細胞質：機能、部品、特性 - 生物学 - 2025

細胞質は細胞質マトリックスまたは細胞質と細胞内コンパートメントを含む細胞内に見出さ物質です。サイトゾルは、細胞の総量の半分（約55％）を構成し、タンパク質の合成と分解が発生する領域であり、必要な代謝反応を行うための適切な培地を提供します。 。

原核生物の細胞のすべてのコンポーネントは細胞質にありますが、真核生物では、核などの他の分裂があります。真核細胞では、残りの細胞体積（45％）は、ミトコンドリア、滑らかで粗い小胞体、核、ペルオキシソーム、リソソーム、エンドソームなどの細胞質オルガネラによって占められています。

一般的な特性

細胞質は、細胞の内部を満たす物質であり、2つの成分に分けられます：細胞質ゾルまたは細胞質マトリックスと呼ばれる液体画分と、それに埋め込まれている細胞小器官-真核生物の系統の場合。

サイトゾルは、細胞質のゼラチン状のマトリックスであり、イオン、中間代謝産物、炭水化物、脂質、タンパク質、リボ核酸（RNA）などのさまざまな溶質で構成されています。ゲル相とゾル相の2つの相互変換相に現れることがあります。

これは、主に水で構成される水性ゲルに似たコロイドマトリックスと、アクチン、微小管、中間径フィラメントなどの細胞骨格に対応する繊維状タンパク質のネットワークに加えて、フレームワーク。

タンパク質フィラメントによって形成されるこのネットワークは、細胞質全体に拡散し、粘弾性と収縮性ゲルの特性を与えます。

細胞骨格は、細胞構造にサポートと安定性を提供する責任があります。細胞質内の物質の輸送に関与し、食作用などの細胞の動きに寄与することに加えて。次のアニメーションでは、動物細胞の細胞質（細胞質）を確認できます。

特徴

細胞質は、細胞の機能を維持するために不可欠な酵素反応が起こる一種の分子スープです。

分子は培地に可溶化せず、細胞質に浮遊しており、すぐに使用できるため、細胞呼吸プロセスや生合成反応に理想的な輸送培地です。

また、その化学組成のおかげで、細胞質はバッファーまたはバッファーとして機能できます。また、オルガネラの浮遊に適した媒体として機能し、オルガネラ-および核に閉じ込められた遺伝物質-を突然の動きや衝突の可能性から保護します。

細胞質は、細胞質の流れの生成のおかげで、栄養素の移動と細胞の移動に貢献しています。この現象は、細胞質の動きで構成されています。

細胞質内の電流は、大きな植物細胞では特に重要であり、物質分布のプロセスをスピードアップするのに役立ちます。

部品

細胞質、細胞内の空間

細胞質は、細胞質マトリックスまたは細胞質ゾル、およびこのゼラチン状物質に埋め込まれた細胞小器官で構成されています。それぞれについて、以下で詳しく説明します。

サイトゾル

細胞質ゾルは、オルガネラの外側にある無色、時には灰色がかったゼラチン状の半透明の物質です。細胞質の可溶性部分と考えられています。

このマトリックスの最も豊富な成分は水であり、骨細胞、歯のエナメル質、および種子を除いて、その全組成の65〜80％を形成します。

その化学組成に関して、20％はタンパク質分子に対応しています。セルで使用される46を超える要素があります。これらのうち、24だけが生活に不可欠であると考えられています。

最も顕著な元素には、炭素、水素、窒素、酸素、リン、硫黄があります。

同様に、このマトリックスはイオンが豊富であり、これらの保持により細胞の浸透圧が増加します。これらのイオンは、細胞環境で最適な酸塩基平衡を維持するのに役立ちます。

サイトゾルに見られるイオンの多様性は、研究した細胞の種類によって異なります。たとえば、筋肉や神経細胞には高濃度のカリウムとマグネシウムが含まれていますが、カルシウムイオンは血液細胞に特に豊富に含まれています。

膜状オルガネラ

真核細胞の場合、細胞質マトリックスに埋め込まれたさまざまな細胞内区画があります。これらは、膜状および離散オルガネラに分けることができます。

小胞体とゴルジ体は最初のグループに属し、どちらも相互に接続された袋状の膜のシステムです。このため、その構造の限界を定義することは困難です。さらに、これらのコンパートメントは、原形質膜との空間的および時間的な連続性を示します。

小胞体は、リボソームの有無に応じて、滑らかなものと粗いものに分けられます。スムースは小分子の代謝に関与し、解毒と脂質とステロイドの合成のメカニズムを持っています。

対照的に、ラフな小胞体はその膜に固定されたリボソームを持ち、細胞によって排泄されるタンパク質の合成を主に担っています。

ゴルジ体は円盤状の袋のセットで、膜とタンパク質の合成に参加しています。さらに、グリコシル化を含むタンパク質や脂質の修飾を行うために必要な酵素機構を備えています。また、リソソームとペルオキシソームの保管と配布にも参加しています。

目立たないオルガネラ

2番目のグループは、離散した細胞内オルガネラで構成され、それらの限界は膜の存在によって明確に観察されます。

それらは他の細胞小器官から隔離されていますが、他のコンパートメントとの相互作用があるかもしれませんが、例えば、ミトコンドリアは膜小器官と相互作用することができます。

このグループには、ミトコンドリア、クエン酸回路、電子伝達鎖、ATP合成、脂肪酸b酸化などの必須代謝経路を実行するために必要な酵素を保有するオルガネラがあります。

リソソームはまた、別個のオルガネラであり、タンパク質の再吸収、細菌の破壊、および細胞質オルガネラの分解を助ける加水分解酵素の貯蔵を担っています。

マイクロボディ（ペルオキシソーム）は酸化反応に参加します。これらの構造には、毒性代謝物である過酸化水素を細胞に無害な物質、つまり水と酸素に変換するのに役立つ酵素カタラーゼがあります。これらの体では、脂肪酸のb-酸化が発生します。

植物の場合、プラストと呼ばれる他のオルガネラがあります。これらは植物細胞で数十の機能を果たし、最も顕著なものは光合成が起こる葉緑体です。

非膜オルガネラ

細胞はまた、生体膜によって囲まれていない構造を持っています。これらには、微小管、中間フィラメント、アクチンマイクロフィラメントなどの細胞骨格のコンポーネントが含まれます。

アクチンフィラメントは球状分子で構成され、柔軟な鎖ですが、中間フィラメントはより耐性があり、さまざまなタンパク質で構成されています。これらのタンパク質は、引張強度を提供し、細胞強度を与えます。

中心体は、円筒形の構造のデュオであり、非膜性オルガネラでもあります。それらは、中心体または微小管の組織化された中心に位置しています。これらの構造は、繊毛の基底体を生じさせます。

最後に、リボソーム、翻訳プロセス（タンパク質合成）に関与するタンパク質とリボソームRNAで構成される構造があります。それらは細胞質ゾルで遊離しているか、または粗い小胞体に固定されている可能性があります。

しかし、何人かの著者は、リボソームはそれ自体オルガネラとして分類されるべきだとは考えていません。

含まれるもの

封入体は細胞質の構成要素であり、オルガネラに対応しておらず、ほとんどの場合、脂質膜に囲まれていません。

このカテゴリには、色素顆粒、結晶、脂肪、グリコーゲン、およびいくつかの廃棄物など、多数の不均一な構造が含まれます。

これらの体は、封入体に存在する物質からの高分子の合成に関与する酵素で自分自身を囲むことができます。例えば、グリコーゲンは、グリコーゲン合成酵素やグリコーゲンホスホリラーゼなどの酵素に囲まれていることがあります。

封入物は、肝細胞と筋肉細胞によく見られます。同様に、髪と肌のインクルージョンには、これらの構造に特徴的な色を与える顔料の顆粒があります。

細胞質の特性

コロイドです

化学的には、細胞質はコロイドであるため、溶液と懸濁液の特性を同時に備えています。これは、塩やグルコースなどの低分子量の分子と、タンパク質などの大きな分子で構成されています。

コロイド系は、液体媒体に分散した直径が1 / 1,000,000〜1 / 10,000の粒子の混合物として定義できます。細胞質と核質の両方を含むすべての細胞原形質はコロイド溶液です。これは、分散したタンパク質がこれらのシステムのすべての特性を示すためです。

タンパク質は、溶液中で荷電イオンとして振る舞い、電荷に応じて相互作用するため、安定したコロイド系を形成することができます。次に、水分子を引き付けることができます。すべてのコロイドのように、それは細胞の安定性を与えるこの懸濁液の状態を維持する特性を持っています。

細胞質は、それを構成する分子が大きく、光を屈折させるため白濁し、この現象はティンダル効果と呼ばれています。

一方、粒子のブラウン運動は粒子の出会いを増やし、細胞質での酵素反応を促進します。

チキソトロピー性

細胞質は、いくつかの非ニュートン流体および偽塑性物質と同様に、揺変性特性を示します。チキソトロピーとは、時間の経過に伴う粘度の変化を指します。流体に応力がかかると、粘度が低下します。

チキソトロピー物質は静止状態で安定性を示し、乱されると流動性を獲得します。私たちは日常生活の中で、トマトソースやヨーグルトなどのこれらの種類の材料に触れています。

細胞質はヒドロゲルのように振る舞います

ヒドロゲルは、多孔質であってもなくてもよい天然または合成の物質であり、大量の水を吸収する能力があります。その拡張性は、媒体の浸透圧、イオン強度、温度などの要因に依存します。

細胞質は、かなりの量の水を吸収でき、体積が外部に応じて変化するため、ヒドロゲルの特性を持っています。これらの特性は、哺乳類の細胞質で裏付けられています。

サイクロシスの動き

細胞質マトリックスは、細胞質の電流または流れを作成する動きをすることができます。この動きは一般に、細胞質ゾルのより液相で観察され、とりわけピノソーム、ファゴソーム、リソソーム、ミトコンドリア、中心体などの細胞コンパートメントの変位の原因です。

この現象は、ほとんどの動物および植物細胞で観察されています。原生動物、白血球、上皮細胞、およびその他の構造のアメーバ運動は、細胞質内のサイクロシスの運動に依存します。

サイトゾル相

このマトリックスの粘度は、細胞内の分子の濃度の関数として変化します。そのコロイド状の性質のおかげで、細胞質ではゾル相とゲル相の2つの相または状態を区別できます。前者は液体に似ていますが、後者は高分子の濃度が高いために固体に似ています。

たとえば、ゼラチンの調製では、両方の状態を区別できます。ゾル相では、粒子は水中で自由に移動できますが、溶液が冷却されると、固化して一種の半固体ゲルになります。

ゲル状態では、分子は、HH、CH、CNなどのさまざまなタイプの化学結合によって結合することができます。溶液に熱が加えられるとすぐに、太陽相に戻ります。

自然の条件下では、このマトリックスの位相反転は、細胞環境のさまざまな生理学的、機械的、生化学的要因に依存します。

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