生物学基礎 第４回　細胞の構造と機能と 　　　　　細胞を構成する分子　 和田　勝 東京医科歯科大学教養部

細胞の構造 すべての生物は細胞から構成されていることがわかったので、すこし動物の細胞の構造を見ていこう。 基本的な構造を知らないと、これからの話が理解できないので、正確に覚えて欲しい。

細胞像の変遷 フックの細胞（実際は抜け殻）から、光学顕微鏡を経て電子顕微鏡まで。

動物細胞の構造 これらの構造を細胞小器官という。

原核細胞と真核細胞 例にあげたのは、真核生物の細胞 原核生物の細胞は、これとは異なり核膜がない、細胞小器官が発達していない。

核と細胞質 核 細胞質 細胞小器官 サイトゾール（液体部分）

サイトゾールと細胞小器官 上の図は模式図であり、実際はサイトゾールは細胞小器官で満たされている。

核 核の構造 核膜（nuclear envelope） 染色質（chromatin） 核小体（nucleolus） 核膜には、核膜孔（nuclear pore）がたくさん開いている。

核 核 核小体 染色質 核膜

染色質（クロマチン） ふだんの核の染色質は無定形に見える（実際は遺伝情報の読み出しがおこなわれている）。 細胞分裂の時には、染色体という構造をとる。

ヌクレオソーム クロマチンの構造は、ヒストン八量体にDNA鎖が巻きついたヌクレオソームが基本構造。

ヌクレオソーム ヌクレオソームが下のような繊維構造を取る。これがクロマチン。

染色体

DNAと染色体 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、半数は父親、半数は母親から。 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。

DNAと染色体 細胞分裂の時には凝集して染色体という形をとる。 なお真核生物では、必ずしもDNA＝遺伝子ではない。

小胞体とリボソーム 小胞体（ER）の構造 細胞内に発達した膜系 粗面小胞体（rER） 滑面小胞体（sER） があり、連続している。 粗面小胞体にはリボソームが付着しているので、この名がある。

小胞体とリボソーム 粗面小胞体は、袋状の膜が積み重なっていて中に腔所がある。 滑面小胞体は管状の構造。

リボソームの構造 リボソームは大顆粒と小顆粒がダルマ状になったもの。

リボソームの機能 リボソームはタンパク合成の場 リボソームの表面で、遺伝情報をもとにタンパク質が合成される。 小胞体は、付着したリボソームで作られたタンパク質を修飾してゴルジ体へ送るはたらき。

ゴルジ装置 平たい袋状の構造が積み重なったような構造。 ゴルジ装置は、小胞体から送られてきたタンパク質をパックして、分泌顆粒を作るはたらき。

ゴルジ装置 したがって、粗面小胞体とゴルジ装置は、分泌活動のさかんな細胞ではよく発達している。

ミトコンドリア 内外、二枚の膜からなる棒状の小器官。

ミトコンドリア 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。ATP を生産する。 ミトコンドリアの基質には、独自のDNAとリボソームが含まれている。 自立的に分裂して数を増やす。

細胞骨格 ３種類ある。左からアクチンフィラメント、微小管、中間径フィラメント。

細胞骨格 中空の管、13個のチューブリンで管壁を構成 2本のアクチン繊維が縒り合わさっている 繊維状タンパク質が縒り合わさった繊維   微小管 アクチンフィラメント 中間径フィラメント 構造 中空の管、13個のチューブリンで管壁を構成 2本のアクチン繊維が縒り合わさっている 繊維状タンパク質が縒り合わさった繊維 直径 25nm（管腔は15nm） 7nm 8-12nm 単位 αとβチューブリン アクチン ケラチンなど

細胞骨格 細胞が一定の形を保つ、分泌顆粒を分泌する、細胞小器官を動かせるのは細胞骨格のはたらき。

細胞膜 細胞の外側を区切る一枚の膜。 　　　　下の図は、２個の細胞が隣り合っている部分の電子顕微鏡写真。

細胞膜

細胞膜 細胞膜は外界とのインターフェイス。 細胞膜に埋め込まれた膜タンパク質がさまざまな機能を発揮する。 　　　　次の図は、物質の輸送に関するタンパク質。

動物細胞の構造 ちゃんと覚えておくように

サイズの感覚

化学の基礎知識 生物学を理解するためには、化学や物理の知識が必要。ここではこれから先、学ぶために最低限の化学の知識について話しておこう。 ３つある。 1）水の性質、 2）タンパク質、 3）核酸 である。

水の性質 水はH2O 電荷の偏りがある

水の性質 そのため２個の水分子が近づくと H＋－O－---H＋－O－－H＋ 水分子のこのような性質のために、分子量が小さいにもかかわらず水分子はきわめて粘性が高く、また沸点も氷点も高い。

水の性質 タンパク質のような大きな分子も水和して溶けることができる

タンパク質 タンパク質はアミノ酸のポリマー H2O アミノ酸は脱水縮合で鎖上につながる これをペプチド結合という これはジペプチドの場合

タンパク質 これはテトラペプチドの場合

タンパク質 アミノ酸の配列をタンパク質の一次構造という それでは二次構造は？ ペプチド結合を作っている＞C=Oと＞NHの間で、水素結合によって形成される部分的な規則的繰り返し構造を二次構造という

タンパク質の二次構造 αヘリックス構造

タンパク質の二次構造 βシート構造

タンパク質の高次構造 卵白リゾチーム

タンパク質のはたらき タンパク質のこの形がさまざまな機能を生み出す 生体の機能はタンパク質分子が作り出す

核酸 塩基ATGCが直線状に配列している

核酸 塩基の配列が遺伝情報となっている

核酸とタンパク質 塩基の配列とアミノ酸の配列が対応している 遺伝情報がタンパク質を通して機能を実現している