細胞小器官 覚え方。 細胞小器官とは何か?代表的な五つの細胞小器官の種類と具体的な機能と構造のあり方のまとめ

【生物学の基礎・徹底解説】細胞小器官のまとめ 問題解説 総論

細胞小器官 覚え方

細胞内器官、オルガネラ一覧 細胞小器官(オルガネラ、organelle)の名称と機能 細胞の中あるいはそのまわりには細胞の形態や機能に直接関りをもつ種々の 器官が存在する。 これらのものを 細胞小器官と呼び、細胞壁のように細胞膜の外に存在するものもある。 いずれにしても脂質の膜で形作られている 膜系細胞小器官と脂質の膜を持たない 非 膜系細胞小器官に大まかに分類される。 なお、細胞小器官の名称はラテン系などの言語に由来するものが多く英語名の品詞による 綴り変化 が典型的な英語タイプではないものについて、その単数形とともに、 複数形 pl. 及び 形容詞形 adj. を示した。 膜系細胞小器官(Membranous organelles) 細胞膜 (plasma membrane cytoplasmic membrane, plasmalemma)• 原形質に接して外界と細胞内部の境界となっている生体膜をいう。 細胞膜は薄くやわらかい構造である緻密なリン脂質二重膜からなり内側と外側の表面に全体としてマイナスの電荷をもつため、中性分子や高分子、マイナス電荷をもつイオンなどは通しにくい。 選択的輸送体が存在するときこれらに対し促進拡散、能動輸送が行われる。 また、小胞との融合や食作用による高分子や多量の物質とりこみや放出の機能もある。 植物や細菌の細胞の細胞膜の外側にある硬くいが目の粗い細胞壁とは対照的である(細胞壁の項参照)。 核(nucle us , nucle i pl. , nucle ar adj. 細胞は核の分化によって真核細胞と原核細胞に分けることができる。 核は染色体を含んでおり、また核膜と呼ばれる二重の袋状膜に包まれた細胞小器官である。 この核膜には、RNAはじめリボソーム粒子やタンパク質が通り抜けることのできる核膜孔という穴が多数あいている。 核の大きな役割は遺伝物質であるDNAによって遺伝を支配することにある。 核小体( nucleol us , nucleol i pl. , nucleol ar adj. 真核細胞の核内にある小体でリボソームRNA合成とリボソームの組み立てを行なう。 ミトコンドリア (mitochondr ion , mitochondr ia pl. , mitochondr ial adj. ほとんどすべての真核細胞の細胞質中にある細胞小器官で、酸素呼吸(酸化的リン酸化)を行う。 形や大きさは様々で、高等植物や動物では球型や円柱型が一般的である。 ミトコンドリアは2枚のリン脂質二重膜で囲まれており、細胞質側に面する外膜とその内側にある内膜から構成されている。 この内膜はクリスタと呼ばれるひだ状の構造をもつため表面積が著しく増大する。 クリスタは、ゲル状の基質に突出している。 酸化的リン酸化及び電子伝達系の構成要素はクリスタにあり、基本粒子も含まれる。 ここにはATPアーゼ酵素からなるこぶし状の小粒があり、これがリン酸化に関与している。 ミトコンドリア基質はクレブス回路や脂肪酸酸化の様々な酵素,環状DNA、70Sリボソームなども含んでいる。 葉緑体 (chloroplast, chloroplast ic adj. 光合成が行われる色素体。 葉緑体は光合成細菌とラン藻類以外の、光合成を行なう生物の全てにみられる。 内側には、 ラメラ系 とゲル状の ストロマ系 が ある。 ラメラは一連の膜からできており、 チラコイド という、液体の入った袋になっている。 ところどころに グラナ と呼ばれる円形のチラコイドがあり、 インター・グラナ・ラメラ でつながっている。 ラメラ系は光合成の 明反応 の場で、その膜は クロロフィル と カロチノイド を含む。 葉緑体は、ラメラに結合したり、あるいは、ストロマに遊離した形で葉緑体独自のリボソームを含む。 ストロマには、このほか DNAの微繊維 や脂質の小滴、及び光合成の 暗反応 の酵素をはじめ、葉緑体の可溶性の成分も含まれている。 小胞体 (endoplasmic reticul um , endoplasmic reticul a pl. 真核細胞の細胞質内に網目状に広がる膜系で形態は細胞の種類によって多様であり核の外膜との連続が認められる。 膜の細胞質側表面に多数のリボソームが付着している粗面小胞体と付着していない滑面小胞体に大別される。 滑面小胞体 (smooth endoplasmic reticul um ,... reticul a pl. この機能は細胞によって異なるが一般には脂質代謝が主要な機能である。 同一の細胞内に滑面小胞体と粗面小胞体が共存している場合、これらの膜はたいてい連続しており粗面小胞体にみられる酵素は滑面小胞体にも分布し、また小胞体内腔も連続しているので滑面小胞体内腔は粗面小胞体で合成された分泌タンパク質がゴルジ体分泌顆粒へと輸送される経路であるとも考えられる。 (rough endoplasmic reticul um ,... reticul a pl. 膜の細胞質側表面に多数のリボソームが付着している小胞体で、分泌タンパク質は粗面小胞体の膜結合リボソームで合成される。 これはタンパク質を細胞外へ分泌する臓器の細胞等において著しく発達している。 液胞 (vacuol e , vacuol ar adj. 細胞内で膜に囲まれて存在する透明な水溶液部分で、内部には糖・有機酸・アルカロイド・色素等、その細胞特有の成分を含む。 正常動物細胞では認められる例が少なく、植物細胞では老化とともに大型化する。 液胞はその吸水力により膨圧を生じて細胞壁の緊張状態を保たせる。 これの成因は細胞の老化による老廃物の蓄積にある。 ペルオキシソーム (peroxisom e ,peroxisom al adj )• 高等植物をはじめ原生動物、藻類などにも広く分布する。 いずれもカタラーゼを含むが生物、組織の種類によっても異なる。 これらの酸化酵素によってアミノ酸、アルコール、フェノール、蟻酸を酸化し生じた過酸化水素をカタラーゼで分解す。 すなわち、分子状酸素を用いて酸化作用を営む。 動物細胞ではその他に尿酸分解をもち尿酸分解経路に関与する。 植物ではグリオキシル酸回路をもち脂質代謝に関与する。 ペルオキシゾームは ミクロボディ (微小体、microbody)とも呼ばれる。 この過酸化過程で細胞毒性の強い過酸化水素が生じこれがカタラーゼにより次のように分解され無毒化される。 地下茎、根などの正常な光条件下でも緑化しないような組織の細胞に含まれる。 比較的小さく二重の包膜で囲まれているが内部には発達した膜器官はない。 多くの白色体はデンプン粒をもっている。 ゴルジ小胞 (golgi vesicles)• 特にゴルジ体から生じる小胞をゴルジ小胞という。 ゴルジ体へ輸送されたタンパク質は、糖鎖の付加などの化学的修飾を受けてゴルジ体より細胞膜やリソソーム、液胞などに選別輸送される際にゴルジ体より生じる小胞である。 リソソーム (lysosom e 、 lysosom al adj )• 水解小体。 真核細胞内の膜で包まれた細胞質構造体で、加水分解酵素に富み、細胞消化に機能する。 グリコシダーゼ、ヌクレアーゼ、プロテアーゼ、リパーゼ、スルファターゼ、ホスファターゼ等、約60種の酸加水分解酵素を含む。 一次リソソームは、消化すべき物質にまだ出合っていない、新しく形成された小器官である。 二次リソソームは、一次リソソームと各種の物質との融合を繰り返して、形態的に多様に変化した膜胞である。 ディクチオソーム (dictyosom e 、dictyosom al adj. 1・植物細胞のゴルジ装置;2・ゴルジ小胞と液胞膜との融合によって形成される液胞;3・ゴルジ積層;4・単鞭毛菌の運動性胞子において鞭毛基部の結合部位をなす構造。 植物においてはゴルジに相当する平膜構造のスタックがdictyosomeとよばれ、細胞質中に独立していくつも存在している。 ゴルジ(golgi• 偏平な袋状膜構造が密に積層したもので、ERや核膜あるいは細胞膜などともつながっていることが多い。 たん白質に糖鎖をつけたり分泌顆粒を生成したりする。 特にゴルジ体から生じる小胞をゴルジ小胞という。 動物細胞においては細胞核を取り囲むお椀のような形状を呈することも多い。 植物細胞においては独立して存在することも多くdictyosomeとよばれる。 小胞体で合成された分泌タンパク質はゴルジ体へ輸送され、糖鎖の付加などの化学的修飾を受けてゴルジ体より分泌される。 ゴルジ体から分泌された小胞は細胞膜やリソソームなどに選別輸送される。 タンパク質顆粒、タンパク質小体 ( protein body , protein bod ies pl)• 植物細胞に特徴的に見られるタンパク質の細胞内貯蔵器官。 特にダイズやイネなどの種子の 子葉や胚乳 に多くみられる。 小胞体 や ゴルジ小胞 などの 細胞内膜系 に由来する。 貯蔵されるタンパク質は、 ゼイン、グリシニン、プロラミン、グルテリン 等の貯蔵タンパク質である。 収縮胞 contractile vacuole アメーバなどの原生動物によくみられる袋状の器官で細胞内に侵入してくる余分な水を吸収し貯留し拡大する。 やがて細胞膜へと移動して細胞膜と融合してexocytosisにより吸収した水を細胞外に排泄する。 食胞 (food vacuole 細胞が大きな物質を取り込み消化する過程で生じる袋状の器官である。 細胞質が細胞質内に陥没し物質(外液、物体、餌等)たのち外側が閉じて形成される。 この取り込み過程を endocytosisという。 この取り込んだ物質は 食胞の中で消化されて細胞質に吸収されるなどしたのち、食胞が細胞膜と融合するという逆の過程で残物が細胞膜から外部へと排泄される。 この排泄過程を exocytosis という。 グリオキシゾーム glyoxysome 油脂を貯蔵する植物種子の発芽過程などで貯蔵脂肪を消化して低分子にかえる働きをするmicrobodyに似た細胞器官である。 デスモソーム desmosome )• 細胞間結合様式の一つで接着斑とも呼ぶ。 隣接する真核細胞の細胞膜の肥厚部。 細胞接着に機能すると考えられている。 細胞間連絡(plasmodesmata )• 細胞壁を通り抜け、一方の細胞から隣接する細胞へ連絡する、高等植物にみられる微細な原形質チャンネル。 各チャンネルは細胞膜と連なって、二つの隣り合う細胞に共通し、通常 デスモチューブル と呼ばれる微細な管状構造を成す。 それは、直径約40nmの管状の原形質で、中央部に電子密度の高い物質を持つ。 細胞分裂終期において形成された細胞板の不連続孔に由来すると考えられている。 非膜系細胞小器官(Non-membranous organelles) 細胞骨格 (cytoskeleton)• 真核細胞の細胞質に縦横に張り巡らされて存在する蛋白質繊維系である。 チューブリン tubulin よりなる 微小管 MT: microtubule 、 アクチン actin よりなる マイクロフィラメント MF: microfilament 、 デスミン・ビメンチン よりなる 中間系フィラメント IF: intermediatefilament によって構成されている網状・束状あるいは糸まり状の構造の総称である。 細胞骨格は細胞の形態を規定する構造であると同時に、その連続的変形によって様々な 細胞運動 としての主装置としての役割を持つ。 また、細胞小器官は細胞質で浮遊しているのではなく、細胞骨格に付着して存在しており両者の相互作用によって 細胞小器官の動態 が支配されている。 構成タンパク質に対する抗体を使った 蛍光抗体法 や 部位特異的蛍光染色法 によって細胞骨格を観察できる。 細胞を低濃度の 非イオン性界面活性剤 で処理すると、構成繊維の安定条件を選べば、細胞骨格だけを元の構造のまま残すことができる。 中心小体 (centriole )• 中心体の中心にある小体。 高等植物細胞の紡錘糸形成荷は不要で高等植物細胞には中心小体は存在しない。 (ribosom e , ribosom al adj. ほぼ等量の RNA と タンパク質 から成り、細胞における タンパク質合成の場 をなす。 多数の細胞下核タンパク質粒子の一つ。 各リボソームはほぼ球形で、 約200nmの直径 を持ち、 二つの大きさの異なるサブユニットから成る。 これらは 大サブユニット 、 小サブユニット と呼ばれ、 細菌では 30Sと50S 、 動植物細胞では 40Sと60S である。 リボソームは細胞質に遊離状態で存在するか、あるいは小胞体や細胞骨格などに接着している。 4つのクラス のリボソームが同定されており 細菌、植物、動物、ミトコンドリア 、それらは、モノマー、サブユニット、リボソームRNAの 沈降係数によって特徴づけられる。 リボソームは tRNA との結合部位を2つ持ち A部位、P部位 、m RNA に も結合することができる。 (polysom e , polysom al adj. タンパク質合成 が行われている時に、リボソームは通常、ポリソームの形をとり、mRNAと結合している。 各リボソームは、 ここに示した図のように、糸に添ってビーズが並んだように、不定数のリボソームが翻訳の過程にある一本のmRNA分子に結び付く。 モノソーム を構成している 小サブユニット がこの mRNA分子 への結合にあずかっている。 ポリソームは細胞質内に遊離しているか、あるいは小胞体の表面か核の外膜に結合している。 細胞骨格に結合するポリソーム も存在する。 (cell wall ) これは、細胞膜の外側にあり細胞小器官と呼ばないのが通例であるが、植物細胞の構造とは事実上不可分であり、あえて細胞小器官に分類した。 植物、菌類など動物を除く真核生物ややマイコプラズマを除く原核生物の細胞の 細胞膜の外側 を取り囲む被膜。 膨圧の発生や形態維持に役立つ。 維管束植物の成長中の柔細胞は、セルロース、ヘミセルロース、ペクチン、少量のタンパク質からなる薄い一次構造を持ち、成長の停止した細胞は、 一次壁 の内側に 二次壁 の厚い層を形成する。 二次壁は、一次壁成分の他に、リグニン、キチン等を含む。 原核細胞特に細菌類の細胞壁は、ペプチドグリカン ムレイン からなる。 グラム陰性菌では、ペプチドグリカン層の外側に、さらに脂質に富んだ外膜を持ち、また、種によっても細胞壁の主成分は大きく異なる。 細菌類の場合、これらの細胞壁の成分の違いにより、グラム染色法すなわちある種の色素(クリスタルバイオレット等)による染色性に大きな違いがみられ、これがグラム陰性(染色されない)と陽性(染色される)の2大分類となる。 なお、細菌類の中でも後生細菌と呼ばれるグループは細胞壁はタンパク質性である。 適切な浸透価の溶液中で この 細胞壁を酵素的あるいは機械的方法などを用いて強制的に除去した場合、細胞は一般的に球形化しプロトプラストと呼ばれる。 このようなプロトプラストは、外力、化学物質、電気刺激などによりプロトプラスト同士が融合しやすい。 植物細胞の電子顕微鏡写真(約2万倍) 注: ここに示したのは原形質分離が起こっている細胞であるため、細胞膜と細胞質が分離して明瞭に観察できる。 htm.

次の

高校生物「細胞骨格」微小管・中間径フィラメント・アクチンフィラメント

細胞小器官 覚え方

本単元で押さえるべきことの概要 生物のからだは、細胞という 構造を基本骨格として作られています。 細胞の構造を理解することなしに、高校生物を語ることはできません。 ・原核細胞と真核細胞の違い ・真核細胞の細胞小器官の構造とはたらきについての理解 ・植物細胞と動物細胞の違いは 本単元ではこの3つをまずしっかりと理解し、アウトプットできるようになることが大事です。 >> 原核細胞と真核細胞の違いは何か。 細胞は大きく分けると、 核を持たない原核細胞と核を持つ真核細胞の2つに分けられます。 ミトコンドリアや葉緑体のような 細胞小器官は見られない。 ということです。 >> 原核生物とは 原核細胞からなる生物を原核生物と言い、 細菌と 古細菌というグループに大別。 また、 原核生物は単細胞生物しか存在していません。 真核生物と異なり染色体が核膜におおわれていないため、染色体が真核細胞のようにコンパクトにまとまっておらず、細胞膜内全体に拡散され て存在。 原核生物の染色体は、 核様体と呼ばれます。 真核生物とは 真核細胞からなる生物を真核生物と言います。 単細胞生物から多細胞生物までさまざまなグループが存在。 DNAはヒストンと呼ばれるタンパク質などとともに複合体を形成 クロマチン し、核の内部に存在。 細胞の内部には、ミトコンドリアや葉緑体のような、 原核生物には見られないさまざまな細胞小器官が存在し、細胞内の空間は細胞質基質でみたされています。 以上のような違いが見られ、センター試験などの正誤問題に出題されやすいので、しっかりと区別がつくようにしておきましょう。 >> 細胞小器官の構造とそのはたらきとは 真核細胞には、以下に示すように多くの細胞小器官が存在します。 核 DNAの複合体であるクロマチンと数個の核小体が、二重膜からなる核膜の内部に存在。 多数の小さな孔 核膜孔 があり、この孔を通して、細胞全体とのやりとりを行います。 転写は核内で行われる。 核内でDNAの遺伝情報からmRNAが合成されると、核膜孔を通り、リボソームへと移動することで翻訳が開始。 小胞体 核膜の外側の膜と直接つながっている膜構造体。 リボソームが多数付着している粗面小胞体と付着していない滑面小胞体に分かれています。 ゴルジ体 扁平な袋状の構造が何層も積み重なって形成されている細胞小器官。 主な役割は、リボソームで合成したタンパク質を小胞体から受け取り、 タンパク質に様々な修飾を行うこと。 リソソーム 分解酵素を含み、細胞内で生じた不要物や、エンドサイトーシスで外部から取り込まれた物質を分解するはたらきをも持っています。 細胞骨格 タンパク質でできた繊維状の物質で、主に細胞内の構造を支え、安定化させるはたらきを持っています。 その種類は、 アクチンフィラメント、微小管、中間径フィラメントの3つ。 ・アクチンフィラメント アクチンという直径7nmの球状タンパク質がつながってできた繊維で、細胞分裂時のくびれ込みといった細胞運動に関与。 ・微小管 チューブリンが単位となり、鎖状に結合したものが13本集まってできた直径25nm程度の中空の管状繊維。 物質輸送のレール、 繊毛や鞭毛の動きに関与。 ・中間径フィラメント 直径8〜12nm程度で、形状維持に関与。 >> 中心体 その構造は、主に動物で発達。 微小管が3本1組となったものが9組、環状に並んだ構造を中心小体といい、これを1対もつものを中心体と言い、微小管形成の起点となります。 原形質連絡 植物細胞どうしは細胞壁で接し、 原形質連絡を通して物質のやり取りや情報伝達を行っています。 液胞 主に植物細胞で発達する細胞小器官。 リソソームと同様、分解酵素を含み、細胞内の物質を分解するはたらきを持っています。 細胞膜 物質の輸送に関わり、 出入りを調節。 また、 細胞外からの刺激を受容し、細胞内へ伝達するはたらきもあります。 細胞壁 植物細胞には存在し、動物細胞には存在しない構造。 セルロースやペ クチンなどからなり、細胞の保護と形状維持を担っています。 以上の細胞小器官の名称と構造とその機能を整理し、アウトプットできるようにして下さい。 アウトプットするとは、「葉緑体には、どんなはたらきがありますか? 」という質問に対して、「光エネルギーを利用してATPを合成し、そのエネルギーを利用して有機物を合成すること」のように答えられるようになることです。 >> 植物細胞と動物細胞の違いは何か。 植物細胞にしかないもの:細胞壁、葉緑体 植物細胞で主に発達した構造が見られるもの:液胞 動物細胞で主に発達した構造が見られるもの:中心体 この段階で覚えるべきは、この3つです。 注意が必要なのは、発達した液胞が見られるのは植物細胞のみだが、 動物細胞に全く見られないわけではありません。 同様にして、 一部の植物細胞 コケ、シダ、裸子 では、精子を形成するので、 中心体が存在します。 例えば、液胞は動物細胞には見られないまで言ってしまうとこれは誤りであるので、注意しましょう。 その他、細かいことが色々聞かれることもありますが、それは入試演習の段階で覚えるべきことなので、ひとまずは 教科書に書いてある内容を中心に覚えて、アウトプットできるように目指しましょう。

次の

細胞小器官の構造と機能

細胞小器官 覚え方

ここからは、もう少し具体的なお話に移ろう。 はじめに、基本最小単位である細胞についてみていこう。 第6章の冒頭に掲げた顕微鏡写真は、たまねぎの表皮の細胞である。 明視野の光学顕微鏡では、核と大型の粒子が見える程度であるが、染色法の工夫や顕微鏡の改良により、染色体やミトコンドリア、小胞体なども観察できるようになる。 さらに電子顕微鏡の発明により、飛躍的に拡大した像を見ることができるようになった。 こうした知識を総合して動物細胞の模式図を描くと次の図のようになるだろう。 すでに生物界の階層性のところで述べたように、細胞の内部にはさらに多くの構造物で埋め尽くされている(下の図参照)。 これらの構造を細胞小器官( organella )と言い、それぞれの細胞小器官は細胞の活動に必要な特定の機能を持っている。 細胞小器官の名前 機能 核( nucleus ) 遺伝子貯蔵所 ・核膜( nuclear envelope ) ・核質を細胞質基質から分ける ・染色質( chromatin ) ・染色体が脱凝集した無定形の構造 ・核小体( nucleolus ) ・リボソーム形成に必要な原料を供給 小胞体( endoplasmic reticulum ) 細胞内に発達した膜系で ・粗面小胞体( rough ER ) ・細胞外へ分泌されるタンパクの合成 ・滑面小胞体( smooth ER ) ・ステロイド合成など リボソーム( ribosome ) 遺伝情報をもとにタンパク質合成 ゴルジ装置( Golgi apparatus ) 細胞外へ分泌されるタンパク質をパックする ミトコンドリア( mitochondoria ) エネルギー源である ATP 産生 細胞骨格( cytoskelton ) 細胞の形を整え、細胞の運動を司る 中心体( centriole ) 細胞分裂時に紡錘体となる リソソーム( lysosome )等 細胞内での消化 細胞膜( cell membrane ) 細胞と外界との境界面 植物細胞では細胞膜の外側を硬い細胞壁が覆っていること、葉緑体を細胞内に含んでいることが、動物細胞と異なる点である。 動物細胞と植物細胞は真核細胞と呼ばれ、核膜によって核と細胞質が分けられている。 真核細胞からなる生物を真核生物( eukaryote )と呼んでいる。 一方、モネラ界に属する生物すなわち原核生物( prokaryote )の細胞は原核細胞と呼ばれ、核膜による仕切りがなく、細胞小器官もリボソーム以外は発達していない。 これまでの話で分かるように、細胞は核とそれ以外の細胞質( cytoplasm )からなり、細胞質の一番外側には細胞膜があり、内部は細胞小器官で満たされている。 と言っても、液体の部分がないわけではない。 細胞小器官が浮かんでいる液体の部分を細胞質基質あるいはサイトゾール( cytosol )と呼んでいる(下の右図水色の部分)。 サイトゾールにはカリウムイオンなどのイオン類のほか、多くのタンパク質やその原料であるアミノ酸、ブドウ糖などが溶け込んでいる。 それでは、動物細胞の内部の構造、特に細胞小器官の構造とはたらきについてみていこう。 1)核の構造 核の中には染色体があると書いたが、核を観察すればいつでも染色体が見えるわけではない。 染色体が見えるようになるのは細胞分裂のときだけである。 それ以外の時には、電子顕微鏡で観察しても、核の内部には核小体以外には、特定の構造が見えない。 ヘマトキシリン法で染色すると、核内に染色される部分があるので、これを染色質( chromatin )と名づけた。 その後、この部分は DNA とヒストンと言うタンパク質の複合体であることが分かり、現在ではクロマチンと言うと、 DNA とヒストンとの複合体の意味で使うことが多い。 電子顕微鏡で観察すると、染色質は濃い黒色に見える。 核の中にはヘマトキシリンで強く染まる小球体があり、核小体(仁)と言う。 核小体ではリボソームの原料を作っている。 膵臓のヘマトキシリン・エオシン染色像(丸い紫色が核) 核の電子顕微鏡像 核小体と核膜の一部拡大像 核を包んでいる核膜( nuclear envelope )は二重の膜で、たくさんの核膜孔( nuclear pore )が開いていて、核の内部とサイトゾールとをつないでいる。 遺伝子は DNA であり表現型はタンパク質に対応すると書いた(第 5 章)が、遺伝子は核の内部に染色質という形で納められていて、その情報は核膜孔を通ってサイトゾールに運ばれ、これをもとにタンパク質の合成がリボソームでおこなわれるのである。 ふだんの核はそうは見えないが、クロマチンのあちらこちらで細胞の通常の活動に必要な遺伝子から遺伝情報が読み取られ、サイトゾールへ送られている。 ( 核の概観 ) ( クロマチンについて ) 2)染色体 ふだんは脱凝集して核の中全体に広がっていたクロマチンは、細胞分裂が始まると凝集を始め、染色体という明瞭な構造になる。 DNA は直径 2nm の細い糸のようなものなので、このままでは絡まってしまって収拾がつかなくなる。 そのためまとめて扱いやすい形にする必要がある。 糸を糸巻きに巻いて裁縫箱に整理しておくのと同じである。 DNA の糸は、4種類のヒストンが2つずつ集まった八量体のタンパク質(糸巻き)に巻きついている。 糸巻き1つにヌクレオチド 146 個の DNA が図のように巻きついていて、一つの単位となっている。 これをヌクレオソーム( nucleosome )と呼んでいる(直径 11nm )。 ヌクレオソームを左側は横から、右側は上から見た図。 上段はヒストン八量体を、下段は DNA をワイヤーフレームで表示してある。 ヌクレオソームは、リンカーと呼ぶ DNA の糸で次のヌクレオソームとつながり、全体として数珠のような構造になっている。 このヌクレオソームは凝集して直径 30nm のクロマチン繊維となる。 細胞分裂が始まると、クロマチン繊維は、足場となるタンパク質にループ状になって貼り付けられて直径 300nm の繊維となり、さらにこの繊維がラセンを作って直径 700nm の紐となる。 これが染色体( chromosome )である。 細胞分裂の中期(後述)の染色体は複製されるので、動原体のところでくっついた Y 字状の構造をとる。 染色体の数は種によって決まっている。 ヒトの染色体の数は 46 本( 23 対)で、そのうち半数は父親から、半数は母親から受けついでいる。 1本の染色体は一続きの DNA 分子なので、 46 本の DNA 分子が、ふだんはクロマチン繊維の形で核の中に分散していて、細胞分裂の時には凝集して染色体という形をとることになる。 なお DNA =遺伝子ではない。 この点については後述する。 1)小胞体の構造 真核生物の細胞の内部には、これから述べる小胞体や次に述べるゴルジ装置のような、非常によく発達した膜系が存在する。 小胞体( endoplasmic reticulum 、略して ER )は、名前の示すように細胞質内の網状構造で、粗面小胞体( rER )と滑面小胞体( sER)の2種類 がある。 粗面小胞体という名は、平たい袋状に拡がった小胞体の2枚の膜表面にリボソーム顆粒が付着していて、電子顕微鏡で観察すると表面が粗く見えるからである。 滑面小胞体にはリボソームの付着はなく、平たい膜ではなくむしろ管状構造をしている。 両者の小胞体の管腔は連続している。 r ER は細胞におけるタンパク質の生合成に中心的な役割を演じているので、分泌性タンパク質をさかんに合成する消化酵素をつくる細胞や、内分泌腺の細胞でよく発達している。 二重の核膜の外側の膜と小胞体の膜は連続している。 2)リボソームの構造 リボソームは、右下図に見られるように電子顕微鏡では黒い粒子である。 さらに拡大してみると、ダルマのように大顆粒( large subunit )と小顆粒( small subunit )が重なった構造をしている事がわかる。 リボソームは RNA とタンパク質の複合体で、核小体部で作られた RNA とサイトゾールで作られ核に送り込まれたタンパク質からつくられ、再びサイトゾールに送り返される。 3)小胞体とリボソームの機能 リボソームはタンパク質合成の場所である。 遊離のリボソームでは細胞内で日常的に使われる( house-keeping )タンパク質が合成され、小胞体に結合したリボソームでは細胞外へ分泌されるタンパク質あるいは膜に埋め込まれる膜タンパク質を合成されている。 後者の2種のタンパク質は小胞体腔へ入り、管腔を通って処理され、ゴルジ装置へ送られる。 1)ゴルジ装置の構造と機能 ゴルジ装置(ゴルジ体とも言う)は、平たい袋状の構造が積み重なったような構造をしている。 やはり分泌活動のさかんな細胞で発達している。 ゴルジ装置の機能は、分泌性タンパク質をまとめて小包にして送り出す働きをしている。 小胞体に結合したリボソームで合成されて小胞体腔へ送り込まれたタンパク質は、小胞体から輸送小胞の形で送り出され、ゴルジ装置の膜と融合してゴルジ装置へ取り込まれる。 ゴルジ装置では糖が付加されて糖タンパク質になり、ふたたび膜に包まれた小胞(分泌顆粒)となる。 ゴルジ装置には方向性があり、粗面小胞体から小胞を 受け入れる面( cis 面)と、送り出す面( trans 面)が区別できる。 ゴルジ体からサイトゾールへ送り出された輸送小胞(分泌顆粒)は細胞内に留まり、必要に応じて細胞膜へ移動して細胞膜と融合し、顆粒内部に貯蔵された糖タンパク質を細胞 の外へ分泌する(開口分泌、 exocytosis )。 膜タンパク質は小胞の膜に埋め込まれたまま細胞膜と融合し、小胞膜内側が細胞膜外側となることによって細胞膜に埋め込まれる。 1)ミトコンドリアの構造 ミトコンドリアはこれまで述べてきた核膜、小胞体、ゴルジ体を構成する細胞内膜系と異なり、独立した構造をもった細胞内小器官である。 ミトコンドリアはラグビーボールのような回転楕円体からもっと長く伸びた棒状のものまで、いろいろな形を取るが、いずれも内外2枚の膜からなり、内膜はミトコンドリア内に棒状あるいはヒダ状に張り出していて、この部分をクリステと呼んでいる。 2枚の膜でできているので、ミトコンドリアの腔所は2つあり、一つは外膜と内膜の間の膜間腔( intermembrane space )、もう一つは内膜に囲まれた基質(礎質とも言う、 matrix )である。 ミトコンドリアの基質には、ミトコンドリア独自の DNA とリボソームが含まれている。 この DNA とリボソームを使って、ミトコンドリアは自立的に分裂して数を増やすことができる。 2)ミトコンドリアの機能 ミトコンドリアは細胞の活動に必要なエネルギーを供給するパワープラントである。 エネルギーは ATP という分子の形で産生され、必要な場所で使われる。 1)細胞骨格の種類 細胞が一定の形を保つことができたり、分泌顆粒を分泌したり、食胞によって取り込んだり、あるいは原形質流動と呼ばれる細胞内の細胞小器官の動きを作ったりするのは、すべて細胞骨格の働きである。 細胞骨格と言っても骨のように本当に固い構造をしているのではない。 いずれもタンパク質の繊維であり、繊維は単位となるタンパク質が会合してできている。 繊維の太さや構造によって次の3つの種類がある。 1)微小管(マイクロチュービュール)、アクチンフィラメント(微小繊維)、中間径フィラメントである。 細胞内にはダイニンやキネシンといったモータータンパク質があり、これらのモータータンパク質は微小管の上を滑っていくことができる。 モータータンパク質は微小管の線路の上を走るトロッコのような働きをして、細胞小器官や小胞などを動かすことができる。 この他、細胞分裂のときに染色体を動かす原動力となる。 また繊毛や鞭毛の構成要素となり、細胞運動を司る。 アクチンフィラメントは細胞の表面にたくさんあって、細胞表面の形を変えたり、原形質流動を起こしたり、細胞のアメーバ運動を司る。 細胞分裂のときの細胞質分裂をおこなう。 中間径フィラメントは主として細胞の形を保つのに重要である。 また核膜の内側にあって核の形を保っている。 筋肉の収縮は、アクチンフィラメントとモータータンパク質の一種であるミオシンとの相互作用によっておこる。 1)細胞膜の構造 細胞膜は、細胞内部を外部から区画して保護するとともに、外部との物質の出入り口となる ため、細胞にとってきわめて重要である。 しかしながら、核の節に掲げた膵臓のヘマトキシリン・エオシン染色像を見て分かるように、細胞の境界らしきものを判別することはできるが、膜の構造までは分からない。 電子顕微鏡で拡大すると、細胞の境界には確かに黒い一本の線があることがわかる。 そこでさらに拡大をすると、下の図のように細胞膜は一本の黒い線ではなく2本の黒い線が白い線を挟んだような構造をしていることが分かる。 これまで述べてきた細胞内膜系の膜も細胞膜と同じ構造をしているので、このような細胞内の膜構造を単位膜 ( unit membrane )と呼んでいる。 単位膜の構造については、その後さまざまな推定がおこなわれたが、現在では、上の模式図のような構造をしていると考えられている。 すなわち2本足のマッチ棒のように描いてあるリン脂質が足を内側にして2層に並んで膜を形成し(脂質二重膜、 lipid bilayer)、この膜に膜タンパク質が埋め込まれた構造である。 所々に見えるコレステロールは、膜に硬さを与えている。 細胞の外側に面した部分には糖鎖が多くあるが、内側面にはほとんどは無い。 これらの糖鎖は、膜タンパク質あるいはリン脂質に付加されている。 膜タンパク質にはさまざまな種類があり、上の図に描かれているように細胞骨格と結合して細胞の形を保つように働くもの以外に、物質の出入りを調節する膜タンパク質、信号を受取る膜タンパク質などがある。 細胞膜の機能は、細胞膜に埋め込まれたこれらのタンパク質が担っているのである。 2)細胞膜の機能 上で述べたように、細胞膜の機能は細胞を取り巻いて内部を保護するとともに細胞の形を維持し、細胞内外の物質の出入りを調節している。 特に重要なのは、細胞膜が脂質二重膜であるためにイオンや電荷を持った物質は細胞膜を通過することができないことである。 そのため、特定のイオンや電荷を持った物質を通過させることができる膜タンパク質が細胞膜に埋め込まれれば、その細胞にそのような機能を持たせることができる点である。 さらに詳しくは下記のサイトを参照してください。 この章のpdfファイルをダウンロードするには、左の「Adobe」のアイコンを右クリックして、ファイルを保存を選んで、自分のパソコンにダウンロードしてください。 ブロードバンド接続の場合で、ワードのファイルを望む人は、「W」のアイコンを右クリックしてください。

次の