細胞分野（生物範囲）の講義です。

【 note : https://note.com/yaguchihappy 】 
光学顕微鏡の各部の名称について講義します。

#生物
#生物基礎
#顕微鏡

BIOLOGY

光学顕微鏡の各部の名称　高校生物基礎

【 note : https://note.com/yaguchihappy 】 
問題が書いてあるブログはこちらです。
http://koukouseibutsuhappy.blogspot.com/2021/04/blog-post.html?m=1
高校生物教師が接眼・対物ミクロメーターを使った入試問題についてわかりやすく講義します。

#生物基礎
#対物ミクロメーター
#接眼ミクロメーター

ミクロメーターの使い方　ブログ用【顕微鏡】高校生物基礎

【 note : https://note.com/yaguchihappy 】 
問題文があるブログはこちらです。
http://koukouseibutsuhappy.blogspot.com/2021/04/blog-post.html?m=1
高校生物教師が接眼・対物ミクロメーターについてわかりやすく講義します。
発展:顕微鏡標本のある一点にピントを正確に合わせた時、同時にピントの合っている前後の点も明瞭に見える上下の距離（厚さ）を焦点深度と言う。
焦点深度の深い条件で標本を観察すると、少し厚い標本でも全体にピントがあってはっきり見える。
焦点深度は計算式によって概算できるが、高校生は、倍率が高くなるほど、焦点深度が浅くなると思えば良い。
焦点深度が浅いとは、ピントのあっている範囲が小さい、ピントが合いにくいという意味である。また、絞りを絞って入ってくる光量を減らすと、焦点深度が深くなるとすることもある。
#生物基礎
#対物ミクロメーター
#接眼ミクロメータ―
#顕微鏡

接眼ミクロメーターと対物ミクロメーター【顕微鏡】　高校生物基礎

【 note : https://note.com/yaguchihappy 】 
植物細胞についてわかりやすく講義します。
語呂「駅の方は案外シーンとしてるでちょ？（液胞、アントシアン、浸透圧調節、貯蔵）」
語呂「セールで買うから平気！（セルロースが主成分の細胞壁）」
●葉緑体
構造：2 枚の膜で包まれている（二重膜構造）。光合成色素（クロロフィルなど）が存在する。DNA （環状）を含む。
はたらき：光合成によって有機物を合成。
●植物細胞には、葉緑体以外の色素体（プラスチド）が見られる場合がある。色素体は、植物細胞に含まれる葉緑体、アミロプラスト、有色体、白色体などの細胞小器官の総称である。色素体は、葉緑体およびその変形と見なされている。
＊アミロプラスト：貯蔵組織に存在し、大量のデンプンを蓄積する。
＊有色体：大量のカロテノイドを蓄積する。トウガラシや、トマトの果皮、ニンジンの根などに見られる。
＊白色体：色素を含まない。茎や胚乳、白い花弁や根などに存在する。ほとんど無色で顕著な特徴もない。
●液胞
構造：液胞膜が細胞液を包んでいる。細胞液には有機物、無機塩類、色素（アントシアン）などが溶けている。動物細胞にも存在するが、成長した植物細胞でよく発達している（大きくなっている）。
はたらき：老廃物の貯蔵、浸透圧調節。
語呂「駅の方は案外し～んとしてるでちょ？（液胞、アントシアン、浸透圧調節、貯蔵）」
＊成長した植物細胞では液胞は非常に大きく発達し、核などは隅っこに追いやられてしまう。
＊アントシアンはほとんどすべての植物の赤色・紫色を発色している色素であり、これは、動物を引き寄せたりするのに使われると考えられている。日本の紅葉現象の美しさは世界的に有名であるが、紅葉にはアントシアンが含まれている（紅葉には、最も単純なアントシアンの一つであるクリサンテミンが含まれている。クリサンテミンは水溶性で、葉肉細胞の液胞中に溶けている）。
●原形質連絡（
植物細胞は、隣の細胞と原形質連絡（植物の細胞間を連絡している細い細胞質の糸）でつながっている（原形質連絡は植物体の全細胞を連絡している）。原形質連絡は細胞壁を貫通しており、小分子やイオンが原形質連絡を通過できる。
●１６５５年、フック（ニュートンのライバルで、弾性についての法則を発見した物理学者。関係ないが、フックとニュートンと犬猿の仲で、ニュートンはフックの肖像画を火で燃やしたといわれる）が原始的な顕微鏡を用いてコルク切片に小さな孔を見つけ、『細胞（cell小部屋の意）』と呼んだ。実際に彼が見たのは死んだ細胞の細胞壁だったが、細胞という名は残った。
●１６７４年、レーウェンフックが原生生物の発見を報告した。フックがレーウェンフックを訪ね、レーウェンフックが「とても小さな動物たち」と呼ぶ微生物の世界を目の当たりにした時の彼の畏敬の念は想像に難くない。
●１８３３年、ブラウン（ブラウン運動の発見者でもある）はランを観察して『核』について記載した。
●１８３８年、シュライデンとシュワンが植物も動物も細胞で構築されているとする『細胞説』を提唱した（シュワンにシュライデンが「植物体が核を持つ細胞からなる」ことを話したとき、シュワンはその話が、自分が動物で見てきたのと非常に似ていたのでとても驚いたという。二人は急いでシュワンの実験室に向かった）。
●１８５５年、フィルヒョーは「細胞があるところ、必ず、その前に生存していた細胞がなければならない」とし、この概念を「細胞は細胞から生じる」という格言にまとめた。
●動画の中で、「（光合成で）できた炭水化物は、ミトコンドリアに運ばれて、そこで分解され」と言っているが、当然、炭水化物がそのままの形で丸ごと輸送されるわけではない。細胞質基質で解糖系によりピルビン酸になった後、ミトコンドリアへ輸送されていく。念のため。
●植物細胞同士は原形質連絡でつながっているので、巨大な多核体とみなすこともできる。
●原形質という用語は主に核と細胞質を指して用いられてきたが、現代では意味は薄れた（原形質に対して、細胞壁や細胞液、澱粉粒、色素などを、原形質の物質代謝の結果生じたものとして、後形質と呼んだ。が、この分け方は適切でなく、現代生物学においてもはや意味を持たない）。が、原形質連絡や原形質流動、原形質分離などの用語に名残を留めている。

問題：動物細胞と植物細胞のちがいを答えよ。
答え：植物細胞には発達した液胞、細胞壁、葉緑体がるが、動物細胞にはない。（小さな液胞は動物細胞にも確認されている）

問題：全生物がもつ物質をすべて選べ。
①水　②ＤＮＡ　③細胞膜　④細胞壁　⑤葉緑体　⑥リボソーム
⑦ＤＮＡ合成酵素　⑧ゴルジ体
答え：①②③⑥⑦（動物細胞に細胞壁や葉緑体はない。菌類の細胞に葉緑体はない。原核細胞に核膜・小胞体・ゴルジ体・ミトコンドリア・葉緑体などの膜構造はない）

●さらにパワーアップしたい人は、菌類や原核生物（細菌・古細菌）のもつ構造を調べてみましょう。
＊植物も菌類も原核生物も細胞壁をもつが、それぞれ主成分は異なる。
＊基本的に菌類は葉緑体は持たない。菌類は従属栄養生物である。
＊菌類の細胞と動物細胞は細胞壁の有無で見分ける（動物細胞に細胞壁はない）。
＊植物の細胞と菌類の細胞は葉緑体の有無で見分ける（菌類の細胞に葉緑体はない）。
＊菌類の細胞と原核細胞は核の有無で見分ける（原核細胞に核はない）。

#生物基礎
#高校生物
#細胞

植物細胞【細胞②】　高校生物

【 note : https://note.com/yaguchihappy 】 
細胞分画法と密度勾配遠心法について講義します。

●細胞分画法：細胞を破壊して、核・葉緑体・ミトコンドリアなど細胞内のいろいろな細胞小器官や構造を、順番に沈降させることで、分離する方法。
＊沈降する順番には、密度・大きさ・形などが関係する。
●細胞分画法により、密度や大きさの大きい細胞小器官から沈降させ、分離することができる。
沈降する順番：①核（や細胞壁の断片）→②葉緑体→③ミトコンドリア
（もちろん、もともと細胞が持っていない構造は分離できないので注意。たとえば動物細胞を使って細胞分画法を行っても葉緑体は分離できない。）
＊核が含まれる分画の特徴：多量のDNAが含まれる。
＊葉緑体が含まれる分画の特徴：光を当てると、酸素が放出される（光合成）。
＊ミトコンドリアが含まれる分画の特徴：酸素を消費する（呼吸）。
＊細胞質基質は最後まで沈殿しない（ミクロソーム分画の上清が細胞質基質の分画である）。
＊核の含まれる分画には細胞骨格も含まれる
＊ミトコンドリアの含まれる分画にはリソソームも含まれる。
リボソームの前に小胞体が沈降する（ただし、小胞体は分断されていることが多い）。
＊リボソームの含まれる分画にはウイルスも含まれる。
●細胞分画法では、はじめに、ホモジェナイザーという器具で細胞をすりつぶす（細胞を壊して内容物を得るのだが、細胞小器官自体の構造は壊さないように、言ってみれば、荒くすりつぶす）。すりつぶしたものを遠心分離にかける。
●細胞分画法は等張か、やや高張液中で行う。→細胞小器官が吸水して破裂するのを防ぐため（低張液中のような濃度の低い溶液中に細胞を入れると、濃い細胞内液をもつ細胞内部に向かって水が移動する）。
●細胞分画法は低温で行う。→加水分解酵素による細胞小器官の分解を防ぐため（リソソームという細胞小器官には加水分解酵素が入っており、リソソームが壊れて外に放出された加水分解酵素は、細胞小器官を分解してしまう。そこで、温度を下げ、酵素の働きを遅くさせる）。
●細胞分画法により、ミトコンドリアが呼吸の場であることが解明された。
●密度勾配遠心法は、メセルソンらが案出し、１５NのDNAと１４NのDNAの分離に成功した。この結果によって、DNAの半保存的複製が証明された（メセルソンとスタールの実験：１９５８年）。
●高校生はまったく気にしなくてよいが、よく「遠心分離では、細胞の成分に遠心力がかかり、遠心力によって沈殿する」という説明がある。遠心力は、回転する座標系に観測者がいる場合にあらわれる慣性力の一種なので、あまり適切な表現ではない。
●密度勾配遠心法は密度勾配遠心分離法ともいう。
＊高校では習わないので試験で書かない方がよいが、特殊な装置を使えば、スクロース溶液でも密度勾配をつくることができる。

0:00 細胞分画法（生物基礎）
7:51 密度勾配遠心法（発展生物）

半保存的複製の証明の動画はこちらです。
   • 半保存的複製の証明（メセルソンとスタールの実験）高校生物  


＊動画のスライドの図はイメージです。核は染色しない限り赤くないし、ミトコンドリアは黄色ではありません。核とミトコンドリアは染色しない限り無色です。


#生物基礎
#密度勾配遠心法
#細胞分画法

細胞分画法と密度勾配遠心法　高校生物・生物基礎

【 note : https://note.com/yaguchihappy 】 
生体膜について講義します。
覚え方「頭ごっつんこはダメ（リン脂質は細胞外、細胞内にそれぞれ向ける）」
語呂「接待は隣室で（生体膜はリン脂質で構成される）」

●リン脂質は、親水基の頭部（リン酸基を含む）と、疎水性の尾部（２本の脂肪酸）からできている。細胞内と細胞外には水がたくさんあるので、親水基である頭部は細胞内と細胞外に向けている。
●色々な物質が、脂質二重層を通れるか、通れないかはたまに入試で問われる。
①電荷を持つイオンは、寄ってくる水分子が邪魔して脂質二重層を通過することができない（極性をもつ水分子がイオンを引っ張り、イオンが脂質二重層を通るのを妨げる）。例：ナトリウムイオンは透過できない。
②タンパク質やグルコース、アミノ酸、ヌクレオチドは比較的大きな分子であり、脂質二重層を通過することができない。
（しかし、細胞が生きるためには、イオン、糖、アミノ酸、ヌクレオチドを細胞膜に透過させる必要がある。これらを透過させるために、細胞膜には輸送タンパク質が設置されている。[すなわち、細胞膜は選択的透過性をもつ]）
④水や尿素、アンモニア、グリセロールは、極性のある小分子であり、ほんのわずかだが徐々に脂質二重層を通過する（ただし透過性は低い）。
⑤酸素や二酸化炭素などの非常に小さい分子は脂質二重層を通過できる。
⑥ビタミンAなどの疎水性分子（極性を持たない分子、脂溶性の分子とも言う）は脂質二重層を通過できる（脂質は脂質となじむ、というイメージでとらえておこう）。
●選択的透過性：物質の種類のより透過性が異なる性質。生体膜は選択的透過性を持つ。生体膜には様々な輸送に関するタンパク質が埋め込まれているので、選択的透過性があると考えられている（半透膜は、選択的透過性が極端な場合で、水のみが選択的に透過している仮想的な状態であると理解できる）。
●生体膜には、細胞膜の他、ミトコンドリアの膜、核膜、ゴルジ体の膜、リソソームの膜、葉緑体の膜など、様々な膜が含まれる。
●真核生物において、細胞小器官が膜で包まれているのには意味がある。リン脂質の膜で溶液を包み込むことにより、特定の化学反応に関わる『酵素（生体触媒）や基質』を集中させることができ、効率的に反応を進行することができる（デメリットは、その膜内まで酵素や基質を輸送する必要があることである。）。

問題：生体膜のリン脂質について、誤った文を１つ選べ。
①生体膜では、二重層を形成している。
②疎水性の部分を持っている。
③親水性の部分を持っている。
④疎水性の部分がなるべく水分子に多く接するように配置されている。
答え：④（リン脂質は、生体膜において、親水性の部分を、水が多くある場所、すなわち細胞内と細胞外に向けている。）

問題（発展）：人工的につくったリン脂質の二重層が、どのような物質を透過させるか確かめる実験を行った。結果、イオンなどの電荷をもつ物質、ＡＴＰやグルコースなどの大きな分子はこの人工リン脂質の膜を通れなかった。
しかし、生体内において、『イオンやグルコースは細胞膜を透過する』ことが知られている。どのようなしくみによるか。
答え：細胞膜上には、イオンやグルコースを通すチャネルや輸送体などの輸送タンパク質が埋め込まれている。それらの輸送タンパク質によってイオンやグルコースが輸送される。
（たとえば、カリウムイオンはリン脂質の二重層を通れないが、生体膜に埋め込まれたカリウムチャネルを通って細胞の外に出たり細胞の中に入ったりすることができる。ちなみに、ＡＴＰは細胞膜を通過することはできない。したがってＡＴＰは細胞内で合成するしかない。グルコースなどを異化反応に使うことによって細胞内でＡＴＰを生産している）

問題（発展）：細胞膜には水分子を通すタンパク質がある（このような特定の分子を通す通路のようなタンパク質をチャネルという）。このタンパク質を何というか。
答え：アクアポリン
（アクアポリンは水チャネルともいう。細胞膜はリン脂質が主成分であるため、水を通しにくい[水分子はとても小さいため、ある程度は通過する]。水はアクアポリンを通って移動する。なお、細胞膜にはカリウムチャネルなど、特定のイオンを通すチャネルも存在する[ふつう電荷をもったイオンは周囲の水分子に邪魔されて細胞膜を通過できない。たとえばＫ＋は水分子のマイナスに帯電した部分に引き付けられてしまう]。したがってイオンはチャネルを通って細胞膜を横断する）

●さらにパワーアップしたい人は、シンガーとニコルソンが提唱した『流動モザイクモデル』も資料集でチェックしておきましょう。
＊流動モザイクモデル：生体膜の構造は、リン脂質の二重層に、タンパク質がモザイク状に埋め込まれ、『流動性』を持って分布しているというモデル。

チャネルなどに関する講義
   • チャネル・ポンプ・輸送体、小腸におけるグルコースの輸送　高校生物  

#生物
#生体膜
#高校生物

生体膜 ・リン脂質　高校生物

【 note : https://note.com/yaguchihappy 】 
放射性チミジンを用いた細胞周期に関する実験についてわかりやすく講義します。

続きはこちらです。
   • 放射性チミジンを用いた細胞周期の追跡②　高校生物基礎発展  

動画を③まで見てから解いてください。

（３）標識してから１２時間後、標識されたM期の細胞の割合が100%から減り始めた。
S期の長さを求めよ。

解説・答え
（１）で見たように、標識されてから五時間後に、標識時S期の先頭にいた細胞（＝S期の終わりにいた細胞）がM期に入った。
（その後、（2）で見たように、M期の全ての細胞が標識された細胞で占められるようになり、つまりM期の細胞の100%が標識された細胞で占められるようになり、さらに、）標識してから十二時間後、標識されたM期の細胞の割合が100%から減り始めた。
どうして減り始めたのかというと、標識時、S期の最後尾の細胞（＝S期に入ったばっかりだった細胞）がM期に入ったからである。（S期の最後尾であった細胞より、後ろの細胞は、標識されていない）。
つまり、放射性チミジンを加えた時、ギリギリS期に入っていなかった標識されていない細胞が、M期に突入し始める時がきたのである。
S期の先頭にいた細胞がM期に入ったのが五時間後。（その後、標識された細胞が後に続く）
S期の最後尾にいた細胞がM期に入ったのが十二時間後。（その後、S期にまだ入っていなかったので標識されなかった細胞が後に続く）
S期の長さは、先頭の細胞がM期に突入した時間と、最後尾の細胞がM期に突入した時間との時差である。
したがって、12-5=7時間がS期の長さである。
答え:7時間

（４）細胞周期全体の長さが１９時間であった。G 1期の長さを求めよ。

解説・答え
今まで求めた時期の分を細胞周期全体から引けばよい。
19-5-3-7=4
答え:４時間

noteに簡単な図があります。
https://note.com/yaguchihappy/n/n191308c58e3d#deb4f9ec-2909-4d68-87b1-349da5256d31



#体細胞分裂
#生物基礎
#細胞周期

放射性チミジンを用いた細胞周期の追跡①　高校生物基礎発展

【 note : https://note.com/yaguchihappy 】 
浸透圧について講義します。今回は、解説のために、はじめ、膨圧が生じていない（限界原形質分離の状態の）細胞を想定し、その細胞を様々な溶液に入れた場合について考えています。しかし、『植物細胞の健康な状態は、膨圧が生じている状態』なので注意しなさい（パンパンに膨らんだタイヤが固いように、パンパンに膨らんで細胞に膨圧が発生しているからこそ、植物はピンと立つことができる。植物に水をやらずにいると、水が不足し、細胞に膨圧は生じ無くなり、植物体はしおれてしまう）。
●Cをモル濃度、Rを気体定数、Tを絶対温度とすると、
浸透圧π＝CRT
であることが明らかになっている（この式をファントホッフの式と言い、導出には化学ポテンシャルを用いた大学レベルの知識が必要。実験的に正しいことがわかっている）。
C＝n/V（ｎはモル数。Ｖは溶液体積）なので、『浸透圧の大きさは体積に反比例する。』
（n、R、Tは一定として、Vを２倍にすると、πが1/2倍になる）
問題：動物細胞を高張液に入れたところ、細胞体積が、高張液に入れる前に比べて1/2倍になった。さて、細胞内液の浸透圧は高張液に入れる前に比べて何倍になったか。 答え：２倍
●浸透圧について説明する過程で、水を「（濃度０の）溶液」と呼んでしまったが、当然、ふつう、何か溶質が溶けていなければ溶液とは呼ばない。念のため。
●一般に、「吸水力＝細胞内液の浸透圧ー膨圧」とし、「吸水力が細胞外液の浸透圧と等しくなる時変化が止まる」とすることが多いが、最近は「吸水力＝細胞内液の浸透圧ー膨圧ー細胞外の浸透圧」として、「平衡状態では常に吸水力＝０となる」と説明する資料集が増えてきている。いずれにしろ、入試では出題者の意図に合わせる。（そもそも、吸水力など、定義のはっきりしない経験的に使用されてきた概念を使って厳密に水の出入りを議論することに無理がある。）
●野菜がみずみずしく、骨がないのにピンと立っていられるのは、細胞に膨圧が生じているからである。
●塩漬けにすると水が抜けるのは、外液の浸透圧が非常に高く、細胞内から水が抜けるためである。
●植物は、体内への水の出入りを、気孔や根を使って厳密に制御している。
●細胞内の浸透圧調節のために、液胞がはたらいている。
●この動画で解説した内容は、私大でまだたまに問われるが、教科書の本文からは消えた内容である。
●細胞を等張液に浸したときの状態を限界原形質分離という。（実際には、細胞の半数が原形質分離を起こしているとき、その溶液を等張液といい、その状態を限界原形質分離の状態という。）
●原形質とは古い言葉で、今はもうこの分野くらいにしか残っていない。昔は細胞膜の内側の核と細胞質をあわせて原形質（生きているみたいなイメージをもって名付けられた）、細胞壁を後からつくられる後形質（生きていないみたいなイメージをもって名付けられた）とよんだ。もう意味のないネーミングになりつつある。
●細胞内に生きている粘性の物質を想定し、名前を付けたのはデュジャルダンである。彼はこれに「肉質」と命名した。これに、「原形質（protoplasma）」という名称を与えたのは生理学者プルキンエである（心臓の刺激伝導系を形成する特殊筋系である『プルキンエ繊維』を知っている人もいるだろう）。Protoplasmaとは、本来、神学の用語であり、「神の最初の創造したもの」、「アダム」を意味する。
●動物細胞の場合、吸水すると破裂する（原形質吐出[げんけいしつとしゅつ]という）。赤血球の原形質吐出は特に溶血という。
●植物細胞の、細胞膜で包まれた部分を、プロトプラストという（細胞壁をもたない動物細胞では、細胞とプロトプラストの区別はない）。
●動画中では、濃い溶液中について、溶質に水の移動が邪魔されると説明しているが、実際は、溶質によって水の濃度が薄まると表現した方が正確である。
●圧力とは、たとえるなら分子の暴れ具合のことである。
●前半のグラフは、蒸留水に細胞を浸したときの時間変化（蒸留水中での細胞の平衡状態、つまり一番右の点に至るまでの変化）と説明される場合もあるし、様々な濃度の溶液に細胞を浸したときの変化（様々な濃度の溶液中で平衡状態となった時の変化）をあらわしたものと説明される場合もある。入試では出題者に合わせて解釈する。まああまり気にしなくても問題は解ける。
●溶媒と溶質の違いは、相対的なものでしかない。一般に、多量に存在するほうを溶媒、少ないほうを溶質とよぶ。細胞においては、溶媒は水である。
●本来、細胞への水の出入りを論じる際は、厳密には、重力や、液胞内の溶液についても議論する必要がある。
●原形質分離や原形質復帰は、入試では細胞が生きている証とされるが、実際には、細胞は、原形質連絡の破壊など、不可逆な損傷なしには、極端な原形質分離を経験することはできない。
●膨圧を、細胞内液が細胞壁を押す勢いとし、実際に細胞内から水を抜く勢い（膨圧の反作用）を壁圧とする参考書もある。大学では、膨圧は静水圧Ψpとして扱う。
●吸水力は、植物生理学の分野で古くから使われてきた経験的な概念であった。その概念は、現在では水ポテンシャルという概念に置き換えられた。
●たとえば低張液中で膨圧Ψpが生じると、細胞の水ポテンシャルΨwが増加する。
●水ポテンシャルは液体の水の部分モル体積で水の化学ポテンシャルを割ったものとして定義される。水ポテンシャルは単位体積当たりの水の自由エネルギーである。
●溶質は水の濃度を薄める（水の相対的な量を減らす）ことで水の自由エネルギーを減少させる。
●水は、水ポテンシャルの高い方から低い方へ移動する。話は単純である。水の移動について知りたければ、細胞内外の水ポテンシャルを比べればよい。その際、細胞壁が押し返す効果（膨圧）や、水分子に対して溶質の与える効果を勘定する必要があるだけである。高校で学ぶ吸水力云々よりシンプルになる。
●平衡状態の時、Ψw外液＝Ψw細胞となっている。
（たとえば、「吸水力が０になって変化が止まる」とする参考書もある。この場合、吸水力は、細胞内外の水ポテンシャルの差ΔΨwをあらわしている。その場合、「吸水力＝細胞内液の浸透圧ー膨圧ー細胞外液の浸透圧」となって、平衡状態ではすべての溶液中で吸水力は０ということになる。ただし、入試問題では、「吸水力＝細胞外液の浸透圧」となって変化が止まるとして解くことが多い。）
●浸透ポテンシャルΨsは、水ポテンシャルにおける溶質の効果をあらわしている（水を吸い寄せる勢いのことである）。浸透ポテンシャルΨsの大きさは浸透圧の大きさである（ただし正負は逆となる）。
●たとえば０．１Mのスクロース溶液の水ポテンシャルΨwは―０．２４４MPaである。一方、その溶液に細胞を入れ、変化が止まった時、細胞内液の水ポテンシャルΨwは―０．２４４MPaとなる（その時、膨圧Ψp=－０．４８８MPa、浸透ポテンシャルΨs=－０．７３２MPaとなっている）
●吸水力（－Ψw）＝浸透圧（－Ψs）―膨圧（Ψp）と考えてよい。
●今回は主に細胞レベルで議論をしているが、無論、植物体レベルで水の移動の議論をするときは、重力による重力ポテンシャルΨgや、毛細管現象によるマトリックポテンシャルΨmを考慮する必要がある。
●ファントホッフの式：浸透圧Π＝cRTは実験的に確かめられた式（化学ポテンシャルを用いた計算とよく合うことがわかっている）だが、その中に（液体の議論をしているのにもかかわらず）気体定数Rが登場するのは、Rが、化学ポテンシャルから得られる値であるからである。

0:00 浸透圧とは何か
5:45 細胞膜の性質
7:53 細胞を蒸留水に入れた時
14:28 細胞を高張液に入れた時
17:20 細胞を低張液に入れた時
19:55 まとめのグラフ
20:29 細胞を尿素溶液に入れた時

#高校生物
#細胞
#浸透圧

植物細胞と浸透圧　高校生物発展

【 note : https://note.com/yaguchihappy 】 
浸透圧について講義します。
語呂「赤いよう（赤血球破裂、溶血）」
語呂「カエルのロゴ、引く（両生類の生理食塩水は0.65%、ヒトは0.9%）」

浸透圧の発展講義
   • 植物細胞と浸透圧　高校生物発展  

●細胞膜は、半透膜に近い性質をもつ（もちろん実際はただの半透膜ではなく、種々の輸送タンパク質をによって物質の出入りを調節しており、選択的透過性をもつ）。
＊半透性：溶媒および一部の溶質は通すが、他の溶質は通さない性質。
＊半透膜：半透性をもつ膜（イメージとしては、小さな穴の空いた膜。水分子[ふつうは溶媒]などの小さな物質は通すが、大きな物質は通さない）。
＊全透性：溶媒と溶質の両方を自由に通す性質。
＊全透膜：全透性をもつ膜。細胞壁は全透膜の性質を持つ。
●細胞が破裂し、細胞質などが細胞外に飛び出ることを原形質吐出という。赤血球の原形質吐出は溶血とよばれる。（正確には、溶血は、赤血球膜が破れたり、多数の穴が生じ、ヘモグロビンが流出する反応を指す。溶血反応とも呼ばれる）
●半透膜（小さな穴、詳しく言うと、水分子は通すが、溶質分子は通れないような穴が、多数開いている膜）を挟んで、濃度の異なる溶液（溶質濃度が濃い溶液と溶質濃度が薄い溶液の間に半透膜がある状況）が存在するとする。溶質がたくさんあるほうの溶液（濃い溶液）では、溶質に邪魔されて、水分子の動きが制限される（おすもうさんがたくさん乗っている満員電車車内で、あなたが動きにくくなるのと同じ）。
逆に、溶質分子が少ない溶液（薄い溶液）では、水分子が自由に動き回る。
結果、濃い溶液から薄い溶液に水分子が移動する確率は小さく、薄い溶液から濃い溶液に水分子が移動する確率は大きくなる。これが、半透膜を挟んで薄い溶液から濃い溶液に水分子が移動する理由である。
ちなみに、サメなどの軟骨魚類は、体液に尿素を溶かすことで脱水を防ぐ（体液の浸透圧を上昇させている）。



問題：人の細胞と同じくらいの塩類濃度の溶液（生理食塩水）の塩類濃度は０．９％である。では、塩類濃度２．０％の溶液に人の赤血球を入れるとどうなるか。
答え：水が抜け、収縮する。

問題：膜につつまれた細胞小器官を正常に近い状態で取り出す実験（細胞分画法など）を、等張～やや高張液中で行う理由は何か。
答え：細胞小器官が吸水して破裂するのを防ぐため。

#生物
#高校生物
#浸透圧

浸透圧・溶血　高校生物

【 note : https://note.com/yaguchihappy 】 
炭酸同化・細菌の行う光合成・化学合成について講義します。
語呂「高校生！最近バックれてるなら言おうよ！（光合成細菌、バクテリオクロロフィル、硫黄が生じる）」

問題：光合成細菌は、水ではなく（　①　）を電子供与体に用いるので、副次的な現象として、O２ではなく（　②　）が生じる。空欄を埋めよ。
答え：①H２S　　②S

●シアノバクテリアは光合成色素としてクロロフィルa、クロロフィルｂをもち、酸素発生型の光合成を行う。
生物例：ユレモ、ネンジュモ、アナベナ
＊シアノバクテリアのもつ光合成色素には、クロロフィルa、クロロフィルb、クロロフィルｄ、カロテン、キサントフィル、フィコシアニン、フィコエリトリンなどがある（種によってもつ光合成色素の種類は異なる）。
●酸素発生型の光合成を行なう生物は全てクロロフィルa（およびカロテン）を持つことは過去東大で問われた。
●光合成細菌は、光合成色素として、バクテリオクロロフィルをもつ。
生物例：緑色硫黄細菌（りょくしょくいおうさいきん）、紅色硫黄細菌（こうしょくいおうさいきん）
（化学合成細菌と混同してしまいがち。「色が名前に入っているから、色素で光合成しそう」と覚える。）
＊バクテリオクロロフィルは、クロロフィルaやbとよく似ている。
＊すべての光合成細菌はカロテノイドをもつ。カロテノイドが吸収した光エネルギーはバクテリオクロロフィルに渡され、光化学反応に利用される。
●光合成細菌は、光合成において、電子伝達系に電子を供給する物質として、水ではなく硫化水素（H2S）を使う。よって、酸素は生じず、硫黄（S）が生じる。

６CO２＋１２H２S　→　C6H12O6　＋　１２S　＋　６H２O

（光合成細菌の行う光合成では、酸素ではなく硫黄が生じていることに注意）

●化学合成細菌は無機物の酸化により得た化学エネルギーを用いて有機物を合成する。この反応を化学合成という。
●化学合成を行う細菌を化学合成細菌と言う。
例：硝酸菌、亜硝酸菌、硫黄細菌
＊アンモニアは亜硝酸菌により酸化され亜硝酸に、亜硝酸は硝酸菌により酸化され硝酸になる。
覚え方「パンを作るのがパン屋さん。硝酸を作るのが硝酸菌。」
＊生物基礎で登場した亜硝酸菌、硝酸菌は化学合成細菌である。硝化の正体は、彼らの行う化学合成だったのだ。
●光合成では有機物の合成に光エネルギーを用いるが、化学合成では化学エネルギーを用いる。
＊物が燃える時、光や熱エネルギーが放出される。同じように、無機物を酸化することによって、化学エネルギーを取り出すことができる。化学合成細菌はその化学エネルギーを用いて有機物を合成している（ただし、有機物の酸化[呼吸]と違って、無機物の酸化では、得られるエネルギーは非常に少ない。そのため、化学合成細菌の増殖スピードは遅いことが多い）。
●シアノバクテリアを光合成細菌に含める人もいるが、一般的ではない。問題文に合わせること。
●一般に、硫黄または無機硫黄化合物を酸化して得られる化学エネルギーを用いてCO２固定を行う細菌を硫黄細菌と言う（広義の硫黄細菌に、光合成細菌である紅色硫黄細菌や緑色硫黄細菌を含める場合もある）。
H2Sの酸化反応には、いくつもの反応が関わるが、最初の過程で単体の硫黄（S）を生じる（２H２S＋O２→２S＋２H２O）。単体の硫黄は不溶性であるため、細胞内に蓄積する。
＊光の届かない深海の熱水噴出孔では、硫化水素を含む熱水が湧き出しており、化学合成細菌が生産者となって生態系を支えている（硫黄細菌がH2Sを酸化して化学合成を行っている。その硫黄細菌はカニやエビなどに食べられている）。最初の生命が生じたのは、熱水噴出孔のような環境だったのではないかとも考えられている（なお、熱水噴出孔からは酸素が出ないので、結局は、海底の生態系も、酸素は植物の行う光合成に依存しなければならないという考えもある）。
＊熱水噴出孔に住むチューブワームには、硫黄細菌が細胞内共生している。チューブワームは消化管を持たず、有機物は硫黄細菌から供給される。チューブワームはH2Sを取り込んで硫黄細菌に供給している（チューブワームの血中ヘモグロビンはO２とH２Sの両者を結合して硫黄細菌に運ぶ）。
●亜硝酸菌（アンモニア酸化菌とも呼ばれる）は、NH３から電子を奪い、それを流し、そして、非常に強い酸素受容体であるO２へ受け渡している。以下のような反応が起こり、

２NH３　＋　３O２　→　２HNO２　＋　２H２O

酸素が電子を受け取りH2Oが生成すると考えられている（エネルギーの川を流れ落ちてきた電子と、周囲のH＋、O２が結合し、H2Oが生じる）。この時、ATPとNAD（P）Hが生成し（NADHとNADPHのどちらを使うかは種によって異なる）、それらを使って、カルビン・ベンソン回路によって炭水化物を合成する。
●硝酸菌（亜硝酸酸化菌とも呼ばれる）が行う反応においても、O２が電子を受け取ってH2Oが生じている。しかし、代謝経路の中に投入されるH２Oもあるため、差し引きで、反応式からはH２Oが消えている。結果、起こる反応は

２HNO２　＋　O２　→　２HNO３

のように表される。
この時、ATPとNAD（P）Hが生成し（NADHとNADPHのどちらを使うかは種によって異なる）、それらを使って、カルビン・ベンソン回路を用いて炭水化物を合成する。





●化学合成でも（というか、どんな反応でも）熱エネルギーのロスは生じる。これは宇宙の法則が背景にある。その熱エネルギーになってしまう割合が、燃焼より、生体内で起こる酸化反応の方が少ないのである。熱エネルギーは質の悪いエネルギーと言われ、なるべくエネルギーを熱エネルギーにしないように（無駄にしないように）代謝は進むことが多い。

0:00 炭酸同化
1:56 酸素発生型の光合成（植物・シアノバクテリアが行う）
3:23 非酸素発生型の光合成（光合成細菌が行う）
8:25 化学合成（化学合成細菌が行う）
13:32 炭酸同化の本質（発展）


#炭酸同化
#化学合成
#光合成
#高校生物

炭酸同化（光合成・化学合成）　高校生物

【 note : https://note.com/yaguchihappy 】 
ATPについて講義します。

ATPのはたらきについて
   • ATPのはたらき【ATP②】　高校生物基礎  

問題：ATPにおいて、リン酸同士の高エネルギー結合を何というか。
答え：高エネルギーリン酸結合

問題：アデニンとリボースが結合したものを何というか。
答え：アデノシン

●すべての生物はATPをもつ。
●ATPは、生理的条件下では、ATP分解酵素の作用を受けなければ安定なので、勝手に加水分解されるようなことはない。
つまり分解反応における活性化エネルギーが高い。
したがって効率的に化学エネルギーの運搬に寄与することができる。
●糖と塩基の結合物を、ヌクレオシドという。ヌクレオシドには、
アデニンとリボースが結合したアデノシン、
グアニンとリボースが結合したグアノシン、
シトシンとリボースが結合したシチジン、
ウラシルとリボースが結合したウリジン、
アデニンとデオキシリボースが結合したデオキシアデノシン、
グアニンとデオキシリボースが結合したデオキシグアノシン、
シトシンとデオキシリボースが結合したデオキシシチジン
チミンとデオキシリボースが結合したチミジン
などの種類がある。
●ヌクレオシドに、リン酸が１つ以上結合したものをヌクレオチドという。ATPはヌクレオチドである。
●ATPのリン酸部分において、本来P（リン）が持っていた電子は、O（酸素）に引き付けられている。隣り合った酸素は、互いに少しのマイナスを帯びていることになる。それが解放されると、エネルギーが取り出せると考えて良い（本当は自由エネルギーを計算して論じなければならない。知らなくて良い）。ATPがADPとリン酸に分解されるときに放出されるエネルギーを使って、本来エネルギー的に起きにくい多くの反応が推し進められている（水が下に流れ落ちる勢いを利用して、歯車を動かし、物を高い所へ運ぶようなイメージ）。たとえば、細胞内では、ATPが分解されるときに放出されるエネルギーを使って、多くの巨大分子の生合成反応が推し進められている。
●基本的にATPは細胞膜を通過できない（ミトコンドリアには特別にATPを通過させる通路が設置されている）。血中をATPが流れて全身に供給されると言う説明は嘘である。グルコースの形で細胞の中にエネルギー物質を取り込み、細胞内でグルコースを分解することで、その細胞で利用できるATPを得るのである。
●様々なヌクレオチドが生体内にある中で、どうしてATPがエネルギーの通貨に選ばれたのかについては、まだ結論が出ていない。 
ATPは全ての生物が持っている。例外はない。ATP検出器が市販されているが、それは、食品工場など、微量の生物の混入も許されないような場所で使われている。ATPがあるということは、そこに生物がいるという証拠になる。
●化学でいう一般的な、広義の「塩基」と、生物学でいう核酸に含まれる「塩基」は、違う言葉である。この動画で言う塩基は、核酸、ヌクレオチドおよびヌクレオシドのプリン核あるいはピリミジン核をもった弱い塩基性をもつ構造体のことである。具体的には、アデニン、チミン、シトシン、グアニン、ウラシルを指す。遊離の状態では生体内にごく少量しか認められず、大部分は核酸、ヌクレオチドおよびヌクレオシドの状態で存在する。
●リン酸が１つしか結合していないアデノシンはアデノシン一リン酸（AMP)という。Mは「１」をあらわす。Mは「モノ」という。モノクロ（１色）のモノと同じ語源である。 

#生物基礎
#代謝
#ATP

ATPの構造【ATP①】　高校生物基礎

【 note : https://note.com/yaguchihappy 】 
放射性チミジンを用いた細胞周期に関する実験についてわかりやすく講義します。

前回までの講義はこちらです。
①
   • 放射性チミジンを用いた細胞周期の追跡①/③　高校生物基礎発展  
②
   • 放射性チミジンを用いた細胞周期の追跡②/③　高校生物基礎発展  

追加問題（動画を③まで見てから解いてください）
（３）標識してから１２時間後、標識されたM期の細胞の割合が100%から減り始めた。
S期の長さを求めよ。

解説・答え
（１）で見たように、標識されてから五時間後に、標識時S期の先頭にいた細胞（＝S期の終わりにいた細胞）がM期に入った。
標識してから十二時間後、標識されたM期の細胞の割合が100%から減り始めた。
どうして減り始めたのかというと、標識時、S期の最後尾の細胞（＝標識時にS期に入ったばっかりだった細胞）がM期に入ったからである（この次にM期に入る細胞は標識されていない）。
S期の先頭にいた細胞がM期に入ったのが、（２）の動画で見たように五時間後。
S期の最後尾にいた細胞がM期に入ったのが十二時間後（この後、S期にまだ入っていなかったので標識されなかった細胞が後に続くので、標識されたM期の細胞の割合が100%から減り始める）。
S期の長さは、先頭の細胞がM期に突入した時間と、最後尾の細胞がM期に突入した時間との時差である。したがって、12-5=7時間がS期の長さである。
答え:7時間

（４）細胞周期全体の長さが１９時間であった。G 1期の長さを求めよ。

解説・答え
今まで求めた時期の時間を細胞周期全体にかかる時間から引けばよい。
19-5-3-7=4
答え:４時間

noteに簡単な図があります。
https://note.com/yaguchihappy/n/n191308c58e3d#deb4f9ec-2909-4d68-87b1-349da5256d31



#体細胞分裂
#生物基礎
#細胞周期

放射性チミジンを用いた細胞周期の追跡③/③　高校生物基礎発展

【 note : https://note.com/yaguchihappy 】 
染色体・DNA・遺伝子・ゲノムについて講義します。
問題：ゲノムには、非遺伝子領域を（①含む　②含まない）。
答え：①含む
*非遺伝子領域もゲノムに含むことに注意しよう。

問題：ヒトのゲノムに含まれる遺伝子数と、ヒトのゲノムサイズに近い値を、それぞれ選べ。
①２００００個　　②３０億塩基対　　③４６本　　④６０兆個
答え：遺伝子数：①　　ゲノムサイズ：②

問題：人の体細胞には何セットのゲノムがあるか。
答え：2セット

＊申し訳ありません。鳥（ウズラ）の声や、魚の水槽の音が入ってしまっています。字幕を作ってあるので、活用してください（字幕[CC]ボタンで出ます）。

●遺伝子領域の数は、何を遺伝子と呼ぶかによって変わるが、高校では、ヒトの遺伝子領域の数は約２万領域と覚えておこう。
●難関大を受ける人は、タンパク質をコードしていない遺伝子があることにも注意しなければならない。r RNAやt RNAの遺伝子などである。
●ゲノムは、遺伝子領域も非遺伝子領域もすべて含む用語だと言うことを知っておこう。分子遺伝学の本質に比べればつまらないことだが、模試や定期テストで超よく出る。
●ヒトの２００００の遺伝子は、すべて転写されているわけではなく、その細胞に必要なタンパク質をコードする遺伝子のみが転写・翻訳されている（すなわち「発現」している）。
＊発現する遺伝子は、細胞の種類、時期などによって異なる。どのように上手に発現する遺伝子の種類が調節されているのか、詳しい研究が進んでいる。
＊たとえば、眼の水晶体の細胞ではクリスタリン遺伝子が発現するが、インスリン遺伝子は発現しない。すい臓の細胞ではクリスタリン遺伝子は発現しないが、インスリン遺伝子が発現する。
選択的遺伝子発現に関して、noteに詳しく記してある。
https://note.com/yaguchihappy/n/nbafc751a80ab
＊その、遺伝子のオン、オフに、DNAが巻き付いているタンパク質（ヒストンというタンパク質）が関わっている。ぎゅっとDNAがタンパク質に強く巻き付けばその領域にある遺伝子の転写は起きにくい。緩めば起きやすい（本当はもっと複雑である。大学で学ぶ）。
●46本ではない数の染色体を体細胞にもつ人はたくさんいます。人の間であっても、染色体数は一種の個性です。大学の教科書、高校の教科書に従って講義していますので、ご容赦ください。
●非遺伝子領域から、小さな、役割未知のRNAが頻繁に転写されているらしいことがわかっている。高校生は覚えなくて良い。
また、無意味の領域がたくさんあることで、DNAの挿入による遺伝子の破壊（実は、動く遺伝子が知られている）を防いでいるという説もある。影武者が大量にいれば、殿様が破壊される確率は下がるだろうという理屈である。
●ゲノムgenomeとは、生物のもつ全染色体あるいはそこに含まれる全遺伝情報のことで、古くは配偶子に含まれる染色体あるいは遺伝子の全体を呼称する語として使われてきた。ゲノムは、遺伝子geneと、染色体chromosomeを合体させた造語である（geneと、全体を表す-omeをくっ付けたという説もある）。
●ゲノムの大きさ(一倍体の染色体ひとそろいに含まれるDNAの長さ)は、生物種によってさまざまである。
●複雑な生物を形づくるには、より多くの遺伝子が必要そうに一見思える。
確かに、ゲノムの大きさと、生物の見かけの複雑さには、大ざっぱな相関関係がある。
しかし、大ざっぱな相関はあるものの、完全な相関とはほど遠い。 
体の複雑さが同じくらいに見えるのに、ゲノムの大きさがまったく違う生物も多い。（ たとえば,ショウジョウバエのゲノムはバッタの約25分の 1であり、イネのゲノムはコムギの約40分の1である。これだけを見ても、ゲノムサイズの大きさが体の複雑さをそのまま表しているわけではないということがわかる。）
これらの例が示すように、ゲノムの大きさよりも、むしろ遣伝子数のほうが生物の複雑さとの関係が深い。
それでも、遺伝子数と体の複雑さが比例するとは言い難い。なぜであろうか？その辺の事情は基本的に未解明である（１つの遺伝子から複数のタンパク質を生じさせる選択的スプライシングも関係するだろう）。
●noteにいろいろな生物のゲノムサイズを記した。
https://note.com/yaguchihappy/n/nb431cb2cb3be



0:00 染色体
1:24 遺伝子
5:29 ゲノム
10:42 ゲノムサイズ

#ゲノム
#生物基礎
#高校生物

染色体・DNA・遺伝子・ゲノム　高校生物基礎

【 note : https://note.com/yaguchihappy 】 
適応免疫（獲得免疫、後天性免疫）・MHCについて講義します。

問題：抗原提示細胞を１つ選べ。
①好中球　②樹状細胞　③キラーT細胞　④赤血球
答え：②樹状細胞
●脊椎動物の細胞表面には主要組織適合抗原複合体（MHC）という遺伝子からつくられる、MHCタンパク質とよばれるタンパク質（MHC、MHC分子などとも呼ばれる。この動画ではMHCと言っている）が発現している。
●臓器移植で拒絶反応が起こるのはMHCの違いによる。
●ＭＨＣには２つの分子種、すなわちクラスⅠとクラスⅡが存在する。クラスⅠは生体のほぼすべての組織に強く発現していて、細胞内に侵入したウイルス断片や癌特有のタンパク質などを細胞膜表面に提示している。この提示ははキラーＴ細胞に対するメッセージである。自分の中にウイルスがいる、または、自分は癌化している。はやく自分を壊してくれ、とキラーＴ細胞に伝えているのである。（だから、大学入試ではそう書いてはいけないが、ある意味『ほぼすべての体細胞は抗原提示細胞なのである』。大学入試的には抗原提示細胞はマクロファージや樹状細胞のみを指す。）
●ちなみに赤血球はMHCが発現していない。だから僕らはMHCの違いによる拒絶反応の心配をせず『赤血球移植』を、つまり『輸血』を行うことができるのである。
●ＭＨＣクラスⅡ分子は、主に樹状細胞、マクロファージなどの抗原提示細胞が発現している。言うならＭＨＣクラスⅡは（厳密ではないが）抗原提示細胞専用ＭＨＣである。『ＭＨＣクラスⅡ分子＋食作用によって取り込まれ断片化された抗原断片』を、ヘルパーＴ細胞はＴＣＲで認識する。
このように、ＴＣＲは『ＭＨＣ上に提示された抗原断片』を認識することはできるが、『抗原分子そのもの』を直接認識することができない。これは抗原分子と直接結合できるＢ細胞受容体（抗体分子）との大きな違いである。
●M H Cのしくみは、進化上、（大雑把にいうと）顎を持つ動物（脊椎動物）から現れ始めた。その起源に関しては謎が多い。おそらく、顎を持ったことで、我々脊椎動物は、さまざまな異物を強引に食べることができるようになり、それで、自己の細胞と他者の細胞を分ける強力な仕組みが必要になったのだろう。
●「MHC」が遺伝子を指しているのか、タンパク質を指しているのかを区別するために、MHCが発現してできたタンパク質を「MHC分子、MHCタンパク質」と呼ぶことが多いが、単に「MHC」と呼ぶこともある（たとえば『スタンダード免疫学』丸善出版、『免疫学コア講義改訂4版』南山堂）。免疫の単元は、すぐに教科書の内容が大きく変わるので、高校生は必ず最新の教科書と資料集で用語の使われ方をチェックし、大学入試では教科書と資料集の解釈にあわせること。細かい用語がたくさん登場して大変だろうが、本質は、『有額脊椎動物は、自己と他者を区別するための、精巧なシステムを獲得した』ということである。
●ヒトのMHCはHLA（ヒト白血球型抗原）とよばれ、兄弟間では25％の確率で一致するが、他人と一致することはほとんどない（母から相同染色体２本のうち１本をもらい、父からも２本のうち1本をもらう。したがって兄弟で一致する確率は1/2×1/2＝1/4）。
＊HLAをコードする遺伝子は同じ第６染色体に６対存在しており、それぞれの遺伝子は膨大な種類が知られている。この６対の遺伝子が他人と一致する可能性は非常に少ない。ただし、染色体ごと同一の遺伝子のセットをもらう兄弟姉妹では一致しやすい。
●ヒトのMHC遺伝子は、個人間での白血球の抗原性の違いから発見された遺伝子であるために、ヒト白血球抗原遺伝子（ human leukocyte antigen 遺伝子）、あるいはHLA遺伝子と呼ばれる。
 
#生物
#生物基礎
#獲得免疫

適応免疫（獲得免疫）・MHC　高校生物基礎

【 note : https://note.com/yaguchihappy 】 
原核生物と真核生物の違いについて講義します。
語呂「共生したのはまーぐれです（共生説を提唱したのはマーギュリス）」
語呂「厳格な家に幕はない（原核細胞内に膜系はない、つまり膜で包まれたミトコンドリア、葉緑体、ゴルジ体、核などの膜で包まれた細胞小器官がない）」
膜構造の進化が本質です。

●共生説：ミトコンドリアと葉緑体は、真核生物の祖先の細胞に、それぞれ好気性細菌とシアノバクテリアが取りこまれて共生してできたと考えられている。そのような説を細胞内共生説、または共生説という。共生説はマーグリス（マーギュリス）によって提唱された。
●共生説の根拠→葉緑体とミトコンドリアは
①独自のＤＮＡ（環状）やリボソームをもつ。
②半自律的に分裂で増殖する（増殖に必要な遺伝子のほとんどは核内のＤＮＡにあるためミトコンドリアや葉緑体は単独では分裂できない。したがって「半自律的に」増殖すると表現する）。
③二重膜で包まれている（二重膜構造である）。
●共生の過程で、二重膜構造が形成されたと考えられている。宿主（真核生物の祖先）は古細菌の一種であったと考えられている。
●好気性細菌・シアノバクテリアが真核生物の祖先の細胞（おそらく古細菌の細胞）に入った瞬間に、そのままミトコンドリア・葉緑体になったわけではない。好気性細菌・シアノバクテリアの持っていたDNAの多くが、真核生物の祖先の細胞がもっていたDNAに移動するなど、様々な変化があったと考えられている（その機構はわかっていない）。
多くの遺伝子が移動したので（不正確な言い方をすれば、もともと好気性細菌・シアノバクテリアが持っていた遺伝子が、真核生物に奪われたので）現在、もうミトコンドリア・葉緑体は、細胞外では単独では増殖できなくなっている。したがって、ミトコンドリア・葉緑体は生物とは呼べない）。
●好気性細菌の共生の場合、宿主の古細菌由来の膜は消失し、好気性細菌由来の外膜と細胞膜が残ったと考えられている。また、シアノバクテリアは２枚の膜（外膜と細胞膜）で包まれている（外膜の役割についてはよくわかっていない）。共生が起きた際、宿主細胞の細胞膜が加わったとすると、葉緑体は計３枚の膜をもつはずである。現在見つかっている２重膜構造を持つ葉緑体は、そのもともとあった３枚の膜のうち、１枚を失ったことになる（葉緑体の内膜はシアノバクテリアの細胞膜由来、葉緑体の外膜は、宿主の細胞膜またはシアノバクテリアの外膜由来と考えられている）。
＊ただし、好気性細菌とシアノバクテリアの共生の過程については謎が多く、完全には解明されていない。
●ミトコンドリアを獲得したタイミングの前後で、真核生物の祖先の細胞は、自身の細胞膜を折り曲げて核膜を形成したと考えられている（細胞膜がくびれて核膜ができた。自身のDNAを守ったか？スプライシングの場所を確保したか？理由は明らかになっていない）。なお、ミトコンドリアの獲得と核の獲得のどちらが先に起こったのかは明らかになっていない。
●まず好気性細菌の共生が起こり、その後、すでにミトコンドリアを獲得した初期の真核細胞にシアノバクテリアの共生が起こったと考えられている。「ミトコンドリアをもつが葉緑体をもたない細胞」は存在するが、「ミトコンドリアをもたずに葉緑体をもつ細胞」は存在しないからである。
●ミトコンドリアDNAは、変異の速度が速く（理由不明）、核DNAより多量に存在するので、分析しやすい。また、ミトコンドリアDNAは卵細胞にのみ由来する（細胞質を通して母性遺伝する）ので、起源をたどりやすい。
●現在では、ミトコンドリアの内膜・外膜はどちらも細菌に由来し、真核生物の祖先由来の膜は退化したと考えられている。ちなみに、細菌では、解糖系やクエン酸回路は細胞質基質で、電子伝達系は細胞膜で行われる。
●ミトコンドリアＤＮＡには、呼吸に関係する遺伝子の他、ｒＲＮＡやｔＲＮＡの遺伝子が含まれる。
●真核生物の祖先は捕食者だったと考えられている。おそらく、効率よく捕食したり、細胞内で物質を輸送したりするために、真核生物は細胞骨格とモータータンパク質を獲得した。そして、それらの運動によって自らの遺伝子が傷つかないよう、核膜でＤＮＡを包んだのかもしれない。


問題：以下の構造のうち、原核細胞にみられる構造をえらべ。ない場合は「なし」と答えよ。
①ミトコンドリア　②葉緑体　③核膜　④小胞体　⑤ゴルジ体
⑥リボソーム　⑦ＤＮＡ　⑧細胞膜　⑨細胞壁
答え：⑥⑦⑧（⑥⑦⑧は全生物が持つ）⑨（植物細胞の細胞壁とは成分が異なる）



問題：以下から原核生物をすべて選べ。
①大腸菌　②乳酸菌　③ネンジュモ（シアノバクテリア）　④酵母菌　⑤アメーバ　⑥ＨＩＶ
答え：①②③（④酵母菌は「菌類」（細菌類と菌類は違う！！！生活スタイルに似た部分があるので同じ漢字があてられているが、遺伝学的に遠く離れたグループ！）なので真核生物。⑤アメーバは「原生生物（植物・菌類・動物以外の真核生物の総称）」なので真核生物。⑥は「ヒト免疫不全ウイルス」。ウイルスは細胞構造を持たないので高校では生物に含めない）


問題（発展）：真核生物は膜で包まれた構造体を細胞内にもつ。この利点は何か。
答え：ある特定の反応に関わる酵素や基質（基質とは酵素が働きかける物質のこと）を膜で仕切られた狭い空間に集中させることで反応の効率を上げることができる（たとえばミトコンドリアには呼吸に関係する酵素や基質が集中している。同様に、核はＤＮＡの複製や転写を、葉緑体は光合成を行うのに最適化された場所になっている。ちなみにデメリットは、膜内まで酵素や基質を輸送するシステムや、そのためのエネルギーが必要になることである） 

#生物基礎
#生物
#細胞

原核細胞と真核細胞　高校生物基礎

【 note : https://note.com/yaguchihappy 】 
生物の大きな分類、３ドメインについて講義します。
語呂「最近の新婚さん！とどめだ！（細菌、真核、古細菌。3ドメイン）」意味ない語呂ですね。すみません。
●生物は、大きく３つのグループに分けられる。その３つのグループを①細菌ドメイン②古細菌ドメイン③真核生物ドメインという。
●ウーズは、ｒＲＮＡの塩基配列の比較によって、界よりも上位の分類としてドメイン（細菌ドメイン、古細菌ドメイン、真核生物ドメイン）とよばれる考え方を提唱した。
＊細菌と古細菌は原核生物である。
●ウーズは、ｒRNAの類似性の解析により、メタン生成細菌（現在ではメタン生成菌と呼ばれる）と他の細菌との類縁性が、細菌と真核生物との類縁性と同程度に小さいことに気付いた。すなわち、生物界には、メタン生成細菌（メタン生成菌）、その他の細菌、真核生物の三大グループ（３つのドメイン）が存在していた。メタン生成細菌（メタン生成菌）群は、原始地球の大気組成に似た水素-二酸化炭素を好んで利用する。そのため、「古細菌」の名称が与えられた。その後、飽和食塩水中に生息する高度好塩菌や、超好熱菌が古細菌の系統に含まれることが明らかになった。
●どうして生物を分類するのにｒRNAの塩基配列を利用するのか？
①すべての生物がリボソームをもっているので、どのような生物種の間でも比較できる。
②ｒRNAの変異の速度は非常に遅い（ｒRNAが重要な分子だからだと考えられている）。よって、遠縁の種同士が比較しやすい。
●塩基配列を分類に利用する場合、研究者の主観が入らない。さらに、細胞１個からでもゲノム全体の情報が得られる（個体がいなくても、塩基配列から分類ができる。たとえば、魚をヒレの形・位置で分類する場合は、ヒレを含むその魚１匹が丸ごといないと分類できない）。
●古細菌に属するメタン生成菌は、湖沼の沼の底や、ウシやシロアリの消化管内などに生息している。ウシ（の内部に生息するメタン生成菌）から排出されるメタンは、温室効果ガスであり、地球温暖化を促進しているとも言われており、問題になっている。メタン生成菌には様々な種が含まれるが、一般に、水素と炭酸ガスからメタンを生成することでエネルギーを得ている絶対嫌気性菌である。メタン生成菌は、嫌気的な環境での有機物の分解に大きく寄与していると言われている（メタン生成菌がいないと、地球は分解反応途中の物質であふれてしまうとも言われる）。
●メタン生成菌は、水素などを電子供与体として二酸化炭素を還元し、最終産物としてメタンを生成するエネルギー代謝系をもつ（以下のメタン生成によってATPを合成している）。
CO２　＋　４H２　→　CH４（メタン）　＋　２H2O
上記のメタン生成にはATP合成酵素によるATP合成が関与している（ATP合成酵素が関与しているので、この反応は二酸化炭素呼吸と呼ばれる[かつてはメタン発酵と呼ばれていた]）。
●古細菌の膜脂質はエーテル脂質である（グリセロールと炭化水素鎖がエーテル結合している）。細菌や真核生物の膜脂質は主にエステル脂質で、グリセロールと脂肪酸がエステル結合している。
エーテル脂質は古細菌を特徴づける重大な性質の一つである。
エーテル結合はエステル結合に比べて化学的に安定である（エーテル結合はエステル結合より酸やアルカリに強く、また、耐熱性が高い）ことが、古細菌がエーテル脂質をもつ理由の一つと考えられているが、古細菌がエーテル脂質をもつことの真の機能的意義については、答えが出ていない。
テストには出ないと思うが、一応語呂「メーテルは古い（エーテル脂質、古細菌。銀河鉄道999のメーテルは古いキャラクター、というイメージ）」また、真核生物と細菌の膜脂質の炭化水素鎖は脂肪酸であるのに対し、古細菌の炭化水素鎖はイソプレノイド（イソプレンという二重結合をもつ炭化水素が構成単位となっている）であり、側鎖にある多数のメチル基が、膜の障壁としての機能を増大させていると言われている。
●植物の細胞壁とは異なり、細菌は細胞壁にペプチドグリカン（複合多糖とペプチドが結合したもの）を持つ。抗生物質ペニシリンは、ペプチドグリカンの生合成を阻害する。また、唾液や涙に含まれるリゾチームはペプチドグリカンを分解する。
●　真核生物には、原生生物、植物、菌類、動物が含まれる。
●原生生物のうち、捕食・移動を行うもの（ゾウリムシなど）を原生動物と呼ぶこともある。
●真核生物の中には、動物、植物、菌類にはっきり分類できないものもたくさんいる。
・ゾウリムシ、アメーバ（菌類？動物？）
・ミドリムシ（光合成できるから植物？動くから動物？）
このような生物達を『原生生物』という。（動き回る原生生物を原生動物と呼ぶこともある）
真核生物の単細胞生物はすべて原生生物に分類される。（ちなみに原核生物はすべて単細胞生物である）
原生生物は原核生物と字面が似ているが、まったく別の生物グループなので注意しよう。原生生物は、植物・動物・菌類以外の真核生物のことである。
（優秀な方は気づいているだろうが、この原生生物の分類はかなり大雑把であり、古典的である。動物・植物・菌類以外の真核生物をとにかく同じ原生生物というグループにぶち込んでいる。現在、DNAの塩基配列の解析によって、真核生物の系統樹の作り直しが進んでいる。）
●生真核生物ドメインと古細菌ドメインが近いということは重要。一部の古細菌は、真核生物と同じように、イントロンをもっていたり、細胞壁にペプチドグリカンがなかったり（細菌の細胞壁にはペプチドグリカンがある）、RNAポリメラーゼが数種類あったり（細菌は１種）、ヒストンがあったり、開始アミノ酸がメチオニンだったり（細菌はフォルミル化されたメチオニン）する。
●昔は、形質で生物を分類していた。しかし形質の分類には限界がある。アイフォンとそのほかの電話は比較できるかもしれない。しかし、アイフォンと本棚、アイフォンと自動販売機は比較できない。いったいどの形質を比べればよいのだろう？魚同士ではうろこの形を比べることができる。しかし魚と人をどう比較すればよいだろう？このように、形質を比較するには、２つの生物種がある程度似ている必要がある。なので、現在、ｒRNA（リボソームの構成成分。すべての生物が持つ）同士の塩基配列を比べることで、全生物の系統樹を書き直しているところである。
●植物・菌・動物・原生生物という真核生物の分類は見直されつつある。真核生物は、現代では、塩基配列から、以下のような８グループに分類される。覚えなくてよい。（　　）の中は語源。
①アメーボゾア（アメーバ動物）
②エクスカバータ（細胞側面が凹んでいる excavated）
③アーケプラスチダ（古い色素体）・・・陸上植物はここに分類される。
④ハクロビア（ハプト藻とクリプト藻、ビアが生物を表す）
⑤アルベオラータ（細胞膜直下に機能不明の袋＝アルべオールを持つ）
⑥ストラメノパイル（麦藁の毛＝べん毛に生えている小毛）
⑦リザリア（ rhizo＝根）
⑧オピストコンタ（うしろのべん毛）・・・ヒトや菌類はここに分類される。
※ストラメノパイル、アルベオラータ、リザリアを、SAR（三つのグループの頭文字をとっている）としてまとめるという考え方もある。





問題：菌類と植物のうち、従属栄養生物はどちらか。
答え：菌類
＊一般に、菌類は葉緑体を持たず、消化で栄養を得る従属栄養生物であり、植物は葉緑体をもち光合成をおこなう独立栄養生物である。菌類の行う、体の外で消化することを体外消化とよぶことがある。ただし、菌類も多様であり、腐生・寄生・共生を行うものは多い。



問題：菌類と細菌類のうち、真核生物はどちらか。
答え：菌類。
＊菌類は真核生物、細菌類は原核生物である。（生活が似ているため同じ「菌」という漢字が使われているが、細胞内部を見ればわかるように遺伝的に遠く離れた生物である）


#生物
#高校生物
#ドメイン

真核生物・古細菌・細菌　高校生物

【 note : https://note.com/yaguchihappy 】 
放射性チミジンを用いた細胞周期に関する実験についてわかりやすく講義します。

続きはこちらです。
   • 放射性チミジンを用いた細胞周期の追跡③　高校生物基礎発展  

前回の講義はこちらです。
   • 放射性チミジンを用いた細胞周期の追跡①　高校生物基礎発展  


動画を③まで見てから解いてください。

（３）標識してから１２時間後、標識されたM期の細胞の割合が100%から減り始めた。
S期の長さを求めよ。

解説・答え
（１）で見たように、標識されてから五時間後に、標識時S期の先頭にいた細胞（＝S期の終わりにいた細胞）がM期に入った。
（その後、（2）で見たように、M期の全ての細胞が標識された細胞で占められるようになり、つまりM期の細胞の100%が標識された細胞で占められるようになり、さらに、）標識してから十二時間後、標識されたM期の細胞の割合が100%から減り始めた。
どうして減り始めたのかというと、標識時、S期の最後尾の細胞（＝S期に入ったばっかりだった細胞）がM期に入ったからである。（S期の最後尾であった細胞より、後ろの細胞は、標識されていない）。
つまり、放射性チミジンを加えた時、ギリギリS期に入っていなかった標識されていない細胞が、M期に突入し始める時がきたのである。
S期の先頭にいた細胞がM期に入ったのが五時間後。（その後、標識された細胞が後に続く）
S期の最後尾にいた細胞がM期に入ったのが十二時間後。（その後、S期にまだ入っていなかったので標識されなかった細胞が後に続く）
S期の長さは、先頭の細胞がM期に突入した時間と、最後尾の細胞がM期に突入した時間との時差である。
したがって、12-5=7時間がS期の長さである。
答え:7時間

（４）細胞周期全体の長さが１９時間であった。G 1期の長さを求めよ。

解説・答え
今まで求めた時期の分を細胞周期全体から引けばよい。
19-5-3-7=4
答え:４時間

noteに簡単な図があります。
https://note.com/yaguchihappy/n/n191308c58e3d#deb4f9ec-2909-4d68-87b1-349da5256d31



#体細胞分裂
#生物基礎
#細胞周期

放射性チミジンを用いた細胞周期の追跡②　高校生物基礎発展

【 note : https://note.com/yaguchihappy 】 
細胞の大きさについてわかりやすく講義します。
語呂「ハチが舞い、赤くなる（8マイクロメートル、赤血球）」
語呂「２０歳になったらマイクロバスで関西へ（２０マイクロメートル、肝細胞）」
赤血球の大きさが比較的均一なので、最もよく問われます。
＊１ｍｍ＝１０００μｍ（マイクロメートル）＝１０００,０００nｍ（ナノメートル）

問題：①ヒトの肝細胞②ヒトの赤血球③ヒトの卵　を大きい順に並べよ。
答え：大きい　③①②　小さい

●例えばヒトの神経細胞 がゾウリムシより大きな（長径が長い）細胞である。他にも大きな細胞はたくさんある。自身で調べて見よ（たとえば、ヒトの座骨神経[ざこつしんけい]のニューロンの大きさはどれくらいか？）。
＊肝細胞を普通の大きさと言っていますが、厳密には、肝細胞は少し大きめの細胞です。
●近接した２点を別個のものとして区別できる最小の距離を分解能（ぶんかいのう）という。一般に、ヒトの眼の分解能は約０．１ｍｍ、光学顕微鏡の分解能は約０．２μｍ、電子顕微鏡の分解能は約０．２nｍである。
＊たとえば、光学顕微鏡で、０．２μｍより近い距離離れて存在する２つの点を見ても、それが２つの点なのか１つの点なのかを識別できない。


#高校生物
#生物基礎
#細胞

細胞の大きさ　高校生物基礎

【 note : https://note.com/yaguchihappy 】 
細菌と菌類について講義します。生物基礎では、細菌の仲間として大腸菌、乳酸菌、シアノバクテリア（ネンジュモ、イシクラゲ）が、菌の仲間として酵母菌がよくテストに出ます。
語呂「菌は厳禁。ただしパンとお酒は神格化（菌とつく生き物は原核生物が多いが、パン酵母やビール酵母などの酵母菌は例外的に真核生物）」

●菌類（酵母菌など）は真核生物。
●細菌・古細菌は原核生物。
●ウイルスは生物ではない（感染性の粒子）。


問題：真核生物をすべて選べ。
①乳酸菌
②根粒菌
③大腸菌
④酵母菌
答え：④（他は細菌＝原核生物）


●菌と細菌とウイルスは違う。「ウイルスを殺菌する」という言い方は厳密には変である。ウイルスは菌ではないし、そもそも生きていない。
●驚くべきことに、現在、哺乳類の脳の正常な発生に、腸内細菌の生産する物質が不可欠であるという事実が明らかになりつつある。我々哺乳類は、細菌と共進化してきたのである。細菌の生産した物質が血中に入って、脳の発生を調節していることが、マウスを用いた実験で示されている。腸内細菌ー腸ー脳という方向性のある軸があるのだ。哺乳類は細菌と共進化をしてきた結果、細菌なしには正常に発生できなくなってしまった可能性が高い。宿主である我々は、その正常な発生と健康のために、共生細菌の定着を必要としているのかもしれない。
●細胞数で考えれば、我々の身体内の90％の細胞は細菌である。
●好気性細菌にはミトコンドリアのクリステのような細胞膜の陥入膜が、シアノバクテリアには葉緑体のようなチラコイド膜が存在する。どちらもミトコンドリアと葉緑体そのものは細胞内には持たないが、呼吸、光合成を行う。それぞれミトコンドリア、葉緑体の起源になった生物とされる。
●シアノバクテリアのバクテリアは細菌という意味である。当然シアノバクテリアは細菌類、原核生物である。
●高校で習う化学合成細菌という言い方は、専門的な言い方ではない。本来は「独立栄養化学合成細菌」と言わなければならない。
●マメ科植物についている根粒は、昔から学者たちの注意をひいていた。1888年に、根粒菌を発見し純培養したのは微生物学者バイエリンクである。それからしばらくたった1902年、フランスの細菌学者ウィノグラドスキーが、土の中で独立して生活している細菌にも窒素固定能力があることを発見した。この細菌にアゾトバクターという名がついた。
●ニトロゲナーゼ活性を維持するため、根粒内は極めて低い酸素分圧になっているが、これは根粒中に存在するレグヘモグロビンが、酸素に対して強い親和性をもっているために可能になっていると言われている。
●マメ科植物は、硝酸など窒素栄養が豊富な土壌では、窒素源を土壌から直接得る戦略に切り替え、根粒菌との共生に伴う不必要なエネルギーの消費（光合成産物の無駄な根粒菌への献上）を防いでいると考えられている。マメ科植物は、根粒菌に「寄生」されないために、さまざまな機構で根粒菌のつきすぎを防いでいるとされる。しかし、この仕組みは完全には解明されていない。
●生物が空気中の不活性な分子状窒素をアンモニアに還元することを窒素固定という。
窒素固定生産物であるアンモニアは、グルタミン酸などに同化される。
単独で窒素固定をする生物は好気性細菌であるアゾトバクター、嫌気性細菌であるクロストリジウムの各属の多くの種や、緑色硫黄細菌など各種光合成細菌、および多種類のシアノバクテリアがある。
それ以外に、根粒菌がマメ科植物と、ある種の放線菌がハンノキやヤマモモと共生することにより窒素固定を行う。
根粒菌は独立生活を行うことがあるが、その場合は窒素固定しない。マメ科植物と共生した時のみ窒素固定を行う。
分子状窒素をアンモニアに還元するためには、反応を触媒する酵素ニトロゲナーゼのほかにATPが必要である。
ニトロゲナーゼは酸素により速やかに失活するため、通性嫌気性細菌では無酸素下でのみ、好気性の場合は低酸素分圧下か、または細胞内で酸素濃度を低下させるための特別な機構をもつ場合(シアノバクテリアの異質細胞など)に、大気中で窒素固定が行われる。
異質細胞をもたないシアノバクテリアは、低濃度の酸素条件下でなければ窒素固定を行わない。
●フレミングは、大雑把な性格で、失敗したシャーレを捨てずに放っておくような人だったらしい。フレミングが外出から帰ってシャーレを見てみると、混入したアオカビの周りにだけ細菌が繁殖していなかった。これがペニシリンの発見につながった。
アオカビは菌類である。菌類が、同じ生活空間をめぐって細菌と争う際に使う抗細菌抗生物質がペニシリンだったのである。
ペニシリンは人類の平均寿命を向上させたといわれる。
ちなみに、リゾチームの発見もフレミングが行なっている。
●分類の階層が異なる用語を並列させていますが、大学入試で勝つためです。ご容赦ください。

0:00 細菌（原核生物）
7:44 古細菌（原核生物）
9:09 菌（真核生物）
10:56 ウイルス（生物ではない）
11:38 おわりに（雑談）

#高校生物
#生物基礎
#細菌
#菌

細菌と菌類　高校生物

【 note : https://note.com/yaguchihappy 】 
MHCについて講義します。
問題：樹状細胞が、MHCに抗原の断片を乗せ、T細胞に提示することを何というか。
答え：抗原提示
問題：提示された抗原断片を、MHCごと認識する、T細胞のもつ受容体の略称を何というか。
答え：TCR
＊MHCに関する少し詳しい講義はこちら↓
   • MHCクラスⅠ・クラスⅡ　高校生物基礎発展  

●ヒトの主要組織適合遺伝子複合体(MHC)がコードするタンパク質を、HLA（ヒト白血球抗原）といい、HLAクラスⅠ分子としてHLA-A，B，Cが、クラスⅡ分子としてHLA-DR，DP，DQが、第六染色体上のHLA遺伝子領域にコードされている。HLAという語以外基本的に覚える必要はない。
●ＭＨＣには２つの分子種、すなわちクラスⅠとクラスⅡが存在する。クラスⅠは生体のほぼすべての組織に強く発現していて、細胞内に侵入したウイルス断片や癌特有のタンパク質などを細胞膜表面に提示している。（この提示はキラーＴ細胞に対するメッセージである。自分の中にウイルスがいる、または、自分は癌化している。はやく自分を壊してくれ、とキラーＴ細胞に伝えているのである。だから、大学入試ではそう書いてはいけないが、ある意味『ほぼすべての体細胞は抗原提示細胞なのである』。大学入試的には抗原提示細胞はマクロファージや樹状細胞のみを指す。）
●ちなみに赤血球はMHCが発現していない。だから僕らはMHCの違いによる拒絶反応の心配をせず『赤血球移植』を、つまり『輸血』を行うことができるのである。
●ＭＨＣクラスⅡ分子は、主に樹状細胞、マクロファージなどの抗原提示細胞が発現している。言うならＭＨＣクラスⅡは（厳密ではないが）抗原提示細胞専用ＭＨＣである。『ＭＨＣクラスⅡ分子＋食作用によって取り込まれ断片化された抗原断片』を、ヘルパーＴ細胞はＴＣＲで認識する。
●ＴＣＲは『ＭＨＣ上に提示された抗原断片』を認識することはできるが、『抗原分子そのもの』を直接認識することができない。これは抗原分子と直接結合できるＢ細胞受容体（抗体分子）との大きな違いである。
●用語を整理しておく。
ＭＨＣ（主要組織適合抗原複合体）＝ＭＨＣタンパク質（ＭＨＣ分子）をコードする遺伝子群。
ＭＨＣタンパク質（主要組織適合抗原、ＭＨＣ抗原、ＭＨＣ分子、ＭＨＣ）は単に（本動画のように）ＭＨＣと呼ばれることもある。細胞内のペプチドを他の細胞に提示するのに使うタンパク質。ホットドッグのような構造をしており、様々なペプチドをのせることができる。
ＨＬＡ抗原＝ヒトの主要組織適合抗原。白血球だけでなく、赤血球を除く全身の細胞表面に存在する。
補足：「MHC」が遺伝子を指しているのか、タンパク質を指しているのかを区別するために、MHCが発現してできたタンパク質を「MHC分子、MHCタンパク質」と呼ぶことが多いが、単に「MHC」と呼ぶこともある（たとえば『スタンダード免疫学』丸善出版、『免疫学コア講義改訂4版』南山堂、『岩波生物学辞典第５版』岩波書店など）。免疫の単元は、すぐに教科書の内容が大きく変わるので、高校生は必ず最新の教科書と資料集で用語の使われ方をチェックし、大学入試では教科書と資料集の解釈にあわせること。細かい用語がたくさん登場して大変だろうが、本質は、『有額脊椎動物は、自己と他者を区別するための、精巧なシステムを獲得した』ということである。
●ＭＨＣを用いた獲得免疫の仕組みは主に脊椎動物に見られる。脊椎動物の大きな特徴は、頑丈な『あご』の骨を獲得したことである。あごを獲得した脊椎動物は、積極的に物を食べるようになり、その結果、異物を取り込む機会も増えた。それが、異物を効率的に排除する獲得免疫の進化につながったのだと考えられている。


問題（発展）：人のＭＨＣを何というか。
答え：ＨＬＡ抗原（ヒト白血球抗原、あるいはヒト白血球組織適合抗原）

●ＨＬＡ抗原をコードする遺伝子をＨＬＡ遺伝子という。ＨＬＡ遺伝子は第６染色体上に、近接して６対存在する。それぞれの遺伝子座には数十～数百の異なる種類の遺伝子が入り得る。他人同士の場合、同じ組み合わせの遺伝子を持っていることは少ない[染色体１本を見た場合でも、数十～数百の遺伝子の種類が６回連続で一致しなければならないので、他人と同じ組み合わせになりにくいのは当然である]。
しかし、これらの遺伝子は完全連鎖しているため、兄弟、姉妹間では、父親から1/2、母親から1/2で同じ組み合わせの遺伝子を受け継ぐことができる。１本の染色体に乗った６個の遺伝子はまとめて子に受け継がれる。６個の遺伝子の組み合わせは他人とはほぼ一致しないが、兄弟姉妹は、両親から、染色体ごと、同じ遺伝子のセットを受け継ぐことができる。親の相同染色体のうち１本が子に伝わることを思い出そう。兄弟姉妹は両親の染色体にあるＨＬＡ遺伝子のセットを丸々受け継ぐことができる。つまり兄弟姉妹でＨＬＡ遺伝子が一致する確率は1/2×1/2＝1/4になる。

●拒絶反応には、主に以下の２つのしくみが関わるらしいことがわかっている。
①直接認識
②間接認識
①では、レシピエント（受容者：移植片を受容する人）のT細胞が、移植片の樹状細胞（ほとんどの組織は樹状細胞を含む）の上のMHCを認識する。これにより、レシピエントのT細胞（たとえばキラーT細胞）が活性化される。
②では、移植片の細胞が、レシピエントの樹状細胞により摂取される。そして、レシピエントの樹状細胞は、ドナー（提供者：移植片を提供した人）由来のペプチド断片（移植片由来のペプチド断片）を、自己のMHCにのせてレシピエントのT細胞に提示する。これによりT細胞が活性化される。
＊ただし、②によってキラーT細胞が誘導されても、そのキラーT細胞は移植片を攻撃できない。②によって活性化されたレシピエントのキラーT細胞は、レシピエントのMHC分子によって抗原が提示されていないと、その細胞を認識できず、攻撃もできないことが知られている（移植片は、もちろんドナーのMHCを発現している。よって、②で活性化したレシピエントのキラーT細胞は移植片の細胞を攻撃できない）。なので、②では、ヘルパーT細胞が主に活躍すると考えられている。
①、②の結果、ヘルパーT細胞によるB細胞の活性化（抗体の産生）、（①における）キラーT細胞の活性化による移植片細胞の攻撃などの反応が起きる。
noteに簡単な図がある。
https://note.com/yaguchihappy/n/n24535918fc56


#生物基礎
#高校生物
#MHC

MHC　高校生物

【 note : https://note.com/yaguchihappy 】 
アミノ酸とペプチド結合について講義します。

●メチオニンとシステインはS（硫黄）をもつアミノ酸である。
語呂「飯と言おう（「メ」チオニン、「シ」ステイン、硫黄）」
＊システインは側鎖にSH基をもち、その間で結合が生じ、ーCH2－S-SーCH2－の形の結合が生じる。これを文字通りS-S結合（ジスルフィド結合）という。
●タンパク質の一次構造：アミノ酸の配列
タンパク質の二次構造：ポリペプチド鎖（アミノ酸の鎖）の『部分的』な立体構造。α-ヘリックスとβ-シートしか問われない。
タンパク質の三次構造：１本のポリペプチド鎖『全体』の立体構造。
タンパク質の四次構造：何本かのポリペプチド鎖が集まってとる構造。その時、四次構造をつくるポリペプチド鎖１つ１つをサブユニットという。サブユニットは部品のようなイメージ。（たとえばヘモグロビンは４つのサブユニットが集まって四次構造をとっている。対して、筋肉に酸素をためておく役割をもつミオグロビンは１本のポリペプチド鎖であり、四次構造をもたない。このように、タンパク質には、サブユニットが集まって四次構造をとる物もあれば、１本で完結し、三次構造までしかとらない物もある）。
●タンパク質（protein）は、ドイツの科学者ゲラルダス・ムルダーが１８３９年に命名した。proteinは「最も重要なもの」という意味である（ギリシャ語のプロティオスは第一を意味する。ちなみに、命名をムルダーに示唆したのは、ベルセーリウスであったとされる。ベルセーリウスは、元素の表記の仕方を、現在のようにラテン名の頭文字、または２文字とするよう提案した化学者である。）。
●最初に単離されたアミノ酸は、１８１０年にウォラストンによって尿結石中に見出されたシスチンであった。しかし、これがタンパク質中の成分であることは１８９９年まで知られなかった。
●アミノ酸は、カルボキシ基の隣のα炭素にアミノ基を持つカルボン酸である。
●タンパク質中に存在するアミノ酸は、グリシンを除きすべて光学的に活性であり、Lー型である。Dー型アミノ酸も天然に存在し、実際に検出されるが、タンパク質中には検出されていない。


問題：生物のタンパク質を構成する２０種のアミノ酸に使われている元素として正しいものを選べ。
①CHONP
②CHONS

答え：②（ちなみに、①はヌクレオチドの構成元素）

●アミノ酸は自分で描けるようにしましょう。
●入試では気にしなくて良いが、基本的にペプチド結合のコンホメーションは、立体障害の少ないトランス型をとる。
●メチオニンとシステインは硫黄（S）を持つ（だからタンパク質の構成元素はCHONSである）。
●アミノ基（-NH3)とカルボキシル基(-COOH)を両方もつ有機化合物をアミノ酸amino acidという。タンパク質は２０種類のアミノ酸から構成されている。その中にはヒトの生体内で合成されるアミノ酸もあり、ヒトは、これらすべてのアミノ酸を摂取する必要があるというわけではない。外界から摂取しなければならないアミノ酸としてバリン、ロイシン、イソロイシン、トレオニン 、メチオニン、フェニルアラニン、トリプトファン、リジンの8種があり、これを必須アミノ酸という。幼児ではこの他にヒスチジンを摂取したほうが発育がよく、ヒスチジンを準必須アミノ酸 と呼ぶことがある。（アルギニンについては、諸説ある。基本的に可決アミノ酸であるが、条件付き不可欠アミノ酸とも言われる）必須アミノ酸を大学入試で問われることはほぼない。
語呂「雨降りひと色バト（アルギニン、メチオニン、フェニルアラニン、リジン、ヒスチジン、トレオニン、イソロイシン、ロイシン、バリン、トリプトファン）」
●一般に、地球上のタンパク質を構成するアミノ酸は２０種とする。しかし、古細菌のメタン生産菌では、セレノシステイン、ピロリジンが２１番目、２２番目のアミノ酸として使われる。

#タンパク質
#高校生物
#アミノ酸

アミノ酸・ペプチド結合　高校生物

【 note : https://note.com/yaguchihappy 】 
植物の体のつくり（組織系など）について講義します。
語呂「ひょー！いかん！基本はそう死刑（表皮系、維管束系、基本組織系、組織系）」意味ない語呂ですね。すみません。

問題：植物の組織系を３つ答えよ。
答え：表皮系、維管束系、基本組織系

問題：動物の組織を４つ答えよ。
答え：上皮組織、神経組織、筋組織、結合組織


●組織系（そしきけい）：ふつう、植物にしか使わない用語である。関連のあるいくつかの組織の集団。その分類方式は統一されていないが、表皮系（ひょうひけい）、維管束系（いかんそくけい）、基本組織系（きほんそしきけい）の3系に分けるの一般的である。
（１）表皮系
表皮系を構成する組織は、単に表皮と呼ぶことが多い。表皮系は、表皮細胞、孔辺細胞などから構成される。表皮細胞はクチクラで覆われている。クチクラには、水の損失を防いだり、病原体から植物体を保護したりする役割がある。表皮細胞には葉緑体がない（虫に食われ、無駄になることが多いためか）が、孔辺細胞には葉緑体がある（気孔開閉に関わる生命現象を活発に行うためか）。
（２）維管束系
木部と師部からなる。木部にある道管は主に水や無機塩類が移動する通路、師部にある師管は主に葉の同化物質が移動する通路である。
＊木部には、道管のほかに、木部柔組織などが含まれる（知らなくてよいが、木部柔組織はデンプンや樹脂を多く含んでおり、貯蔵の枠割をもつと言われている）。師部には師管のほかに伴細胞などが含まれる。伴細胞は、被子植物において、師管に接着して生ずる柔細胞である。伴細胞は、タンパク質などの栄養を作り、原形質連絡（植物の細胞はお互いに原形質連絡[細胞膜で包まれた細長い細胞質の糸]でつながり合っている）を通じて師管要素に運ぶと考えられているが、よくわかっていない。伴細胞はふつう、「はんさいぼう」と読むが、「ばんさいぼう」と読むこともある。テストでは漢字で書こう。
＊維管束植物は仮道管と道管をもつ。どちらも水を通している（どちらも、機能的に成熟した段階で死ぬ。植物は死んだ細胞を水の通路として利用しているのである）。仮道管はほとんどすべての維管束植物（シダ植物・裸子植物・被子植物）が持つ細胞である（被子植物では仮道管は道管の補助として使われている。）。道管は基本的に被子植物のみに存在する。
＊仮道管は長細い細胞で、水は壁孔（へきこう）という孔を通って細胞から細胞へ移動する。道管は、道管要素という、細胞壁だけからなる中が中空の死細胞が何個も連結してできたものである。連結部の細胞壁には、穿孔（せんこう）と呼ばれる孔が存在し、そこを水が通れるようになっている。
＊コケ植物にも通水細胞が存在することが明らかになっている。この細胞の獲得が植物の陸上化に大きな影響を与えたことは間違いないだろう（なお、被子植物の通水細胞は道管の細胞[筒状。上下の細胞と繋がって、管状組織を形成する]であり、裸子植物とシダ植物の通水細胞は仮道管[細胞間は連結せず、隣接する細胞間に壁孔とよばれる孔がある。この孔を通して水を輸送する]と呼ばれる組織を形成する）。
＊師管は被子植物に見られる、糖を輸送するための組織である（覚えなくてよいが、シダ植物や裸子植物は、師細胞という細胞を使って糖を輸送している）。師部の細胞は、木部の細胞と異なり、生きた細胞からなる。師管は師部要素という細胞がつながってできている。師部要素と師部要素の間には師板（しばん）が存在する。師板には孔（師孔という。師孔は、原形質連絡、あるいは原形質連絡の集合体と考えられている）が空いており、そこを物質が通る。師部要素は、伴細胞と原形質連絡で連結している（伴細胞は通道には関与しない）。伴細胞の役割についてはわかっていないことが多いが、伴細胞の核やリボソームは、伴細胞自身だけでなく、隣の師部要素のためにも機能していると考えられている。。
＊「師管」という言葉は、孔の空いた師板が「篩（ふるい）」に似ていることに由来する（高校では「師管」と書くが、一般には「篩管」と書く）。
（３）基本組織系
基本組織系は、維管束植物について、表皮系と維管束系を除いたすべての部分を指す。柔組織、厚壁組織、厚角組織などから成る（厚壁組織や厚角組織の細胞の細胞壁は厚い）。
＊厚壁組織は、梨のざらざらした舌触りの原因になっている。
＊厚角組織や厚壁組織などの集合を機械組織という（植物体を「機械」的に支持する）。


●組織系とは、一般に、関連のあるいくつかの組織の集団である（維管束植物について使うのが普通である）。その分類方式は統一されていないが、表皮系、維管束系および基本組織系の3系に分けるものが一般的である。
●基本組織系はJ.von Sachs（ザックス。光合成でデンプンができることを発見した植物学者）が命名した。維管束植物について、表皮系と維管束系を除いたすべての部分を指す。一般に、基本組織系は維管束の並んだ環の内側の髄と外側の皮層に分けられる。
●木部には、木部柔組織などが含まれる。木部柔組織はデンプンや樹脂を多く含んでおり、貯蔵の枠割をもつと言われている。
●内皮は、カスパリ―線を持つ特殊な細胞層であり、根の維管束を取り囲んでいる。
●たまに、推理ドラマで、木が大きくなるにつれて枝が上に移動していく、という話がある。しかし、木は全体が伸びるわけではない。茎の先端しか伸びない（茎頂分裂組織が分裂を行う）。
●カスパリ―線は、根の領域にあり、内皮細胞の間に、帯状に存在する。いったん維管束内に入った溶質や水は、カスパリ―線があるため、外に出ることはできない。それにより、根圧が生じる。
●皮層とは、主に、根では表皮と内皮の間、茎では表皮と維管束の間にある部分を指す。植物の基本組織系の主要素である。
●内皮を皮層に含めることもある。
●表皮系を構成する組織は、単に表皮と呼ぶことが多い。表皮細胞はクチクラ（動物の同様の働きをする構造を呼ぶ場合はキューティクルということが多い）で覆われている。クチクラには、水の損失を防いだり、病原体から植物体を保護したりする役割がある。
●動物の結合組織は、中胚葉由来の組織である。コラーゲンなどの細胞間物質に富む。たとえば血液は結合組織だが、細胞成分は血球であり、細胞間物質にあたるのは血しょうである。
●植物にも器官はある。葉や茎、根（栄養器官）と、花（生殖器官）である。

noteには簡単な図がある。
・道管、師管など。
https://note.com/yaguchihappy/n/n84557d4c40bb
・カスパリー線など。
https://note.com/yaguchihappy/n/n99868b1b21fe



#高校生物
#植物
#組織系

植物の体（維管束植物の組織系）　高校生物

【 note : https://note.com/yaguchihappy 】 
体細胞分裂のグラフについてわかりやすく講義します。縦軸・横軸に気を付ければ楽勝です。
語呂「エムの気分。エスは豪勢（M期が分裂期、S期がDNA合成期）」


問題：G１期のDNA量を１とする。①G２期、②M期のDNA量はいくらか。
答え：①、②とも２

問題：観察されたすべての細胞が２００個だった。そのうちM期の細胞は１０個だった。また、細胞周期１周の長さが２０時間だった（細胞集団の数が倍加する時間が２０時間だった）。M期の時期の長さは？
答え：１時間
＊このような問題では、細胞集団は同調分裂していないと考える（それぞれの細胞はランダムな時期にあると考える）。また、細胞周期全体の時間に占めるその時期の長さの割合と、観察された全細胞数に占めるその時期の細胞の数の割合が等しいとしてよい。
つまり、その時期が長いほど、その時期の細胞がよく観察されるだろうとしてよい。
観察された全細胞数：観察されたM期の細胞数＝細胞周期１周の時間：M期の時間
なので、
２００個：１０個＝２０時間：？時間
？＝１時間（実際、現実でもM期は短く、多くの細胞でだいたい１時間程度である）



●細胞周期には間期と分裂期がある。分裂期は前期・中期・後期・終期に分けられ、間期はG1期、S期、G２期に分けられる。
（１）間期
●間期はDNA合成準備期(G1期)、DNA合成期(S期)、分裂準備期(G2期)に分けられる。
間期：（分裂期の終期から→）G１期→S期→G２期（→分裂期の前期へ）
●G１期にはDNA合成のための準備をしている。
●S期にDNAが複製される。
●G2期には分裂のための準備をしている。
＊細胞によっては、G１期から「G０期」という、細胞分裂を休止した状態に移行することもある。ただし、G０期を定義する分子マーカーが確定しておらず、G０期とG１期の一時的な停止を区別することが困難な場合もある。
＊Ｓは「合成期synthetic phase」の頭文字。Gはギャップ（gap）の頭文字。昔はG１、G２期に具体的に何をやっているのかわからず、時間的なギャップがあることだけがわかっていた。今では、G１期にはDNA合成の準備などが、G２期には分裂の準備などが行われていることが明らかになっている。
（２）分裂期
＊分裂期は、前期・中期・後期・終期に分けられる。
分裂期：（間期のG２期から→）前期→中期→後期→終期（→間期のG１期へ）
①前期
●核内の染色体は太く凝集する。核膜が消失する。このとき現れる同形同大の染色体は相同染色体と呼ばれる。
＊ＤＮＡが複製されてできた２つの染色分体（棒状の物質）を姉妹染色分体という。
＊姉妹染色分体は、コヒーシンと呼ばれる巨大な輪のようなタンパク質で、勝手に別れないようになっている。後期に、姉妹染色分体同士の接着が突如、一斉に解消されるのは、（セパラーゼという酵素によって）コヒーシンが分解されるからである。
②中期
●　染色体は細胞の赤道面上に並ぶ。「赤道面」と言えば「中期」！
語呂「チューで赤面（中期、赤道面）」
＊中期では、染色体が赤道面状に並んでいる（さらに、中期では染色体が最も凝集している）ので、染色体数を調べるのに適した時期である。
＊染色体の動原体に紡錘糸（実体は微小管というタンパク質）が結合する。
＊一般に、がん細胞では、体細胞分裂の制御が効かなくなっている（制御を受けず、無秩序に分裂を行う）。抗がん剤であるタキソールは、微小管のチューブリンと結合し、その重合を阻害する（紡錘糸の形成を阻害する）ことにより、がん細胞の細胞分裂を抑制する。
③後期
●各染色体は縦裂面（じゅうれつめん）で分離し、両極へ移動する。
＊２本の複製されたＤＮＡが分かれ、紡錘糸というタンパク質の糸によって両極へ輸送される。Ｘ字のような染色体が裂けてＩ字に戻る。
＊コヒーシンが分解されることで、姉妹染色分体が両極へ移動できるようになる。
＊紡錘糸の働きと染色体の移動の仕組みについては、完全には明らかになっていないが、動原体側の微小管の末端が短縮しながら移動する、パックマン機構などが提唱されている（動原体が微小管を食べているように思えるから）。
④終期
●両極に移動した染色体は、形がくずれ、間期のときの状態に戻る。やがて核膜が現れ、2個の核ができる。終期の途中から細胞質分裂がはじまり、細胞質が二分される。動物細胞はくびれて細胞質が二分されるが、植物細胞は細胞板（さいぼうばん）という構造ができて細胞が二分される。
noteに簡単な図がある。
https://note.com/yaguchihappy/n/n191308c58e3d


●大学内容だが、細胞周期は厳密に制御されており、様々なチェックポイントがある。
・DNA複製が完了していなければ、G２期からM期への進入が阻止される。
・M期において、染色体が紡錘体で正しく配置されていなければ、後期への進入が阻止される。
・G１期において、ゲノムが損傷を受けた場合、S期への進入が阻止される。
・S期の途中でゲノムが損傷を受けた場合、DNAの複製が阻止される。
●細胞周期の長さは細胞によって様々である。２４時間程度の細胞が多いが、たとえば活発に増殖しているリンパ球は５時間程度でその数を倍加させる。
●体細胞分裂による細胞増殖は、生体内で注意深く制御を受けている。
しかし、何らかの原因でそれらの制御機構が壊れ、無秩序に分裂してしまう細胞が現れることがある。そのような細胞を「がん細胞」と呼ぶ（正確には、生体のもつホメオスタシスに支配されず、自律性をもって増殖する細胞を指してがん細胞と呼ぶことが多い）。つまり、がん細胞は、異常な時期に、異常な場所で増殖を繰り返す細胞である。
一般に、がん細胞は、永遠の増殖能を持ち（テロメラーゼが発現している。がん細胞がどのように高いテロメラーゼ活性を獲得するかについての分子機構はあまりわかっていない）、周囲の細胞による制御を受けない（たとえば接触による増殖抑制の効果を受けない）。正常な細胞は、周囲の細胞から増殖に関するシグナルを受け取り、成長と分裂をすべきかどうかを決定している。
がん細胞が生じる原因には、がん抑制遺伝子の変異などがある。がん抑制遺伝子群がコードするタンパク質は体のあらゆる部位で機能している。がん細胞を破壊する免疫のしくみ（たとえばNK細胞による破壊）があるが、それを逃れようとするがん細胞もある（「逃れようとする」という表現は正確ではない。大学生になったら自身でも勉強してほしい）。
●高校生は、教科書に合わせて、分裂期の終わりに細胞一個あたりのDNA量は半減する、とざっくり知っておけばいい。『厳密にどこまでを終期とみなすか』という議論よりも、『DNAを正確に複製、分配するしくみや、各細胞周期の時期が厳密に制御されているということ』のほうが生物学的に重要である。



＊動画では、高校教科書に合わせ、「『The Cell 細胞の分子生物学』ではM期に５つのステップが含まれるとしている」というようなことを言っているが、『The Cell 細胞の分子生物学』では前期と中期の間に前中期を置いているため、正確には６つのステップに分けている。高校では、前中期を前期の中に含める解釈をしているので、正確に言えば「高校教科書風に表現すれば、細胞質分裂を区別するなら、５つのステップに分けられる」ということになる。高校生は気にする必要ありませんが、念のため。
また、『The Cell 細胞の分子生物学』では、「有糸分裂は従来、顕微鏡下で観察される染色体の挙動を基にして前期、前中期、中期、後期、終期の５つの期間に区分されてきた。有糸分裂が完了するとM期の第二の事象である細胞質分裂」が起こるとしている。つまり、M期の中に、明確に、有糸分裂と細胞質分裂を別に入れ込んでいる。これは、基本的にキャンベル生物学と同じ解釈である。
ただし、『キャンベル生物学』では、一部に「細胞質の分裂は、通常終期後半に進行する」としており、これは読み方によっては細胞質分裂を、高校教科書のように、終期の一部とする考え方である。
『ワトソン遺伝子の分子生物学』によれば、やはり、終期の後に細胞質分裂が続くように図が描かれている。しかし、「有糸分裂の最終段階は終期で、分離したひとそろいの染色体の周囲に核膜が再生される。ここで、細胞質分裂とよばれる現象によって2個の細胞になるように細胞質が物理的に区切られ、細胞分裂は完了する」としている。「ここで」とあるので、終期に細胞質分裂が完了するようにも読める。
『岩波生物学辞典』によれば、終期とは「真核生物における細胞周期のM期あるいは有糸分裂を5段階に分けたときの，最後の時期．後期に続き，核分裂が完了して娘核が形成されるまでの期間」である。なので、この記述のみを読めば、終期に細胞質分裂は完了しないことになる。しかし、その後に「終期は，核分裂の最後の時期であるとともに細胞質分裂の時期でもある」ともしている。そして、M期の項には「前期・前中期・中期・後期・終期の5段階に分け，終期には細胞質分裂も起こる．多細胞生物の細胞のM期には，染色体凝縮，核膜崩壊，紡錘体(分裂装置)形成，染色体の分配と細胞質分裂などにみられる顕著な細胞内構造の再編成が起こる」と記載しており、この記載通りに読めば、終期に細胞質分裂を含めることになる。
以上、色々書いたが、つまり、解釈は揺れ得るということである。高校生は全く気にする必要はない。大学入試では教科書の解釈に合わせればよい。


0:00 体細胞分裂に伴うDNA量の変化（基本）
3:09 DNAの変化（詳細）
5:31 細胞質分裂（DNA量が半減する瞬間）
8:26 姉妹染色分体と相同染色体
9:31 細かい話。高校生は無視してよい。
13:28 DNA量と細胞数のグラフ

#生物基礎
#高校生物
#体細胞分裂

体細胞分裂に関するグラフ　高校生物基礎

【 note : https://note.com/yaguchihappy 】 
クローン選択説について説明します。
細胞性免疫の解説
   • 細胞性免疫　高校生物基礎  
体液性免疫の解説
   • 体液性免疫　高校生物基礎  
●クローン選択・・・まず、リンパ系前駆細胞から、多数のリンパ球が生じる。それぞれのリンパ球は異なる抗原レセプターを持つ。それらのリンパ球のうち、体内の随所にある自己抗原と結合する（自己を攻撃する可能性を持った）リンパ球は、成熟前に排除される。成熟したナイーブリンパ球が持つレセプターが、提示された非自己抗原と結合すると、そのリンパ球は活性化され、分裂によって数を増やし、エフェクター細胞へと分化する。
●クローン選択説の前提：
①リンパ球は固有の特異性のあるレセプターを１種類ずつもつ。
②外来分子と、自身のもつレセプターがよく結合した場合、リンパ球は活性化される。
③活性化されたリンパ球に由来するエフェクター細胞は、もとの細胞（親細胞）と同じ特異性を有する。
④普遍的な自己分子とよく結合するリンパ球は、発生初期段階で消失するため、成熟リンパ球のレパートリーには存在しない。
●ナイーブ細胞にも多様な種類が既に存在する。たとえば、ヘルパーT細胞のナイーブな細胞は、ナイーブヘルパーT細胞などと言われる。
●講義で見たように、自己抗原に対する免疫は抑制されている。自己に対して免疫が働かない仕組みを免疫寛容という。
●T細胞は提示された抗原しか認識しないが、B細胞は自身のBCRで直接抗原を認識し、活性化する。（それとは別にヘルパーT細胞からも活性化を受け、抗体産生細胞に分化する。）板書の左の図では、T細胞が抗原を認識している図を描いているが、抗原を提示している抗原提示細胞は省略している。T細胞が抗原を直接認識することはない。T細胞は「提示された」抗原を認識する。
●講義ではさらっと流したが、T細胞のTCRも、免疫グロブリンのように遺伝子の再編成によって多様化する。遺伝子の再編成により生じるリンパ球の種類は何百万種類以上とも言われ、地球に存在しないような抗原を認識するものまで含まれると言われる。
●リンパ球には自然免疫にはたらくN K細胞もある（まだ機能について未知な所が多い。MHCによる抗原提示をさせないようなウイルスに感染した細胞[MHCを出していないような細胞]などを認識して殺すと言われる）。
●驚くべきことに、バーネットという人がこのクローン選択説を提唱した当時は、抗体の構造やリンパ球の詳しい働きなどはまだわかっていなかった。
●自分の組織や細胞に由来する様々な抗原を自己抗原という。たとえば、各臓器に特異的に発現するタンパク質が自己抗原になることもあれば、遺伝子の複製、転写、翻訳といった、細胞の基本的生命現象に必須の酵素や因子が自己抗原になることもある。
●ナイーブ細胞はリンパ管と血管を循環し続ける。
●T細胞は胸腺にある細胞により選択を受ける（自分を攻撃しかねないT細胞や、全く役に立たないT細胞はここで死亡する）。
●T細胞は胸腺で既にヘルパーT細胞、キラーT細胞の運命が決まっている（ナイーブの段階で運命は分かれている）。
●B細胞にもエフェクター細胞という名前を使うことがある。エフェクターB細胞は、つまり抗体産生細胞である。
※もちろんT細胞やヘルパーT細胞のような書き分けを行なっていない高校教科書もあります。それでも講義の本質は変わりません。
補足：「MHC」が遺伝子を指しているのか、タンパク質を指しているのかを区別するために、MHCが発現してできたタンパク質を「MHC分子、MHCタンパク質」と呼ぶことが多いが、単に「MHC」と呼ぶこともある（たとえば『スタンダード免疫学』丸善出版、『免疫学コア講義改訂4版』南山堂）。免疫の単元は、すぐに教科書の内容が大きく変わるので、高校生は必ず最新の教科書と資料集で用語の使われ方をチェックし、大学入試では教科書と資料集の解釈にあわせること。細かい用語がたくさん登場して大変だろうが、本質は、『有額脊椎動物は、自己と他者を区別するための、精巧なシステムを獲得した』ということである。

●遺伝子の再編成の解説
   • 遺伝子の再編成【免疫】　高校生物  

#高校生物
#生物基礎
#免疫

クローン選択説【免疫】　高校生物基礎発展

【 note : https://note.com/yaguchihappy 】 
体液性免疫について講義します。
語呂「体を駅で交代（体液性免疫は抗体を用いる）」無意味な語呂ですね。正直に体液中に抗体を分泌、と捉えた方が覚えられそうです。

●体液性免疫では、Ｂ細胞が抗体産生細胞に分化し、抗体を分泌する。　
①樹状細胞が食作用で抗原を取り込みヘルパーT細胞に抗原提示を行う。
②ヘルパーＴ細胞がＢ細胞を活性化させる。
③Ｂ細胞が抗体産生細胞に分化し、抗体を体液中に分泌する。
＊「生産（せいさん）」ではなく「産生（さんせい）」なので注意！
④抗原と抗体は抗原抗体反応を起こす（そしてマクロファージが食作用で排除する）。
●体液性免疫にはたらく抗体は、免疫グロブリンとよばれるタンパク質で、H鎖（長いのでヘビー）２本とL鎖（短いのでライト）2本の計4本のポリペプチド鎖からなる。それぞれの鎖には可変部と定常部がある。
可変部とよばれる部分は抗体によってアミノ酸配列が異なっていて、それぞれ特有の立体構造をもつ。抗体は可変部で抗原と特異的に結合する（可変部の構造によって結合できる抗原が異なる）。
L鎖とH鎖、およびH鎖同士はS-S結合で結合している（S-S結合は、アミノ同士の特殊な結合。S-S結合があるおかげで、タンパク質は正常な立体構造がとれる）。資料集で免疫グロブリンの図を見ておこう（難関大志望者は免疫グロブリンは描けるようにすること）。以下のnoteに簡単な図がある。
https://note.com/yaguchihappy/n/n24535918fc56


問題：以下の文章は免疫に関わるある細胞を説明したものである。その細胞とは何か。
「もともとは、他の血球と同じく、造血幹細胞に由来する細胞である。この細胞は食作用活性を持つ。この細胞の働きは、抗原提示細胞として、ＭＨＣを用いて、Ｔ細胞に抗原を提示し活性化させ獲得免疫を促すことである。樹状の突起を有す特徴的な形態から名前が付けられた」
答え：樹状細胞（２０１１年に樹状細胞の命名者はノーベル生理学・医学賞を受賞している）

問題：Ｂ細胞はヘルパーＴ細胞に活性化されるとどのように変化するか。
答え：抗体産生細胞に分化し、抗体（実体は免疫グロブリンというタンパク質）を分泌するようになる。
 

#高校生物
#生物基礎
#体液性免疫

体液性免疫　高校生物基礎

【 note : https://note.com/yaguchihappy 】 
細胞性免疫、キラーT細胞について講義します。
語呂「キラキラで小さい（キラーT細胞が関わる細胞性免疫）」小さいの、ちい、でTと読む。無理矢理ですね。


●細胞性免疫では、キラーＴ細胞が、直接ウイルス感染細胞などを殺傷する。
①樹状細胞が食作用で抗原を取り込み、ヘルパーT細胞とキラーT細胞に抗原提示を行う。
②ヘルパーＴ細胞がキラーＴ細胞を活性化させる。
③キラーＴ細胞が抗原に感染した細胞を直接殺傷する（ヘルパーＴ細胞はマクロファージなどの食細胞を活性化させる）。
●抗体から、細胞内に潜伏して逃れる細菌やウイルスがいる。結核菌などは、マクロファージに食べられた後でさえ、そのマクロファージの細胞内で生存する。そのような場合、細胞ごと潰してしまう細胞性免疫が役に立つ。
●ヘルパーＴ細胞はマクロファージなどの食細胞を活性化させる物質を分泌する。もともと「細胞」性免疫とは、食「細胞」を活性化させる免疫として知られていた。
●細胞が分泌して、自分の近くにいる他の細胞に働きかけるような物質を総称してサイトカインという。特に白血球が分泌するサイトカインをインターロイキン（白血球＝ロイコサイトleukocyte。インターロイキンinterleukinは、「白血球間の相互作用に働く生理活性物質」という意味の造語）という。
●Ｔ細胞は、骨髄にある造血幹細胞から未熟な状態で生じ（骨組織に守られる骨髄は造血組織である。つまり骨髄は血球産生の場である）、胸腺Thymusへ移動して成熟（分化）することが知られている（対して、Ｂ細胞は骨髄で分化し、そのまま骨髄内でおおよそ成熟する）。また、Ｔ細胞受容体はＭＨＣ分子と結合した抗原ペプチドを認識するが、抗原分子あるいは抗原ペプチドそのものとは直接結合できない（対して、Ｂ細胞は、抗原と直接結合できる受容体をもつ）。
●インフルエンザが毎年流行るのはなぜだろう？実はインフルエンザは点突然変異を繰り返している。さらに、異なるタイプのインフルエンザ同士でＲＮＡ遺伝子組換えが起こる場合がある。この場合は大流行になることがある（『新型インフルエンザ』は、新しくヒトの世界で感染するようになったものを指すこともあるが、多くは行政的な用語として使われており、生物学的定義は明確でない）。

問題：細胞性免疫において、ウイルス感染細胞などを殺傷する細胞を答えよ。
答え：キラーＴ細胞

問題：胸腺を切除したマウスでは、移植された組織に対する拒絶反応の程度が低下することが知られている。胸腺はＴ細胞が成熟する場所である。このことからいえることは何か。１つ選べ。
①拒絶反応にはT細胞が関わる。
②拒絶反応にＴ細胞は関与しない。
③拒絶反応を起こすために胸腺は必要ない。
答え：①

●かつて、体を守る仕組みには「体液」が関わるとする体液説と、「細胞」によるとする細胞説が対立していた。北里柴三郎による血清学の発展によって細胞説の影は一時薄くなったが、現代では、「体液性免疫」と「細胞性免疫」という２つの仕組みが存在することが明らかになっている。体液説と細胞説はどちらも正しかったのである。
＊北里柴三郎：破傷風菌の発見者。ジフテリアおよび破傷風抗毒素血清の発見者。慶応義塾大学医学部、日本医師会を設立し、初代医師会長となった。門下に志賀潔がある。
＊志賀潔：赤痢菌を発見。赤痢菌属（シゲラ属 ）Shigella は、志賀潔を称えて命名された。
＊ジフテリア菌、破傷風菌、赤痢菌はすべて細菌（ジフテリア菌はコリネバクテリウム属、破傷風菌はクロストリジウム属）。



#恒常性
#生物基礎
#細胞性免疫

細胞性免疫　高校生物基礎

【 note： https://note.com/yaguchihappy 】 
ATPのはたらき（呼吸や光合成との関係）について講義します。

ATPの構造について
   • ATPの構造【ATP①】　高校生物基礎  

●発展生物を学んだ人は、光合成について、以下の現象まで理解しておく。
・光エネルギーは葉緑体のチラコイド膜にあるクロロフィルを活性化させる。
・その結果、光化学系IIから光化学系Iへ電子が伝達される。電子伝達系により、ストロマからチラコイド内にプロトンが能動輸送され、そのプロトンの濃度勾配を利用してATP合成酵素により ATPが合成される。このしくみを光リン酸化という。
・光化学系IIでは、電子伝達に伴い、水が分解され、電子が引き抜かれる。その際、酸素が副産物として発生する。
・光化学系Iでは、電子伝達に伴い、電子がプロトンと共にNADP +と結合し、NADPHが生じる。
・高エネルギー運搬体であるATPとNADPHを用いて、ストロマで起こるカルビン・ベンソン回路により、炭水化物が合成される。その際、ルビスコという酵素が二酸化炭素を固定する反応を触媒する。


問題：ATPが関わる反応を４つ選べ。
①ホタルの発光　②光合成　③呼吸　④カタラーゼによるH2O2の分解　
⑤ヘモグロビンとO2の結合　⑥筋収縮
答え：①②③⑥（もちろんATPが関わる反応は膨大にあるが、特に試験に出やすいのはこのへん）

●ATPは、生理的条件下では、ATP分解酵素の作用を受けなければ安定なので、勝手に加水分解されるようなことはない。
つまり分解反応における活性化エネルギーが高い。
したがって効率的に化学エネルギーの運搬に寄与することができる。
●ATPは、不安定なリン酸結合をもつヌクレオチドの一つとして最も古く発見された(1929)。現在では様々な生命活動のためのエネルギー供給源になることが知られており、生体のエネルギーの「通貨」と見なされている。ATPは広く生体に存在し、例えば哺乳類の骨格筋には静止状態で100 g当たり0.35～0.4 g含まれる。2個の高エネルギーリン酸結合をもち、リン酸基が離れることにより多量のエネルギーを生じる。
●ATPは、生理的条件下では、ATP分解酵素の作用を受けなければ安定なので、勝手に加水分解されるようなことはない。
つまり分解反応における活性化エネルギーが高い。
したがって効率的に化学エネルギーの運搬に寄与することができる。
●ATPは加水分解されやすい高エネルギーリン酸結合（リン酸無水結合）で化学エネルギーを運ぶ。

#代謝
#生物基礎
#ATP

ATPのはたらき【ATP②】　高校生物基礎

【 note : https://note.com/yaguchihappy 】 
細胞骨格と細胞間接着についてわかりやすく解説します。
語呂「密着！接着剤で付けるボタンですの！（上から、密着結合、接着結合、ボタンの様なデスモソーム）」
語呂「悪に接着、夢中デス（アクチンフィラメントが関わる接着結合、中間径フィラメントが関わるデスモソーム）」


問題：カドヘリンがはたらくために必要なイオンを答えよ。
答え：カルシウムイオン

問題：物質が、中の空洞を通ることができるような形式の結合を何というか。
答え：ギャップ結合

問題：真核生物の鞭毛や繊毛の形成に関わる細胞骨格を答えよ。
答え：微小管

問題：アメーバ運動や細胞質分裂、原形質流動、筋収縮に関わる細胞骨格を答えよ。
答え：アクチンフィラメント


●ほぼすべての真核生物に、アクチンとミオシンからなる収縮装置が発見されてる。我々の筋細胞は、この収縮装置を高度に発達させたものだと考えられている。
●植物に中間径フィラメントのケラチンは見つかっていない。植物細胞では細胞壁が細胞「外」骨格として存在し十分頑丈なので必要ないのかもしれない。植物にもラミンは存在することが知られている。
●語尾が「-in」で終わるものは一般にタンパク質。チューブリン、キネシン、ダイニン、ケラチン、アクチン、ミオシン、カドヘリンは全てタンパク質。
●密着結合は、G. E. Palade（1974年度ノーベル生理学・医学賞受賞）が、上皮組織の細胞－細胞間結合構造として、電子顕微鏡上において見いだした。
密着結合は水も漏らさぬぴっちりした閉鎖結合をつくる。このため、皮膚の上皮細胞層、あるいは血管の内皮細胞層から体液は漏れ出てこない。
腸における上皮細胞でも密着結合は重要である。食べたものが細胞の隙間に入り込んでどこかへ行かないようにしなければならないからである。
このような密着結合の機能はバリヤー機能と呼ばれる。
密着結合の構成タンパク質は11種類知られている。京都大学の月田承一郎が発見したオクルディンとクローディンの2種類が膜介在型タンパク質である。この2種類のタンパク質を補佐する9種類のタンパク質が膜裏打ちタンパク質として存在する。
●高校で学ぶ接着結合は、大学ではアドヘレンスジャンクションと言うことが多い。密着結合とデスモソームの中間にあるので中間結合とも呼ばれる。これら三つの接着装置を一緒にして接着装置複合体と呼ぶ。
接着結合では、細胞膜が約20 nmの間隔をおいて平行し、細胞間隙を電子密度のわずかに高い物質が満たす。細胞膜に接する細胞質の部分にはαカテニン、βカテニンなどを中心とする細胞膜裏打ちタンパク質の蓄積が見られ、この裏打ち構造を介してアクチンフィラメントが密に結合している。
機能としては、隣り合う細胞間の接着にあずかると考えられ、接着分子としてカドヘリンが知られている。この結合は細胞表面を全周にわたって取り巻く。
＊カドヘリンはcalcium-dependent adhesion moleculeが語源（カルシウム依存的な接着分子）。多くの種類がある。竹市雅俊が発見・命名した。
＊カドヘリンが働くためにはカルシウムイオンが必要である（非常によくテストに出る）。
●デスモソームは、上皮細胞などにみられる細胞間接着装置の一つである。細胞膜の下には厚さ10～20 nmの電子密度の高い部分があり、デスモプラキンやプラコグロビンなどが存在する。その部分に向かって中間径フィラメントが近寄り、ループを描いて細胞質内へ戻っている。細胞間にはカドヘリンがある。
デスモソームは細胞間の機械的結合を強める働きをしていると考えられている。
●ヘミデスモソームは、上皮細胞の接着構造の一種で、上皮細胞がその下の基底膜に結合する細胞－細胞外マトリックス接着構造である。有名な細胞外マトリックスの成分としてコラーゲンがある。細胞膜介在タンパク質としてインテグリンなどがある。
＊ヘミデスモソームは細胞-基質間接着装置である。まるでデスモソームの半分のような形をしている。いくつかのタンパク質を介して中間径フィラメントが密に結合している。
※生物の組織は、細胞と細胞以外の物質からできている。細胞以外の物質の固体部分（線維状、シート状の構造物も含む）を総称して細胞外マトリックスと呼ぶ。構成分子として有名なのはコラーゲンと言うタンパク質である。
noteに少し簡単な図があります。
https://note.com/yaguchihappy/n/n4e9d86b2e7a3

●原形質流動は、細胞運動のひとつで、厳密には植物や菌類において細胞の形が変わらずに内部の細胞質が流れるように動く現象をいう。生命活動であるので、細胞が死ねば止まる。たまにテストに問われる。
原形質流動は細胞小器官が輸送される現象であり、細胞小器官に結合したミオシがATPの加水分解エネルギーを用いてアクチンフィラメントの上を滑ることにより、流動力が発生する。
一部の菌類では、微小管系が細胞小器官の輸送に関与していることが知られている。
広義には、アメーバ運動を含め、細胞内において細胞小器官が輸送される現象を原形質流動と呼ぶことがある。
光原形質流動は、原形質流動が光で誘発される現象で、カナダモやオオセキショウモの葉肉細胞で観察されている。オオセキショウモでは、光は、細胞内のCa2＋濃度に作用し、それによって原形質流動に働くミオシンの活性を調節していると考えられている。
生物学的な意義やしくみについてはわかっていないことも多い。
●動物の腸では、柔毛とよばれる突起があり、そこから分子やイオンを選択的に吸収している。
その一方で、細胞間を分子が自由に移動して毛細血管に入るのを防ぐために、密着結合という細胞間接着で小腸上皮細胞の細胞同士は隙間なく固く結びつけられている。
●植物の根は、表皮細胞のひとつである根毛と呼ばれる突起から水や栄養を吸収する。
内皮細胞の細胞間にはカスパリー線と呼ばれるバリアがあり、細胞間を分子やイオンが自由に移動して維管束に入るのを防いでいる。これは、動物の腸とよく似ている。動物の腸の密着結合と植物のカスパリー線は、本質的な働きは同じである。このような動物の腸と植物の根の類似性から、植物の根は裏返しの腸と呼ばれることもある。
●正確には、ニューロンでは、１本の微小管が伸びているわけではない。いくつもの短い微小管が同じ向きで、重なり合いながら配置されている。

0:00 ポイントの解説
3:29 微小管とアクチンフィラメントの構造
4:37 べん毛の９＋２構造
5:27 微小管と紡錘体
6:04 モータータンパク質（キネシン・ダイニン）
7:20 アクチンフィラメントとアメーバ運動・細胞質分裂
8:11 細胞接着


#生物
#細胞骨格
#細胞間接着

細胞骨格・細胞接着　高校生物

【 note : https://note.com/yaguchihappy 】 
ペプチドホルモン、ステロイドホルモンについて講義します。
語呂「10日で捨てろ（透過、ステロイドホルモン）」

●ホルモンとは、内分泌腺から血中に分泌される情報伝達物質の総称である。
●ホルモンhormoneの語源は「引き起こす」を意味するギリシャ語（horman）。ちなみに、焼き肉のホルモンは「ほうるもん（捨てる物）」に由来していると言われている。
●細胞は、受容体とよばれるタンパク質を持っており、その受容体にホルモンが結合することで細胞の中で特定の化学反応がスタートする。受容体は細胞膜上（ペプチドホルモンの場合）にあったり、細胞内（ステロイドホルモンの場合）にあったりする。
●細胞膜はリン脂質、つまり脂質（非極性分子）なので、同じ脂質の仲間であるステロイドホルモンは通過できます。極性分子は、同じ極性分子である水分子に引き付けられ、生体膜を横断することができない。
●チロキシンはステロイドホルモンではないが、脂溶性なので、細胞膜を通過できる。
●例外的に、細胞膜上の受容体に結合するステロイドホルモンもある。ステロイドホルモンであるプロゲステロンは、両生類では卵細胞膜に局在する膜受容体に結合し、細胞内情報伝達系を介して卵成熟を誘起する。
●ステロイドはシクロヘキサン環三つとシクロペタン環一つが繋がった構造（ステロイド核）をもつ化合物の総称である。胆汁酸やコレステロール、ホルモンとして動植物中に広く存在している。この複雑な有機物は、十九世紀から研究者の注目を集めていた。ステロイドのひとつに性ホルモンがある。ドイツの研究者ブーテナントは、女性ホルモンの結晶、男性ホルモンの結晶の単離に成功した。彼は性ホルモンの結晶単離と化学構造の解明の業績で1939年のノーベル賞に選ばれたが、ナチスが受賞を禁じたため辞退した。その後、第二次世界大戦後の1949年に受賞した。彼はさらに昆虫の脱皮・変態ホルモンであるエクジソンの単離に成功している。



問題：一般に細胞膜を通過できるのは①ステロイドホルモン②ペプチドホルモン　どちらか？
答え：①

問題：ペプチドホルモンの受容体はふつう①細胞膜　②細胞質　のどちらにあるか？
答え：①（ペプチドホルモンは細胞膜を通過できない。ペプチドホルモンは細胞膜上で受容体と結合する。その情報は細胞内にある別の物質に伝わる。その結果、細胞内で調節タンパク質がＤＮＡに結合し、転写を調節する。逆に、脂溶性のステロイドホルモンは細胞膜を通過できるので[細胞膜の主成分はリン脂質]、ステロイドホルモンの受容体は細胞質にあることが多い。ステロイドホルモンとその受容体は結合した後、セットになってＤＮＡに結合し、転写を調節することが多い）

#生物
#高校生物
#ホルモン

ペプチドホルモンとステロイドホルモン　高校生物

【 note : https://note.com/yaguchihappy 】 
動物細胞について講義します。
●核　膜
構造：2 枚の膜からなり（二重膜構造）、核膜孔（mRNAが通る）とよばれる小さな穴が多数ある。小胞体と一部で連続している。
はたらき：DNAの保護。
●核小体
構造：ＲＮＡとタンパク質が主成分。膜で包まれていない。
はたらき：リボソームの合成。
＊核小体は、ｒRNA遺伝子を含む染色体領域を中心としてタンパク質とRNAが集合した小球体である（活発に転写中のｒRNA遺伝子を取り巻くタンパク質と、RNAの網目構造になっている）。核小体の主な機能はリボソームの合成である。リボソームの合成は、ｒRNAの転写、修飾、切断、リボソームタンパク質の集合（リボソームタンパク質は核外から運び込まれる）などの反応によって行われるが、各ステップには不明な点も多い。多段階反応の結果、小サブユニットと大サブユニットができるが、これらはまだ未完成であり、核膜孔を通って細胞質へ輸送され、初めて機能を持った最終的なリボソームになる。
●染色体
構造：DNAとタンパク質（ヒストンというタンパク質など）からなる。通常は糸状であるが、細胞分裂時には凝縮する。
酢酸カーミンや酢酸オルセインなどの色素でよく染まる。
はたらき：DNA は遺伝子の本体。
●ミトコンドリア
構造：2 枚の膜で包まれ（二重膜構造）、 DNA （細菌と同じ環状）を含む。ヤヌスグリーンで青緑色に染まる。
語呂「三鷹は高級住宅地（ミトコンドリア、呼吸、二重膜）」
はたらき：呼吸によって有機物を分解し、ATP（アデノシン三リン酸）を生成。
●リボソーム
構造：ｒRNAとタンパク質からなる。小胞体の表面に付着しているものと、細胞質に散在しているものがある。膜に包まれていない。
はたらき：タンパク質の合成（翻訳に関与）。
＊リボソームは、大サブユニット（約４９個のタンパク質と３個のｒRNAからなる）と、小サブユニット（約３３個のタンパク質と１個のｒRNAからなる）からできている。リボソームの大サブユニットと小サブユニットの完全な三次元構造が解明されたのは２０００年のことである。リボソームの「ｍRNA上にｔRNAを配置する働き」や「アミノ酸同士のペプチド結合形成の触媒作用」を持っているのは、ｒRNAの部分である。すなわち、リボソームは一種のリボザイム（触媒活性を持つRNA）と見なすことができる。
●小胞体
構造：リボソームが付着している粗面小胞体（そめんしょうほうたい）と、付着していない滑面小胞体（かつめんしょうほうたい）がある。
＊リボソームがたくさんくっ付いていて、表「面」を触るとざらざらして「粗」そうだから「粗面」小胞体と覚えよう。
はたらき：多様な働きがあるが、特にテストでは「物質の輸送に関わる」「物質の輸送路」と表現されることが多い（タンパク質が入った小胞がゴルジ体に送られる。「小胞をつくるから小胞体」と覚えよう）。
●ゴルジ体
構造：へん平な袋状の構造が層状に重なっている。動物の消化管の腺細胞など、分泌と関係ある細胞で多い。
はたらき：物質の濃縮・分泌・修飾（タンパク質への糖の付加など）。
たとえば、ゴルジ体は、小胞体から小胞を受け取り、内容物を修飾した後、細胞外に向けて分泌したりしている。
●中心体
構造：微小管からなる中心粒を含む。膜に包まれていない。直交する１対の中心小体（中心粒）から微小管が伸びている。中心体は、動物と、コケやシダなど精子を作る植物に存在する。
はたらき：紡錘体の形成。べん毛・繊毛の形成。
語呂「せんべいにチューしよう（繊毛・鞭毛、中心体）」
＊中心小体には、九個の三連微小管が配置されていると考えられている。
noteに簡単な図があります。
https://note.com/yaguchihappy/n/n9ffb0ce38365

●トランスポゾンを発見しノーベル賞を受賞したマクリントックは、次のように語っている。「細胞を顕微鏡で観察するとき、私はあたかも細胞の中に降りていき、その辺りを見回すのです」
●膜で包む、という進化は非常に重大な意味を持つ。それは自己と他人を分ける、はじめの仕切りである。生物基礎で「すべての生物は細胞でできている」と習うが、細胞とは、「細胞膜で包まれた構造体」なので、その本質は「膜」の仕切りである。外液（他者）と内液（自己）を分けることが、生命のはじまりであった。極性をもつ水を、水から分けるには、極性を持たない脂質で仕切るのがよい。生体膜が脂質でできているのは偶然ではない。

問題：二重膜でつつまれた構造体はどれか。また、膜で包まれていない構造体はどれか。すべて選べ。
①リボソーム　　②ゴルジ体　　③液胞　　④ミトコンドリア
⑤中心体
答え：二重膜④、膜で包まれていない①⑤ 




「the key to every biological problem must finally be sought in the cell; for every living organism is, or at some time has been, a cell.」
（生物学のあらゆる問題を解く鍵は、最終的には細胞に求めなければならない。なぜなら、すべての生物は１個の細胞であるか、または過去のどこかで１個の細胞であったからである。）
E.B.ウィルソン『The cell in development and heredity』より



#生物
#高校生物
#細胞

動物細胞【細胞①】　高校生物

【 note : https://note.com/yaguchihappy 】 
ウイルスについて解説します。ウイルスは、悪魔でも、呪いでもありません。生物学的にウイルスを考えます。
●入試に出題される点を中心に説明していますが、発展や雑談も多く含んでいます。
●動画中の系統樹には、原核生物である古細菌ドメインは描いていません。
●ウイルスは、細胞でできていない、単独で増殖できない、RNAに遺伝子を持つものがいる、ATPを用いた代謝を行わないなどの理由から、生物とは呼べません。
●1mm=1000μm（マイクロメートル）=1000,000nm（ナノメートル）です。
●RNAウイルスには、逆転写酵素によって、RNAからDNAを作り出すものがいます。この、RNAをもとにDNAを作り出す現象を、まるで転写の逆のような現象なので、逆転写といいます。
また、ウイルスも、遺伝子をRNAやDNAに持ちます。だから、PCRでそれらを増幅にかけることで、ウイルスの存在量を推定することができるのですね。（ウイルス由来の核酸にのみ存在する配列に対してプライマーを設計すれば良いわけです。RNAはDNAに逆転写してからPCRで増幅させることが多いです）。
●空気中にはRNA分解酵素が大量に存在します。地球上の至る所に存在するRNA分解酵素は、元々生物の体にあったものと考えられています。もしかしたら、これほど大量に生物がRNA分解酵素を持つのは、ウイルスへの対策なのかもしれません。
●大学入試を意識して解説しています。現実には様々な例外があります。ウイルスを生物に含める学者もいます。
● ウイルスvirusの基本構造は、ゲノムを含む、つまり遺伝情報を担う、核酸（ DNAあるいは RNAのいずれか）と、それを取り囲むタンパク質の殻からなっている。中心のウイルス核酸とそれに随伴するタンパクをコア coreと呼ぶ。このコアを保護する形でカプシド capsidと呼ばれるタンパクの殻が取り囲んでいることが多い。
さらに、宿主細胞からくっついてきた、エンベロープという脂質二重層を纏うものもいる。
A.M.Lwoffら(1957)は、「細胞内だけで増殖し、潜在的に病原性をもつ感染性の粒子」のうち、次のような属性をもつものをウイルスと定義した。
(1)核酸としてDNAかRNAのどちらか一方をもつ。
(2)核酸だけから複製される。
(3)二分裂で増殖しない。
(4)ATPを用いたエネルギー代謝系を欠く。
(5)宿主のリボソームをタンパク質合成に利用する。
これらのことから一般にウイルスは生物とは別の扱いをされる。
生物と非生物の間などと言われることもある。
その起原については、動画で説明した説の他に、小型のトランスポゾン（動く遺伝子）が独立して細胞外に出られる機能をそなえるに至ったものとする説など、色々な説がある。
●ウイルス感染が宿主細胞に 与える影響にもさまざまなものがある。
①子ウイルスが全く産生されない中絶タイプのウィルス感染。
②感染細胞そのものの死もなく子ウィルスもきちんと放出される生産的なウイルス感染。
③宿主細胞に潜伏感染が成立してしまうタイプのウイルス感染。そのような潜伏感染タイプのウィルスは数ヵ月後あるいは数年後に再活性化され、生産的感染へ誘導されることがある。（ウイルスの核酸はウイルスによって宿主の染色体へ挿入される事もあれば、挿入されないこともある。）
④宿主細胞が死に至り子ウイルスは産生されるタイプのウィルス感染
である 。
●動画に出てくるdsDNAの、dsとは、ダブル　ストランド、二本鎖という意味である。ssDNAのssとは、シングル　ストランド、一本鎖という意味である。
●コロナウイルスは、ssRNA、つまり一本鎖RNAにゲノムをもつウイルスである。このゲノムの情報は、まだ不明な点が多いが、 mRNAとなることが知られている。

#生物基礎
#ウイルス
#高校生物
#新型コロナウイルス

ウイルス　高校生物・生物基礎

【 not :  https://note.com/yaguchihappy 】 
活性化エネルギーについてわかりやすく講義します。
後半、少し大学内容に足を踏み入れます。我々は宇宙の法則に逆らうことはできません。利用することができるだけです。
語呂「姑息な手で火星を下げる（酵素は活性化エネルギーを下げる）」
問題：酵素は、活性化エネルギーを（　）する。空欄を埋めよ。
答え：低く

酵素のグラフについての講義
   • 酵素に関するグラフ　高校生物  

●ある種の酵素は、酵素がない状態では１０億年に１回しか起こらないような反応を、５秒に１回引き起こす。それほど活性化エネルギーの低下による反応速度の上昇は劇的である。
●動画の中の、基質A1、A2と酵素の反応について。A1と酵素が結合し遷移状態になるための活性化エネルギーは低く、さらにA1と酵素が合体した物（A1－酵素複合体）と、A 2との間に起きる反応の活性化エネルギーも低い。そのため、酵素のない条件より、速く反応が進行する。
A1が、触媒なしで A 2になるための活性化エネルギーはとても高い。
●当然、遷移状態となっても、元に戻ってしまうこともあり得る。遷移状態では、Bだけでなく、 Aよりも高いエネルギーレベルにあるからである。 A方向に転げ落ちることもあり得る。
● 一般に平衡にある系がほかの平衡状態に移る場合には、その途中に両状態よりも高いポテンシャルエネルギーの障壁を乗り越えなければならない。この障壁を乗り越えるのに要するエネルギーを活性化エネルギーという。（知らなくて良いが、統計力学的な解釈によると、活性化は系のエネルギーが衝突その他によって内部自由エネルギーになるためと考えられ、とくに活性化自由エネルギーという。反応原系から生成物が生じる中間段階として一つの遷移状態が存在するが、この遷移状態と原系のエネルギー差が活性化エネルギーである。すなわち、原系と生成系の間にはエネルギー障壁があり、この高さが活性化エネルギーに相当するのである）
●酵素の活性部位の形状や、電荷の分布、水素結合、暫定的な共有結合、金属イオンへの配位などにより、基質の動きや高次構造が制限を受け（現在では、酵素もそれに伴って歪むことが知られている）遷移状態に近い形に固定される。活性部位の構造を使って最適な位置に基質を固定している。その結果、酵素ー基質複合体は、高いエネルギー無しに、遷移状態に移行し、生成物と酵素になるのである（酵素の歪みは元に戻る）。
酵素がある場合の反応速度は、ない場合に比べて10000000から10000000000000000000倍程度速い。
これは、酵素のない状態では、活性化エネルギーを超えるほどのエネルギーを獲得する基質は、奇跡的にうまい向きで衝突したもののみであるからである。したがって、熱力学的に進み得る反応であっても、酵素のない場合は、その速度は非常に小さい。（酵素があると、基質が、最適な配置で近付くことになるので、生成物に至る遷移状態へ劇的に形成されやすくなる）
大学生の言葉を使えば、酵素は、遷移状態となるためのエネルギーを供給するのではなく、遷移状態のエネルギーレベルを低くしているのである。
生体内で酵素が使われているのは、マッチの火のような活性化エネルギー投入法では、つまり高熱では、生体が壊れてしまうからである。
●DNAやタンパクはエネルギーレベルが高く、分解したほうが安定である。しかし、細胞内でDNAやタンパク質が勝手に壊れないのは、これらの分解反応には高い活性化エネルギーの山があるからである。
●実際は、動画の横軸は反応座標、縦軸はギブズエネルギーである。大学生になったら学ぶと良い。不安定な系は高いギブズエネルギーをもち、より安定な状態（低いギブズエネルギーをもつ状態）に変化しようとする。

0:00 酵素は活性化エネルギーを下げる
4:21 余談（大学内容）

#活性化エネルギー
#酵素
#高校生物

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