細胞質は、異なる機能を持つオルガネラ（または「小器官」）から構成されています。 最も重要な小器官として、リボソーム、液胞、ミトコンドリアが挙げられる。 各オルガネラは、細胞内および細胞質内で特定の機能を担っている。 細胞質には生物のゲノムの一部が含まれている。 そのほとんどは核の中にありますが、ミトコンドリアや葉緑体など、一部の小器官は一定量のDNAを持っています。
リボソーム編集
リボソームはすべての細胞に見られる細胞質顆粒で、約20 nmの大きさです。 また、リボソームRNAも持っている。
タンパク質合成は、細胞質内のリボソームで行われる。 メッセンジャーRNA（mRNA）とトランスファーRNA（tRNA）は核で合成され、別々の分子として細胞質へ伝達される。 リボソームRNA（rRNA）は、リボソームサブユニットの形で細胞質に入ってくる。 サブユニットは2種類あるので、2つのサブユニットが細胞質でmRNA分子と結合して完全な活性リボソームを形成します。
活性リボソームは細胞質で浮遊している場合と粗面小胞体に結合している場合があります。 細胞質内に浮遊するリボソームは、主に以下のタンパク質を合成する機能を持っている：
- 細胞質の一部を構成するタンパク質
- 構造要素を構築するタンパク質
- 細胞質内の移動要素を構成するタンパク質
リボソームは大小二つの部分からなり、これらは別々に細胞核を離れる。
ライソゾーム編集部
ライソゾームは球状の小胞で、直径0.1～1μm。 酸性溶液の中に約50種類の酵素（通常は加水分解酵素）が含まれており、酵素が最適に機能するためには、この酸性溶液が必要である。 ライソゾームはこれらの酵素を細胞の他の部分から分離し、酵素が細胞要素や小器官と化学反応するのを防ぎます。
ライソゾームはその酵素を使って、細胞のさまざまな小器官を飲み込んで消化し、その成分を細胞質へ放出しながら、再利用しているのです。 このプロセスはオートファジーと呼ばれ、細胞は不要になった構造物を自ら消化する。 この物質は小胞体とゴルジ装置からの小胞に飲み込まれ、オートファゴソームを形成する。 一次リソソームと結合すると、オートファゴリソソームを形成し、上記と同様の過程をたどる。
エンドサイトーシスでは、細胞外から物質を集め、細胞膜を通してエンドサイトーシスにより飲み込み、ファゴソームを形成する。 ライソソームはファゴソームと結合してファゴリソームを形成し、その内容物をファゴソーム内に注ぎ込み、ファゴソーム内の物質を分解する。 加水分解された後、使用可能な分子は細胞内に入り代謝経路に入り、細胞にとって不要なものはエキソサイトーシスによって細胞外に捨てられる。
リソソームもまた、他の物質をさらに分解するために細胞外に酵素を排出する（エキソサイトーシス）。 その機能を考えると、白血球に存在感が高いのは、侵入した体を分解する機能を持っているからである。
VacuoleEdit
Vacuoleは膜に囲まれた液体の袋である。 植物細胞では液胞は1つの大きな液胞であるが、動物細胞では複数の小さな液胞が存在する。 その周囲の膜をトノプラストと呼ぶ。
植物細胞の液胞には、ミネラル塩、糖、アミノ酸、時にはアントシアニンなどの色素が溶けている。
- 糖やアミノ酸は一時的に食料庫として機能できる。
- アントシアニンは花びらに色をつける色素をもつ。
- 一般に液胞は酵素を持ち、リソソームの機能を引き継ぐことができる。
動物細胞における液胞の機能は、タンパク質の貯蔵場所として働くことである。これらのタンパク質は後で使用するために貯蔵されるか、むしろ細胞外への排出のプロセスによって細胞外に排出される。 その際、液胞は膜と融合し、内容物を細胞外に移動させる。 また、液胞はエンドサイトーシスの過程にも使われる。この過程では、膜を通過できない細胞外の物質を細胞内に輸送する。
小胞体編集
小胞体は、細胞質骨格を形成する、相互に連結した膜の複合システムおよび集合体である。 リボソームとリボソームの間の通路を形成し、リボソームを結合している。
①核 ②核膜孔 ③粗面小胞体（RER） ④平滑面小胞体（REL） ⑤RER内のリボソーム ⑥輸送されるタンパク質 ⑦ベシクル（輸送） ⑧ゴルジ体 ⑨ゴルジ体のシス側 ⑩ゴルジ体のトランス側 ⑪ゴルジ体のシステルナ ⑫ゴルジ体のシステルナ
平坦なシート、球状の小胞、または曲がりくねったチューブなど、非常に多様な形状の閉じた空洞の集合体です。 これらは互いに連絡を取り合い、小胞体膜によってヒアロプラズムから分離された連続的なネットワークを形成している。 その結果、細胞質内の液体は、小胞体内に含まれる内腔または小胞体空間と、小胞体の外側からなる細胞質空間とに分けられる。
主な機能：
- 細胞質に放出されない物質の循環
- 化学反応のための領域として機能
- 膜に付着したリボソームが作り出すタンパク質の合成と輸送（RERのみ）
- 細胞質に放出されない物質を循環させ、細胞質から放出する。
- タンパク質のグリコシル化（RERのみ）
- 細胞の形を保つための構造骨格を提供すること。
脂質とステロイドの生産（RELのみ）
粗面小胞体Edit
リボソームで膜が囲まれたものをRER（Rough Endoplasmic Reticulum）と呼ぶ。 RERの主な機能はタンパク質の合成であり、まさにそのために、成長する細胞や酵素を分泌する細胞に多く存在するのである。 同様に、細胞に損傷があるとタンパク質合成が増加し、損傷を修復するためにタンパク質が必要であることを予測して、RERが形成されます。
タンパク質は変形して、RERのゴルジ装置という部位に移動します。 タンパク質以外の高分子もこの小胞体で合成される。
平滑小胞体編集
リボソームがない場合は、Smooth endoplasmic reticulum（SER）と呼ばれる。 主な働きは、細胞の脂質であるリン脂質とコレステロールを生成し、細胞膜の一部とすることである。 残りの細胞脂質（脂肪酸やトリグリセリド）は細胞質内で合成されるため、皮脂腺のような関連分泌物を持つ細胞で多く見られるのはそのためである。
ゴルジ体編集
ゴルジ体は、発見者のCamillo Golgiにちなんで名づけられたが、小胞体と構造が似ていて、よりコンパクトである。 円盤状の膜嚢からなり、細胞核の近くに位置する。
ジクティオソームとは、嚢の積み重ねの一つ一つに付けられた名前である。 直径は約1μmで、約6個のシステナが集まっているが、下等真核生物では30個になることもある。 真核細胞では、その機能に応じてゴルジ体が多かれ少なかれ発達している。
ゴルジ装置は、膜に囲まれたわずかに曲がった扁平なシステインの一つ以上の連続からなり、これはゴルジスタックまたはジクオソームとして知られています。 各システルナの末端は拡張し、小胞に取り囲まれており、この挙動と融合するか、あるいは宝石化によって分離する。
ゴルジ体は構造的にも生化学的にも両極化している。 シス顔（形成顔）とトランス顔（成熟顔）の2つの顔を持っています。 シス側は小胞体膜の近くに位置している。 その膜は薄く、その組成は小胞体膜と似ている。 その周囲には、ERから派生したゴルジ小胞（移行小胞とも呼ばれる）がある。 トランス面は通常、細胞膜に近い。 その膜は厚く、細胞膜に似ている。 より大きな小胞である分泌小胞はこの面に位置する。
その機能は様々である：
- RERで合成された物質の修飾：RERからの物質はゴルジ装置で変換される。 これらの変換は、最終的な構造を得るための糖鎖残基の凝集であったり、活性コンフォメーションを獲得するためのタンパク質分解であったりする。 例えば、膵臓のアシナー細胞のRERでは、プロインスリンが合成され、ゴルジ装置での変換を経て、インスリンの最終的な形やコンフォメーションを獲得することになる。 ジクオソーム内部に存在する酵素は、グリコシル化（糖鎖の付加）とリン酸化（リン酸の付加）によって高分子の修飾を行うことができる。 そのために、ゴルジ体は細胞質からヌクレオチドや糖などの特定の物質をオルガネラに輸送している。 また、タンパク質には最終目的地を決定するシグナル配列が付与される。例えば、リソゾームに向かうタンパク質にはマンノース6-リン酸が付加される。
- タンパク質に糖鎖を付加することにより分泌に必要な糖タンパク質を製造することができる。
- 膵臓の消化酵素などの分泌酵素を作るため：物質はゴルジ装置のすべての袋を通過し、分泌小胞の形でジクオソームのトランス面に到達すると、エキソサイトーシスにより細胞質膜を越えて細胞外の目的地に輸送されます。 例えば、動物の細胞外マトリックスを構成するプロテオグリカンなどがその例である。 ゴルジ装置は主要な糖鎖合成を行うオルガネラである。 これはキシロース残基を介してゴルジ体の酵素が受け持つことになる。 タンパク質をタグ付けするもう一つの方法は、硫酸転移酵素がPAPSと呼ばれるドナーから硫黄分子を獲得する硫酸化によって行うことができる。 このプロセスは、プロテオグリカンのGAGやタンパク質のコアで行われる。 このレベルの硫酸化は、プロテオグリカンの標識機能にとって非常に重要であり、プロテオグリカンに正味の負の電荷を与える。
- 細胞壁の修復に使われるような糖質を分離する。
- 脂質を輸送し貯蔵する。
- 一次リソゾームを形成する。
ミトコンドリアの略図である。 (1) 内膜 (2) 外膜 (3) 膜間空間 (4) マトリックス.
ミトコンドリア編集
主要記事：ミトコンドリアミトコンドリアはすべての真核細胞で見られるオルガネラですが、非常に特殊な細胞では存在しないこともあります。 ミトコンドリアの数は細胞の種類によって異なり、その大きさは一般に長さ5μm、幅0.2μmで、
二重膜に囲まれています。 一番外側の膜は、細胞内外の物質の動きを制御し、オルガネラとヒアロプラズムを分離している。 外膜には、細胞質から膜間空間へ分子を通過させる特殊な輸送タンパク質が含まれている。
ミトコンドリア膜は、リン脂質とタンパク質でできている。 両者は結合して脂質-タンパク質小胞体を形成している。 ミトコンドリアにはさまざまな機能があります。
- ピルビン酸のCO2mへの酸化と電子キャリアnad+とfadの還元（nadhとfadh2へ）
- nadhとfadh2からo2への電子移動、プロトン運動力の発生
- f1f0複合体がATP合成に電気化学プロトン勾配に蓄えたエネルギーを使用すること。
内膜は中心に向かって折り畳まれており、クリスターと呼ばれる伸長部を生じ、その一部はオルガネラの全長に及んでいる。 その主な機能は、主に呼吸プロセスが行われる領域であることです。 このクリステーの表面には長さ方向に顆粒がある。
二つの膜の間の空間が膜間スペースである。 残りのミトコンドリアはマトリックスです。 タンパク質、脂質、わずかなDNAを含む半剛体の物質です。
MatrixEdit
マトリックスは半流動体の組成物から構成されています。 水溶性タンパク質を多く含むためゲル状で、50％が水分である。
- 二重円形のDNA分子（ミトコンドリアDNA）で、多くのミトコンドリアタンパク質を合成するための情報を含んでいる。
- 細胞内の他のリボソームとは異なるミトコンドリアRNA分子を形成するリボソーム（mitorribosomes）
- ミトコンドリア内膜に自由および付着した状態で存在する。 細菌のリボソームに似ている。
- イオン、カルシウムとリン酸、ADP、ATP、コエンザイムA、多数の酵素。
内膜編集
このミトコンドリア膜はミトコンドリア隆起による表面積がより大きい。 他の細胞膜に比べ、タンパク質が豊富に含まれている。
そのタンパク質は多様であるが、以下の点で区別される：
- 酸素分子へ電子を運ぶ鎖を形成するタンパク質（呼吸鎖）
- ATP合成を触媒する酵素複合体で、直径約9nmの球体であるATP合成酵素。
- トランスポータータンパク質。イオンや分子を、イオン透過性がかなり低いミトコンドリア内膜を通過させる。
外膜編集
ミトコンドリアの外膜は他の細胞膜、特に小胞体の膜に似ている。 その構成要素は、
- タンパク質で、大きな「水チャネルまたはポーリン」を形成し、ミトコンドリア内膜とは異なり、高い透過性を実現している。
- 酵素、例えばマトリックスで酸化のために脂肪酸を活性化するもの。
膜間スペース編集
その組成はヒアルロン酸と同様である。 機能としては、
- 呼吸酸化.
- ミトコンドリアタンパク質合成.があります。 この機能はヒアルロン酸のタンパク質合成と同じように行われる。
PeroxisomeEdit
Peroxisomeの基本的な構造について。主な記事：ペルオキシソームペルオキシソーム（またはマイクロボディ）は、直径0.5～1.5μmの球状の膜結合体であります。 平滑小胞体からの出芽によって形成される。 粒状であることに加え、内部構造を持たない。 代謝的に重要な酵素を多数持っており、特に過酸化水素の分解を触媒するカタラーゼという酵素がある。 そのため、ペルオキシソームと呼ばれています。 過酸化水素の分解は、式で表される。
H 2 O 2 + R ′ H 2 ⟶ R ′ + 2 H 2 O {displaystyle H_{2}O_{2}+R’H_{2}{2}longrightarrow R’+2H_{2}O}
H_2 O_2 + R’H_2 \r’+2H_2 O＜4702>
