セルのすべての部分は何をしますか？

細胞は生命の基本的な構成要素です。 あまり詩的ではありませんが、それらは生命自体に関連するすべての基本的な特性（タンパク質合成、燃料消費、遺伝物質など）を保持する生物の最小単位です。 その結果、細胞はその小さなサイズにもかかわらず、協調的および独立的の両方で、多種多様な機能を実行する必要があります。 これは、それらが広範囲の別個の物理的部品を含まなければならないことを意味します。

ほとんどの原核生物は単一の細胞のみで構成されていますが、あなたのような真核生物の体には数兆個が含まれています。 真核細胞には細胞小器官と呼ばれる特殊な構造があり、細胞全体を取り囲む膜と同様の膜が含まれています。 これらの細胞小器官は細胞の地上部隊であり、細胞の瞬間的なニーズがすべて満たされていることを継続的に確認しています。

すべての細胞には、少なくとも、細胞膜、遺伝物質、および細胞質ゾルとも呼ばれる細胞質が含まれています。 この遺伝物質はデオキシリボ核酸、またはDNAです。 原核生物では、DNAは細胞質の一部に集まっていますが、真核生物だけが核を持っているため、膜で囲まれていません。 すべての細胞は、リン脂質二重層からなる細胞膜を持っています。 原核細胞は、安定性と保護を強化するために、細胞膜のすぐ外側に細胞壁を持っています。 菌類や動物とともに真核生物である植物の細胞にも細胞壁があります。

すべての細胞にはリボソームもあります。 原核生物では、これらは細胞質内で自由に浮遊します。 真核生物では、それらは通常、小胞体に結合しています。 リボソームはしばしばオルガネラの一種として分類されますが、いくつかのスキームでは、それらは膜を欠いているため、そのように適格ではありません。 リボソームオルガネラを標識しないことで、「真核生物だけがオルガネラを持っている」スキームが一貫したものになります。 これらの真核生物の細胞小器官には、小胞体に加えて、ミトコンドリア（または植物では葉緑体）、ゴルジ体、リソソーム、液胞、および細胞骨格が含まれます。

原形質膜とも呼ばれる細胞膜は、細胞の内部環境と外界との間の物理的な境界です。 ただし、この基本的な評価を、細胞膜の役割が単に保護的である、または膜が単にある種の任意の特性線であるという提案と間違えないでください。 原核生物と真核生物のすべての細胞のこの特徴は、数十億年の進化の産物であり、 事実、多機能でダイナミックな驚異は、単なる単なる知性ではなく、本物の知性を備えた実体のように機能することは間違いありません。 バリア。

細胞膜は、リン脂質二重層で構成されていることで有名です。つまり、リン脂質分子（より正確には、リン脂質）で構成された2つの同一の層で構成されています。 各単層は非対称であり、イカまたはいくつかのタッセルを備えた風船と何らかの関係を持つ個々の分子で構成されています。 「ヘッド」はリン酸塩部分であり、正味の電気化学的電荷の不均衡があり、したがって極性があると見なされます。 水も極性があり、同様の電気化学的特性を持つ分子が凝集する傾向があるため、リン脂質のこの部分は親水性であると見なされます。 「尾」は脂質、具体的には脂肪酸のペアです。 リン酸塩とは対照的に、これらは帯電していないため疎水性です。 リン酸は分子の中央にある3炭素のグリセロール残基の片側に結合し、2つの脂肪酸は反対側に結合します。

疎水性脂質テールは溶液中で自発的に結合するため、二重層は2つが リン酸塩層は細胞内部に向かって外側を向いていますが、2つの脂質層は細胞の内側で混ざり合っています 二分子膜。 これは、二重膜があなたの体の両側のように鏡像として整列していることを意味します。

膜は単に有害物質が内部に到達するのを防ぐだけではありません。 それは選択的に透過性であり、トレンディなナイトクラブの用心棒のように、重要な物質を許可しますが、他のものを排除します。 また、廃棄物の排出を選択的に可能にします。 膜に埋め込まれた一部のタンパク質は、細胞内の平衡（化学平衡）を維持するためのイオンポンプとして機能します。

細胞質ゾルとも呼ばれる細胞質は、細胞のさまざまな成分が「泳ぐ」シチューを表しています。 すべてのセル、 原核生物と真核生物は細胞質を持っており、それがなければ、細胞は空のバルーンよりも構造的完全性を持つことができません。

果物が埋め込まれたゼラチンデザートを見たことがあれば、ゼラチンを思い浮かべるかもしれません。 それ自体を細胞質として、果実を細胞小器官として、そしてゼラチンを細胞膜または細胞として保持する皿 壁。 細胞質の粘稠度は水っぽく、マトリックスとも呼ばれます。 問題の細胞の種類に関係なく、細胞質には、海水や非生物よりもはるかに高密度のタンパク質と分子「機械」が含まれています。 環境。これは、細胞膜が内部の恒常性（生物に適用される「平衡」の別名）を維持するために行う仕事の証拠です。 細胞。

原核生物では、細胞の遺伝物質であるDNAを複製し、細胞の残りの部分に生物のタンパク質産物を作るように指示しますが、これは細胞質にあります。 真核生物では、それは核と呼ばれる構造に囲まれています。

核は、細胞の原形質膜に物理的に類似している核膜によって細胞質から描かれています。 核膜には、特定の分子の流入と流出を可能にする核膜孔が含まれています。 このオルガネラはどの細胞でも最大で、細胞の体積の10％を占め、細胞自体を明らかにするのに十分強力な顕微鏡を使用して簡単に見ることができます。 科学者たちは1830年代から原子核の存在を知っていました。

核の中にはクロマチンがあり、細胞が分裂する準備をしていないときにDNAがとる形の名前です。コイル状ですが、顕微鏡ではっきりと見える染色体に分離されていません。 核小体は、リボソームRNA（rRNA）の合成専用のDNAである組換えDNA（rDNA）を含む核の一部です。 最後に、核質は核膜内の水様物質であり、細胞内の細胞質に類似しています。

核は遺伝物質を保存することに加えて、細胞がいつ分裂して繁殖するかを決定します。

ミトコンドリアは動物の真核生物に見られ、細胞の「発電所」を表しています。これらの長方形の細胞小器官は好気性呼吸が起こる場所だからです。 好気性呼吸は、消費するグルコース（体の最終的な燃料通貨）の分子ごとに、36〜38分子のATP、またはアデノシン三リン酸（細胞の主なエネルギー源）を生成します。 一方、解糖は、進行するのに酸素を必要としないため、この量の約10分の1のエネルギーしか生成しません（グルコース分子あたり4 ATP）。 バクテリアは解糖だけでうまくいくことができますが、真核生物はできません。

好気性呼吸は、ミトコンドリア内の2つの異なる場所で2つのステップで行われます。 最初のステップはクレブス回路です。これはミトコンドリアマトリックスで発生する一連の反応で、他の場所の核質や細胞質に似ています。 クレブス回路（クエン酸回路またはトリカルボン酸回路とも呼ばれます）では、ピルビン酸の2つの分子、 解糖系で生成された3炭素分子は、6炭素グルコースの1分子ごとにマトリックスに入ります 消費されます。 そこで、ピルビン酸は反応のサイクルを経て、クレブス回路の材料を生成します。 重要なのは、好気性代謝の次のステップである電子伝達のための高エネルギー電子伝達系です。 鎖。 これらの反応はミトコンドリア膜で起こり、好気性呼吸中にATP分子が遊離する手段です。

動物、植物、菌類は、現在地球に生息している注目の真核生物です。 動物はブドウ糖と酸素を利用して燃料、水、二酸化炭素を生成しますが、植物は水、二酸化炭素、太陽のエネルギーを利用して酸素とブドウ糖の製造に電力を供給します。 この取り決めが偶然のように見えない場合、そうではありません。 植物が代謝の必要性のために採用するプロセスは光合成と呼ばれ、本質的には正反対の方向に走る好気性呼吸です。

植物細胞は酸素を使ってブドウ糖の副産物を分解しないので、ミトコンドリアを持っていないか、必要としません。 代わりに、植物は葉緑体を持っており、それは事実上光エネルギーを化学エネルギーに変換します。 各植物細胞には15または20から約100の葉緑体があり、動物細胞のミトコンドリアと同様に、かつては自立型として存在していたと考えられています。 真核生物が進化する前の数日間のバクテリアは、明らかにこれらの小さな生物を飲み込み、これらのバクテリアの代謝機構をそれらに組み込んだ後に進化しました 自分の。

ミトコンドリアが細胞の発電所である場合、リボソームは工場です。 リボソームは膜に結合されていないため、技術的にはオルガネラではありませんが、便宜上、真のオルガネラとグループ化されることがよくあります。

リボソームは原核生物と真核生物の細胞質に見られますが、後者では小胞体に付着していることがよくあります。 それらは約60パーセントのタンパク質と約40パーセントのrRNAで構成されています。 rRNAは、DNA、メッセンジャーRNA（mRNA）、トランスファーRNA（tRNA）のような核酸です。

リボソームは、タンパク質を製造するという1つの単純な理由で存在します。 彼らは、翻訳のプロセスを介してこれを行います。これは、DNAを介してrRNAにコード化された遺伝子命令をタンパク質産物に変換することです。 リボソームは、体内の20種類のアミノ酸からタンパク質を組み立て、それぞれが特定の種類のtRNAによってリボソームにシャトルされます。 これらのアミノ酸が追加される順序はmRNAによって指定され、各mRNAは単一の情報に由来する情報を保持します。 DNA遺伝子–つまり、酵素、ホルモン、眼など、単一のタンパク質製品の青写真として機能するDNAの長さ 顔料。

翻訳は、小規模生物学のいわゆるセントラルドグマの3番目で最後の部分と見なされます。DNAはmRNAを作成し、mRNAはタンパク質を作成するか、少なくともその指示を伝達します。 グランドスキームでは、リボソームは、機能するために3つの標準タイプのRNA（mRNA、rRNA、およびtRNA）すべてに同時に依存する細胞の唯一の部分です。

残りの細胞小器官のほとんどは、ある種の小胞、または生物学的「嚢」です。 顕微鏡検査で特徴的な「パンケーキスタック」配置を持つゴルジ体には、新しく合成されたタンパク質が含まれています。 ゴルジ体は、これらをつまむことによって小さな小胞に放出します。その時点で、これらの小さな体は独自の閉じた膜を持っています。 これらの小さな小胞のほとんどは、細胞全体の高速道路や鉄道システムのような小胞体に巻き込まれます。 ある種の小胞体には多くのリボソームが付着しており、顕微鏡下で「粗い」外観を与えます。 したがって、これらの細胞小器官は、粗面小胞体またはRERという名前で呼ばれます。 対照的に、リボソームを含まない小胞体は、滑らかな小胞体、またはSERと呼ばれます。

細胞には、リソソーム、老廃物や不要な訪問者を分解する強力な酵素を含む小胞も含まれています。 これらは、クリーンアップクルーに対する携帯電話の回答のようなものです。