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細胞(さいぼう)とは、全ての生物が持つ、微小な部屋状の「cell」とはギリシャ語で「小さな部屋」の意。1665年にこの構造を発見したロバート・フックが自著においてcellと命名した 、下部構造のこと。生物体の構造上・機能上の基本単位。

◆ 概説

ウイルスを除き、全ての生物がこの小部屋状の下部構造「細胞」から成り立っている。

近年では一般に「生物の最も基本的な構成単位」と認められている(→細胞説)。 さらには、細胞を持つことが生物の定義とされることすらある(この場合、ウイルスは非生物に位置付けられる)。

構造としては、細胞膜に包まれており、細胞質から成る。(→)

細胞はその構造によって、原核細胞と真核細胞とに分類されている。(→)

真核細胞は原核細胞と比べると、細胞の内部に特に分化した形態や機能を持っているとされており、それは「細胞小器官」や「オルガネラ」と呼ばれている。(→)

細胞の一般的な大きさは、 1〜100 μm 程度である。(→ )

生物は多様であり、一つ一つの細胞が独立して生きていくような単細胞生物から、同じような細胞が集まってコロニーや群体を形成して一緒に生きていくようなもの、また一つ一つの細胞に分かれては生きていけないほどまでに特殊化した細胞からなる多細胞生物まで、様々な形態がある。ヒトの体は60兆個の細胞が集まって出来た約220種類の細胞組織で構成されている。また細胞は細胞分裂によって数を増やし、それ以外の方法によって細胞が作られることはない。

1665年、ロバート・フックがコルクガシのコルク層の小片を顕微鏡で観察している時にこの構造を発見し、「cell(=小さな部屋)」と名づけた。1839年にはテオドール・シュワンとマティアス・ヤコブ・シュライデンが、動物も植物も基本的に細胞から構成されているとし、細胞は生物共通の構造で発生の基本単位であるとする「細胞説」の基礎を築いた。(→)

◆ 全ての細胞に共通する性質と構造

何種類かの特殊な細胞を例外として、全ての細胞は細胞膜、染色体、リボソーム、細胞質(原形質)といった共通の構成要素を持っている。外界から内部を隔てる構造が細胞膜である。細胞膜は脂質二重層から構成されている。その内部には生体物質を含む水溶液があり代謝の場となっている。生体物質としては構造や代謝に機能するタンパク質を含み、遺伝情報を担う DNA を持つ。他に、エネルギー源や情報源として脂質や糖質がある。これらの生体物質は集合してより高次の構造をとっている。DNA は主に染色体として存在する。翻訳の場として rRNA とタンパク質からなるリボソームがある。

また、細胞には細胞分裂、遺伝子発現、代謝などの能力がある。細胞分裂は細胞が増殖を行なう手段であり、遺伝と進化の基本現象である。遺伝子発現は DNA が持つ遺伝情報がタンパク質などの機能物質へと変換される過程である。代謝は原材料となる物質を摂取し、それを細胞の構成要素の構築やエネルギー生産に利用したり、その副産物を放出したりする現象であり、生物の恒常性を維持する基本的な機構である。

このことを言い換えれば、細胞そのものが生きていると言える。そのため、細胞が生命の単位と言われる。

◆ 原核細胞と真核細胞

細胞はその内部構造から原核細胞と真核細胞に分けられる。これらの最も大きな差異は細胞核の有無である。原核細胞には真正細菌と古細菌が含まれ、真核細胞は真核生物が含まれる。また、原核細胞から構成される生物をまとめて原核生物と呼ぶ。これら3種類の生物群はドメインと呼ばれる最も上位の分類群で、進化的には古細菌と真核生物が近く、真正細菌が離れている。

原核細胞は真核細胞に比べ、構造が単純である。原核細胞は単細胞生物や群体をなす生物に限定して見ることができる。真核細胞は、その細胞膜の内側に細胞小器官を有する。ミトコンドリアと葉緑体は細胞に取り込まれた真正細菌が共生したものに由来すると考えられている(細胞内共生説)。単細胞の真核生物は非常に多様な種類があるが、群体や多細胞生物の種類も多い(多細胞生物の中に含まれる界である動物界、植物界、真菌は全て真核細胞生物である)。なお、原核細胞を裸核細胞、真核細胞を被核細胞と呼ぶこともある。

◇ 原核細胞

・ 細胞の大部分を液体が占めており、原核細胞の細胞質基質はそこに拡散した状態になっている。また、リボソームが細胞内に浮遊しているのでざらざらしている。

・ (古細菌のテトラエーテル型脂質などを除き)細胞膜は主に脂質二重層であり、細胞内と外界とを隔てている。また、フィルターとして、内外の通信中継器としての機能も持つ。

・ (マイコプラズマと古細菌のサーモプラズマ目などを除いた)ほとんどの原核細胞生物では、細胞壁がある。真正細菌の細胞壁は主にペプチドグリカンから構成され、細胞を外界の影響から守る強固な壁となっている。また細胞壁の存在は、低張液などの条件下での浸透圧による細胞の破裂を防止する。一方古細菌はS-レイヤー、シュードムレイン、シース、メタノコンドロイチン、糖鎖など様々な種類の細胞壁を持つ。最も一般的なのはS-レイヤーであるが、浸透圧の変化に対してはそれ程強固ではない。

・ 原核細胞のゲノムDNAは環状(稀に直線状)のDNA分子である。一本とは限らず、生命活動に必須な遺伝子が複数のDNA分子に分かれて乗っている場合もある。これとは別にプラスミドを持つものもいる。はっきりとした核は見られないが、DNAは核様態という形で凝縮し、古細菌ではクロマチンに似た構造をとる。

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