動物および植物細胞における細胞小器官：特徴、機能 - 生物学 - 2025

細胞小器官は、「小天体」など- -セルを構成する構造であり、彼らは、代謝、合成、生産とエネルギー消費の構造的な機能を実行します。

これらの構造は細胞の細胞質に含まれており、一般に、すべての真核細胞は細胞内小器官の基本セットで構成されています。これらは、膜性（それらは原形質膜を有する）と非膜性（それらは原形質膜を欠く）との間で区別され得る。

出典：pixabay.com

各オルガネラには、一般に膜上またはオルガネラ内に見られるユニークなタンパク質のセットがあります。

タンパク質（リソソーム）の分布と輸送に関与するオルガネラがあり、その他は細胞構造と運動（フィラメントと微小管）の代謝および生物エネルギー機能（葉緑体、ミトコンドリア、ペルオキシソーム）を実行し、表面の一部であるものがあります細胞（原形質膜および細胞壁）。

原核細胞は膜状のオルガネラを欠いているが、真核細胞では両方のタイプのオルガネラを見つけることができる。これらの構造は、細胞内での機能に従って分類することもできます。

オルガネラ：膜性および非膜性

膜状オルガネラ

これらのオルガネラは、内部環境を細胞質から分離できるようにする原形質膜を持っています。膜は小胞および管状の形状をしており、平滑な小胞体のようにプリーツを付けるか、ミトコンドリアのようにオルガネラに折り畳むことができます。

オルガネラにおける原形質膜のこの組織化は、それらの表面積を増大させ、タンパク質などの様々な物質が貯蔵または分泌される細胞内サブコンパートメントを形成することも可能にする。

膜オルガネラの中には、次のものがあります。

-細胞および他の細胞小器官を区切る細胞膜。

-ラフな小胞体（RER）、タンパク質合成および新しく合成されたタンパク質の修飾が行われる場所。

-脂質とステロイドが合成される滑らかな小胞体（REL）。

-ゴルジ装置、輸送用のタンパク質と脂質を改変およびパッケージ化。

-エンドソームは、エンドサイトーシスに参加し、タンパク質を分類し、最終的な宛先にリダイレクトします。

-リソソーム、消化酵素を含み、食作用に参加します。

-小胞を輸送し、材料を翻訳し、エンドサイトーシスおよびエキソサイトーシスに参加します。

-ミトコンドリアと葉緑体は、細胞にエネルギーを供給するATPを生成します。

-H ₂ O ₂と脂肪酸の生成と分解に関与するペルオキシソーム。

非膜オルガネラ

これらのオルガネラは、それらを定義する原形質膜を持たず、それらの中で、排他的なタンパク質は一般に、細胞骨格の構造要素の一部であるポリマーに自己集合します。

非膜性細胞質オルガネラの中には、次のものがあります。

-微小管。アクチンマイクロフィラメントおよび中間フィラメントとともに細胞骨格を構成します。

-フィラメントは細胞骨格の一部であり、マイクロフィラメントと中間フィラメントに分類されます。

-Centrioli、繊毛の基底体が派生する円筒構造。

-リボソームはタンパク質合成に関与し、リボソームRNA（rRNA）で構成されます。

動物細胞のオルガネラ

動物細胞（出典：Animal_cell_structure_en.svg：LadyofHats（Mariana Ruiz）派生作品：Mel 23トーク（Wikimedia Commons経由））

動物は保護、摂食、消化、運動、生殖、さらには死の日常活動を実行します。これらの活動の多くは、これらの生物を構成する細胞内でも行われ、細胞を構成する細胞小器官によって行われます。

一般に、生物のすべての細胞は同じ組織を持ち、同様のメカニズムを使用してすべての活動を実行します。ただし、一部の細胞は1つ以上の機能に特化しているため、特定の細胞構造または領域の数またはサイズが大きいため、他の細胞とは異なります。

細胞内で2つの主要な領域またはコンパートメントを区別できます。真核細胞の最も顕著なオルガネラである核と、他のオルガネラおよび細胞質マトリックス内のいくつかの封入体（溶質や有機分子など）を含む細胞質です。

芯

核は細胞内で最大の細胞小器官であり、原核細胞と区別するものである真核細胞の最も優れた特徴を表しています。それは、2つの核膜または細孔を持つエンベロープによって十分に区切られています。核内には、クロマチン（凝縮および緩い）の形のDNAと核小体があります。

核膜は、細胞小器官の構造および支持体として機能することに加えて、細胞の細胞質の核の内部を単離することを可能にする。このエンベロープは、外膜と内膜で構成されています。核膜の機能は、核内部と細胞質の間の分子の通過を防ぐことです。

核膜の細孔複合体は、タンパク質およびRNAの選択的通過を可能にし、核の内部組成を安定に保ち、遺伝子発現の調節において重要な役割も果たします。

細胞ゲノムはこれらのオルガネラに含まれているため、細胞の遺伝情報の保管庫として機能します。RNAの転写と処理、およびDNAの複製は核内で行われ、翻訳のみがこの細胞小器官の外で行われます。

原形質膜

プラスチック膜

原形質または細胞膜は、両親媒性脂質の2つの層で構成される構造であり、疎水性部分と親水性部分（脂質二重層）といくつかのタンパク質（内在性膜と末梢）があります。この構造は動的であり、細胞内のさまざまな生理学的および生化学的プロセスに関与しています。

原形質膜は、細胞の内部を周囲の環境から隔離する役割を果たしています。これは、単純な拡散（濃度勾配に有利）や輸送タンパク質が必要な能動輸送などのさまざまなメカニズムを通じて、細胞に出入りするすべての物質と分子の通過を制御します。

大まかな小胞体

小胞体は、核（外核膜）から伸びる膜で囲まれた細管と嚢（嚢）のネットワークで構成されています。また、細胞内で最大の細胞小器官の1つでもあります。

ラフな小胞体（RER）の外表面には多数のリボソームがあり、ゴルジ体まで広がる小胞も含まれています。それは細胞のタンパク質合成システムの一部です。合成されたタンパク質はRERタンクに入り、そこで変換、蓄積、輸送されます。

分泌細胞やニューロンなどの細胞膜が大量にある細胞は、発達した粗面小胞体を持っています。RERを構成するリボソームは、リソソーム、ゴルジ体、膜などの他の細胞構造を構成する分泌タンパク質やタンパク質の合成に関与します。

滑らかな小胞体

滑らかな小胞体（REL）は脂質合成に関与しており、膜関連リボソームを欠いています。それは管状の構造を持つ傾向がある短い尿細管で構成されています。RERから分離することも、RERの拡張とすることもできます。

脂質合成とステロイド分泌に関連する細胞は、RELを高度に発達させてきました。この細胞小器官はまた、肝臓細胞で高度に発達している、有害物質の解毒および結合のプロセスにも関与しています。

彼らは、農薬や発がん性物質などの疎水性化合物を修飾して、容易に分解される水溶性製品に変える酵素を持っています。

ゴルジ体

ゴルジ体では、小胞体で合成、修飾されたタンパク質を受け取ります。このオルガネラでは、これらのタンパク質は他の修飾を受けて、最終的にリソソーム、原形質膜に輸送されるか、分泌に運ばれる可能性があります。糖タンパク質とスフィンゴミエリンはゴルジ体で合成されます。

このオルガネラは、水槽として知られている膜に囲まれたいくつかの種類のバッグで構成されており、関連する小胞を提示します。エキソサイトーシスによってタンパク質を分泌する細胞と、膜および膜関連タンパク質を合成する細胞は、非常にアクティブなゴルジ体を持っています。

ゴルジ装置の構造と機能には極性があります。RERに最も近い部分はシスゴルジネットワーク（CGN）と呼ばれ、凸型の形状をしています。小胞体からのタンパク質はこの領域に入り、細胞小器官内で輸送されます。

ゴルジスタックはオルガネラの中央領域を構成し、その構造の代謝活動が行われる場所です。ゴルジ複合体の成熟領域はトランスゴルジネットワーク（TGN）として知られており、凹型の形状を持ち、最終目的地に向かうタンパク質の組織化と分布のポイントです。

リソソーム

リソソームを含む細胞の一部

リソソームは、タンパク質、核酸、炭水化物、脂質を分解できる酵素を含む細胞小器官です。それらは基本的に細胞の消化器系であり、細胞の外側から捕獲された生体高分子と細胞自身の産物（オートファジー）を分解します。

それらは、消化のために捕獲された生成物に応じて、さまざまな形状およびサイズで提供される可能性がありますが、これらの細胞小器官は一般に密な球状の液胞です。

エンドサイトーシスによって捕獲された粒子はエンドソームに輸送され、ゴルジ装置からの酸性ヒドロラーゼの凝集によって、後にリソソームに成熟します。これらの加水分解酵素は、タンパク質、核酸、多糖類、脂質の分解に関与しています。

ペルオキシソーム

ペルオキシソームのグラフィック表現。
ソース：ロックンロール

ペルオキシソームは、酸化酵素（ペルオキシダーゼ）を含む単純な原形質膜を持つ小さなオルガネラ（マイクロボディ）です。これらの酵素によって実行される酸化反応は、過酸化水素（H ₂ O ₂）を生成します。

これらのオルガネラでは、カタラーゼはその細胞濃度を制御すること_により H ₂ O ₂を調節および消化する責任があります。肝臓と腎臓の細胞にはかなりの量のペルオキシソームがあり、これらは体内の主要な解毒センターです。

細胞に含まれるペルオキシソームの数は、食事、特定の薬物の消費、およびさまざまなホルモン刺激に応じて調節されます。

ミトコンドリア

ミトコンドリア。撮影および編集元：LadyofHats。

かなりの量のエネルギーを消費して生成する細胞（横紋筋細胞など）には、大量のミトコンドリアがあります。これらのオルガネラは、細胞内の代謝エネルギーの生産に重要な役割を果たしています。

それらは、酸化的リン酸化プロセスを通じて、炭水化物と脂肪酸の分解からATPの形でエネルギーを生産する責任があります。それらはまた、セルの周りを移動して必要なエネルギーを提供できるモバイル発電機として説明することもできます。

ミトコンドリアは、独自のDNAを含むことを特徴とし、tRNA、rRNA、およびいくつかのミトコンドリアタンパク質をエンコードできます。ほとんどのミトコンドリアタンパク質はリボソーム上で翻訳され、特定のシグナルの作用によりミトコンドリアに輸送されます。

ミトコンドリアの構築には、それら自身のゲノムによってコードされるタンパク質、核ゲノムでコードされる他のタンパク質、およびサイトゾルからインポートされたタンパク質が含まれます。これらの分裂は細胞周期と同期していませんが、これらのオルガネラの数は間期の分裂によって増加します。

リボソーム

リボソームは、タンパク質合成に関与する小さな細胞小器官です。これらは、タンパク質とRNAを含む2つのサブユニットを重ね合わせたものです。それらは翻訳中のポリペプチド鎖の構築に重要な役割を果たす。

リボソームは、細胞質に遊離しているか、小胞体と関連していることがあります。タンパク質合成に積極的に参加することにより、ポリリボソームと呼ばれる最大5つのリボソームの鎖のmRNAに結合します。タンパク質合成に特化した細胞は、これらの細胞小器官を大量に持っています。

植物細胞のオルガネラ

植物細胞の形態解剖学（出典：ÆvarArnfjörðBjarmason / Wikimedia Commonsのギャラリー）

以前に記載されたオルガネラ（核、小胞体、ゴルジ体、リボソーム、原形質膜、ペルオキシソーム）のほとんどは植物細胞の一部として見られ、基本的に動物細胞と同じ機能を果たします。

他の生物からそれらを区別する植物細胞の主なオルガネラは、色素体、液胞、および細胞壁です。これらのオルガネラは細胞質膜に囲まれています。

細胞壁

細胞壁は、事実上すべての植物細胞に存在する糖タンパク質ネットワークです。これは、物質や分子の細胞交換や、さまざまな距離での水の循環において重要な役割を果たします。

この構造は、セルロース、ヘミセルロース、ペクチン、リグニン、スベリン、フェノール樹脂、イオン、水、およびさまざまな構造タンパク質と酵素タンパク質で構成されています。この細胞小器官は、有糸分裂像の中心にあるゴルジ小胞の融合によって形成されるパーティションである細胞プレートの挿入による細胞質分裂に由来します。

複雑な細胞壁の多糖類はゴルジ体で合成されます。細胞外マトリックス（ECM）としても知られる細胞壁は、靭性と定義された形状を細胞に提供するだけでなく、細胞の成長、分化、形態形成、および環境刺激への応答などのプロセスにも参加します。

液胞

液胞は、植物細胞に存在する最大の細胞小器官の1つです。それらは単純な膜に囲まれ、袋のような形をしており、水を貯蔵し、デンプンと脂肪または廃棄物と塩などの予備物質を保管します。それらは加水分解酵素で構成されています。

彼らはエキソサイトーシスとエンドサイトーシスのプロセスに介入します。ゴルジ体から輸送されたタンパク質は液胞に入り、リソソームの機能を担っています。彼らはまた膨圧と浸透圧バランスの維持に参加しています。

色素体

色素体は二重膜に囲まれた細胞小器官です。それらは、葉緑体、アミロプラスト、クロモプラスト、オレイノプラスト、プロテインプラスト、プロプラスト、およびエチオプラストに分類されます。

これらのオルガネラは、オルガネラマトリックスまたは間質の核様体として知られている独自のゲノムだけでなく、複製、転写、翻訳機構を含んでいるため、半自律的です。

色素体は、物質の合成や栄養素や色素の貯蔵など、植物細胞のさまざまな機能を果たします。

色素体の種類

葉緑体は最も重要な色素体と考えられています。それらは細胞内で最大の細胞小器官の一つであり、細胞内のさまざまな領域で見られます。それらは、葉緑素を含む緑の葉と組織に存在します。彼らは太陽エネルギーの捕獲と光合成プロセスにおける大気中の炭素の固定に介入します。

-アミロプラストは予備組織にあります。それらはクロロフィルを欠いており、デンプンでいっぱいで、これらの貯蔵庫として機能し、また根冠の重力感覚に参加します。

-色素体はカロチンと呼ばれる色素を蓄え、紅葉、花、果物のオレンジ色と黄色の色に関連付けられています。

-Oleinoplastsは油を格納し、Proteonoplastsはタンパク質を格納します。

-プロプラスチジウムは、根と茎の分裂組織細胞に見られる小さな色素体です。それらは他の色素体の前駆体であると考えられていますが、それらの機能はあまり明確ではありません。プロプラスチドの再形成は、いくつかの成熟プラスチドの再分化に関連しています。

-エチオプラストは、暗闇で育った植物の子葉にあります。光にさらされると、それらはすぐに葉緑体に分化します。

参考文献

1. アルバーツ、B。&ブレイ、D（2006）。細胞生物学の紹介。Panamerican Medical Ed。
2. ブライアー、C。、ガブリエル、C。、ラッサーソン、D。、およびシャラック、B。（2004）。神経系の必需品。エルゼビア、
3. クーパー、GM、ハウスマン、RE&ライト、N（2010）。セル。（pp.397-402）。マーバン。
4. フローレス、RC（2004）。生物学1。編集プログレソ。
5. ヒメネスガルシア、L。J&H.メルシャンラリオス。（2003）。細胞生物学。メキシコ。編集ピアソン教育。
6. Lodish、H.、Berk、A.、Zipursky、SL、Matsudaira、P.、Baltimore、D。、およびDarnell、J。（2003）。分子細胞生物学。第5版。ニューヨーク：WHフリーマン。
7. マグロワール、K（2012）。AP生物学試験の解読。プリンストンレビュー。
8. ピアス、BA（2009）。遺伝学：概念的なアプローチ。Panamerican Medical Ed。
9. ロス、MH、Pawlina、W（2006）。組織学。社説のメディカ・パンアメリカーナ。
10. Sandoval、E.（2005）。植物の解剖学の研究に適用される技術（Vol。38）。UNAM。
11. シェフラー、I（2008）。ミトコンドリア。第二版。ワイリー
12. Starr、C.、Taggart、R.、Evers、C。、およびStarr、L。（2015）。生物学：生命の統一と多様性。ネルソン教育。
13. Stille、D.（2006）。動物細胞：生命の最小単位。科学を探る。
14. Tortora、GJ、Funke、BR、&Case、CL（2007）。微生物学の紹介。 Panamerican Medical Ed。