生理学

【国家試験対策】細胞とはなにか?細胞の覚え方をゴロを交えて徹底解説

【国家試験対策】細胞とはなにか?細胞の覚え方をゴロを交えて徹底解説

おはようございます😁 もぬけです。

このサイトは鍼灸師・柔道整復師国試対策の内容をまとめています。
あくまで国家試験対策のまとめですので臨床的なものは含んでいません。

このページのポイント
 
 細胞の基本的な知識をおさらいする
 細胞と細胞膜について学ぶ
 細胞について国家試験でのポイントを覚える
 

人体を形づくる最小の単位とも言われる細胞についてこの記事ではお伝えをしていきます。

〇〇について

 〇〇は✗✗

このサイトでは、上記のようなボックスは国家試験で重要になるポイントです。
上記に該当するものはどれか?(でないのはどれか?)などという問題で出題されることがあります。

〇〇
○()○()

上記のボックスは、ゴロ合わせや覚え方のボックスです。
どうしてもどれか一個忘れてしまうというときなどはゴロ合わせが強力です。

ゴロ合わせが覚えれないゴロ合わせ難民に送る3つのポイント
【国試対策】ゴロ合わせが覚えれないゴロ合わせ難民に送る3つのポイントおはようございます😁「もむけ」です。 このサイトは鍼灸師・柔道整復師国試対策のまとめサイトです。 こんな人にオススメの記...

ゴロ合わせのみで覚えようとすると失敗しますので、必ず一旦は丸暗記をするか理論立てて覚えるようにしていただければと思います。

では次の項目から本題に入ります。

細胞について

人体を形作る最小の単位は細胞である。その数は体重1㎏につき約1兆個と見て、成人では約60兆個の細胞からできていると算出される。細胞の形、大きさは極めて変化に富む。

細胞の大きさの話

細胞についての概要から説明していきます。
細胞で最も小さいリンパ球は直径5μmで大きいものは約120μmです。
平均的な細胞はおおよそ10~20μmの範囲にあります。

余談ではありますが肉眼で見える限界は100μmまでと言われており、平均的な大きさの細胞は肉眼では見ることができません。

細胞を観察するためには、光学顕微鏡や電子顕微鏡を使用します。

国家試験ではもちろん出題はされませんが、普段の学校のテストでは「一般的な細胞は肉眼で見ることができる」なんて言うような問題が出題されるかもしれません…(ないか…)

では細胞の内、肉眼でも見れる細胞は何だと思いますか?

それが最初にお伝えした約120μmの細胞である「卵子」です。卵子も細胞の一つというのは覚えておくと良いと思います。

細胞の形の話

ここらへんは国家試験ではあまり問われることはないので興味ある方だけ見ていただければと思います。

細胞はその部位や器官によって様々な形をなします。例えば卵細胞や脂肪細胞では球状の形をなします。神経細胞では1mにもなる長い突起を伸ばすものも存在します。

細胞の形について

 球状:卵細胞・脂肪細胞
 扁平:血管内皮細胞
 立方:尿細管上皮細胞
 紡錘:平滑筋細胞
 星形:神経細胞

細胞の構造について

細胞は生命活動を営むために、複雑な内部構造を持つ。

ここから、普段の定期テストや模試・そして国家試験でも出題されるところです。

まず細胞膜に囲まれており、細胞膜は細胞質を外界から隔てる役割を持ちます。

細胞質の中には細胞小器官と細胞骨格があり、それらは生命活動を営むとともに秩序を守っています。

細胞ひとつひとつには、細胞核をもち、遺伝情報を蓄えています。

細胞についてまとめると以下のようになります。

細胞の構造

 細胞膜:外界と隔てる
 細胞質:生命活動のため秩序を保つ
 細胞質には細胞小器官・細胞骨格がある
 細胞核:遺伝情報を蓄える。

細胞膜の話

細胞膜は脂質二重層(リン脂質二重層)でできています。
脂質の分子は水に馴染む親水性の部分と炭素の繋がりによるなる疎水性の部分があります。

よく勘違いしやすいのが、リン脂質2重層と聞くと、リンと脂質だけでなっているように感じますが、細胞膜はリンと脂質に加えてタンパク質・糖質からもできています。

タンパク質粒子は脂質二重層の間を浮遊するように移動するため流動モザイクモデルと言われています。

そして脂質とタンパク質粒子からは膜の表面に向かって糖質が鎖状に伸びています。

この糖質があることによって細胞の特性が決定され細胞同士の認識を行うことができるようになります。

細胞膜には細胞にとって必要な物質を中に取り込んだり、中から不要なものを排出するような機能があります。

細胞の構造で物質が脂質二重構造を通過する場合と、タンパク質を介する場合があります。
タンパク質(膜輸送タンパク)を用いて輸送を行った時を膜輸送と言います。

膜輸送にはエネルギーを用いて行うものと、エネルギーを使わず自然の持つ物理的な力を用いて行う輸送の二種類があります。ここでは5種類の細胞の機能をお伝えしていきます。

細胞の透過性について

 単純拡散
 促通拡散
 イオンポンプ
 イオンチャネル
 食作用

ボックスにまとめましたが国家試験では名前だけで出題はまずされません。
イオンポンプとチャネルの働きの違いや食作用がどういった働きをするかなどの各機能の働きを覚えておくのが重要です。

単純拡散

水や呼吸ガスは細胞膜の脂質二重層を自由に行き来することができます。

呼吸ガスというのは、酸素・二酸化炭素のことです。
呼吸による、酸素と二酸化炭素の入れ替えは単純拡散によって行われます。

意外かもしれませんが、アルコールも単純拡散により脂質二重層を通過することができます。

アルコールに弱い人が、アルコール綿花で拭かれるとその部分が赤くなるのもこの働きによるもの。

事前にアルコール分解酵素を持っているかテストする方法としてアルコールを含んだパッチを皮膚に貼り付けてアルコールパッチテストなどもありますよね。

単純拡散のうち、水が濃度勾配に従って入ってくる現象を浸透と言います。

促通拡散

促通拡散は、単純拡散と違い細胞膜に埋め込まれた担体タンパク質によって運ばれる拡散です。

アミノ酸やグルコースなどを促通拡散によって運びます。

イオンポンプ

イオンポンプは、ポンプと呼ばれるタンパク質によって運ばれます。
一番有名なものはナトリウム-カリウムポンプです。これはナトリウムイオンを細胞外に排出し、カリウムイオンを細胞内に取り込む働きを持ちます。

拡散や浸透と違い、エネルギーを使ってポンプを働かせるので、細胞内は濃度勾配に逆らってカリウムを高濃度で存在することができます。

エネルギーを用いて輸送を行うものを「能動輸送」といい、拡散などのエネルギーを使わない輸送を「受動輸送」と言います。

細胞内で消費するATPの約40%は能動輸送で消費すると言われています。

濃度勾配っていうのがそもそもわからない…ていうあなたのための補足説明

もぬけ
もぬけ
どうみてもうごかない
もぬけ
もぬけ
これがボールじゃなくて物質の濃度でも起きている状態。

簡単な例えではめちゃめちゃ甘いジュースを水で割ったら程よい甘さになるのも、濃度勾配が高い甘いジュースから濃度勾配の低い水へ砂糖が移動したからです。

イオンチャネル

イオンチャネルは間違えやすいですが、能動輸送ではありません。

例えばカルシウムイオンは骨格筋・心筋の収縮を起こすの必要な物質ですが、どうもイオンは脂質二重層を通過しにくい。

ということで登場したのがイオンチャネルというものです。

膜に埋め込まれた機能タンパクには特定のイオンだけを通す孔(チャネル)が存在します。

水だけを通すアクアポリンというイオンチャネルはすこし有名。

教科書に記載のある代表的なチャネルをお伝えします。(覚えなくて大丈夫!)

一つが電位依存チャネルというもので細胞の内外の電位の変化を感知して開くものです。

もう一つがリガンド作動チャネル。「リガンド」というちょっと強そうな名前の物質がまるで神経伝達物質のような働きをして開いたり閉じたりします。

膜郵送の説明、受動輸送と能動輸送についてはノートでもまとめています。

食作用

タンパク質を含む異物を細胞内へ取り込むときには、全体を細胞膜に包んで取り入れる。
取り入れる細胞が小さいときには膜の一部が落ち込んで小胞の形で取り入れる。死んだ細胞や細菌などを摂り込むときにはそれを取り囲むように細胞膜が周囲から盛り上がり、ついには包み込む、細胞の中に食胞として 取り入れる。

食作用には大きく3つの動きがあります。

食作用について

 細胞運動;細胞膜に包んで取り入れる運動
 飲作用:膜の一部を飲小胞の形で取り入れる
 食作用:包み込み細胞内に食胞として取り入れる

ここまで細かく国家試験で問われたことはありません。死んだ細胞や細菌を取り込むことを食作用という。程度の認識でオッケイです。

細胞小器官について

身体には様々な器官があり、それらが連携して個体がいきていくために必要な機能を営んでいる

細胞小器官は生理学・解剖学の両分野でもっとも出題されやすいポイントではないでしょうか。

特にリソソームとリボソームなどは間違えやすいポイントです。

ミトコンドリアについて

内外2枚の膜からなる棒状の小器官で、内膜はところどころでうちに向かってクリステと呼ばれる突起をつくる。

ミトコンドリアはATP(アデノシン三リン酸)を作ったり(合成)、配ったり(供給)したりする装置です。

ミトコンドリアの働き

 ATPを作る・配る

水戸へクリスタル運ぶ
水戸(ミトコンドリア)へ(エネルギー)クリスタル(クリスタ)くばる(ATPを配る)

ミトコンドリアがATPを作る際に使用されるのが電子伝達系で酸素を使ってATPを作り出します。

ミトコンドリア自体は0.1μm-1μmの立体的なソーセージ状の細胞小器官です。

内幕と外膜の2重の細胞膜の袋からできており、この袋の内部の深い折れ込み部分をクリスタと呼びます。

国家試験では出題されたことはありませんが、定期テストや模試では出題されやすいところです。

このクリスタに含まれる酵素によってエネルギーを得ていると言われています。

小胞体について

小胞体は細胞質内で網状に広がって存在する膜様の小器官である。

小胞体には、表面にリボソームが下流所に付着する粗面小胞体と、付着しない滑面小胞体があります。

それぞれの働きをまとめると以下のようになります。

粗面小胞体について

 タンパク質の合成
 タンパク質をゴルジ装置に運ぶ

滑面小胞体について

 グリコーゲンの合成:肝細胞
 ステロイドホルモンの合成:精巣・卵巣
 カルシウムイオンの貯蔵:筋細胞

滑面小胞体は、細胞組織によってその働きを変えていきます。

教科書に記載のある上記3つは覚えておいて損はありません。

もぬけ
もぬけ
つるつるして滑るから「滑面小胞体」
もぬけ
もぬけ
ぼつぼつして粗く見えるから「粗面小胞体」

リボソームは粗面小胞体に付きます。粗面小胞体の機能はほぼリボソームに依存しているので、リボソーム自体の働きもまた「タンパク質の合成」です。

リボソームは後ほど出てくる「リソソーム」と名前が似ているので注意が必要です。

タンパク質はリボ払い
タンパク質(タンパク質の合成)はリボ(リボソーム)払い

ゴルジ装置について

扁平な袋が重なった形の小器官で小胞体の近くにある。

ゴルジ装置はリボソームが作り出したタンパク質を受け取って装飾したり、濃縮したりします。

ゴルジ装置の働き

 タンパク質の装飾・濃縮・分泌

粗面小胞体で作られたタンパク質に糖質を更かして加工(装飾)するのがゴルジ装置の役目です。

糖質を付加したタンパク質は細胞外や、リソソームとして細胞内を輸送します。

リソソーム(ライソソーム)について

膜で包まれた袋状の小顆粒で、細胞質内に散在している

 

リソソームの働き

 加水分解酵素により不要物質を分解する

リソソームには加水分解酵素が多く含まれています。
この加水分解酵素を使って細胞内の不要な物質を分解し、処理します。

中心(小)体について

微小管の集まりよりなる円筒形の小体、2つ1組で行動する。

 

中心体の働き

 細胞分裂のときに染色体を引き寄せる

中心体は細胞分裂の際に働く細胞小器官です。

もぬけ
もぬけ
役割を一番忘れやすい小器官だよ

細胞骨格について

微小管・中間径フィラメント・アクチンフィラメントという3種類の繊維製のタンパク質~なり、細胞の形を作る帆縁組の役目を果たす。

 

細胞についてまとめ

まとめ・ポイント

細胞についての概要と細胞内の細胞小器官や細胞骨格についてお伝えしてきました。

この中でどれが大切かと言われた断然細胞小器官です。
昔の国家試験はミトコンドリアだけ覚えておけば点数が取れていましたが、最近は細胞小器官すべて出てくる可能性が存分にあり、教科書に全然載っていない機能とかを選択肢で出されることもあります。

大切なのは、一般的な知識があるかで、マニアックな選択肢以外に目を向けると初歩的なところが書かれていることが多々ありますので、そういったことがわかるためにも教科書の内容は覚えておくほうが良いと言えます。

最後までお読みいただきありがとうございます。

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