2016年7月27日水曜日

夏期講習 生物基礎特講①細胞


細胞

1.細胞の発見と細胞説

(1)細胞の発見:フックは自作の顕微鏡でコルク薄片を観察し、小部屋(細胞)からなることを発見した(1665年、実際に観察された物は細胞壁だった)

(2)細胞説:「生物体はすべて細胞から成り立っている」という説。植物についてはシュライデンが(1838年)、動物についてはシュワンが(1839年)提唱。

2.細胞の研究:細胞の形や大きさは、生物の種類や体の部位によってさまざまである。

参考 人の座骨神経(1m)、インフルエンザウイルス(100nm)、ミトコンドリア(2μm)、ヒトの赤血球(7μm)、ゾウリムシ(250μm)、カエルの卵(3mm)  なお、1mm=1000μm 、 1μm=1000nm

(1)細胞分画法:細胞をすりつぶし、遠心分離によって細胞小器官などを重さや大きさの違いによって分離する方法。

沈殿しやすさ 核・細胞壁断片>葉緑体>ミトコンドリア>リボソームなど>(細胞質基質は沈殿しない)

*例えば、ミトコンドリアが多数含まれる分画は酸素を消費する。

参考 細胞を破砕する際はスクロース溶液を等張またはやや高張(細胞内液より少し濃い濃度)にしておき、細胞小器官が吸水して破裂するのを防ぐ。また、低温下で行う。(リソソームの中から出てしまった加水分解酵素などの働きで細胞小器官などの構造が分解されないようにするため)。





 
参考 顕微鏡の使い方
①光学顕微鏡:可視光線を利用して細胞などを観察する。解像度は0.2μm
②電子顕微鏡:電子線を利用して細胞などの微細構造を観察する。走査型と透過型があり透過型の解像度は0.2nm程度。
 光学顕微鏡の使い方とミクロメーターによる測定
①直射日光を避け,水平な台上におく。
はじめに接眼レンズ,次に対物レンズをつける(はずすときは,この逆)。
接眼レンズをのぞきながら反射鏡を動かし,視野全体が最も明るくなるようにする。
最初は焦点深度(ピントの合う範囲)が深く,視野の広い低倍率で観察する。反射鏡は,ふつう低倍率では平面鏡を使用する
⑤側方から見ながらプレパラートと対物レンズを近づけ,次に接眼レンズをのぞきながらそれらを遠ざけるように調節ねじをまわしてピントを合わせる。
鮮明な像が見えるように,しぼりを調節する。上下左右が実物と見えている像では逆(例えば、視野の左上に見えている物を視野の中央に持ってくるには、プレパラートを左上に動かす)なことに注意。
    適当な像がみつかれば,レボルバーをまわして高倍率に切りかえる。高倍率にすると視野が暗くなるので凹面鏡を使う。高倍率の時のほうが、視野が暗く、視野が狭く、焦点深度が浅くなる。
  ⑦接眼ミクロメーターと対物ミクロメーターを用いた観察物の測定
接眼ミクロメーター1目盛りの長さ=
(対物ミクロメーターの目盛り数×10μm) / 接眼ミクロメーターの目盛り数
観察物の長さは、接眼ミクロメーターの目盛り数を数え、そこから算出する(ピントが対象物と対物ミクロメーターの目盛りに同時には合わないから)。





3.生物体の構造

(1)原核細胞と原核生物:染色体(DNA)はあるが核膜はなく、明瞭な核は存在しない細胞が原核細胞で、ミトコンドリア・葉緑体・ゴルジ体などもない。原核細胞から成る生物が原核生物。 例)大腸菌、乳酸菌、ネンジュモ、ユレモ、納豆菌(枯草菌)、肺炎双球菌

(2)真核細胞と真核生物:染色体が核膜に包まれ、核が存在する細胞が真核細胞で、真核細胞から成る生物が真核生物。 例)酵母菌、ゾウリムシ、クラミドモナス、アメーバ、ユードリナ、ヒト

(3)単細胞生物:一生を通じて個体が1個の細胞から成る生物。 例)すべての原核生物、ゾウリムシ、アメーバ、クロレラなど

4.生物の共通性と多様性: 地球上には多様な生物が存在するが、生物は皆①DNAをもつ②細胞でできている③刺激に反応する④自己の遺伝情報を後世に伝える⑤恒常性を持つなどの共通性を持つ。

5.様々な細胞小器官



細胞の構造体

構 造

はたらき


核 膜

2 枚の薄い膜からなり,核膜孔とよばれる小さな穴が多数ある。核膜孔は核と細胞質の間での物質の通路となる

核の保護

物質の出入りの調節

染色体

DNA(デオキシリボ核酸)とタンパク質からなる。通常は糸状であるが,細胞分裂時には凝縮して太く短いひも状になる。酢酸カーミンや酢酸オルセインなどの塩基性色素で染まる

DNA は遺伝子の本体

細胞質

ミトコンドリア

内外2 枚の膜で包まれ, DNA を含む。ヤヌスグリーンで染まる

(覚え方)三鷹は高級住宅地(ミトコンドリア、呼吸、二重膜)

呼吸によって有機物を分解し,ATP(アデノシン三リン酸)を供給

葉緑体

内外2 枚の膜で包まれ,光合成色素が存在する。DNA を含む 

光合成によって光エネルギーを吸収し,デンプンなどの有機物を合成

細胞膜

リン脂質とタンパク質からなる厚さ5 10nmの薄い膜

物質の出入りの調節

リボソーム

RNAとタンパク質からなる小さな構造体。小胞体の表面に付着しているものと,細胞質に散在しているものがある

タンパク質の合成(翻訳に関与)

リソソーム

1 枚の膜からなる球状の構造体。加水分解酵素を含む

細胞内消化

液 胞

内部の細胞液には有機物,無機塩類,色素(アントシアン)などが溶けている。成長した植物細胞でよく発達している

(覚え方)駅のほうは案外シ~ンとしてるでちょ?(液胞、アントシアン、貯蔵)

老廃物の貯蔵

細胞質基質

細胞内の液体成分であり,酵素など各種タンパク質やRNAなどを含む

解糖(酸素を使わない異化反応)によって有機物を分解し,ATP を供給

細胞骨格

真核生物のみが持つ、細胞質基質全体に広がる繊維状のタンパク質構造。細胞内に張り巡らされ、細胞の形の決定や維持に関係する。アメーバ運動や原形質流動、べん毛運動などの細胞運動にも関与する。

細胞の形の維持

細胞の運動

細胞内の物質輸送

細胞壁

セルロースを主成分とする丈夫な構造(菌類や原核生物の細胞壁はセルロースでできていない)

(覚え方)セールで買うから平気(セルロース、細胞壁)

植物細胞の保護と形の維持

6.共生説:大形化した原核生物の細胞膜が内部に入り込んで核膜を形成し,真核生物が生じた。この原始的な真核生物に好気性細菌が共生してミトコンドリアの起源に,原始的なシアノバクテリアが共生して葉緑体の起源になったという説を共生説という。ミトコンドリアや葉緑体は二重膜構造をもち、内部には,核のDNAと異なる独自のDNAが存在する。このDNAは,原核生物のDNAと同じように,環状の構造をしている。また,分裂によって半自律的に増殖する。これらの事実は共生説の根拠である。