学習目標
- 細胞膜の構造と機能を説明し、細胞内外への物質の出入りを制御することを含む
- 種々の細胞質器官の機能を説明できる
- 核の構造と内容を説明できる核の構造および機能を説明できる。
- 細胞がDNAコードを用いてタンパク質を構築する過程を説明する。 9104>
- 細胞がどのように分化し、より専門的になるかを論じる
- 人体の代表的な細胞型の形態的、生理的特徴を挙げる
図1. 有糸分裂中の蛍光染色された細胞。 ヒトの肺の細胞に似ていることからよく研究されているイモリの肺細胞を蛍光色素で染色したもの。 緑色の染色体は有糸分裂の紡錘体、赤色は細胞膜と細胞質の一部、水色に見える構造物は染色体であることがわかる。 この細胞は有糸分裂の分裂中期にある。 (credit: “Mortadelo2005″/Wikimedia Commons)
あなたは一個の受精卵細胞から、何兆個もの細胞を含む複雑な生物に成長し、鏡を見たときにその姿を見ることができるようになりました。 この発生過程で、初期の未分化な細胞は分化し、その構造と機能を特化させる。 これらの異なる種類の細胞は、生体にとって必要なすべての機能を果たすために協調して働く特殊な組織を形成する。 細胞生物学者や発生生物学者は、1つの細胞が分裂を続けることで、どのようにこのような複雑さや分化が起こるのかを研究しています。
皮膚の構造細胞と神経細胞との違いを考えてみましょう。 皮膚の構造細胞は平板のような形をしていて（扁平）、短期間しか生きられずに脱落して入れ替わるかもしれません。 この扁平上皮細胞は、列やシート状にぎっしりと詰まっていて、その下にある細胞や組織を保護するバリアとなっています。 一方、神経細胞は星のような形をしており、長さ1メートルにも及ぶ長い突起を出し、生物の一生を終えることもある。 神経細胞は、その長く曲がりくねった付属器官によって、互いに、また他の種類の体細胞と通信し、生物にその環境を知らせ、その環境と相互作用できるようにする信号を迅速に送ることができます。 このテーマは、細胞の内部を見学したり、体内のさまざまな種類の細胞を紹介したりする際に、心に留めておいてください。 各細胞の主な責務は、ホメオスタシスに貢献することです。
ホメオスタシスとは、生物学の用語で、生命に適合したパラメータ内の動的なバランス状態を指します。 たとえば、生きている細胞が生きていくためには、水をベースとした環境が必要であり、人体にある何兆もの生きた細胞のすべてを湿らせておくためのさまざまな物理的（解剖学的）および生理学的メカニズムが存在します。 これがホメオスタシス（恒常性）の一面である。 血圧や血中酸素濃度などの特定のパラメータが恒常性から大きく外れると（一般に高すぎたり低すぎたりする）、必然的に病気や疾患、ときには死がもたらされる。 フックは、その機能や重要性を理解することなく、コルクの中の小さな小区画が修道士の住む部屋（セル）に似ていることから、「セル」という言葉を作り出しました。 その約10年後、アントニー・ファン・レーウェンフックが、生きて動く細胞を顕微鏡で観察した最初の人物になった。 それから100年後、細胞は生命の基本単位であるという説が展開されることになる。 細胞は、液体に満たされた小さな袋で、生物が成長し、生存するために必要な何千もの生化学反応を担う成分を含んでいます。 この章では、一般的な細胞の主要な構成要素と機能について学び、人体のさまざまな種類の細胞のいくつかを発見することになります。