細胞の構造と機能の関係

「フォームフィット機能」は、自然と人間の両方の形式のエンジニアリングの世界で一般的なリフレインです。 日常の道具の意図的な構造が問題になっている場合、これはしばしば明白です。シャベル、グラス、靴下、またはハンマーを与えられた幼児は、おそらく これらの道具が何のためにあるかを比較的簡単に決定しますが、たとえば、自転車のチェーンや犬の首輪を単独で使用する場合、パズルはかなり難しくなります。 解決する。

何百万年もの進化の過程で形成された自然の構造は、そのまま残っています 彼らは生存の利点のために選択されているので、彼らは生物に それらを所有します。 これは、セルの場合です。セルは、次のように知られる動的エンティティのすべてのプロパティを持つ最も単純な自然構造です。 生活：生殖、代謝、化学的バランスと物理的堅牢性の維持。

「マクロ」の世界のように、細胞の各部分がそれらの機能に話しかける方法-両方とも独立している そして細胞の残りの部分と統合されているもの–それ自体が生物学の魅力的な主題です 正しい。

細胞の組成と機能は、生物間で、また複雑な多細胞生物の場合は、同じ生物内の異なる組織や器官間でかなり異なります。 しかし、すべてのセルには多くの共通の要素があります。 これらには以下が含まれます：

• 細胞膜： この構造は細胞の外層を形成し、細胞の物理的完全性と、特定の物質が他の物質の通過を拒否しながら出入りできるようにすることの両方に責任があります。 それは実際には 二重原形質膜.
• 細胞質： これは細胞の内部物質を形成し、足場のような他の内部細胞内容物をサポートする水っぽいマトリックスで構成されています。 液体の非オルガネラ部分は、 サイトゾル、そして細胞内のほとんどの化学反応は、酵素と呼ばれるタンパク質の助けを借りてここで起こります。
• 遺伝物質： 生物のほぼすべての細胞に完全なコピーが含まれている遺伝物質は、タンパク質合成に必要な情報を次の形式で伝達します。 デオキシリボ核酸 （DNA）。 DNAは生殖過程で次の世代に受け継がれるものです。
• リボソーム： これらのタンパク質は、生物が必要とするすべてのタンパク質の製造に責任があります。 それらはメッセンジャーリボ核酸（mRNA）から指示を受けます。 リボソームでは、個々のアミノ酸が互いに結合して鎖を作り、タンパク質を形成します。 mRNAはDNAによって次のようなプロセスで作られます 転写; 2つのサブユニットからなるリボソーム上のタンパク質へのmRNA命令の変換は、 翻訳。

生物は2つのタイプに分けることができます： 原核生物、ドメインバクテリアと古細菌を含み、 真核生物、ドメイン真核生物で構成されています。 ほとんどの原核生物は単細胞生物ですが、ほとんどすべての真核生物（植物、動物、真菌）は多細胞生物です。

原核細胞には、すでに説明した4つの構造が含まれていますが、細菌には 細胞壁. それらの多くはまた細胞を持っています カプセル; これらの主な機能は保護です。 一部の原核生物は、表面に鞭のような構造を持っています。 べん毛. 見た目からもわかるように、これらは主に移動に使用されます。

対照的に、真核細胞は オルガネラ、特定の方法で細胞にサービスを提供する膜結合エンティティです。 重要なのは、真核生物はDNAを内部に収容していることです。 核、あらゆる種類の内部膜結合構造を欠く原核生物では、DNAは細胞質内の緩いクラスターに浮かんでいます。 核様体領域.

細胞の部分とそれらの機能との関係は、真核生物の細胞小器官の優雅さと明快さで例示されています。 次に、すべての細胞小器官は原形質膜を備えています。 細胞内のすべての原形質膜（外側の名前の付いた細胞膜と細胞小器官を囲む膜を含む）は、 リン脂質二分子膜.

この二重層は、鏡像のように向かい合った2つの個別の「シート」で構成されています。 内部には 疎水性、 または撥水性、脂肪酸の形の脂質からなる各層の部分。 対照的に、外側の部分は 親水性、または水探索、およびリン脂質分子のリン酸部分で構成されます。

したがって、親水性リン酸ヘッドの1つの「壁」は、細胞小器官の内側に面しています（または、細胞膜自体の場合は、 一方、もう一方は外側、つまり細胞質側（または細胞膜の場合は外側）に面しています。 環境）。

膜の構造は、ブドウ糖や水のような小分子が リン脂質分子は、より大きな分子は積極的にポンプで出し入れすることができず、またポンプで送り出す必要があります（または通過を拒否します。 限目）。 繰り返しますが、構造は機能に適合します。

その非常に重要な理由から通常はオルガネラとは呼ばれませんが、核は実際にはオルガネラの具体化です。 その原形質膜はと呼ばれています 核膜. 核にはDNAがパッケージされています クロマチン、これは染色体に分割されたタンパク質が豊富な物質です。

染色体が分裂し、核が分裂すると、その過程は 有糸分裂. これが起こるために、 有糸分裂紡錘体 核内に作成する必要があります。核は本質的に細胞の脳であり、ほとんどの細胞の全体積のかなりの部分を消費します。

これらのほぼ楕円形のオルガネラは真核生物の発電所です。なぜなら、それらは有酸素（「酸素を伴う」）呼吸の場所であり、 真核生物が食べる燃料（動物の場合）または日光の助けを借りて合成する燃料（動物の場合）から得られるエネルギーのほとんど 植物）。

ミトコンドリアは、20億年以上前に、好気性細菌が既存の非好気性細胞内に巻き込まれ、代謝的にそれらと協力し始めたときに発生したと考えられています。 好気性呼吸が実際に発生する膜の多くの折り目は、細胞内の構造と機能の合流点の別の例です。

この膜構造は、核から（そして実際にはその膜に結合されて）細胞を通って細胞質の遠方まで到達するという点で、むしろ「高速道路」のようなものです。 リボソームによって作られたタンパク質製品を運び、修飾します。

一部の小胞体は 粗面小胞体 顕微鏡で見ることができるように、リボソームがちりばめられているからです。 リボソームを欠く形態は、対応して呼ばれます 滑らかな小胞体.

ザ・ ゴルジ体 タンパク質やその他の細胞生成物をパッケージ化して処理するという点で、小胞体に似ています 物質ですが、コインのロールや小さなパンケーキのスタックのように、丸い積み重ねられたディスクに配置されています。

リソソーム は細胞の廃棄物処理センターであり、したがって、これらの小さな球状体には、日常の代謝から生じる細胞分解産物を溶解して分配する酵素があります。 リソソームは実際には一種の 液胞、ある種の化学物質の容器として機能することを目的とした、細胞内の中空の膜結合ユニットの名前。

ザ・ 細胞骨格 でできている 微小管、タンパク質は小さなタケノコのように配置され、構造支持桁と梁として機能します。 これらは、核から細胞膜まで細胞質全体に広がっています。