高校生物 生命の単位＝細胞 by 池田博明
第１節 細胞の発見＝細胞研究の技術に伴って新しい発見がされた
シングル・レンズの顕微鏡で レーウェンフック（オランダ）．
細胞・血球・精子・微生物をスケッチ
手製の顕微鏡 で フック（イギリス）
『ミクログラフィア』（1665）を刊行． コルクの切片中に小部屋を発見，cell（細胞）と名づけた。
顕微鏡の改良
ブラウン（イギリス，1831） 核を発見（ランの葉の表皮を観察）
シュライデン（ドイツ，1838） 植物について細胞説
シュワン（ドイツ，1839） 動物について細胞説
固定・染色技術の改良
フレミング（ドイツ，1882） 体細胞分裂の過程
電子顕微鏡の発達
細胞分画法
【実習】顕微鏡の使用法。材料はスギナの胞子。顕微鏡各部の名称・使用法・スケッチの仕方などを実習する。
【参考】細胞説の成立 （Britannicaより）
第２節 細胞の構造 ヒトの細胞は成人で60兆個あると推定。
その一般的な形態は核を細胞質が囲む。【図：核と細胞質】
核には遺伝子がある。
核の重要性を示す実験＝アメーバの分割実験【図で示す】
針で分割すると，有核部分は分裂していくが，無核部分は死亡してしまう
つまり，核があれば分裂して増殖することができる。
●第１項 血液中の細胞
ヒトの血液中には、無核の細胞がある。
それは赤血球である。【図：上面図と側面図】
核のあるはずの中心部がへこんでいる。
無核であるため寿命がある。血液中で90日から120日働いて死亡する。寿命の尽きた赤血球は肝臓で破壊される。
ところで，血液が赤いのはなぜだろうか。もちろん赤血球が赤いからである。
しかし，その赤色のもとはヘモグロビンにある。
ヘモグロビンというのは色素を持ったタンパク質である。色素の中心に鉄があり，酸化鉄は特に赤い。
【参考】動物によっては色素の中心に銅を持つものがいて，酸化銅は青いため，このような動物の血液は青い。例えばイカやタコの血液は青い。ヘモシアニンという色素タンパク質がある。 バナジウムを持つホヤの血液は緑色である。ホヤは冬になるとお店に出てくる。独特の臭みがある。
このヘモグロビンも →（肝臓で分解）→ ビリルビン（黄色）
肝炎で肝臓細胞が壊れると，このビリルビンが血液中に出て血液が黄色になる。これが黄疸という現象で肝炎の診断に使われる。
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【コラム】
私が肝炎になった話
肝炎の原因の多くはヴィールスである。若い人も肝炎になる。もし，肝炎になったら，できるだけ早く治療する必要がある。大学４年の春に肝炎になった経験を説明しておこう。
最初は微熱が続き，カゼと同様の症状であった。ところが，突然に朝起き上がれないほどかったるくなってしまった。２階の部屋に住んでいたので，１階のトイレに行った後，階段を上る必要がある。その階段が登れない。それほどの疲労感だった。
しかし，２－３日寝たきりでいると少し楽になった。久しぶりに顔を洗おうと鏡を見ると驚いたことに目が黄色い！当時，アリナミンというカゼ薬（錠剤）が黄色かったので，そのせいかと思ってしまった。しかし，実はこれは血液が黄色くなったためだったのだ。病気に関する知識が無くて，気がつかなかったのである。
やや楽になったので買い物に外に出たりした。疲労しやすいので，すぐに帰ってきた。夕方になって，大学を欠席していたので，心配した友人が下宿先へ様子を見に尋ねてきた。ちなみに当時の学生は電話など持っていない。悪いカゼをひいたらしいと話すと，うす暗い部屋だったので，最初はふむふむと聞いていた友人が，目が黄色くなったと言った途端に仰天した。彼は肝炎について知っていたのだ。｢それは大変だ。きっと肝炎だぞ。すぐに病院に行かないとダメだ｣と教えられた。
翌日，大学の診療所に行った私が窓口に顔を出して，｢肝炎らしいんですが｣と言った途端に，受付の人は｢その通りです。診療する必要はありません。すぐに病院へ行って入院手続きをして下さい｣と言った。その足で病院（北海道大学付属病院）に行った。入院手続きには２－３日かかるということだった。
本屋へ行って，病気の解説本を買った。肝炎ウイルスに感染すると，微熱が続き，疲労感に襲われますとあった。やはり最初から肝炎だったのだ。黄疸になり，白目が黄色くなるとある。しばらくするといったん症状は軽くなる，しかし直ったのではありません，そこで無理をすると一挙に進行し，劇症肝炎で死亡します，と書いてあった。
私は死ぬかもしれないなと思った。
肝臓は沈黙の臓器と言われている。肝臓には痛みを感じる神経が分布していないので，悪くなっても痛くならないのて，病気になったことがわからないのだ。
さいわい，死ぬことはなかった。２ケ月病院に入院した後，実家へ戻って療養し，９ケ月休学した。つまり１年後に復学した。
肝炎になったのが，大学４年の最初だったのでもういちど４年生をやり直した。
仕送りも月に2万円だったのが，3万円になった（家賃が6500円だったので，発病時の生活費は１万3000円程度だったことになる）。当時本州から来ている女子大生の仕送りがひと月７万円と言われていた時代である。1970年から1975年ごろ。
復学後も病み上がりでフラフラした。大学院に進んで野生動物か人類の研究をするという計画も中止した。それから栄養を摂り，毎日少しの運動をして，体をもとに戻すまで，２年間ぐらいかかった。
肝炎は早く発見して治療に入れば早くよくなる。高校生の場合，２ケ月で復学した例もある。
早期発見のために目（特に白目部分）をよく観察すること。後は尿の色。どちらも黄色くなっていたら血液の赤信号である。
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肝炎の正体は？ 肝炎にはA型・B型・C型があり、1973年当時はこれを正確に識別する診断が普遍化していなかった。
症状から私は勝手にA型肝炎だったと判断していた。ところが、2003年にパプア・ニューギニアに旅行する前に抗A抗体の有無を調べてもらったところ、なんと抗A抗体は（-）だった。そこで、A型のワクチンを打ってもらって旅行したのだが、それ以来、では何型の肝炎だったのかが、疑問だった。
2009年4月に肝臓が不調になったのを機に、抗体を調べてもらったところ、抗B抗体が多くあり、B型肝炎だったことが判明した。B型抗原は無かった。C型でも無かった。
なぜB型肝炎に感染したのだろうか、それは分からない。献血？ 児童期のヘルニア手術？ 謎である。（池田記、2009年4月22日） |
寿命の尽きた赤血球が壊される一方ならば，赤血球は不足してしまうことになる。
しかし，実際には赤血球は補給されている。この理由はなぜだろう。 赤血球や白血球を生産するところは骨髄である。骨髄とは骨の中心部。
【図：骨の断面と骨髄】
赤血球のもとになる細胞（赤芽細胞）には核がある。したがって，骨髄内では盛んに分裂して増殖している。血管に出る直前に核を捨ててしまうのである。
そして，酸素を運ぶ機能に特殊化してしまうのであった。
白血球＝多核の細胞【図：白血球】。単核の白血球もある。
（白血球が多核化するのは核分裂後に細胞質が分裂しないからである。多核の細胞として有名な組織に横紋筋があるが，横紋筋の多核化は分裂後の細胞が融合することによる）。
核があるので，白血球は分裂が可能である。異常に増殖した状態が白血病＝白血球のがん。
白血球の働きは食作用である。体内に侵入した細菌を捕獲・捕食する）。
【図：食作用の進行】
血漿で濡れていない細菌は捕食されないそうである（畑正憲の著書から）。血漿で細菌の表面構造に味つけ？
リンパ球＝単核の細胞
【図：リンパ球】。抗体を生産する。
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【コラム】
骨髄検査の話
血液は全身をめぐる。血球を生産する骨髄に異常が起こると，全身に異常が起こってしまう。
古来，漢方では病気の原因は血液が汚れたからであると考えた。病気を治すには血液をきれいにすればよいというのである。私は肝炎で入院中に年配の看護婦から話を聞いて，体を生態系のように把握するホーリスティックな漢方の考え方が面白いと思った。
それはさておき，赤血球が異常に増殖する病気・赤血病もあり，当然これは骨髄に異常があることを示している。
数年前に赤血球が異常に多いと診断されたことがあった。精密検査に回され，原因を突き止めるには骨髄検査しかないと言われた。
骨髄は骨の中にある。どうしてそんなところを調べることが出来るのだろうか。なにごとも経験と思って，骨髄検査に応じることにした。医師の説明によると胸骨から採取するという。なるほど，肋骨をたばねている胸骨はもっとも表面にあり，しかも薄い骨である。
横に寝かされた。まず胸骨に注射で局部麻酔をされた。次にしばらくして，医師が胸上に馬乗りになり，胸骨の中央に穴のあるボルトのようなものをねじこむ。骨がギリギリ音がした（ようだった）。
そこへ針のない注射器のようなものをさし込んで，ピストンで吸い上げるのである。背中の方から前面へ血液がジュワッと移動したのが分かった。いやな感じだった。
二度と骨髄検査はしたくないと感じた。
検査の結果，骨髄には異常がなかった。原因は？わからないということだった。ストレスかもしれないということだったが，原因がはっきりしないときにストレスが原因であるというのが最近の傾向である。献血して余分な血を抜きなさいと言われたが，肝炎の既往者は献血できない。ウイルスを感染させてしまうからである。
しかし，翌年になると赤血球も正常にもどった。大変な経験をした年だった。
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●第２項 細胞小器官
ミトコンドリア
【図：細胞中のミトコンドリア分布】。
好気（有気）呼吸の場 酸素で呼吸している生物の細胞にはミトコンドリアがある。古くは糸粒体と呼ばれていた。mito＝糸状（ギリシャ語のmitos＝threadから），chondrion＝粒の意味である（現在は糸粒体は使われていない）。
ミトコンドリアはエネルギー発生装置である。
例えばヒトの精子【図：ヒトの精子】。頭部には核が，中片にはミトコンドリアが集中している。尾を動かすのに大量のエネルギーが必要なのだ。
【図：ミトコンドリアの拡大図】
近年，驚いたことにミトコンドリア内に遺伝子ＤＮＡが発見された。 46憶年前に地球が誕生した。 35憶年前の地層からは細菌の化石が出ている。 ミトコンドリアの起源は酸素を取り込む能力を獲得した細菌だった。それが細胞質に共生したと考えている。
【図：細胞共生説によるミトコンドリアの共生】
葉緑体 植物細胞のみにある。
【図：葉緑体の拡大図】
葉緑体中にはデンプン粒が見られる。光合成の場である。
葉緑体からも遺伝子ＤＮＡが発見された。原始的なランソウに近い構造である。これも細胞共生説で説明される。
【参考】葉緑体は色素体の一種。色素体には他に有色体・白色体がある。
| 葉緑体は光条件が光合成にとって適当であれば細胞表面に集まり、お互いに重なりあわないようにして受光面積を広げている。もし光が強すぎて光合成系にとって好ましくない場合には、葉緑体は細胞側面に移動して強い光を避ける。フィトクロムはこれらの光環境を感じて細胞運動のコントロールも行っている。[徳富哲“植物の光環境センサー”1997より] |
中心体 主に動物細胞にある。細胞が分裂すると，中心体も分裂する。
【図：細胞分裂と中心体分裂】
中心体の断面は｢９＋２構造｣である。これは精子の尾の断面や鞭毛の断面と同様の構造である。
【図：９＋２構造】
細胞共生説（マーグリスによる）【図：細胞共生説】
細胞壁 植物細胞のみにある。
植物繊維のもと。主成分はセルロース。
セルロースはブドウ糖が結合した多糖類だが，デンプンと異なり消化されない。デンプンはαブドウ糖だが，セルロースはβブドウ糖が結合したもの。
ヒトはセルロースを消化する酵素を持たない。
植食動物である牛の胃内にはセルロースを分解する酵素を持つ微生物がいて，セルロースを分解している。
ヒトがセルロース分解能力を持ったら，紙も机も食べ物になる。
細胞膜 主成分はタンパク質と脂質。二重膜構造である。
ヒト細胞とネズミ細胞を融合した実験によると，細胞膜表面のタンパク質は動くことが分かった。
【図：細胞融合の実験】
ヒト細胞の表面にはヒトタンパク質（▼）がある。ネズミ細胞の表面にはネズミタンパク質（▽）がある。これらのタンパク質が異なるため，細胞はお互いを識別していて融合することはない。
ところが，細胞にセンダイウイルス（インフルエンザ・ウイルスの一種）をかけると，この細胞認識ができなくなり，異種の細胞の融合が起こる。融合させてしばらく置いてから，細胞表面のタンパク質分布を調べると（蛍光抗体法），▼と▽のタンパク質は混じり合って分布している。これは細胞表面をそれぞれのタンパク質が移動したことを示す。
【参考】
ロドプシンのような紫色の色素（視紅）を持つ網膜のかん体細胞で，光を当てて半分だけ視白に変えた場合でも，時間がたつと，一様な色合になってしまうことが知られている。これは視紅と視白が表面を移動したことを間接的に示している。
【細胞膜の構造】
リン脂質による二重膜構造。
膜貫通タンパク質がある。
その中には運搬体タンパク質とイオンチャンネルタンパク質がある。
運搬体タンパク質は能動輸送に
イオンチャンネルタンパク質は受動輸送に関係する。
●第３項 電子顕微鏡による細胞小器官
1994年の学習指導要領以来，電子顕微鏡像による細胞小器官は扱っていないし，遠心分画法も扱っていない。
2011年からの学習指導要領による前倒し実施で、電子顕微鏡による構造は「発展」として触れてもいいことになるだろう。細胞分画法は数年前から本文でも解禁になっている。学習指導要領は教科書検定と関連して、記述の上限を示したものではないと近年の文部科学省は、見解を示すが、検定の現場での実態は記述の上限を示すものとして扱われてきた。
しかし、ゆとり教育見直しの気運で、突然方針が転換され、教科書には「発展」という記述が認められるようになった。ただし、なんでも「発展」とすれば、記述できるわけではない。『生物Ⅰ』の発展で書けるのは、『生物Ⅱ』の本文部分である。これは公式見解ではないが、暗黙の了解で、これを逸脱すれば検定意見がつく。
（小胞体，リボソーム，リソゾーム、細胞骨格など）
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