植物細胞の体細胞分裂(2n=4)Mitosis in a Plant Cell (2n=4)

1予想しよう（触る前に）Predict (before you touch anything)

1. 分裂が始まる前の間期に、DNA量(2C)と染色体の本数(4本)はそれぞれどうなると思いますか。During interphase, before division starts, what do you think happens to the DNA amount (2C) and to the number of chromosomes (4)?💡 分裂後の2つの細胞が、どちらも元の細胞と同じ遺伝情報をもつためには何が必要か考えてみましょう。Think about what must happen so that both new cells end up with the same genetic information as the original cell.
2. 植物細胞は硬い細胞壁に囲まれています。動物細胞のように細胞の表面がくびれて2つに分かれることはできると思いますか。できないなら、どうやって仕切ると思いますか。Plant cells are surrounded by a stiff cell wall. Do you think they can split by pinching in at the surface like animal cells? If not, how might they divide the cell?💡 最後に2つの細胞の間に何がなければならないか(細胞壁)に注目しましょう。Focus on what must exist between the two new cells at the end (a wall).

2動かしてみようTry it

1. 「再生速度」を×1.00のまま再生し、右側の棒グラフを見ながら間期(G1期)→間期(S期:DNA複製)→間期(G2期)と進む間に、DNA量と染色体数の棒がどう変わるかを観察する。必要なら「一時停止」で止める。Play at "Playback speed" ×1.00 and watch the bar graph on the right as the cell goes from Interphase (G1) → Interphase (S: DNA copying) → Interphase (G2). Note how the DNA bar and the chromosome bar change. Use "Pause" to freeze if needed.
2. 「承認モード(中期で判定)」にチェックを入れる。前中期→中期(動原体の接着)の表示になり赤い輪(未接着の動原体)が残っているうちに「後期に進む」を押し、出てくる警告を読む。Tick "Approval mode". When the display shows "Prometaphase → metaphase" and red rings (unattached kinetochores) are still visible, press "Go to anaphase" and read the warning that appears.
3. 「全染色体が両極性接着(biorientation)」と表示されたら、もう一度「後期に進む」を押す。後期で染色分体が両極へ動く様子と、極間距離の数値(約1.24→1.60)、棒グラフの左極・右極を観察する。When "All chromosomes bioriented" appears, press "Go to anaphase" again. In anaphase, watch the chromatids move to the poles, the pole distance value (about 1.24 → 1.60), and the Left pole / Right pole bars.
4. 終期・細胞質分裂に入ったら「細胞板の伸長速度」を×0.5に下げ、細胞板が中央から外周へ伸びる様子と%表示を観察する。100%になって隔壁ができるまで分裂が完了しないことを確かめる。When Telophase & cytokinesis begins, lower "Cell plate speed" to ×0.5 and watch the cell plate grow from the center to the edge with its % value. Confirm that division does not finish until it reaches 100% and a new wall forms.
5. 「NG例を見る」を押し、3つの誤ったモデルを1つずつ見て、答えが表示される前にどこが間違っているかを話し合う。最後に「NG例を終了」で戻る。Press "See wrong examples", view the three incorrect models one by one, and discuss what is wrong before the answer appears. Press "Exit wrong examples" to return.

3確かめようCheck

1. 間期(S期)の間に、DNA量と染色体数はそれぞれどう変化しましたか。During interphase (S phase), how did the DNA amount and the chromosome number change?→ DNA量は2Cから4Cに倍増したが、染色体数は4本(2n=4)のままだった。各染色体が2本の姉妹染色分体をもつようになるだけで、本数は増えない。The DNA amount doubled from 2C to 4C, but the chromosome number stayed at 4 (2n=4). Each chromosome now has two sister chromatids, but the number of chromosomes does not increase.
2. 承認モードで赤い輪が残っているときに「後期に進む」を押すと、どうなりましたか。In Approval mode, what happened when you pressed "Go to anaphase" while red rings were still visible?→ 「未接着の動原体が○個あります。紡錘体チェックポイントにより後期へ進めません」という警告が出て、後期に進まなかった。すべての染色体が両極から接着(両極性接着)して初めて後期に進めた。A warning appeared saying there were unattached kinetochores and that the spindle checkpoint blocks anaphase, and the cell did not enter anaphase. It could only proceed once every chromosome was attached from both poles (bioriented).
3. 後期の直後、棒グラフの細胞全体・左極・右極の染色体数とDNA量はいくつでしたか。Right after anaphase began, what were the chromosome numbers and DNA amounts for the Whole cell, Left pole, and Right pole bars?→ 姉妹染色分体が分かれて独立した染色体になるので細胞全体では一時的に8本(4C)、左極と右極にはそれぞれ4本・2Cずつ分配された。Because the sister chromatids separate into independent chromosomes, the whole cell briefly has 8 chromosomes (4C), and the left and right poles each receive 4 chromosomes and 2C.
4. 細胞板はどこからどこへ伸びましたか。「細胞板の伸長速度」を×0.5にすると何が変わりましたか。Where did the cell plate start and where did it grow to? What changed when you set "Cell plate speed" to ×0.5?→ 細胞板は細胞の中央から上下の細胞壁(外周)へ向かって伸びた。×0.5にすると%の増え方が遅くなり、細胞板が100%になって隔壁ができるまで細胞質分裂の完了(娘細胞2n=4・2C)が待たされた。The cell plate grew from the center of the cell toward the cell wall at the top and bottom (the edge). At ×0.5 the % rose more slowly, and cytokinesis did not complete (daughter cells 2n=4, 2C) until the plate reached 100% and the new wall formed.

4考えようThink further

1. 1本の染色体の2本の姉妹染色分体が、両方とも同じ極からの紡錘糸に接着したまま後期に進むと、娘細胞はどうなるでしょうか。チェックポイントがある意味を考えよう。If both sister chromatids of one chromosome were attached to fibers from the same pole and the cell went into anaphase, what would happen to the daughter cells? Why is the checkpoint important?→ 両方の染色分体が同じ娘細胞に入り、一方は5本、他方は3本というように染色体数がずれ、遺伝情報が等しく分配されない。チェックポイントは全染色体の両極性接着を確認してから後期に進ませることで、このような誤りを防いでいる(NG例1で確認できる)。Both chromatids would go into the same daughter cell, so one cell would get 5 chromosomes and the other 3, and the genetic information would not be shared equally. The checkpoint prevents this by allowing anaphase only after every chromosome is bioriented (see wrong example 1).
2. 体細胞分裂の前後で、染色体数とDNA量が親細胞と娘細胞で同じになることは、生物の体をつくるうえでなぜ大切なのでしょうか。Why is it important for building an organism's body that the chromosome number and DNA amount are the same in the parent cell and the daughter cells?→ 体をつくるすべての細胞が同じ遺伝情報(同じ染色体のセット)をもつことができるから。間期にDNAを複製(2C→4C)し、分裂で半分ずつ(2Cずつ)分けるので、何回分裂しても2n=4・2Cが保たれる。Because it lets every cell in the body carry the same genetic information (the same set of chromosomes). DNA is copied in interphase (2C → 4C) and then split in half (2C each) during division, so 2n=4 and 2C are kept no matter how many times the cell divides.

よくある誤解Common misconceptions

• 「DNAが複製されると染色体の数も倍(8本)になる」という誤解。実際はS期でDNA量は4Cになるが、染色体数は4本のままで、8本に見えるのは後期で姉妹染色分体が分離したときだけである。Misconception: "When DNA is copied, the chromosome number doubles to 8." In fact, after S phase the DNA is 4C but there are still 4 chromosomes; 8 appear only in anaphase when the sister chromatids separate.
• 「植物細胞も動物細胞と同じように細胞がくびれて分かれる」という誤解。植物細胞は細胞壁があるため、細胞板が中央から外側へ伸びて仕切る。Misconception: "Plant cells divide by pinching in, just like animal cells." Because plant cells have a cell wall, a cell plate grows from the center outward to separate them.

用語（日本語 / English）Key terms (Japanese / English)