細胞 内 小 器官。 細胞小器官

細胞小器官

細胞 内 小 器官

これら活動は、細胞小器官 organelle の分業によって支えられている。 は、よりも、細胞小器官が高度に発達している。 細胞小器官は進化の過程で獲得されていったものである。 核は、二重の核膜によって包まれ、遺伝子の実体であるDNAを格納している。 その表面にはリボソームが付着している。 原核細胞は核を持たない代わりに核様体がある。 糖と酸素からエネルギーを生産する。 独自のDNAを持つことから、もともとミトコンドリアは別の微生物であったが、真核細胞に取り込まれたものと考えられている。 分泌タンパク質、細胞外タンパク質への糖鎖の付加、リボゾームタンパク質のプロセシングを担っている。 タンパク質を合成する。 細胞質中に分散して存在するものと、小胞体や核の表面に付着しているものがある。 光合成を行う色素体を葉緑体という。 植物細胞にのみ存在する。 ミトコンドリアと同様に、葉緑体も独自のDNAを持つ。 このことから、光合成を行う微生物が、真核細胞に取り込まれて葉緑体になったと考えられている。 タンパク質や分泌タンパク質の合成しや、異常なタンパク質の分解を担当する。 細胞小器官 、、、エンドソーム、リソソーム、、等が、細胞小器官である。 細胞内にあるすべての、器官が細胞小器官に含まれるのではない。 たとえば、は細胞小器官に含まないとする考えが有力である。 核 細胞は生命の基本単位である。 細胞の活動の主役が核である。 核の周囲を細胞質という。 では、核は二重の核膜で保護されている。 核の内部に染色体が格納されている。 個々の細胞が持つ生命活動の情報を遺伝子という。 遺伝子はDNA デオキシリボ核酸 の塩基を並び方によって表現されている。 遺伝子の実体がDNA デオキシリボ核酸 である。 DNAは非常に長いヒモ状の物質で、通常は所々でヒストンというたんぱく質に巻きついている。 これが凝縮したものが染色体である。 人間の場合、体細胞一個あたり46本の染色体を持つ。 46本の染色体を伸ばし、つなぎ合わせると2メートルに達する。 核内には、染色体がぎっしりと詰まっているのだ。 では核の代わりに核様体がある。 染色体のカタマリがむき出しのまま細胞内に存在する。 核ではないが、まるで核のように見えるので核様体と呼ばれる。 核膜の所々には孔があいている。 この孔を通路にして物質が核内と細胞質を行き来するのだ。 核膜の表面にはが付着している。 核には仁と呼ばれる円形の部分がある。 細胞膜 細胞を包む膜を細胞膜という。 細胞膜は二重の脂質から構成されている。 つまり、細胞はあぶらの膜で覆われているのだ。 そしてこの二重の膜にタンパク質が、モザイク状に配置されている。 細胞膜によって、内容物が保護されているからこそ、生命を維持することができるのだ。 細胞は生きていくために外界から養分となる物質を取り入れ、不要な物質を排出する。 取り入れや排出の際、これらの物質は細胞膜を通過する。 タンパク質や脂質と結合した糖の鎖が、細胞膜の外側にある。 この糖の鎖によって、細胞が相互に結びつく。 ミトコンドリア ミトコンドリアの主な仕事はエネルギーの生産である。 その他、カルシウムの貯蔵や、アポトーシスの制御等の役割も担っていることが分かってきた。 ミトコンドリアは、真核生物の細胞に含まれる細胞小器官の1つである。 1つの細胞内に含まれるミトコンドリアの数は、細胞の種類によって異なる。 少ないもので1個、多いものでは数千個のミトコンドリアを含む。 ミトコンドリアの形や大きさは細胞の種類ごとに様々である。 ミトコンドリアはリン脂質の膜で2重に覆われている。 外側の膜には特色がない。 内側にある内膜は、内側に向かって入り込んだ多くのひだ状の構造を持つ。 このひだ状の構造のため、内膜の表面積は著しく大きい。 ひだ状の構造をクリステという。 内膜の内側をマトリックスと呼ぶ。 ミトコンドリアは独自のDNAを持つ。 これをミトコンドリアDNA mtDNA と呼ぶ。 マトリックス内には、ミトコンドリアDNAの他、やクレブス回路に関する酵素群等が含まれている。 ミトコンドリアはバクテリア細胞がに共生することによって獲得されたと考えられている(リン・マーギュリスの細胞内共生説)。 ミトコンドリアは、核のDNAとは別に独自のDNAを持つ。 ミトコンドリアのDNAは環状DNAである。 分裂時に複製倍加する。 このミトコンドリアDNAの変化を追うことにより、どのように種が分岐していったか、分岐はいつ頃起こったのかを調べることができる。 ペロミクサや微胞子虫等、いくつかの原生生物はミトコンドリアを持っていない。 これらの生物は、ミトコンドリアが共生する以前の生物がそのまま生き残ったとする説がある。 一方で、ミトコンドリアが退化したとする説もあり、はっきりとは分かっていない。 人間のミトコンドリアDNAは必ず母親から引き継がれる。 精子もミトコンドリアを持つが、受精後に排除されるからである。 世界中の人間のミトコンドリアDNAを調査した結果、人類の共通の祖先はごく少数の女性に集約されることが判明した。 この女性たちを「ミトコンドリア・イヴ」という。 この話はイブの七人の娘たちに詳しい。 ゴルジ体 ゴルジ体 Golgi body はの細胞小器官の一つである。 ゴルジ Golgi とは発見者の名である。 ゴルジ装置 Golgi apparatus 、ゴルジ複合体 Golgi complex 、網状体 dictyosome 等の別名もある。 分泌タンパク質や細胞外タンパク質に糖鎖を付加したり、リボゾームタンパク質のプロセシングを担っている。 リボソームやでから運ばれてきたタンパク質はゴルジ体を通過する。 このとき、タンパク質に糖鎖が付加され、ゴルジ体より分泌される。 ゴルジ体から生じる小胞をゴルジ小胞という。 ゴルジ小胞によって、各層間や周辺の細胞小器官との物質の授受が行われている。 動物細胞のゴルジ体は、を取り囲むように存在しているが、植物細胞では、独立して存在する。 ゴルジ体はと近接して存在する場合が多い。 小胞体側をシス・ゴルジ網 CGN:Cis Golgi Network 、その反対側の面をトランス・ゴルジ網 TGN:Trans Golgi Network という。 ゴルジ体は、シス・ゴルジ網とトランス・ゴルジ網とで、特性が大きく異なり、役割も異なっている。 ゴルジ体は、細胞分裂時に全体が数百の小胞に分断され、細胞全域に分散する。 細胞分裂が完了すると、集合して再構成される。 葉緑体 光合成を行う色素体を葉緑体という。 光合成を行う生物の中には、少数ながら葉緑体を持たないものある。 光合成細菌とラン藻類がこの種に該当する。 原則として、植物細胞は葉緑体を持つが、動物細胞は葉緑体を持たない。 内側には、袋状のチラコイドが重なっている。 この中に光合成の明反応の場であるグラナがある。 ストロマには、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 ER 小胞体は、タンパク質合に関する細胞小器官である。 膜で包まれた袋状の構造を持つ。 小胞体は相互につながり合っており、細胞内部に網状に広がっている。 表面にが付着した粗面小胞体、およびが付いていない滑面小胞体の2種類がある。 で合成されたタンパク質は、小胞体に蓄積され、へ運ばれる。 、リソソーム、小胞体、等を構成するタンパク質は、小胞体で合成される。 異常なタンパク質の分解も行う。 小胞体は、電子顕微鏡の観察によって始めて、存在が認識された。 つまり小胞体は、光学顕微鏡で観察することができないのだ。 リボソーム リボソームは、直径が20ナノメートル程度の粒状の器官で、RNAとタンパク質から構成される。 細胞質全体に浮遊しているものと、の表面に付着しているものがある。 mRNAの持つ遺伝情報に従って、アミノ酸を順次ペプチド結合させていくことが、リボソームの機能である。 このプロセスを翻訳という。 翻訳に使用されるアミノ酸は、tRNAが細胞質中から運んできたものである。

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生理学とは(細胞の構造・組織及び器官と生体の機能・生体の恒常性)

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〇人体の構造と機能及び疾病の成り立ち「細胞・上皮組織・器官と器官系」 管理栄養士の国家試験の基礎知識を科目別にまとめてみました! 管理栄養士国家試験合格に向けて、参考になれば幸いです。 また、ノートの最後に今回のポイントで出た、管理栄養士国家試験の過去問題も復習をかねて解いてくださいね^^ 「人体の構造と疾病の成り立ち」 もチェックしてください。 細胞質は細胞小器官、細胞質ゾル等なる。 ・細胞膜: リン脂質・コレステロール・タンパク質などからなる。 リン脂質は二重構造で疎水性部分が向き合っている。 ・核:核膜で覆われており、 DNA・遺伝子を含んでいる。 ・核小体:リボゾームRNAを合成する。 ・ミトコンドリア:内膜と外膜の二重膜。 ATPの生産がおこなわれる。 ・リボゾーム: タンパク質の合成を行う。 ・リソソーム:細胞内の 異物や老廃物の分解を行う。 ・ゴルジ体:リボゾームで合成したたんぱく質の 貯蔵・修飾・運搬を行う。 ・中心体:細胞分裂の時、 紡錘体を形成して 染色体を移動させる。 細胞膜の働き(動画) 〇上皮組織 ・体の表面(体表)や腔所(体腔)の内面を覆う組織。 ・層構造から、単層・重層。 細胞の形から、扁平・立方・円柱。 層の構造 細胞の形 組織・器官 単層 扁平上皮 リンパ管・血管・肺胞 立方上皮 尿細管・甲状腺 円柱上皮 消化管 多列線毛円柱上皮 気管・卵管 重層 扁平上皮 皮膚・口腔・食道 移行上皮 膀胱・尿管 〇器官と器官系 ・いくつの組織が組み合わさり、特定の働きを持つものを器官という。 器官は臓器とも呼ばれる。 ・同じようなはたらきをする器官が集まったものを 器官系という。 正しいのはどれか。 1つ選べ。 1 細胞膜は、リン脂質の二重層からなる。 2 赤血球には、ミトコンドリアが存在する。 3 リソソームでは、たんぱく質の合成が行われる。 4 滑面小胞体では、グリコーゲン合成が行われる。 5 iPS細胞(人工多能性幹細胞)は、受精卵を使用する 解答 1 細胞膜は、リン脂質の二重層からなる。 〇 30-18 ヒトの細胞と組織に関する記述である。 正しいのはどれか。 1つ選べ。 (1)心筋は平滑筋である。 (2)食道は、重層扁平上皮に覆われている。 (3)ミトコンドリアでは解糖が行われる。 (4)核小体では、tRNA(転移RNA)が合成される。 (5)脂肪細胞はヒスタミンを放出する。 解答 (2)食道は、重層扁平上皮に覆われている。 〇29-21 ヒトの細胞の構造と機能に関する記述である。 正しいのはどれか。 1つ選べ。 (1)ミトコンドリアでは、解糖系の反応が進行する。 (2)粗面小胞体では、ステロイドホルモンの合成が行われる。 (3)ゴルジ体では、脂肪酸の分解が行われる。 (4)リソソームでは、糖新生が行われる。 (5)iPS細胞(人工多能性幹細胞)は、神経細胞に分化できる。 解答 (5)iPS細胞(人工多能性幹細胞)は、神経細胞に分化できる。

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リボソームとリソソームの違いとは?細胞内の破壊者としてのリソソームと創造者としてのリボソーム

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A 細胞の構造と機能 細胞は 細胞膜に覆われた 細胞質と 核で構成されている。 細胞質にはミトコンドリア・小胞体・ゴルジ体・リソソームなどの 細胞内小器官と核が含まれる。 細胞内小器官の間は 細胞質基質またはサイトゾルと呼ばれる液状成分で満たされている。 リン脂質は頭部と 尾部 びぶからなる。 頭部はリン酸基で構成され球場の形をしておりしんすいせいである。 両方の頭部はそれぞれ細胞外液と細胞内液に面している。 一方、尾部は2本の脂肪酸鎖で構成され膜の内側にあり疎水性である。 膜タンパク質には 輸送体と チャネルの2種類がある。 チャネルは、特定のイオンを選択的に通過させる。 また、輸送体はその結合部にぴったりと合う物質やイオンしか通さない。 b.細胞を介した物質の移動 細胞は、細胞膜を通じて物質を出入りさせるためにさまざまなしくみを用いる。 このため、酸素や二酸化炭素のほか、脂溶性のアルコールなどは自由に通過できる。 これらの物質は、濃度の高い方から低い方へと自然と移動する。 これを 拡散と呼ぶ。 また物質の濃度が高い場所へ水が移動し水溶液を薄める現象を 浸透と呼び、このときにはたらく力を浸透圧と呼ぶ。 小さな穴に水溶液を通すことで、そこから大きな物質を分けることを 濾過と呼ぶ。 濾過は毛細血管の壁などで行われている。 このため、これらの輸送は受動輸送と呼ばれる。 この膜タンパク質の働きを能動輸送と呼ぶ。 能動輸送は、一次能動輸送と二次能動輸送に分けられる。 一次能動輸送とは、 アデノシン三リン酸(ATP)のエネルギーを利用して物質を輸送する能動輸送である。 一方、二次能動輸送とは、ATPのエネルギーを用いずイオンの電気化学的 勾配 こうばいで物質を輸送する能動輸送である。 これらは エクソサイトーシス 開口分泌)で細胞外へ放出される。 エクソサイトーシスではまず、分泌顆粒が細胞質内を移動して細胞膜に近づく。 次に、分泌顆粒膜と細胞膜が融合する。 これにより分泌顆粒 内腔 ないくうが細胞外につながり、分泌顆粒内物質が細胞外へと放出される。 エンドサイトーシスでは、細胞外物質が細胞膜上の受動態に結合すると、その部分が細胞内にはまり込んで 被覆小胞 ひふくしょうほうとして取り込まれる。 エンドサイトーシスのうち、白血球などの死んだ細胞やバクテリアを細胞内に取り込んで消化することを 食作用 ファゴサイトーシス)という。 2.核 a.DNAと遺伝情報 核は、細胞質基質とは核膜で隔てられている。 核膜には核内外の物質輸送を担う小孔(核膜孔と呼ぶ)がある。 核の内部には DNA(デオキシリボ核酸)が含まれる。 一個体の体細胞のDNAは受精卵がもつDNAの遺伝子と同じ情報を含んでいる。 この遺伝情報が細胞の働きを制御している。 b.DNAの構造 DNAは、リン酸とデオキシリボースと塩基[アデニン(A)、チミン(T)、グアニン(G)、シトシン(C)で構成されるヌクレオチドが、鎖状につながった高分子化合物である。 相補性のあるA,T,G,Cのそれぞれが2本のヌクレオチド鎖を結びつけることで、いわゆる二重らせんを形成している。 C.DNAの複製 細胞分裂の際などには二重らせんの結合が切れ、DNAは2本に分かれ2つの一本鎖DNAになる。 そこにDNAポリメラーゼと呼ばれるタンパク質が結合し、一本鎖のそれぞれの塩基に相補性をもつ別の塩基を結びつけ新たな二重鎖DNAを形成していく。 このようにして、同じ構造をもったDNAの二重らせんが2つ複製されることで、親細胞の遺伝情報が新しい細胞(娘細胞)へ伝えられる。 d.転写と翻訳 DNAの遺伝情報は、 RNA(リボ核酸)の1つである メッセンジャーRNA(mRNA)に 転写される。 mRNAは、核内から細胞質へ出てリボソームと結合する。 リボソームでは、転写された情報に基づいてタンパク質が合成される。 これを 翻訳と呼ぶ。 合成されたタンパク質は、膜タンパク質や酵素としてはたらいたり、ホルモンとして分泌されたりする。 3.染色体と遺伝 a.染色体の構造 DNAは ヒストンと呼ばれるタンパク質に巻きついている。 この構造物を染色質(クロマチン)と呼ぶ。 クロマチンは、細胞が分裂期に入ると棒状の構造体 (染色体)に変化する。 ヒトの染色体は男女で共通の44本(22対)の 常染色体と性を決める 性染色体2本(1対)の計46本(23対)で構成されている。 対の一方は卵子由来であり、他方は精子由来である。 男性の染色体はXY,女性の性染色体はXXと表す。 また、ひとつの配偶子(卵子または精子のこと)にある遺伝情報を ゲノムと呼ぶ。 ゲノムは約30億の塩基対で構成されており、23対の染色体にたたみ込まれている。 ゲノムには約2万2千個の遺伝子が含まれていると推定されている。 b.伴性遺伝 染色体の構成は、「46XX]「46XY]などと表す。 この場合、染色体の総数が46本であり、それぞれ女性、男性であることを示す。 Y染色体はX染色体に比べて小さく、遺伝子の数が極端に少ない。 X染色体には生命維持に必要な遺伝子が含まれているため、性染色体の構成がYYの個体は生存できない。 男性にはX染色体が1本しかないため、X染色体の異常を原因とする遺伝性の疾患が、女性よりも発症しやすい。 性染色体にある遺伝子によるこうした遺伝を伴性異伝と呼ぶ。 4.細胞内小器官 a.ミトコンドリア ソーセージのような形をした小器官で、外膜・内膜・ 内腔 ないくうで構成されている。 内膜は内側に入り組んでおりクリステと呼ばれる折りたたみ構造を形成している。 クエン酸回路や電子伝達系でATPを産生する。 代謝の激しい心筋や横紋筋などで多い。 b.小胞体 リボソームの有無で2種類に分類される。 リボソームが付着している小胞体が粗面小胞体でタンパク質を合成する。 一方、リボソームが付着していない小胞体が 滑面小胞体 かつめんしょうほうたいである。 滑面小胞体は脂質やステロイドホルモンなどを合成するほか、肝細胞ではアルコールなどを無毒化する。 c.ゴルジ装置(ゴルジ体) 扁平 へんぺいな胞状膜が幾重にも折り重なった構造をもつ、粗面小胞体で合成された分泌タンパク質の修飾や濃縮のほか、分泌顆粒の生成にたずさわる。 d.リソソーム 多糖類の加水分解酵素を含む顆粒である。 これらの酵素を用いて、細胞内へ取り込んだ物質や老廃物の分解処理を行う。 e.細胞骨格 細胞の外形や内部の活動を制御する構造である。 微小管は、細胞の形成維持にに関与するほか、細胞内の物質輸送を担う。 中間径フィラメントは、細胞の形成維持のほか、細胞間接着や細胞内小器官の空間的配慮に関わる。 マイクロフィラメントはアクチンフィラメントとも呼ばれ、筋細胞の収縮や 貪食細胞 どんしょくさいぼうの遊走などといった細胞の動的運動に関与する。 f.中心体 核の近くにあり細胞分裂やべん毛の形成に関与する。 B 組織・器官と生体の機能系 1.組織 同じ種類の細胞が集まって一定のはたらきをもって形成されるもので、 上皮組織、支持組織、筋組織、神経組織がある。 a.上皮組織 からだや器官の内外の表面を覆う組織で、器官を保護するほか、消化管では分泌作用と吸収作用を、網膜では 感覚作用をもつ。 b.支持組織 骨組織、軟骨組織、血液、結合組織が含まれ、組織同士をつなぎ合わせてその間を埋めるはたらきをもつ。 c.筋組織 後程述べる。 d.神経組織 後程述べる。 2.器官系 器官は、組織の組み合わせでつくられる。 呼吸や消化といった人体の機能は、いくつかの器官がまとまってはたらくことで営まれる。 このまとまりを 系統という。 たとえば、心臓・血管・リンパ管で構成されるものが循環系統である。 系統は、それぞれが完全に独立して機能しているわけではない。 系統同士は相互に依存している。 各系統のはたらきが神経系と内分泌系のはたらきで統合されることで生命活動は維持されている。 3.植物性機能と動物性機能 循環・呼吸・消化・泌尿・内分泌系・生殖の機能は、動物と植物のいずれにも一般的にみられる。 これらを 植物 性機能と呼ぶ。 一方、神経・筋・感覚・骨格系の活動は、動物で特によく発達していることから 動物性機能と呼ばれる。 植物性機能のうち循環・呼吸・消化・泌尿・内分泌系の5系統は個体の生命維持に必須である。 これに対し、生殖・内分泌は種族の保存のために必須である。 C 生体の恒常性と統合機能 1.生体の恒常性 細胞を取り巻く主な環境は 細胞外液である。 この細胞外液を生体の 内部環境と呼ぶ。 内部環境が一定に保たれること (恒常性)は、生命の維持と機能の発現に重要である。 なお、細胞外液は海水と似た組成をもつ。 これは生命が太古の海中で誕生したことと関係している。 一方、細胞外液だけでなく生体の各機能が一定に保たれることを生体の恒常性(ホメオスタシス)と呼ぶ。 2.フィードバック ホメオタシスは、神経系と内分泌系のフィードバック・システムで絶えず調整されている。 細胞外液の電解質濃度・浸透圧・pHなどは驚くほど正確に保たれている。 フィードバックには、負のフィードバックと正のフィードバックがある。 ただし、フィードバックといえば一般的には負のフィードバックを指す。 正のフィードバックは排卵時などの特殊な場面で観察される。 a.負のフィードバック AがBの作用を促進し、一方、BはAの作用を抑制する場合、一連の反応で作用が最終的に亢進したBが、それよりも上流にあるAの作用を抑制することで、自らの作用量を最終的に減少させる調節機構が負のフィードバックである。 生体の多くの物質や物理量(温度、浸透圧など)が負のフィードバックで安定的に調節されている(ホメオスタシスの維持)。 b.正のフィードバック AがBの作用を促進するとする。 同時にBがAの作用を促進する調節機構を正のフィードバックと呼ぶ。 正のフィードバックはホメオスタシスの維持ではなく、急激な変化を生体に引き起すときに機能する。 なお、生体環境の変化が大きくなり生体内に不均衡を生じると ストレス(歪み)の状態になる。 恒常性がさらに乱されると生体の回復力(自然治癒力)に破綻が生じ疾患が発生する。 疾患が悪化して生体の恒常性がふかぎゃくてきに停止した状態が 死といえる。 D 体液の区分と組成 1.体液区分と水分のバランス からだにある水分を体液と呼ぶ。 体液は、成人では体重の約60%を占める体内でもっとも多い物質である。 すべての細胞は体液に取り囲まれており、体液に溶け込んだ酸素や栄養素を用いて生命活動を営む。 体液は 細胞内 液と 細胞外液に分けられる。 細胞内液は細胞の中にある成分で、細胞外液は細胞の外にある成分である。 細胞外液はさらに 血漿 けっしょうと 組織液に分けられる。 組織液は、細胞の間を満たし、栄養素と酸素を老廃物と交換する役割を担う。 2.体液のイオン組成 体液には電解質などの各種の物質が溶け込んでいる。 一方、細胞外液では、陽イオンとしてカリウムイオン(K +)が、陰イオンとしてリン酸イオン(HPO 4 2-)とタンパク質が多くを占める。 細胞外液の 血漿 けっしょうと組織液ではイオン組成に大きな差はない。

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