細胞の内部

細胞の中には何があるの?

細胞を小さな工場だと考えてみましょう。壁があり、司令室があり、機械があり、燃料があります。それぞれの部品に役割があります。

細胞膜:細胞の外側の境界です。警備ゲートのように、何が出入りするかを調節します。

細胞質:細胞の中を満たすゼリー状の液体です。ほかの部品はすべて、この中に浮かんでいます。

核:司令室です。細胞が行うあらゆる働きの指示書である DNA を収めています。

細胞小器官(オルガネラ):細胞の中にあって、特定の仕事を受け持つ専門の構造です。この言葉は「小さな器官」という意味です。

ひまわりの細胞でもサメの細胞でも、すべての細胞にこれらの基本的な部分があります。

核とその先

核:司令室

核は、ほとんどの細胞で最も大きな細胞小器官です。核の中には染色体があります。染色体は、遺伝情報の指示を蓄える分子であるDNAが長くつながったものです。

体が新しいタンパク質を作るとき、傷を修復するとき、成長するときはいつも、その指示は核の中にあるDNAから届きます。

ほかにも重要な細胞小器官があります。

- リボソーム:DNAの指示を読み取ってタンパク質を組み立てる、小さな機械

- 小胞体(ER): 細胞の中で物質を運ぶトンネルのネットワーク

- ゴルジ体: タンパク質を包んで、必要な場所へ送り出す。郵便局のような働き

2種類の細胞

植物細胞と動物細胞

植物細胞にも動物細胞にも、細胞膜・核・細胞質・細胞小器官があります。ただし、植物細胞には3つの特徴が加わります。

細胞壁: 細胞膜の外側にある、セルロースでできた硬い層です。植物の形を支えます。木の幹が硬いのに、あなたの腕がしなやかに動くのは、このためです。

葉緑体: 日光をとらえて、光合成によって養分に変える細胞小器官です。クロロフィルという緑色の色素を含みます。葉が緑色に見えるのは、このためです。

大きな中心液胞:水と栄養分で満たされた大きな貯蔵区画です。植物のからだを硬く保つ働きがあります。植物がしおれるのは、液胞から水が失われるためです。

動物の細胞には、細胞壁も葉緑体も大きな中心液胞もありません。その代わり、動物は食べ物を食べてエネルギーを得ます。太陽の光から食べ物を作ることはできません。

ミトコンドリアとエネルギー

細胞の発電所

このフレーズを聞いたことがあるかもしれません。でも、実際にはどんな意味でしょうか。

ミトコンドリアは、食べ物を使えるエネルギーに変える細胞小器官です。ミトコンドリアが作るエネルギー分子は ATP(アデノシン三リン酸)と呼ばれます。

ATPは、小さな充電式電池のようなものだと考えてください。筋肉が収縮するとき、ニューロンが発火するとき、細胞が分裂するとき、細胞はそのためにATPを使います。

ミトコンドリアが本当に魅力的である理由は、次のとおりです。

- 1つの細胞に数百、時には数千ものミトコンドリアが含まれることがあります

- より多くのエネルギーを必要とする細胞(筋細胞や脳の細胞など)には、より多くのミトコンドリアがあります

- ミトコンドリアは、核にあるDNAとは別に、独自のDNAを持っています

- 科学者たちは、ミトコンドリアがかつて自由生活をする細菌であり、数十億年前に大きな細胞に取り込まれたと考えています。消化されずに、パートナーになったのです。これを細胞内共生と呼びます。

つまり、あなたの細胞の奥深くには、かつて独立した生物だった構造が存在します。ある意味で、あなたは共同作品なのです。

細胞を観察する方法

どうやってこれらを知ったのでしょうか?

細胞は小さすぎて、肉眼では見えません。人間の細胞は一般に直径が約10マイクロメートル、つまり0.01ミリメートルです。1ミリメートルの幅に、細胞が約100個並びます。

細胞の観察には顕微鏡を使います。

- 光学顕微鏡は最大約1,000倍まで拡大できます。細胞と、一部の大きな細胞小器官を見るには十分です。

- 電子顕微鏡は最大2,000,000倍まで拡大できます。個々のリボソームや、細胞膜の二重層まで見えます。

細胞を最初に観察した人は、1665年のロバート・フックです。彼は顕微鏡でコルクの薄い切片を観察し、小さな長方形の区画をいくつも見つけました。修道院で修道士が暮らす小さな部屋(セル)を思い出したので、それらを細胞(セル)と名付けました。

フックが実際に見たのは、死んだ植物細胞の細胞壁でした。内部の生きた物質は、とうの昔に乾いてなくなっていたのです。それでも、この名前は定着しました。

何に驚きましたか?

ふりかえり

今日は多くのことを学びました。細胞膜からミトコンドリアまで、植物細胞から顕微鏡まで、幅広く旅してきました。

細胞はあらゆる場所にあります。今この瞬間も、何兆個もの細胞が協力してあなたの命を支えており、それぞれの細胞が小さな工場のように働いています。

学びのまとめ

最後にひとこと

この地球上のすべての生き物は、同じ基本の構成単位を共有しています。それが細胞です。

細菌の細胞も、葉の細胞も、人間の脳の細胞も、すべて DNA を使い、すべて膜を持ち、すべて ATP で動いています。

この共通の設計は、地球上のすべての生命がつながっていることを示す最も強力な証拠の一つです。何十億年も前の共通の祖先から、生命は受け継がれてきました。