診療放射線技師を目指す学生に、国家試験で役立つ情報を提供しています。
参考

細胞関連について

細胞関連については、私も学生時代に勉強しました。現場に出てからはそこまで必要性を感じませんが、国家試験には頻出している問題です。やれば、知っていれば解答できる問題の1つなので、点数を稼いでおきたい内容です。

ここでは細胞関連についての情報を集めてみました。

細胞の構造など

細胞の中心には核があり、その周囲を細胞質が取り囲み、表面を細胞膜が覆います。

細胞のイメージ図

形は球状であり、内外2枚の核膜で覆われています。核膜には、多数の核膜孔が開いており、核の内部と細胞質との交通を可能にしています。

核内部に核小体とDNAが存在します。核小体は1個もしくは数個あり、リボソーム合成の場です。
※赤血球や血小板は核がないそうです。

核のイメージ図

DNA(デオキシリボ核酸)

二重らせん構造であることは知られています。このうち一本の鎖をヌクレオチドとよび、リン酸、糖(デオキシリボース)、塩基で構成されています。

塩基は、A:アデニン、T:チミン、G:グアニン、C:シトシンの4種類です。

  • 糖 + 塩基 = ヌクレオシド
  • 糖 + 塩基 + リン塩基 = ヌクレオチド
  • DNA + ヒストン = ヌクレオソーム

核内の存在する1個のDNAの長さは、1,5mもあるそうです。この長いDNAを核に収納するために、ヒストンとよばれるものが存在します。

2本のDNAの二重らせんがヒストンに巻きついてヌクレオソームを形成しています。このヌクレオソームの連なりとコイル状に巻いた部分を染色質(クロマチン)と呼びます。

染色質は、細胞周期の中の間期の核に認められます。細胞分裂中は、コイル状の巻き込みがさらに強くなり超コイル状に凝縮するために染色体として観察できます。

染色体は、人間には46本ある。22対(44本:全てXX)は常染色体で、1対(2本:XXorXY)の性染色体が含まれます。

DNA

  • 6種類の物質で構成されています。
  • 4種類が塩基 A:アデニン、T:チミン、G:グアニン、C:シトシン
  • 2種類 リン酸とデオキシリボース(糖)

RNA

  • DNA同様、6種類の物質で構成されています。
  • 4種類が塩基 A:アデニン、U:ウラシル、G:グアニン、C:シトシン
  • 2種類 リン酸とリボース(糖)

DNAとRNAのイメージ

  • DNA:長期間、安定して保存することができます。
  • RNA:一時的、すばやく合成することができます。また不要になったらただちに分解できます。

 

核の働き

  • DNAの複製
  • DNAの遺伝暗号からタンパク質の合成

 

DNAからは、3種類のRNAが作られます。RNAは核内で作られ、核膜孔を通り細胞質に出ます。

  • メッセンジャーRNA(mRNA)  DNAの情報を伝達する。
  • リボソームRNA(rRNA)     タンパク質合成の場である
  • トランスファーRNA(tRNA) アミノ酸を運搬する。

DNAの塩基配列をmRNAが写すことを転写といいます。

tRNAが細胞質から必要なアミノ酸を運び、指令した通りのタンパク質が合成されることを翻訳といいます。

 

細胞質

細胞質は細胞基質、細胞小器官からなります。

細胞小器官

リボソーム

タンパク質合成の場です。リボソームは、付着リボソームと遊離リボソームに分類されます。

  • 付着リボソーム  小胞体に付着し、細胞外に分泌されるタンパク質を合成します。
  • 遊離リボソーム  細胞質内に散在し、細胞内で利用されるタンパク質を合成します。

 

小胞体

小胞体には、粗面小胞体と滑面小胞体があります。

  • 粗面小胞体

表面に付着リボソームが付着しており、タンパク質を合成します。合成されたタンパク質は、ゴルジ装置へ運ばれます。

粗面小胞体は、核膜の外膜と連続しているそうです。
(2019/1/31 追記 Wikipedia参照)

  • 滑面小胞体

リボソームを持たないものであり、脂質・ステロイドホルモンの合成、カルシウムイオンの貯蔵などに関与します。

 

ゴルジ装置

細胞内の他のところで合成された分子を集めて加工したあとに、細胞の別の場所に配送します。

小胞体で合成されたタンパク質や脂質は、ゴルジ装置に集められて糖が付加されて、糖タンパクや糖脂質になります。その後は、分泌顆粒として細胞外へ、リソソームとして細胞内に配送されます。

 

リソソーム

ゴルジ装置で作られ、内部に加水分解酵素を含みます。細胞外から取り入れた異物や細胞内で不要になったものを、消化、分解します。

 

ミトコンドリア

内膜と外膜の二重の膜で包まれた小器官です。内膜は内側に向かうヒダ(クリステ)をつくります。

細胞活動に必要なエネルギー供給源であるATP(アデノシン三リン酸)を産生する。

 

細胞膜

主にリン脂質とタンパク質から構成されます。

リン脂質は、親水性頭部と疎水性尾部の二重層が規則正しく配列されています。そこに種々の形状をしたタンパク質が分布します。

このタンパク質分子には、細胞内外の物質輸送に関与するタンパク質、受容体タンパク質、及び酵素などがあります。

 

細胞分裂について

細胞は、細胞分裂によって数が増加します。身体を構成する体細胞は有糸分裂、精子と卵子をつくる生殖細胞は減数分裂を行います。

しかし神経細胞や赤血球のように分裂しない細胞もあります。反対に小腸上皮や表皮の細胞は分裂をし続け、常に新しい細胞となります。

細胞周期は以下のサイクルを繰り返すことで細胞分裂をしています。

  • 間期 → 分裂をしていない時期
  • G1期 → 最初の成長期。DNA合成に必要な酵素が活性化されます。
  • S期  → DNAを複製して2倍になる時期です。
  • G2期 → 細胞小器官を産生して細胞分裂に備える時期。タンパク質の合成が増加します。
  • 分裂期(M期) → 有糸分裂と細胞質分裂からなります。

S期でDNAを複製して2倍となるため、その後のG2期、M期はDNA量が当初の2倍となります。

有糸分裂では、染色分体が細胞の両極に分かれます。S期を経てできた染色体は、2本のDNA二重らせんをもつ。有糸分裂の初期では、核小体はほぼ消失し、核膜も消失します。

その後の細胞質分裂で、細胞質が割れて2つの細胞ができます。