

癌関連蛋白質Myc

が沢山できる

12

②Mycができると

Arfも同時にできる。

Arfはp53蛋白質の

安全弁（Mdm2)を

はぎとる。

④癌になりかけの

細胞は自死する。

自死

チェックで問題が見つかった場合は？

18.1 Apoptosis Apoptosis, a form of programmed cell death, has been induced in these cultured

cells. Cell death is characterized by blebbing of the plasma membrane and fragmentation

of the nuclei. Suddenly, cells weaken attachment to the substratum

that they have been growing on and shrivel up without lysing.

In the following movies we observe the process at higher magnification.

The mechanism of apoptosis involves many tightly controlled steps, three of

which are demonstrated here by different visualization techniques.

One initial event is the sudden release of cytochrome c from mitochondria

into the cytosol. This event has been visualized here using fluorescently labeled

cytochrome c. Initially the greenish/yellow staining is restricted to a reticular pattern, which then

suddenly disperses as the mitochondria release their content proteins into the cytosol.

At a later step, the lipid asymmetry of the plasma membrane breaks down.

In normal cells, phosphatidyl serine is found only on the cytosolic side of the

plasma membrane; but when cells undergo apoptosis, it becomes exposed on

the outside of the cell. This event has been visualized here by adding a red fluorescent

protein to the media which specifically binds phosphatidyl serine head

groups as they become exposed. In an intact organism, exposure of phosphatidyl

serine on the cell surface labels the dead cell and its remnants so that

they are rapidly consumed by other cells, such as macrophages.

Finally—although apoptosing cells don’t lyse—their plasma membranes do become permeable to

small molecules. This event has been visualized here by adding a dye to the media that fluoresces

blue when it can enter cells and bind to DNA.

All three of these events can be observed in the same group of cells.

教科書 図8.3

13

Figure 18-1 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)

教科書 8.5.1-8.5.2

と図8.3

壊死（ネクローシス）

自死（アポトーシス） 規則正しく細胞が死ぬ

食細胞 取り込まれた

死細胞

壊死の例：けが、やけど

14

グチャっと死ぬ

Figure 18-3 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)

教科書 8.5.3

血中ホルモンの増加による遺伝子活性化

↓

尾細胞のアポトーシス

変態

15

細胞の癌化回避以外に、アポトーシスが行われる例：

Figure 18-2 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)

教科書 8.5.3 発生途上のマウス足指の

アポトーシス

アポトーシスに進んだ細胞を特異的に認識する蛍光色素

で染めている。

16

Figure 18-4b Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)

教科書 8.5.3

17

発展 教科書 図8.3と8.5.5

カスパーゼ3酵素が働く→細胞に引導を渡す（アポトーシス）

このアミノ酸配列を

特異的に分解する。

カスパーゼ3酵素が働く

↓

蛍光色が変わる

出典： 瀧, Chemistry Letters, 39, 818 (2010年). 18

Figure 18-4a Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)

教科書 図8.3と8.5.5 アポトーシスに伴うゲノムDNA分解

分子量大

分子量小 19

→1番：2通り

→2番：2通り →3番：2通り

1番2番3番染色体

実際は23番染色体まである：

合計223 = 1千万通り

1千万通りに加えて更に！ 両親のどちらにも似ない 部分を持つ子に進化。

ウィルスDNAが人DNAに組み込まれる時の典型

S期をスキップ：減数分裂

20

教科書 8.4

Figure 17-48 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008) 教科書 8.4.3

復習：教科書4.4章 p.35-36

「ホリデイ構造」

減数分裂直前に、

相同染色体は

積極的に組み換わる。

↓

組み換わってから

減数分裂してDNAが

抜け落ちるため、

生き残らなかった方の

DNA配列も混在している。

（生物の多様性！）

21

父親由来の

DNA

母親由来の

DNA

減数分裂で精子か卵子ができるときは、大雑把に言って

父親または母親由来のどちらか一方の

染色体だけが生き残る。・・・しかし、

2倍体（有性生殖）の意義

（リスクヘッジ）

出典： よく分かる分子生物学の基本としくみ p.164, 173.

22

機能欠損のため 致死的

機能を持つので 致死的でない

変異

さらなる変異

発展 教科書 8.4

本日のまとめ：

1. 細胞周期は4ステップ(期)からなり、

蛋白質複合体（サイクリンとCDK）などが厳密に制御している。

2. p53蛋白質は、遺伝子損傷により活性化し、細胞周期を止める。

細胞周期が止まっているうちにDNA修復が行われるが、

直せない場合は細胞が自死＊（アポトーシス）して癌化を防ぐ。

＊自死とは整然とプログラムされた秩序だった細胞死のこと。

3. 受精の際は、S期（DNA複製期）をスキップして染色体を減らす。

これを減数分裂とよぶ。

23