Cell

細胞は膜結合型の構造で、生命の機能的独立単位（単細胞生物、例えば細菌、原生動物など）として発生します。

細胞の定義

生物学において、細胞（「複数形：細胞」）は、すべての生物の構造、機能、および生物学的単位として定義されています。 単細胞生物のように機能的に独立した生命の単位として、あるいは植物や動物のような多細胞生物のサブユニットとして存在し、組織や器官で特定の機能を果たす自律的な自己複製単位である。

語源はラテン語の「cella」、「cellula」で「小さな部屋」という意味です。

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細胞の種類

細胞はさまざまにタイプ分けすることができる。 例えば、明確に定義された核の存在に基づき、細胞は真核生物または原核生物である可能性がある。

原核細胞 vs. 真核細胞

細胞は、原核細胞（細菌細胞など）と真核細胞（植物や動物細胞など）に大別されることがあります。 両者の大きな違いは、真核細胞にのみ存在する膜状の核膜に囲まれた明確な核があることである。 核のほかにも、真核細胞には小器官が存在します。 ミトコンドリア、プラスティド、小胞体、ゴルジ体などである。 これらの小器官は、原核細胞には存在しない。 このような違いはあるものの、原核細胞と真核細胞には、遺伝情報が遺伝子に格納されていること、タンパク質が主要な構造材料として機能すること、タンパク質の合成にリボソームが用いられること、アデノシン三リン酸が様々な細胞プロセスを維持するための代謝エネルギーの主要源であること、細胞膜が細胞の内外への物質の流出を制御しているという共通点が数多くある。

Unicellular vs. multicellular vs. acellular

細胞を基準として、生物を単細胞性または多細胞性として表現することができる。 単細胞生物は、1つの細胞しか持たない、すなわち単細胞の生物である。 原核生物と原生生物がその例である。 多細胞生物とは、2つ以上の細胞を持つ生物のこと。 植物や動物がその例です。 多細胞生物の細胞は、共通の特徴や機能を持つことがある。

単位として機能するこれらの細胞は、組織を構成する。 動物における組織の基本的な種類は、上皮組織（または上皮）、神経組織、結合組織、筋肉組織、および血管組織である。 植物では、胚組織または分裂組織（頂端分裂組織、カンビウムなど）、永久組織（表皮、コルク、トリコームなど）、生殖組織（胞子形成組織など）が異なるタイプの組織である。 永久組織はさらに、基本組織（柔細胞、膠細胞、柔組織など）と複合組織（葉茎、木部組織など）に分類されることがある。 特定の機能を果たすために一体となって働く組織が生物学的器官を形成している。 逆に、細胞でできていない、あるいは細胞に分かれていない組織を「無細胞」という。

細胞の構造

細胞は、細胞質および細胞質構造を含む膜に結合した構造である。 細胞膜は、タンパク質が埋め込まれたリン脂質の2層で構成されている。 この膜は、細胞の中身と外の環境を分離し、また、細胞に出入りするものを調節しています。 細胞膜のもう一つの興味深い特徴は、細胞の「サイン」として機能する表面分子（糖タンパク質、糖脂質など）の存在である。 すべての細胞は異なる「サイン」または「マーカー」を持っており、それは細胞認識、または一種の細胞識別システムとして機能していると考えられている。 例えば、植物、藻類、菌類、および特定の原核生物の細胞壁などである。

多種多様な細胞プロセスが行われる無傷の細胞において、小器官および他の不溶性の細胞質構造を囲む細胞質の液体成分は、サイトゾルと呼ばれる。 細胞質は、水、イオン（カリウム、ナトリウム、塩化物、炭酸水素、マグネシウム、カルシウムなど）、核酸、タンパク質、脂質、糖質などの多様な生体分子で構成されている。 カリウムイオンは、細胞質内では周囲の細胞外液よりも多く存在する。 細胞質では、多くの代謝反応、例えば、浸透圧調節、活動電位の発生、細胞シグナル伝達が行われている。

真核細胞において、細胞小器官は細胞内の「小さな器官」である。 これらの小器官は特別な機能を果たしている。 光合成を行う真核細胞（例えば植物細胞）には、多数のプラスティド、特にクロロプラスト（緑色色素を含むプラスティドの一種）があるだろう。 葉緑体の存在は、植物細胞と動物細胞を区別する一つの方法である。 植物細胞にも動物細胞にも存在する他の小器官は、核、ミトコンドリア、小胞体、ゴルジ装置である。 核は、染色体という遺伝物質（DNA）を含む大きな小器官である。 ミトコンドリアは、真核細胞の動力源とみなされている。 細胞呼吸によってアデノシン三リン酸（ATP）を生成し、エネルギーを供給する小器官だからだ。 小胞体は、脂質合成、糖質代謝、薬物解毒、細胞膜タンパク質上の受容体の付着などに関与する扁平な袋や管が相互に連結したネットワークとして発生する。 また、細胞内輸送にも関与しており、例えば（粗面小胞体の）産物をゴルジ体のような他の細胞部分に輸送することもある。 ゴルジ体は、膜に結合したスタックから構成されている。

他の細胞質構造は、他の文献では「オルガネラ」とは見なされていないが、それはそれらが二重膜である前述のオルガネラとは対照的に単一の膜によってのみ結合されているためである。 例えば、リソソームや液胞は、いくつかの文献では、上記の説明に基づいて、オルガネラではなく、細胞質構造として考えられている。 リソソームは、様々な消化酵素を含む一枚膜の構造体であり、細胞内の消化に関与している。 一方、液胞は、細胞内の分泌、排泄、貯蔵、消化に関与する膜結合型小胞である。 同様に、リボソームもオルガネラではなく、細胞質構造体である。

原核細胞には、真核細胞に存在する典型的な膜結合型オルガネラはない。 しかし、カルボキシソーム（一部の細菌に見られる炭素固定用のタンパク質殻区画）、クロロソーム（緑色硫黄細菌に見られる光捕集複合体）、マグネトソーム（磁性細菌に見られる）、チラコイド（一部のシアノバクテリア）等の特定のオルガネラ様構造を持っている場合がある。 また、ヌクレオソーム（二重膜構造体ではなく、原核細胞内の核物質を含む領域）を持つ。

ミトコンドリアとプラスティドは独自のDNA（核の中にあるDNAと区別して核外DNAと呼ばれる）を持つ。 これらの小器官は半自律的である。

細胞周期

細胞周期とは、細胞の成長と分裂の一連の流れに関するものである。 本質的に、細胞周期はDNA複製によるDNAの複製を含み、これが親細胞の分裂につながり、2つの娘細胞を生じさせる。 これらのプロセスは、細胞の成長、複製、分裂に不可欠である。 真核生物の細胞周期は、休止期、間期、細胞分裂という一連の生物学的事象で構成されている。 静止期には、細胞は不活性な状態にあり、細胞周期を形成していない。 間期とは、細胞が次に大きくなり、DNAが複製され、次の細胞分裂に備えるために細胞のDNAのコピーを作成する、細胞周期のその段階である。 間期は3つの段階から構成されている。 G1期、S期、G2期です。 最終段階は細胞分裂である。

細胞分裂

細胞分裂とは、親細胞が分裂して2つ以上の娘細胞を生み出す過程である。 これは、成長、修復、および生殖を可能にするため、重要な細胞プロセスである。 真核生物では、細胞分裂は有糸分裂または減数分裂の形態で行われる。 有糸分裂では、遺伝的に同一の細胞が2つできる。 減数分裂では、結果は4つの遺伝的に非同一の細胞である。

細胞の成長と代謝

細胞は分裂した後、成長を遂げる。 細胞の成長は、代謝によって可能になる。 代謝は異化作用と同化作用の2つに分類される。 異化作用には、複雑な分子をより小さな単位に分解する一連の分解的化学反応が含まれ、通常その過程でエネルギーが放出される。 同化作用には、より小さな単位から分子を構築または合成する一連の化学反応が含まれ、通常、その過程でエネルギー（ATP）の投入を必要とする。 このように、核酸、タンパク質、炭水化物、脂質などの生体分子は、細胞内で生産、貯蔵、分解される。 例えば、DNAやmRNAの生合成の場は核である。 タンパク質は、リボソームによって合成される。 脂質合成は小胞体で行われる。

運動性

一部の細胞は、運動性に関わる特殊な構造を持っている。 例えば、鞭毛は細長い糸状、鞭状の延長で、推進力による運動を可能にする。 例えば、目の杆体視細胞、鼻の嗅覚受容体ニューロン、耳の蝸牛のキノシリウムなどです。 繊毛は、いくつかの細胞の表面にある毛状の突起である。 一般に、運動性の繊毛（運動用）と非運動性の繊毛（感覚用）の2種類がある。 繊毛を持つ組織細胞の例としては、肺を覆う上皮があり、液体や粒子を掃き寄せる。 繊毛を持つ生物の例としては、繊毛を運動に利用する原生動物がある。

研究

細胞生物学（または細胞学）は、細胞の科学的研究である。 ロバート・フックが1665年に細胞を発見した最初の人物として名を連ねています。 1839年にマティアス・ヤコブ・シュライデンとテオドール・シュワンが初めて細胞説を提唱しました。

関連用語

• 細胞生物学
• 幹細胞

関連項目

• 細胞学組織
• オルガネラ
• 細胞質
• 原核生物
• 真核生物

参考文献と補足資料

1. kazilek. (2009, 9月 27). 細胞の部位｜生物学者に聞く. Asu.edu のウェブサイトから取得。 https://askabiologist.asu.edu/cell-parts
2. Genetics Home Reference. (2019). 細胞とは何ですか？ Genetics Home Referenceのウェブサイトから取得。 https://ghr.nlm.nih.gov/primer/basics/cell
3. 細胞②：細胞組織. (2019). Estrellamountain.eduのウェブサイトから取得。 https://www2.estrellamountain.edu/faculty/farabee/biobk/BioBookCELL2.html
4. 細胞・オルガネラノート. (2019). Edu.pe.caのウェブサイトから取得。 http://www.edu.pe.ca/gray/class_pages/rcfleming/cells/notes.htm
5. 細胞の構造と機能. (2019). Msu.eduのウェブサイトから取得。 https://msu.edu/~potters6/te801/Biology/biounits/cellstructure&function.htm