1-2. 原核生物と真核生物

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生物は細胞構造による2つに分けられる

真核生物

染色体が核膜で包まれている細胞をもつもの

原核生物

包まれていないもの

真正細菌と古細菌に分けられる

1) 原核生物

真正細菌

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単に細菌ともいい、一般的な細菌(e.g. 大腸菌、結核菌)とシアノバクテリア(ランソウ類 e.g. ネンジュモ)が含まれる

細胞膜に包まれた細胞質にリボソームが浮遊する単純な構造を持ち、無糸分裂によって増殖する

細胞膜の外には固くて上部な細胞壁がある

形態的、生理的、遺伝的に多様な種類が存在し、化学合成や光合成によって独自に有機物を作って生きるもの、無酸素状態で生育できるもの、極端な環境で生育するものも少なくない

生育環境が悪化すると芽胞を形成して休眠状態に入るものがある(e.g. 枯草菌)

古細菌

古細菌には高塩濃度、高温、高濃度のメタンやイオウといった極限環境の中で、無酸素呼吸で生育するものが含まれる

超好熱性古細菌由来のDNAポリメラーゼはPCR用酵素としても使われる

外見的には真正細菌に似るが、DNAはタンパク質が結合したクロマチン様をしており、遺伝子構成も一部真核生物に似る

遺伝子発現装置なども真核生物に似ており、真正細菌と真核生物の中間の性質を示す

2) 真核生物

特徴

原生生物、菌類、動物、植物が含まれる

真核細胞も細菌と同じく、脂質二重層からなる生体膜である細胞膜で外界と仕切られているが、植物細胞は外側にセルロースなどを含む固い細胞壁がある

細胞内部には膜で包まれた種々の細胞小器官がある

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好気呼吸によってATPを産生するミトコンドリア

タンパク質の加工・修飾・運搬にかかわる小胞体やゴルジ体

タンパク質の輸送にかかわるエンドソームや輸送小胞

物質分解にかかわるリソソーム

脂質酸化などにかかわるペルオキシソーム

細胞質には多数の細胞骨格タンパク質(e.g. アクチン繊維、微小管、中間径繊維)があり、細胞分裂、細胞形態維持、運動、細胞内情報伝達に働いている

植物細胞は葉緑体などの色素体を持つ

核

真核細胞の大きさは色々だが、核の大きさはどれも約8μmとほぼ等しい

核にはゲノムDNAが染色体という形で収納され、複製や転写が行われる

DNAはヒストンと呼ばれるいくつかのタンパク質が巻き付いた構造であるヌクレオソームが何重にも折りたたまれた形態をとる

DNAとタンパク質からなるこの構造をクロマチンという

核は核膜とよばれる二重の膜で包まれ、物質は核膜に開いている多数の核膜孔を通って出入りする

核膜は細胞分裂時に消え、凝集した染色体が紡錘糸によって両極に分配される

この様式の細胞分裂を有糸分裂という

Column エキソソーム

細胞膜は柔軟性に富む

エンドサイトーシス

膜構造の変形によって物質が細胞内に取り込まれる

エキソサイトーシス

細胞外に物質が分泌される

細胞膜まで運ばれてきた小胞が膜構造に包まれたまま細胞外に放出/分泌される場合があるが、動物で見られるこのような細胞外の小胞をエキソソームという

エキソソームには細胞骨格タンパク質なども含まれているが、マイクロRNAを含むRNA(esRNA: exosomal shuttle RNA)を含んでおり、侵入した細胞の遺伝子発現制御を通して細胞状態を変化させるという、細胞間情報伝達物質としての役割をもつのではないかと考えられている

エキソソームの中には免疫機能に関与するものもある

注) 真核細胞の核に含まれるエキソヌクレアーゼを含むタンパク質複合体で、RNAプロセッシングや不要RNAの分解(e.g. ナンセンスコドン介在mRNA分解: NMD)に関与する巨大な複合体もエキソソームと呼ばれる