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生物

細胞さいぼう構造こうぞう機能きのう

最終確認日:

このしょうまなぶこと

だい 1 しょうで 「すべての生物せいぶつ細胞さいぼう からできている」 という細胞説さいぼうせつまなびました。 だい 2 しょうでは、 その さいぼう中身なかみくわしくていきます。

  • 真核細胞しんかくさいぼう原核細胞げんかくさいぼうちがいをせつめいできる
  • 真核細胞しんかくさいぼうおもオルガネラおるがねら (かくミトコンドリアみとこんどりあ葉緑体ようりょくたい小胞体しょうほうたいゴルジ体ごるじたいリソソームりそそーむ) のやくわりえる
  • 動物どうぶつさいぼう植物しょくぶつさいぼうちがい (さいぼう壁・葉緑体ようりょくたい液胞えきほう) をえる
  • 細胞膜さいぼうまくリン脂質りんししつじゅうそう でできていることを
  • 受動輸送じゅどうゆそう能動輸送のうどうゆそうちがいを説明せつめいできる

ポイント: さいぼうは 「ちいさなこうじょう」 とたとえられます。 各オルガネラおるがねらべつごと (はつでんて・出荷しゅっかはい等) を分担ぶんたんし、 ぜんたいとして 1 つのさいぼううごかしています。

哺乳類肺組織のミトコンドリア透過電子顕微鏡像
ミトコンドリアみとこんどりあ透過電子顕微鏡とうかでんしけんびきょう (TEM) ぞう (にゅうるいはいしき)。 内部ないぶりたたまれたクリステがえる。 呼吸こきゅう (酸化さんかてきリン酸化リンさんか) でATPつくさいぼううち小器官しょうきかん
コケ植物Plagiomnium affineの葉細胞に並ぶ葉緑体
葉緑体ようりょくたい (コケ植物こけしょくぶつ細胞さいぼう)。 緑色りょくしょくつぶひとひとつが葉緑体ようりょくたいで、 内部ないぶのチラコイドで 光合成こうごうせいめいはんのうおこなわれる。

1. 真核細胞しんかくさいぼう原核げんかく細胞さいぼう

地球ちきゅうじょうのすべてのさいぼうは、 かく (かくまくつつまれたDNAりょういき)つかたないかで 2 つにかれます。

かく原核げんかくちが

こうもく原核細胞げんかくさいぼう真核細胞しんかくさいぼう
核膜かくまくなし (DNA細胞質さいぼうしつ露出ろしゅつ)あり (かくなかDNA)
おおきさ1〜10 μm (ちいさい)10〜100 μm (おおきい)
オルガネラおるがねらほぼなし (リボソームりぼそーむのみ)多種たしゅ (ミトコンドリアみとこんどりあ葉緑体ようりょくたい等)
DNAかたちかんじょう 1 ほんせんじょうほんヒストンひすとん結合けつごう
れい細菌さいきん (だいちょうきん)・古細菌こさいきん動物どうぶつ植物しょくぶつ菌類きんるい原生生物げんせいせいぶつ
出現しゅつげん時期じきやく 38 おくねんまえやく 20 おくねんまえ

原核げんかく細胞さいぼう構造こうぞう

げんかくさいぼうはシンプルなこうぞうで、 おもつぎのパーツからできています。

パーツはたらき
細胞壁さいぼうへきかたちたもち、 しんとう圧からさいぼうまもる (ペプチドグリカンぺぷちどぐりかん製)
細胞膜さいぼうまく物質ぶっしつ出入でいりをせいぎょ
細胞質さいぼうしつDNAリボソームりぼそーむただよ
かんじょうDNAよう体とばれるりょういきあつまる
べん毛べんもう (一部いちぶ)うんどうよう

大事だいじ: 原核細胞げんかくさいぼうが 「シンプル」 といっても、 代謝たいしゃ複製ふくせい転写てんしゃ翻訳ほんやく等のほんのうはすべてち、 れっきとした生物せいぶつです。

2. 真核細胞しんかくさいぼうのオルガネラ

真核細胞しんかくさいぼうには、 まくで区られたとくしゅこうぞう = オルガネラおるがねら (さいぼう小器しょうきかん)多数たすうあります。

おもなオルガネラ一覧いちらん

オルガネラおもなはたらき動物どうぶつさいぼう植物しょくぶつさいぼう
かくDNAかん転写てんしゃありあり
核小体かくしょうたいリボソームりぼそーむ部品ぶひんつくありあり
ミトコンドリアみとこんどりあ呼吸こきゅう (ATP 合成ごうせい)多数たすう多数たすう
葉緑体ようりょくたい光合成こうごうせいなしあり
小胞体しょうほうたい (ER)タンパク質たんぱくしつしつごうせいそうありあり
ゴルジ体ごるじたいタンパク質たんぱくしつしゅうしょくしゅっありあり
リソソームりそそーむぶんかい酵素こうそふくようもの消化しょうかあり(液ほう代用だいよう)
液胞えきほう物質ぶっしつちょぞうしんとう圧調せつちいさいおおきい
細胞壁さいぼうへきかたちたもつ (セルロースせるろーす製)なしあり
細胞骨格さいぼうこっかくかたちさいぼう内輸そうありあり
中心体ちゅうしんたい細胞分裂さいぼうぶんれつ時の紡錘体ぼうすいたいけいせいあり(高等こうとう植物しょくぶつではなし)

かく遺伝いでん情報じょうほう司令しれいしつ

かくさいぼうちゅうすう で、 ちょっけい約 5〜10 μm。

  • 核膜かくまく: じゅうまく多数たすう核膜孔かくまくこうひらき、 物質ぶっしつ出入でいりを調ちょうせつ
  • 染色体せんしょくたい: DNAヒストンひすとんというタンパク質たんぱくしつ複合ふくごうたいだんはほどけて クロマチン として存在そんざいぶんれつときぎょうしゅくして染色体せんしょくたいとしてえる
  • 核小体かくしょうたい: かくなかにあるちいさなこうぞうrRNAリボソームりぼそーむ部品ぶひんせいぞう

ミトコンドリア — 細胞さいぼう発電はつでんしょ

  • おおきさやく 1〜10 μm、 じゅうまくこうぞう
  • うちまく内側うちがわにひだじょうはいんだ クリステ
  • ない液体えきたいマトリックス
  • 呼吸こきゅう (クエン酸回路くえんさんかいろ電子伝達系でんしでんたつけい) をおこない、 ATPごうせい
  • どくかんじょうDNAリボソームりぼそーむち、 さいぼうなか自己じこ複製ふくせいする (→ 共生説きょうせいせつこんきょ)

葉緑体ようりょくたい植物しょくぶつ発電はつでんしょ

  • おおきさやく 5〜10 μm、 じゅうまくこうぞう
  • 内部ないぶひらたいふくろじょうチラコイドかさなって グラナけいせい
  • 周囲しゅうい液体えきたいストロマ
  • 光合成こうごうせい で光エネルギーえねるぎーからグルコースぐるこーすATPごうせい
  • ミトコンドリアどうようどくDNA

しょうたいとゴルジたいタンパク質たんぱくしつ工場こうじょう出荷しゅっかじょう

オルガネラ役割やくわり
粗面小胞体そめんしょうほうたいひょうめんリボソームりぼそーむ付着ふちゃくタンパク質たんぱくしつごうせい
滑面小胞体かつめんしょうほうたいリボソームりぼそーむなし、 しつごうせい・カルシウムちょぞう
ゴルジ体ごるじたいほう体からタンパク質たんぱくしつけ、 小胞しょうほうとして出荷しゅっか
小胞しょうほう (ベシクル)タンパク質たんぱくしつつつみ、 さきはこ

リソソームとえき胞 — 細胞さいぼう廃棄はいきじょう倉庫そうこ

  • リソソームりそそーむ: 動物どうぶつさいぼうおおい。 つよぶんかい酵素こうそふくみ、 ふるくなったオルガネラおるがねらさいぼうんだ異物いぶつぶんかい
  • 液胞えきほう: 植物しょくぶつさいぼうおおきくはったつみずようぶんしき (アントシアンとう) をちょぞう浸透圧しんとうあつさいぼうぼうちょうさせかたちたも

細胞さいぼう骨格こっかく細胞さいぼう骨組ほねぐ

3 種類しゅるいせんさいぼう内をネットワークじょうはしり、 かたちうごきをささえます。

種類しゅるいしゅせいぶん役割やくわり
アクチンフィラメントあくちんふぃらめんとアクチンさいぼうかたち筋収縮きんしゅうしゅくげんけい質流動しつりゅうどう
微小管びしょうかんチューブリン紡錘体ぼうすいたい繊毛せんもうべん毛べんもうさいぼううち物質ぶっしつそう
中間径フィラメントちゅうかんけいふぃらめんとケラチンひとしさいぼうしき機械きかいてき強度きょうど

共生きょうせいせつ — オルガネラの起源きげん

ミトコンドリアみとこんどりあ葉緑体ようりょくたいは、 かつてべつ原核生物げんかくせいぶつおおきなさいぼうまれて共生きょうせいした ことでまれたと考えかんがえられています。 これを 共生説きょうせいせつ (さいぼう内共せい説)び、 マーグリス (まい) が 1967 ねんていしょうこんきょ:

  • じゅうまくこうぞう (まれたさいまくもとまく)
  • どくかんじょうDNAリボソームりぼそーむ
  • さいぼうとはべつのタイミングで自己じこ分裂ぶんれつ
  • リボソームりぼそーむのサイズが原核細胞げんかくさいぼうのものと

3. 動物どうぶつ細胞さいぼう植物しょくぶつ細胞さいぼう比較ひかく

構造こうぞうちが

こうぞう動物どうぶつさいぼう植物しょくぶつさいぼう
細胞壁さいぼうへきなしあり (セルロース)
葉緑体ようりょくたいなしあり
液胞えきほうちいさい・少数しょうすうおおきい・1 つ
中心体ちゅうしんたいあり(高等こうとう植物しょくぶつではなし)
リソソームりそそーむあり(液ほう代用だいよう)
かたち定形ていけいすみばったがた (さいぼう壁のため)

細胞さいぼうかべ役割やくわり

植物しょくぶつ細胞壁さいぼうへきセルロースせるろーす ででき、 さいぼうかたちたもち、 おおきな浸透圧しんとうあつえます。 となりさいぼうとは 原形質連絡はらけいしつれんらく (プラスモデスマ) でれんけつされ、 物質ぶっしつをやりりします。

4. 細胞さいぼうまく物質ぶっしつ輸送ゆそう

すべてのオルガネラおるがねらさいぼうそのものは、 細胞膜さいぼうまく (生体せいたいまく) といううすまくで区られています。

リン脂質ししつ重層じゅうそう

  • さいぼう膜のしゅせいぶんリン脂質りんししつ
  • リンしつしんすいせい頭部とうぶすいせい
  • 水中すいちゅうではどう内側うちがわかい、 じゅうそう自動的じどうてきけいせい
  • 全体ぜんたいとしてやく 10 nm のあつ

流動りゅうどうモザイクモデル

1972 ねん、 シンガーとニコルソンがていあん: さいぼう膜は 「リンしつうみ膜タンパク質まくたんぱくしつかぶ」 動的どうてきこうぞう

構成こうせい要素ようそ役割やくわり
リン脂質りんししつ重層じゅうそうほんこうぞうすいせい物質ぶっしつとお
膜タンパク質まくたんぱくしつ物質ぶっしつそうじゅようたい酵素こうそ
コレステロールまくりゅうどうせい調ちょうせつ (動物どうぶつさいぼう)
糖鎖とうささいぼうしきべつ免疫めんえき

選択せんたく透過とうかせい

さいぼう膜は とおすもの」 と 「とおさないもの」 をえら せいしつ = 選択透過性せんたくとうかせいちます。

とおしやすさ物質ぶっしつ
とおしやすいさんさん炭素たんそみず (ちいさく電気でんきびない)
とおしにくいグルコース・アミノさんイオンいおん (おおきいまたは電気でんきびる) → 膜タンパク質まくたんぱくしつ必要ひつよう

受動じゅどう輸送ゆそう能動のうどう輸送ゆそう

物質ぶっしつそうはエネルギーしょう有無うむで 2 種類しゅるいかれます。

種類しゅるいエネルギー方向ほうこうれい
受動輸送じゅどうゆそう不要ふようのうだかてい (拡散かくさんき)たんじゅんかくさん (さん)、 そくしんかくさん (膜タンパク質まくたんぱくしつ経由けいゆのグルコース)
能動輸送のうどうゆそうATP必要ひつようのうひくこう (かくさんぎゃく)ナトリウムポンプなとりうむぽんぷ (Na⁺ をさいぼう外へ、 K⁺ をさいぼう内へ)

浸透しんとう圧 — みずうご

半透膜はんとうまく (すいだけとおまく) をはさんでのうちがうと、 すいうすがわからがわ 移動いどうします。 このときにまれる圧力あつりょく浸透圧しんとうあつ

さいぼうれたえき動物どうぶつさいぼう植物しょくぶつさいぼう
低張液ていちょうえき (うすい)みずはいぼうちょう溶血ようけつ (赤きゅう)さいぼう壁がありやぶれない、 膨圧ぼうあつたかまる
等張液とうちょうえき変化へんかなし変化へんかなし
高張液たかはりえき (い)みずちぢ原形質分離げんけいしつぶんり (さいぼう質がさいぼう壁からはなれる)

大事だいじ: びょういんてんてき使つかせいしょくえんすい (0.9 % NaCl) はヒトの赤血球せっけっきゅうにとって等張液とうちょうえきなので、 さいぼうこわしません。 これが 浸透圧しんとうあつ しきじつ用例ようれいです。

5. 観察かんさつ実習じっしゅう — オオカナダモのげん形質けいしつ流動りゅうどう

植物しょくぶつさいぼう葉緑体ようりょくたいながれるようにうご げんしょう原形質流動はらけいしつりゅうどう (さいぼう質流どう) とびます。 アクチンフィラメントあくちんふぃらめんとミオシンみおしんかん

観察かんさつ手順てじゅん

  1. オオカナダモわかを 1 まい採取さいしゅ
  2. スライドガラスにせ、 みずを 1 しずく
  3. カバーガラスをかぶせる (せんしょくえき不要ふよう)
  4. 顕微鏡けんびきょう (ていばい → 400 ばい) で観察かんさつ
  5. みどりのつぶ (葉緑体ようりょくたい)さいぼう内側うちがわいってい方向ほうこうながれるのを確認かくにん

安全あんぜん配慮はいりょ + 生命せいめい尊重そんちょう: オオカナダモは 自然環境しぜんかんきょうかららず学校がっこうさいばいしたものを使つかう。 特定外来生物とくていがいらいせいぶつほうどうせいされています。 観察かんさつながしにながさず はいように。

6. ふりかえり

  • [ ]原核細胞げんかくさいぼう真核細胞しんかくさいぼうちがい (核膜かくまく有無うむ) がえる
  • [ ]ミトコンドリアみとこんどりあ葉緑体ようりょくたい小胞体しょうほうたいゴルジ体ごるじたいリソソームりそそーむ役割やくわりえる
  • [ ]動物どうぶつさいぼう植物しょくぶつさいぼうちがい (細胞壁さいぼうへき葉緑体ようりょくたい液胞えきほう) をえる
  • [ ]共生説きょうせいせつ根拠こんきょ (じゅうまくかんじょうDNA) を 1 つえる
  • [ ]細胞膜さいぼうまくリン脂質りんししつじゅうそう でできているとっている
  • [ ]受動輸送じゅどうゆそう能動輸送のうどうゆそうちがい (ATP有無うむ) がえる
  • [ ]浸透圧しんとうあつ溶血ようけつ原形質分離げんけいしつぶんりこることを説明せつめいできる

このしょう安全あんぜん配慮はいりょ

  • せいたいりょう (オオカナダモ・タマネギとう) は ぜんかららず 学校がっこうさいばいしたものを使つかう (特定外来生物とくていがいらいせいぶつほう)
  • 観察かんさつりょうながしにながさず はいよう
  • 顕微鏡けんびきょうあぶらひたレンズ (100×) は イマージョンオイル必要ひつよう、 こぼさない

しょう: だい 3 しょうでは、 さいぼうなかおこなわれるがくはんのう = 代謝たいしゃまなびます。 葉緑体ようりょくたいおこな光合成こうごうせいミトコンドリアみとこんどりあおこな呼吸こきゅう が、 ATPというエネルギーえねるぎー通貨つうかかいしてどうつながるかをていきましょう。

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