細胞周期と体細胞分裂の各期

G $_{1}$ 期・S 期・G $_{2}$ 期と分裂期（前期・中期・後期・終期）のそれぞれで起こること（DNA の複製、染色体の凝縮、赤道面への配列、染色体の分離、動物・植物の細胞質分裂のちがい）について、正しい記述を選べる

前提

細胞小器官のはたらき（高校生物細胞と分子（知識））
細胞分裂と生物のふえ方（中学理科生物分野の用語と知識）

この技能までの道筋（5 技能）

算数中学高校大学大学院

読み込み中…

右端（太枠）がこの技能です。左へドラッグすると、さらに前の前提をさかのぼれます。技能を押すと、そこまでの道筋が光ります。

一覧で見る（前提が先）

細胞のつくり（中学理科生物分野の用語と知識）
生物の共通性と原核細胞・真核細胞（高校生物細胞と分子（知識））
細胞小器官のはたらき（高校生物細胞と分子（知識））
植物のからだのつくり（中学理科生物分野の用語と知識）
細胞分裂と生物のふえ方（中学理科生物分野の用語と知識）

説明

分裂をくり返す細胞は、分裂して生じてから次に分裂を終えるまでの一連の過程（細胞周期）をくり返しています。この技能では、細胞周期を間期（G $_{1}$ 期・S 期・G $_{2}$ 期）と分裂期（前期・中期・後期・終期）に分け、それぞれの時期に何が起こるか（DNA の複製、染色体の凝縮、赤道面への配列、染色体の分離、細胞質分裂など）を整理して、正しい記述を選べるようになります。動物細胞と植物細胞の細胞質分裂のちがいも区別できるようにします。

なぜそうしてよいのか

体細胞分裂では、もとの細胞と同じ遺伝情報（DNA）をもつ 2 つの細胞をつくります。そのためには、①分裂の前に DNA を正確に 2 倍にしておき、②分裂のときにそれをちょうど半分ずつ両側に分ける、という 2 つの仕事が必要です。細胞周期の各時期は、この 2 つの仕事を順番に進める段取りとして理解できます。

分裂期以外の時期を間期といい、3 つに分かれます。G $_{1}$ 期は分裂直後の細胞が成長し、DNA を複製する準備をする時期です。S 期に DNA が複製され、細胞あたりの DNA 量が 2 倍になります。G $_{2}$ 期は分裂の準備をする時期で、DNA 量は 2 倍のままです。間期の核では、染色体は細い糸のようにほどけて広がっているので、光学顕微鏡では一本一本の染色体は見えません。

分裂期では、複製された DNA を確実に分けるために、まず染色体をまとめて扱いやすくします。前期には染色体が凝縮して太く短いひも状になり、見えるようになります（複製された 2 本がくっついた状態）。やがて核膜が消え、紡錘体ができ始めます。中期には染色体が細胞の中央の赤道面に並びます。後期には、くっついていた 2 本が分かれて、それぞれ両極へ移動します。終期には、両極で染色体がほどけて核膜が再びでき、2 つの核ができます。そして細胞質が 2 つに分かれます（細胞質分裂）。動物細胞では細胞膜が外側から赤道面に沿ってくびれ込んで分かれますが、植物細胞は外側を硬い細胞壁に囲まれていてくびれることができないので、細胞の中央に細胞板ができ、それが外側へ広がって仕切りとなります。こうして DNA 量はもとの量に戻った 2 つの細胞ができます。

手順

選択肢の時期が、間期（G $_{1}$ 期・S 期・G $_{2}$ 期）か分裂期（前期・中期・後期・終期）かを確認する
DNA 量についての記述は、S 期に複製されて 2 倍になり、G $_{2}$ 期と分裂期は 2 倍のまま、細胞質分裂で半分（もとの量）に戻る、と照らし合わせる
染色体のようすについての記述は、前期に凝縮して見えるようになる・中期に赤道面に並ぶ・後期に分かれて両極へ移動する・終期にほどけて核膜が再びできる、と照らし合わせる
細胞質分裂の記述は、動物細胞は外側からくびれる、植物細胞は中央に細胞板ができる、と照らし合わせる
時期と起こることの組合せがずれていない記述を正しいものとして選ぶ

例題

体細胞分裂の細胞周期についての記述として正しいものを、次のア〜エのうちから 1 つ選べ。

ア　S 期には、染色体が凝縮して太く短いひも状になる。
イ　分裂期の中期には、染色体が細胞の赤道面に並ぶ。
ウ　G $_{2}$ 期に DNA が複製され、細胞あたりの DNA 量が 2 倍になる。
エ　植物細胞では、細胞膜が外側からくびれ込むことで細胞質分裂が起こる。

例題の解答

【手順 1】アは S 期（間期）、イは中期（分裂期）、ウは G $_{2}$ 期（間期）、エは細胞質分裂（分裂期の終わり）についての記述である。

【手順 2】DNA の複製が起こり DNA 量が 2 倍になるのは S 期であり、G $_{2}$ 期ではない。ウは誤り。

【手順 3】染色体が凝縮して太く短くなるのは分裂期の前期であり、S 期ではない。アは誤り。中期に染色体が赤道面に並ぶのは正しい。イは正しい。

【手順 4】外側からくびれ込んで細胞質分裂が起こるのは動物細胞で、植物細胞では細胞の中央に細胞板ができて仕切られる。エは誤り。

【手順 5】よって正しいものはイ。

答え:

イ

よくある誤り

DNA の複製が G $_{1}$ 期や G $_{2}$ 期に起こるとしてしまう誤り。正しくは DNA が複製されるのは S 期で、細胞あたりの DNA 量は S 期に 2 倍になり、G $_{2}$ 期は 2 倍のまま
染色体の凝縮を間期（S 期など）に起こるとしてしまう誤り。正しくは間期の染色体はほどけて広がっていて、凝縮して太く短いひも状になるのは分裂期の前期
中期と後期を取り違え、後期に染色体が赤道面に並ぶとしてしまう誤り。正しくは中期に赤道面に並び、後期に分かれて両極へ移動する
動物細胞と植物細胞の細胞質分裂を取り違える誤り（植物細胞が外側からくびれる、とする）。正しくは動物細胞は外側からくびれ込み、植物細胞は細胞壁があるので中央に細胞板ができて外側へ広がる

この説明は AI が書き、別の AI が例題を独立に解いて答えを確かめ、説明を一歩ずつ査読しました。

入口の問題

難易度 1（教科書の例題レベル）
細胞周期と体細胞分裂について述べた文として正しいものを、次のア〜エのうちから 1 つ選べ。
- ア　DNA の複製は、分裂期の前期に起こる。
- イ　分裂期の中期には、染色体が細胞の赤道面に並ぶ。
- ウ　分裂期の後期には、核膜が再び現れて新しい核ができる。
- エ　植物細胞の細胞質分裂では、細胞膜が外側からくびれ込んで細胞質が二分される。

この技能を使う問題

この技能の次に学べること

体細胞分裂の細胞周期と DNA 量の変化（高校生物細胞と分子）
細胞骨格とモータータンパク質（高校生物細胞と分子（知識））
減数分裂の過程（高校生物遺伝と生殖・発生（知識））