細胞生物学/Introduction/What is a cell

細胞とは何か？

細胞（さいぼう、Cell）は植物や動物を構成する構造単位であり、多くの単細胞生物も存在します。すべての生きた細胞に共通するのは、主に水で構成された小さな「袋」であることです。この「袋」はリン脂質二重層膜（にじゅうまくそう、phospholipid bilayer membrane）でできています。この膜は半透過性（はんとうせい、semi-permeable）で、細胞内外に通すものとブロックするものがあります。この膜を通じた輸送には、他の方法も存在し、後ほど詳しく説明します。

では、細胞の中には何があるのでしょうか？細胞の90%は液体である細胞質（さいぼうしつ、cytoplasm）で、遊離アミノ酸（ゆうりアミノさん、free amino acid）、タンパク質（protein）、炭水化物（carbohydrate）、脂肪（fat）、その他多数の分子で構成されています。細胞環境（細胞質や核の内容、DNAのパッキング方法など）は遺伝子発現・調節に影響を与え、非常に重要な遺伝の要素となります。以下は他の成分のおおよその割合です（各成分については後ほど詳細に説明します）。

元素

• 59% 水素 (H)
• 24% 酸素 (O)
• 11% 炭素 (C)
• 4% 窒素 (N)
• 2% その他 - リン (P)、硫黄 (S) など

分子

• 50% タンパク質
• 15% 核酸
• 15% 炭水化物
• 10% 脂質
• 10% その他

細胞質の成分

以下は任意の読み物です。すべての細胞成分については次章で詳しく説明します。

• 細胞質基質 - 主に水と、それに浮遊する多数の分子を含みますが、細胞小器官は除かれます。
• 細胞小器官（これらも膜を持つ）- 高等真核生物では以下のものがあります：
  • 核（真核生物の場合）- 遺伝物質（DNA）が存在し、RNAが転写される場所。
  • 小胞体 (ER) - タンパク質合成に重要。分子を特定の修飾や場所に運ぶための輸送ネットワークです。小胞体には2種類あります：
    • 粗面小胞体 - リボソームがあり、「シート状」になる傾向があります。
    • 滑面小胞体 - リボソームがなく、より管状のネットワークを形成します。
  • リボソーム - 半分は小胞体上に、残り半分は細胞質基質中にあり、RNAがタンパク質に翻訳される場所です。
  • ゴルジ体 - 糖鎖付加や分泌に重要。ゴルジ体は細胞の「配送センター」で、ここでタンパク質やその他の分子が細胞外へ送るために準備されます。
  • リソソーム - 動物細胞にのみ存在する消化の袋で、消化の主な場所。
  • ペルオキシソーム - 酸素を使用して代謝反応を行い、植物と動物の両方に存在します。ここでは、過酸化水素を水と酸素ガスに分解するカタラーゼという酵素が使われます。
  • 微小管 - チューブリンから作られ、中心体や繊毛などを構成します。
  • 細胞骨格 - 微小管、アクチン、中間フィラメントから成ります。
  • ミトコンドリア - 食物を利用可能なエネルギーに変換します。（ATPを生成）ミトコンドリアは好気呼吸によってこれを行います。ミトコンドリアは2つの膜を持ち、内部膜の形状は細胞の種類によって異なりますが、クリステと呼ばれる突起を形成します。ミトコンドリアは細菌と同じくらいの大きさで、独自の遺伝物質とリボソームを持っています。
  • 液胞 - 植物に一般的に見られます。植物は通常、大きな液胞を持っています。
• 動物細胞には存在せず、植物細胞に見られる細胞小器官：
  • 色素体 - 食物の保存や生成に使用される膜で囲まれた細胞小器官。これらは全体が原核細胞に似ており、例えばミトコンドリアと同様に独自のDNAを持ち、自己複製します。これには以下が含まれます：
    • 葉緑体 - 光や食物を利用可能なエネルギーに変換します。（ATPを生成）
    • 白色体 - デンプン、タンパク質、脂質を保存します。
    • 有色体 - 色素を含みます。（例：花に色を与える）
  • 細胞壁 - 原核細胞と植物細胞に見られ、構造的支持と保護を提供します。