細胞質とは何ですか?またその機能は何ですか? 生物学における細胞質とは何か：定義、構成、機能

レッスンの目標:

真核細胞の構造についての一般的な理解を深めます。
細胞質の特性と機能についての知識を形成します。
実際の作業では、生きた細胞の細胞質が弾性と半透過性であることを確認してください。

授業中

レッスンのテーマを書き留めます。
学習した内容を復習し、テストに取り組みます。
テスト問題を読んでコメントします。（Cm。 付録 1).
宿題を書き留めます：5.2項、ノートにメモします。
新しい教材を学ぶ。

これは細胞質の主要な物質です。

これは複雑なコロイド系です。

水、タンパク質、炭水化物、核酸、脂質、無機物質で構成されています。

細胞骨格があります。

細胞質は常に動いています。

細胞質の機能。

細胞の内部環境。
すべての細胞構造を結合します。
細胞小器官の位置を決定します。
細胞内輸送を提供します。

細胞質の性質:

弾性。
半透性。

これらの特性のおかげで、細胞は一時的な脱水に耐え、その組成の一定性を維持します。

などの概念を覚えておく必要があります。 膨圧、浸透、拡散.

細胞質の特性を理解するために、学生は次のような実践的な作業を行うことが求められます。 「植物細胞における原形質溶解と脱原形質溶解の研究 (付録 2 を参照)。

作業の過程で、タマネギの皮のセルを描画する必要があります（ポイント1。ポイント2と3のセル）。

細胞内で起こっているプロセスについて結論を導き出す（口頭で）

彼らはポイント 2 で観察されたことを説明しようとしています 原形質溶解細胞質の壁側層の分離、ポイント 3 には 脱プラズマリシス- 細胞質が通常の状態に戻ること。

これらの現象が起こる理由を説明する必要があります。レッスン前に困難を和らげるために、私は 3 人の生徒に次の教科書を渡します。N. グリーン著『生物学百科辞典』生物学第 2 巻、E.M. ヴァシリエフ著『植物生理学実験』です。生徒たちはそこで原因に関する資料を独自に見つけます。 原形質溶解そして 脱プラズマリシス。

細胞質は弾力性があり、半透過性であることがわかりました。もしそれが透過性であれば、水と溶質が細胞から溶液に、またその逆に拡散移動することによって、細胞液と高張溶液の濃度が等しくなるであろう。しかし、細胞質は半透過性の性質を持っており、水に溶けた物質は細胞内に浸透しません。

それどころか、浸透の法則によれば、高張溶液によって細胞から水だけが吸い出されます。半透過性の細胞質を通って移動します。液胞の容積は減少します。細胞質はその弾性により、収縮する液胞に従い、細胞膜より遅れます。これが起こるのです 原形質溶解。

原形質溶解した細胞を水に浸すと、脱原形質溶解が観察されます。

授業で得た知識をまとめます。

細胞質にはどのような機能が備わっているのでしょうか?
細胞質の性質。
原形質溶解と脱原形質溶解の意味。
細胞質は
a) 細胞小器官を含むが核を含まない、塩と有機物質の水溶液。
b) 細胞核を含む有機物質の溶液。
c) 核を含むすべての細胞小器官を含むミネラルの水溶液。
細胞質の主な物質は何と呼ばれますか?

実習中に、教師はその実施が正しいかどうかをチェックします。成功した人が得点を与えることができます。正しい結論に対して点数が与えられます。

今日、生物学において細胞質が何であるかを知ることができます。さらに、次のような多くの興味深い質問に注意を払うことをお勧めします。

細胞の組織。
ヒアロプラズマ。
細胞質の性質と機能。
オルガネラなど。

まず、未知の用語の定義を導入することを提案します。細胞質は、核の外側にあり、膜で囲まれた細胞の部分です。核を含む細胞の内容全体が原形質です。

ここで重要な代謝プロセスが発生するという事実に注意を払うことが重要です。細胞質では次のことが起こります。

イオンおよび他の代謝産物の吸収。
交通機関;
エネルギー生成。
タンパク質および非タンパク質製品の合成。
細胞の消化など。

上記のプロセスはすべて、細胞の生存率を維持します。

細胞構造組織の種類

すべての組織や器官が最小の粒子である細胞から形成されていることは周知の事実です。

科学者はそれらのうち 2 つのタイプのみを特定できました。

原核生物。
真核生物。

最も単純な生命の形態には単一の細胞が含まれており、細胞分裂によって繁殖します。これら 2 つの細胞形態には、いくつかの相違点と類似点があります。原核細胞には核がなく、染色体は細胞質に直接位置しています（生物学における細胞質とは何かについては以前に述べました）。この構造は細菌に存在します。もう一つは真核細胞です。それについては次のセクションで説明します。

真核細胞

この種はより複雑な構造を持っています。 DNA はタンパク質に結合し、染色体に存在し、染色体は核に位置します。この細胞小器官は膜によって隔てられています。多くの違いがあるにもかかわらず、細胞には共通点があります。それは、内部内容物がコロイド溶液で満たされているということです。

細胞の細胞質（またはコロイド溶液）は重要な成分です。半液体の状態です。そこでは次のものが見つかります。

尿細管;
微小管;
マイクロフィラメント;
フィラメント。

細胞質はコロイド溶液であり、その中でコロイド粒子やその他の成分の移動が起こります。溶液自体は水とその他の化合物（有機化合物と無機化合物の両方）で構成されています。細胞小器官と一時的な封入体が存在するのは細胞質です。

植物細胞と動物細胞の細胞質の違い

細胞質の定義についてはすでに説明しましたが、次に動物細胞と植物細胞のコロイド溶液の違いを確認します。

植物細胞の細胞質。その組成には色素体が含まれており、葉緑体、色素体、白緑体の3つのタイプがあります。
動物細胞の細胞質。この場合、細胞質の 2 つの層、つまりエクトプラズムとエンドプラズムを観察できます。外層（エクトプラズム）には大量のマイクロフィラメントが含まれ、内層には細胞小器官と顆粒が含まれています。同時に、小胞体の粘性も低下します。

ヒアロプラズマ

細胞の細胞質の基礎は硝子質です。それは何ですか？ヒアロプラズムは組成が不均一な溶液であり、粘液性で無色です。この環境下で新陳代謝が起こります。「マトリックス」という用語は、ヒアロプラズムに関連してよく使用されます。

含まれるもの:

タンパク質;
脂質;
多糖類;
ヌクレオチド;
アミノ酸;
無機化合物のイオン。

ヒアロプラズムには 2 つの形態があります。

ゲル;
ソル。

これら 2 つのフェーズの間には相互遷移があります。

細胞コロイド溶液物質

生物学における細胞質とは何かについてはすでに説明しましたが、ここでコロイド溶液の化学組成の考察に移ることを提案します。細胞を構成するすべての物質は、大きく 2 つのグループに分類できます。

オーガニック;
無機。

最初のグループには次のものが含まれます。

タンパク質;
炭水化物（単糖類、二糖類、多糖類）。
脂肪;
核酸。

炭水化物についてもう少し詳しく。単糖類 - フルクトース、グルコース、リボースなど。大きな多糖類は、デンプン、グリコーゲン、セルロースなどの単糖類で構成されています。

水（90パーセント）;
酸素;
水素;
炭素;
窒素;
ナトリウム;
カルシウム;
硫黄;
塩素など。

細胞質の性質

生物学における細胞質とは何かについて言えば、コロイド溶液の性質の問題を無視することはできません。

最初の非常に重要な特徴は環状症です。つまり、細胞内で起こる動きです。この動きが止まると、細胞は直ちに死滅します。環状症の発生率は、次のようないくつかの要因に直接依存します。

ライト;
温度など。

2 番目のプロパティは粘度です。この指標は生物によって異なります。細胞質の粘度は代謝に直接依存します。

3つ目の特徴は半透性です。細胞質には制限膜が存在するため、一部の分子は通過でき、その他の分子は保持されます。この選択的透過性は細胞の生存において重要な役割を果たします。

細胞質小器官

細胞を構成するすべての細胞小器官は 2 つのグループに分類できます。

膜。これらは閉じた空洞（液胞、嚢、タンク）です。細胞小器官の内容物が膜によって細胞質から分離されているため、この名前が付けられました。さらに、すべての膜細胞小器官はさらに 2 つのグループ、単膜と二重膜に分類できます。前者には、小胞体、ゴルジ複合体、リソソーム、ペルオキシソームが含まれます。すべての単膜細胞小器官が相互に接続され、単一のシステムを形成していることに注意することが重要です。二重膜細胞小器官には、ミトコンドリアと色素体が含まれます。それらは複雑な構造をしており、最大 2 つの膜によって細胞質から分離されています。
非膜。これらには、原線維構造とリボソームが含まれます。前者には、マイクロフィラメント、ミクロフィブリル、微小管が含まれます。

細胞小器官に加えて、細胞質には封入体が含まれます。

細胞質の機能

細胞質の機能には以下が含まれます。

セル領域を埋める。
細胞成分の結合。
細胞の構成要素を単一の全体に結合する。
細胞小器官の位置の決定。
化学的および物理的プロセスの導体。
細胞の内圧、体積、弾力性を維持します。

ご覧のとおり、細胞質の重要性は、真核生物と原核生物の両方のすべての細胞にとって非常に重要です。

細胞質構造

細胞の内部内容物は細胞質と核に分けられます。細胞質は細胞の大部分です。

定義 1

細胞質- これは細胞膜によって外部環境から分離された細胞の内部の半液体コロイド環境であり、その中に核と膜および非膜構造のすべての細胞小器官が位置しています。

細胞内の細胞小器官の間の空間全体は、細胞質の可溶性内容物で満たされています ( サイトゾル）。細胞質の凝集状態は異なる場合があります。まれに – ソルそして粘性がある - ゲル。細胞質の化学組成は非常に複雑です。それは、複雑な物理化学的構造の半液体、粘液、無色の塊（生体コロイド）です。

動物細胞と非常に若い植物細胞は完全に細胞質で満たされています。植物細胞では、分化中に小さな液胞が形成され、その融合中に中央の液胞が形成され、細胞質が膜に移動して膜を連続層で覆います。

細胞質には以下が含まれています。

塩(1%)、
砂糖 (4-6%)、
アミノ酸とタンパク質 (10-12%)、
脂肪および脂質 (2-3%) 酵素、
最大80％が水分。

これらの物質はすべて、水や空胞内容物と混合しないコロイド溶液を形成します。

細胞質の組成には次のものが含まれます。

マトリックス (硝子質)、
細胞骨格、
オルガネラ、
内包物。

ヒアロプラズマ– 無色のコロイド状の細胞構造。それは、可溶性タンパク質、RNA、多糖類、脂質、および特定の方法で配置された細胞構造（膜、細胞小器官、封入体）で構成されています。

細胞骨格、または細胞内骨格 - タンパク質形成のシステム - 微小管とマイクロフィラメント - 細胞内で支持機能を実行し、細胞の形状とその動きの変化に関与し、細胞内の酵素の特定の位置を確保します。

オルガネラ– これらは特定の機能を実行する安定した細胞構造であり、細胞のすべての重要なプロセス（運動、呼吸、栄養、有機化合物の合成、それらの輸送、保存、遺伝情報の伝達）を保証します。

真核生物の細胞小器官は次のように分類されます。

二重膜（ミトコンドリア、色素体）。
単一膜（小胞体、ゴルジ体（複合体）、リソソーム、液胞）。
非膜性（鞭毛、繊毛、仮足、筋原線維）。

内包物– 細胞の一時的な構造。これらには、貯蔵化合物や代謝の最終生成物、つまりデンプンやグリコーゲンの粒、脂肪滴、塩の結晶が含まれます。

細胞質の機能と性質

細胞の細胞質内容物は移動することができるため、細胞小器官の最適な配置が促進され、その結果、生化学反応や代謝産物の放出などがより適切に進行します。

原生動物（アメーバ）では、空間内の細胞の主な移動は細胞質の移動によって起こります。

細胞質は、鞭毛、繊毛、表面成長物などの細胞のさまざまな外部構造を形成し、細胞の移動に重要な役割を果たし、組織内の細胞の結合に貢献します。

細胞質はすべての細胞要素のマトリックスであり、すべての細胞構造の相互作用を保証しており、その中でさまざまな化学反応が発生し、物質が細胞内および細胞から細胞へ細胞質を通って移動します。

細胞質はおそらくあらゆる細胞構造の最も重要な部分であり、細胞のすべての構成要素間の一種の「結合組織」を表します。

細胞質の機能と特性は多様であり、細胞の寿命を確保する上でのその役割は、決して過大評価することはできません。

この記事では、細胞の内部容積を満たし、細胞に外観と形状を与えるゲル状の塊が主な役割を果たしている、最小の生きた構造で起こるプロセスのほとんどをマクロレベルで説明します。

連絡中

細胞質は、各細胞を満たす粘稠な（ゼリー状の）透明な物質であり、細胞膜によって囲まれています。それは水、塩、タンパク質、その他の有機分子で構成されています。

核、小胞体、ミトコンドリアなどの真核生物のすべての細胞小器官は細胞質にあります。細胞小器官に含まれない部分はサイトゾルと呼ばれます。細胞質は形も構造も持たないように見えるかもしれませんが、実際には、いわゆる細胞骨格（タンパク質構造）によって提供される高度に組織化された物質です。細胞質は 1835 年にロバートブラウンと他の科学者によって発見されました。

化学組成

主に細胞質は細胞を満たす物質です。この物質は粘性のあるゲル状で、80% が水で構成されており、通常は無色透明です。

細胞質は生命の物質であり、とも呼ばれます。 分子スープ、そこでは細胞小器官が懸濁されており、脂質二重膜によって互いに接続されています。細胞質に位置する細胞骨格がその形状を与えます。細胞質流動のプロセスにより、細胞小器官間の有用物質の移動と老廃物の除去が確実に行われます。この物質には多くの塩が含まれており、電気の良導体です。

言われたように、物質 70～90％が水分で構成されており、無色です。。ほとんどの細胞プロセス、たとえば、糖化、代謝、細胞分裂プロセスがその中で発生します。外側の透明なガラス層はエクトプラズムまたは細胞皮質と呼ばれ、物質の内側の部分は小胞体と呼ばれます。植物細胞では、液胞の周りの細胞質の流れである細胞質流動のプロセスが発生します。

主な特徴

細胞質の次の特性をリストする必要があります。

構造とコンポーネント

膜に結合した核を持たない原核生物 (細菌など) では、細胞質は原形質膜内の細胞の内容全体を表します。真核生物 (植物細胞や動物細胞など) では、細胞質は 3 つの異なる構成要素、つまりサイトゾル、細胞小器官、および細胞質封入体と呼ばれるさまざまな粒子や顆粒によって形成されます。

サイトゾル、オルガネラ、封入体

サイトゾルは、核の外側、細胞膜の内側に位置する半液体の成分です。サイトゾルは細胞体積の約 70% を占め、水、細胞骨格線維、塩、水に溶解した有機分子および無機分子で構成されています。タンパク質や、リボソームやプロテアソームなどの可溶性構造も含まれます。サイトゾルの内側の最も液体で粒状の部分は、小胞体と呼ばれます。

繊維のネットワークとタンパク質などの高濃度の溶解高分子により、高分子凝集体の形成が引き起こされ、細胞質の成分間の物質の移動に強い影響を与えます。

オルガノイドとは、膜と結合した「小さな器官」を意味します。細胞小器官は細胞内に位置し、この最小の生命の構成要素の寿命を維持するために必要な特定の機能を実行します。オルガネラは、特殊な機能を実行する小さな細胞構造です。次のような例が挙げられます。

ミトコンドリア。
リボソーム;
芯;
リソソーム;
葉緑体（植物内）。
小胞体;
ゴルジ体。

細胞の内部には細胞骨格、つまり細胞の形状を維持するのに役立つ繊維のネットワークもあります。

細胞質封入体は、ゼリー状の物質の中に一時的に浮遊している粒子であり、高分子と顆粒で構成されています。このような内包物には、分泌性のもの、栄養価の高いもの、色素性のものの 3 種類が見られます。分泌封入体の例には、タンパク質、酵素、酸が含まれます。グリコーゲン (グルコースの貯蔵分子) と脂質は栄養素封入体の主な例であり、皮膚細胞に見られるメラニンは色素封入体の例です。

細胞質封入体はサイトゾルに浮遊する小さな粒子であり、さまざまな種類の細胞に存在する多様な封入体を表します。これらは、植物のシュウ酸カルシウムや二酸化ケイ素の結晶、あるいはデンプンやグリコーゲンの顆粒のいずれかです。広範囲の封入体は球状の脂質であり、原核生物と真核生物の両方に存在し、脂肪と脂肪酸の蓄積に役立ちます。たとえば、そのような包含物は脂肪堆積物（特殊な貯蔵細胞）の体積の大部分を占めます。

細胞内の細胞質の機能

最も重要な機能を次の表に示します。

セルの形状を確保する。
細胞小器官の生息地。
物質の輸送。
栄養素の供給。

細胞質は、細胞小器官と細胞分子をサポートする役割を果たします。多くの細胞プロセスは細胞質で発生します。これらのプロセスには次のようなものがあります。 タンパク質合成、細胞呼吸の第一段階と呼ばれる 解糖系, 有糸分裂と減数分裂のプロセス。さらに、細胞質はホルモンが細胞全体に移動するのを助け、老廃物も細胞質を通して除去されます。

さまざまな作用や出来事のほとんどは、老廃物の分解を促進する酵素を含むこのゼラチン状の液体の中で行われ、多くの代謝プロセスもここで行われます。細胞質は細胞に形を与え、細胞を満たし、細胞小器官を所定の位置に維持するのに役立ちます。これがなければ、細胞は「しぼんだ」ように見え、さまざまな物質がある細胞小器官から別の細胞小器官に簡単に移動できなくなります。

物質の輸送

細胞内容物の液体物質は、その生命活動を維持するために非常に重要です。 細胞小器官間で栄養素を簡単に交換できるようにする。この交換は、細胞質流動のプロセスによるものです。細胞質流動とは、栄養素、遺伝情報、その他の物質をある細胞小器官から別の細胞小器官に輸送するサイトゾル (細胞質の最も可動性があり流動的な部分) の流れです。

細胞質ゾルで起こるプロセスには以下のものもあります。 代謝物の移動。オルガネラはアミノ酸、脂肪酸、その他の物質を生成することができ、これらの物質はサイトゾルを通ってこれらの物質を必要とするオルガネラに移動します。

細胞質の流れがもたらすのは、 細胞自体は動くことができる。最も小さな生命構造の中には、繊毛（細胞が空間を移動できるようにする、細胞の外側にある小さな毛のような構造）を備えているものもあります。他の細胞、たとえばアメーバの場合、移動する唯一の方法はサイトゾル内の液体の移動です。

栄養補給

さまざまな物質の輸送に加えて、細胞小器官間の液体空間は、これらの物質が実際にいずれかの細胞小器官に必要になる瞬間まで、これらの物質の一種の貯蔵室として機能します。タンパク質、酸素、およびさまざまな構成要素がサイトゾル内に浮遊しています。細胞質には、有用な物質に加えて、除去プロセスによって細胞から除去されるまで順番を待つ代謝産物も含まれています。

細胞膜

細胞膜、または形質膜は、細胞からの細胞質の流れを妨げる構造です。この膜は、半透過性の脂質二重層を形成するリン脂質で構成されており、特定の分子のみがこの層を透過できます。タンパク質、脂質、その他の分子は、これらの物質を含む小胞を生成するエンドサイトーシスのプロセスを通じて細胞膜を通過できます。

液体と分子を含む小胞が膜から剥がれて、エンドソームを形成します。後者は細胞内を受信者に移動します。老廃物はエキソサイトーシスのプロセスを通じて除去されます。このプロセスでは、ゴルジ体で形成された小胞が膜に結合し、その内容物が環境中に押し出されます。膜はまた、細胞に形状を与え、（植物の）細胞骨格および細胞壁の支持プラットフォームとしても機能します。