植物細胞：特徴、パーツ（オルガネラ）、機能 - 生物学 - 2025

植物細胞は、植物界（Planta王国）に属する生物を構成する基本単位です。

すべての生物と同様に、植物も細胞で構成されており、これらは植物細胞として知られています。考慮されるあらゆる生物にとって、細胞は最も基本的な単位、つまり、生きているすべての特性を保持する個人の最小部分を表します。

その内部および動物細胞の内部には、真核細胞の一種であるため、膜で区切られた一連のコンパートメントが水没する「液体」（細胞質ゾル）のタイプがあります。 、オルガネラまたはオルガネラとして知られています。

あらゆる細胞のオルガネラは、動物の体の臓器（心臓、肝臓、腎臓、肺、胃など）に類似していると見なすことができますが、スケールは非常に小さい（つまり、植物細胞は100ミクロンまで測定できます） ）。

核とタマネギ植物細胞。出典：Laurararas / CC BY（https://creativecommons.org/licenses/by/4.0）

したがって、各細胞は、それぞれが独自の機能を備えた細胞内コンポーネントのコミュニティーと見なすことができます。これは、生命を可能にしますが、細胞の外でそれ自体で生き残ることはできません。

植物細胞のいくつかのオルガネラは動物細胞には存在しないため、常に2つのタイプの間で特別な区別が行われます。植物細胞にのみ存在するこれらのオルガネラの中で、細胞壁、液胞および葉緑体が際立っており、後者は光合成の信じられないほどのプロセスに関与しています。

特徴

植物は、すべての多細胞生物と同様に、大きな細胞群集として、さまざまな機能を実行するさまざまな種類の細胞を持っています。

専門の細胞があります：

-保護、

-機械的サポート、

-食糧備蓄の統合、

-輸送、吸収、分泌、

-分裂活動と繁殖

-専門組織間の関係

一般的な特性

植物細胞は互いに多くの特徴を共有しますが、次に、それらは動物細胞といくつかの特徴を共有します。これは、すべての真核細胞に固有の特徴です。

水草の組織の顕微鏡像の写真（Andrea Vierschilling www.pixabay.comによる画像）

次に、植物細胞の共通の特徴と特徴のいくつかのリストを提示します。

-それらは真核細胞です：それらは膜核内に閉じ込められた遺伝物質を持ち、二重または単一の膜で囲まれた他の区画を持っています。

-それらはすべて細胞壁を持っています：原形質膜（細胞小器官をそのオルガネラで囲むもの）は、セルロース（グルコース分子のポリマー）などの多糖類の複雑なネットワークで構成される剛体の壁で囲まれて保護されています。

-彼らは色素体を持っています：植物細胞だけが持っている特別なオルガネラの中で、異なる機能に特化した色素体があります。葉緑体（葉緑素の光合成色素である）は、主サイトが発生しているので、最も重要な光合成を、プロセスがそれによって植物が合成する太陽光、水、及び二酸化炭素を活用します有機物と酸素を生成します。

-それらは独立栄養細胞です：それらの中の葉緑体の存在は植物細胞に「彼ら自身の食物を合成する」能力を提供するので、それらはエネルギーと炭素を得るために動物細胞より少し自律的です。

-彼らは液胞を持っています：植物細胞の細胞質ゾルには特別なオルガネラ、液胞があり、そこでは水、糖、さらにはいくつかの酵素さえ保存されています。

-彼らは全能性です：特定の状況では、多くの分化した植物細胞は無性生殖で新しい個体を生成する能力を持っています。

植物細胞の部分（オルガネラ）とその機能

植物細胞小器官

サイトゾルと原形質膜

サイトゾルは、核の周りにあるすべてのものです。膜状の区画やその他の構造物を含む一種の流体です。時折、「細胞質」という用語は、この液体と原形質膜を同時に指すために使用されます。

細胞膜。出典：Jpablo cad / CC BY（https://creativecommons.org/licenses/by/3.0）

そのような「液体」は、細胞とそれを取り巻く環境との間の物質の交換を仲介する、何百もの関連タンパク質が組み込まれた、または周辺の脂質二重層にすぎない膜、原形質膜に囲まれて含まれています。

植物細胞は細胞壁に囲まれているため、多くの著者はプロトプラストという用語をこの壁の内部にあるすべてのもの、つまり植物細胞、つまり細胞膜とオルガネラを含むサイトゾルを指すように造語しています。

細胞骨格

細胞骨格、細胞質の繊維状タンパク質のネットワーク。出典：Alice Avelino / CC BY-SA（https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0）

動物細胞のような植物細胞は細胞骨格を持っています。細胞骨格は、細胞を横断し、サイトゾルのすべての内部コンポーネントを構成する一連の分子「足場」で構成されています。

それらは、小胞の動き、細胞を通過する物質と分子の輸送、さらに細胞の構造化とサポートで機能します。

この細胞骨格は、F-アクチンと呼ばれるタンパク質のフィラメントと、チューブリンと呼ばれる別のタンパク質のポリマーである微小管で構成されています。

クロマチン核と核膜

真核細胞の核。出典：Mariana Ruiz Villarreal（LadyofHats）、ケルビンソン訳 / CC0

核は、遺伝物質であるDNA（デオキシリボ核酸）を含むオルガネラであり、クロマチン（染色体の構成要素）の形でパッケージされています。それは核膜として知られている膜系によって覆われた細胞小器官です。

核小体

その中には核小体と呼ばれる領域もあり、その中にはいくつかのタンパク質とリボソームRNA（リボ核酸）をコードする遺伝子があります。

このエンベロープは実際には、核を取り囲み、核と細胞質ゾルとの間の物質の交換を制御する一連の特殊な貯水槽で構成されます。これは、核孔の複合体を通じて発生します。

これは、内腔または核質を区切る2つの膜で構成され、1つは内部、もう1つは外部で、後者は粗い小胞体の膜（リボソームが埋め込まれた膜）に続いています。

内膜は、核のいくつかの内部コンポーネントに関連付けられており、おそらくそれらを空間的に整理しています。一部の著者は、核骨格の存在を指摘しており、そのタンパク質フィラメント（および細胞質ゾルの細胞骨格のもの）は、クロマチンの組織化を可能にします。

小胞体

1-核膜。2核孔。3-ラフ小胞体（RER）。4-滑らかな小胞体（SER）。粗い小胞体に付着した5-リボソーム。6-高分子。7-輸送小胞。8-ゴルジ装置。ゴルジ体の9-Cis面。ゴルジ装置の10-トランス面。ゴルジ装置の11-Cisternae。出典：Nucleus ER golgi.jpg：Magnus ManskeDerivative work：Pbroks13 / CC BY（https://creativecommons.org/licenses/by/3.0）

これは非常に動的な膜システムであり、その存在量は可変であり、その構造、組織、およびサイトゾル内での配置も異なります。

それは通常「滑らかな」部分と別の「粗い」部分に分けられ、すでにタンパク質合成を担当する分子機構の一部である、複数のリボソームが埋め込まれている外側の核膜に続きます。

細胞性タンパク質は、小胞体、特に脂質膜（分泌経路）に向けて処理および分布されます。それが発生した場合、それはグリコシル化などのタンパク質の翻訳後修飾が発生するサイトの1つです。

腺を形成する細胞の多くでは、このオルガネラは非常に豊富で、脂肪、油、香りのよい油の分泌に働きます。

葉や他の植物器官の表面にワックスとして沈着する脂質を作る表皮細胞にも豊富です。

ゴルジ体

この細胞小器官もまた膜状であり、単一の膜によって区切られた一連の平らな円形の水槽からなる。これらのタンクの内容、それらの化学組成、およびそれらの機能は、1つの「面」から他の面に変化します。

一部の「下の」植物では、「外の」貯水槽は小胞体に関連付けられ、ゴルジ複合体のシスコンパートメントまたは「フェイス」として知られていますが、「より遠い」貯水槽はトランスフェイスの一部を形成しています。。

シス槽とトランス槽の間の真ん中には「中央」槽があり、トランス側に分泌小胞が形成されています。

ゴルジ複合体は、さまざまな高分子の処理とパッケージング、および細胞表面または液胞の内部への輸送（エクスポート）を担当します。そのような高分子には、脂質およびタンパク質が含まれる。

動物細胞とは異なり、植物細胞のゴルジ体は、糖タンパク質、ペクチン、ヘミセルロース、およびいくつかの分泌産物と細胞壁の成分のde novo合成に関与するため、重要な合成活動を持っています。

リボソーム

リボソームのスキーム

リボソームは球形の非常に小さなオルガネラです。彼らは通常荒い小胞体にありますが、細胞質に遊離しているものもあります。それらはRNAとタンパク質で構成されています。

これらは高分子、主にタンパク質の合成に関与しています。

液胞と液胞膜

液胞は、植物細胞の形状とサイズの保存、消化、浸透圧調節、および維持に関与する多機能オルガネラです。

多くの物質がこれらのオルガネラ内に保存できます：葉や花びらを着色するアントシアニンなどの有色色素、pHを調整するように機能するいくつかの有機酸、草食動物および二次代謝産物に対する "防御"化学物質。

顕微鏡下では、細胞容積の最大90％を占めることができるため、細胞質ゾルでは「空の部位」として見られ、球形の外観を示し、非常に大きい場合もあります。

それは細胞小器官であるように、我々は、それが膜に囲まれていることを前提としなければならない液胞膜を。この膜は、液胞内腔とサイトゾルの間の物質の通過を調節する役割を果たします。

液胞は細胞の「消化器官」としても機能するため、動物細胞のリソソームの機能と類似した機能を果たすことがよくあります。

ミトコンドリア

残りの真核細胞と同様に、植物細胞にはミトコンドリアがあり、これは2つの膜に囲まれた細胞小器官で、1つは内部、もう1つはマトリックスを囲んでおり、ATPと呼吸の形のエネルギーの合成に特化しています。細胞。

それらは円筒形または楕円形のオルガネラであり、少し伸長しており、場合によっては分岐しています。彼らは独自のゲノムを持っているので、細胞の核DNAが他のものをコードしているため、すべてではありませんが、タンパク質の多くをコード化および合成することができます。

色素体

プラスチドは、プロプラスチジウムとして知られる前駆体から生じるさまざまな細胞成分のグループです。それらは通常、ミトコンドリアよりも大きいorgnaleansで、二重膜と間質と呼ばれる密なマトリックスを持っています。彼らはまた、独自のゲノムを持っています。

葉緑体、エチオプラスト、アミロプラスト、およびクロモプラストは、このオルガネラのファミリーに属します。したがって、これらは植物細胞と動物を区別する主要な細胞小器官です。

- 葉緑体は光合成に関与する色素体であり、卓越した光合成色素であるクロロフィルを収容するものです。

葉緑体のスキーム。出典：Kelvinsong / CC0、wikimedia commons

- アミロプラストは、さまざまな組織でのデンプンの貯蔵に機能する色素体です。

- 有色体は、彼らが内部の異なる顔料を含むことができますように、黄色やオレンジ色の着色や色素沈着を持ってプラスチドです。

- 一方、エチオプラストは「黄化した」組織で見つかり、実際には葉緑素を失った葉緑体です。未分化組織では、白血球と呼ばれることがあります。

ペルオキシソームまたはマイクロボディ

ペルオキシソームの基本構造

ペルオキシソームまたはマイクロボディは、単純な膜に囲まれたオルガネラであり、サイズと内容によって小胞と区別されます。それらは細胞に有害である過酸化水素（H ₂ O ₂）と呼ばれる有毒な化学物質がそれらの内部で生成されるため、それらは通常ペルオキシソームとして知られています。

それらは内部に大量の酸化酵素を含むオルガネラであり、特定の種類の脂質、アミノ酸、窒素塩基などの酸化と分解が主な機能ですが、一部の分子の合成を担っています。

それらは、種子の細胞において特に重要です。それらは、胚細胞の主要なエネルギー源である炭水化物への脂肪や脂質の貯蔵に作用するためです。

一部の修飾ペルオキシソームはグリオキシソームとして知られています。グリオキシレートサイクルがそれらの中で発生し、それによって光合成プロセスに由来する炭素原子がリサイクルされるためです。

細胞壁

植物細胞壁。出典：Scuellar / CC BY-SA（http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/）

これは、植物細胞の特徴的なオルガネラのもう1つです（真菌にも壁細胞がありますが、その組成は異なります）。

細胞壁は、セルロースと呼ばれるポリマーの複雑なネットワークで構成されています。セルロースとは、グルコースと呼ばれる糖の繰り返し単位で構成されています。この構造には多くの機能がありますが、最も重要なのは植物の細胞や組織の構造を維持し、外部から守ることです。

顕微鏡下で見ると比較的薄い構造のように見えますが、特に異なる気候で植物細胞に機械的剛性と変形に対する抵抗力を与えます。

プラスモデスマタ

植物組織では、原形質膜に囲まれ、隣接する細胞をプロトプラスト（細胞壁内にあるすべてのもの）を介して接続する、狭い細胞質チャネルが観察されます。

植物細胞型

植物生物には、細胞分化プロセスの産物である多くの異なる種類の細胞があり、これらは遺伝的および環境的に制御されています。

多くの科学者が植物細胞のコレクションを認識しており、それらの一部を以下に示します。

- 初期または分裂組織細胞：それらは一定の有糸分裂にあるので、すべての植物の成長と分裂の主要な中心である分裂組織に見られます。これらから、植物の体の他の細胞が分化します。

- 分化細胞：すべての植物には、分裂組織細胞、実質細胞、結腸細胞、および強皮細胞に由来する3つの主要なタイプの分化細胞があります。

実質細胞または実質細胞

これらは最も一般的なセルです。それらが最も豊富であるのでそれらを植物の「負担の獣」と説明する著者もいますが、それらは最も特殊化されていない、つまり最も分化していないものです。

それらは薄い一次細胞壁を有し、二次壁を発達させない。それらは、植物組織の利用可能な空間を「埋​​める」責任があり、異なる形状とサイズを持つことができるように構造を提供します。

光合成に特化した実質細胞は、クロルエンチマ細胞としても知られています。これらの細胞は、根、茎、葉、果実、種子の水の貯蔵にも関与しています。

胆管細胞または結腸細胞

それらは植物組織に「柔軟なサポート」を提供する細胞です。それらは細長く、さまざまな形をしており、植物の成長中に変化する可能性があります。それらは、追加のセルロースの堆積によって厚くすることができる一次壁を持っています。

柔軟性を維持しながら実質細胞よりも優れたサポートを提供する細胞であるため、「接着」細胞です。それらの液胞が水で満たされているので、彼らは常に腫れています。

強膜細胞

これらの細胞には、前の2つとは異なり、二次的な細胞壁があり、異なる酸と非常​​に不均一なフェノール分子で構成されるポリマーであるリグニンで強化されています。この用語は、ギリシャ語で「ハード」を意味する「skleros」に由来します。

それらは、実質細胞および実質細胞より一般的ではない細胞であり、それらが成熟に達すると死ぬ。それらは、長さの成長を停止する組織に構造的強度を提供します。

強膜細胞の2つのタイプが知られています：繊維と強膜。前者は長く、厚い木質の細胞壁があり、強くて柔軟です。

一方、スクレレイドは形態学的に言えばより多様ですが、一般的に立方体または球状です。これらの細胞は、多くの果物の皮と穴を構成するものです。それらは柔軟ではなく、むしろ難しいです。

血管組織の細胞

植物の維管束組織は細胞でできています。これらは、野菜の体を介して水と栄養素とミネラルの伝導に責任があるものです。

木部組織（xylem）は、水とミネラルの栄養素を根から植物の残りの部分に運ぶものです。一方、師部組織（師部）は、葉から残りの植物に糖と有機栄養素を伝えます。両方の流体の合計はsapとして知られています。

木部は、から構成されている仮道管、長い細胞である、それらの端部に狭いです。それらは強膜細胞の一種と考えられています。これらの細胞は成熟に達すると死ぬため、「残っている」のは、厚くなった細胞壁によって形成された「シェル」です。

血管要素と呼ばれる他の細胞もこの組織にあり、仮道管よりも速く水とミネラルを輸送します。それらはまた成熟時に死ぬので、それらは中空の「チューブ」であり、仮導管より短くて狭い。

師部は、として知られている細胞型から構成されている篩管の要素。これらは生きている、代謝的に活性な細胞です。彼らは端で合流してふるい管を形成します。ふるい管は、そこから光合成産物が葉から体の残りの部分へと運ばれます。

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