細胞
細胞（さいぼう）は生物の基本的な構成単位である。細胞膜で囲まれ、細胞分裂によって増殖する。
細胞の構成要素
何種類かの特殊な細胞を除けば、ほぼ全ての細胞は次のような共通の構成要素を持っている。 • 細胞質基質 : 流動的な物質で、細胞の容積の大部分を占める • DNA : DNAは遺伝情報の担体で、その他の構成要素の設計図として機能する • タンパク質 : 細胞の機能をつかさどる • 各種の膜 : 細胞の内部と外界を区切る役割の他、フィルターとしての役割、また細胞の外界との通信の中継装置として働く
共通の能力
また、細胞には次のような共通の能力がある。 • 細胞分裂による増殖 • 代謝 : 原材料となる物質を摂取し、それを細胞の構成要素の構築やエネルギー生産に利用したり、その副産物を放出したりする • タンパク質の生合成 : DNAからのRNAの転写と、RNAからの翻訳によりタンパク質を合成する生物は多様であり、一つ一つの細胞が独立して生きていくような単細胞生物から、同じような細胞が集まってコロニー(群落、群体)を形成して一緒に生きていくようなもの、また一つ一つの細胞に分かれては生きていけないほど までに特殊化(分化)した細胞からなる多細胞生物まで、様々の形態がある。ヒトの体に至っては、220種類もの細胞組織から構成されている。
細胞の分類
細胞は主に、原核細胞と真核細胞の2種類に分類することができる。また、原核細胞から構成される生物を原核（細胞）生物と呼び、真核細胞から構成される生物を真核（細胞）生物と呼ぶ。原核細胞は構造が単純である。原核細胞は、単細胞生物や群体をなす生物に限定して見ることができる。科学的分類法である3ドメイン分類法に従えば、そのうちの古細菌と真正細菌がこの原核生物に該当する。真核細胞は、その細胞膜の内側に細胞小器官を有する。単細胞の真核生物は非常に多様な種類があるが、群体や多細胞生物の種類も多い。（多細胞生物の中に含まれる界である動物界、植物界、真菌は全て真核細胞生物である。） なお、原核細胞を裸核細胞、真核細胞を被核細胞と呼ぶこともある。
原核細胞と真核細胞の特徴のまとめ
| 原核細胞 | 真核細胞 | |
|---|---|---|
| 典型的な生物 | バクテリア | 原生生物, 真菌, 植物, 動物 |
| 一般的な大きさ | ~ 1-10 μm | ~ 10-100 μm |
| 細胞核の形態 | 核様体; はっきりとした核の境界は無い | 二重膜で区切られたはっきりした核がある |
| DNA | 環状 | 直線状で、ヒストンと結合している 細胞分裂時には染色体を形成する |
| RNA-/タンパク質-合成 | 細胞質中で行われる | RNAの合成は核の中で、タンパク質の合成は細胞質で行われる |
| リボソーム | 50S+30S | 60S+40S |
| 細胞質 | 構造はほとんどない | 膜と細胞骨格によって高度に構造化されている |
| 細胞の移動 | フラジェリンから構成される鞭毛 | チューブリンから構成される鞭毛と 繊毛 |
| ミトコンドリア | なし | 1-数十個 |
| 葉緑体 | なし | 藻類 と 植物にある |
| 組織化 | 通常は単細胞 | 単細胞、群体から高度に分化した多細胞まで |
| 細胞分裂 | 二分裂 (単純な分裂) | 有糸分裂 (核分裂) 細胞質分裂 (細胞質の分裂) |
原核細胞
• 細胞の大部分を液体が占めており、原核細胞の細胞質基質はそこに拡散した状態になっている。また、リボソームが細胞内に浮遊しているのでざらざらしている。 • 細胞膜は主に脂質二重層であり、細胞内と外界とを隔てている。また、フィルターとして、内外の通信中継器としての機能も持つ。 • (マイコプラズマと古細菌のウレアプラズマを除いた)ほとんどの原核細胞生物では、細胞壁がある。細胞壁は主にペプチドグリカンから構成され、細胞を外界の影響から守る強固な壁となっている。また細胞壁の存在は、低張液などの条件下での浸透圧による細胞の破裂を防止する。 • 原核細胞のゲノムDNAは環状のDNA分子である。はっきりとした核は見られないが、DNAは核様態という形で凝縮した状態にある。原核細胞はゲノムDNAとは別にプラスミドと呼ばれる環状のDNAを持つことがある。プラスミドは本来その細胞が持たないような機能、例えば薬剤耐性などを媒介することがある。 • ある種の原核細胞は鞭毛を持つ。そのような生物は漂流するだけでなく、能動的に移動することができる。
真核細胞
• 真核細胞の細胞質基質は原核細胞と違ってざらざらしていない。これはリボソームの主要な部分が小胞体に結合しているためである。 • 細胞膜は、原核細胞と構成は少々異なる部分もあるが、機能はほぼ同じである。真核細胞では、細胞壁があるものもあれば、無いものもある。 • 真核細胞のDNAは、一本、または複数本の分子から構成され、染色体と呼ばれる。染色体は、DNAがヒストンに絡みついてしっかりと凝縮した状態になっている。全ての染色体のDNAは核の中に閉じ込められており、核膜によって細胞質と隔てられている。何種類かの細胞内小器官は、それぞれが独自のDNAを持つものがある。 • 真核細胞生物の中には、繊毛や鞭毛で移動できるものがある。鞭毛は原核生物のものよりも複雑である。
細胞小器官
典型的な（動物）細胞の模式図
• 核小体（仁） • 細胞核 • リボソーム • 小胞 • 粗面小胞体 • ゴルジ体（ゴルジ装置） • トランスゴルジ網 • シスゴルジ網 • 微小管 • 滑面小胞体 • ミトコンドリア • 液胞 • 細胞質基質 • ライソゾーム（リソソーム） • 中心体(中心小体)
また、図には示されていないが、 • マイクロフィラメント（アクチンフィラメント） • 中間径フィラメント（中間フィラメントあるいは10nmフィラメント） • デスモソーム（接着斑） • ギャップ結合（間隙結合あるいはネクサス） • タイト結合（タイトジャンクションあるいは密着結合、閉鎖帯） • エンドソーム • ペルオキシソーム • 分泌顆粒（分泌小胞） なども存在する。
なお、微小管、中間系フィラメントおよびアクチンフィラメントをまとめて、細胞骨格と呼ぶ。
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歴史
;1665年: Cellの名前の由来は、ロバート・フック(Robert Hooke)が1665年に刊行した顕微鏡図譜「Micrographia」で、コルクガシのコルク層小片を観察し、多数の中空の構造として見られた死細胞を、小部屋を意味するCellと命名したのが始まりとされる。 ;1839年: テオドール・シュワンとマチアス・ヤコブ・シュライデンは動植物は基本的に細胞から構成されていることを解明した。 すなわち細胞は生物共通の構造と発生の基本単位であるとする細胞説の基礎となった。 ;19世紀: ルイ・パスツールは生物の自然発生説を否定した。ルドルフ・ウィルヒョウは、新しい細胞は常に細胞分裂から生じるとした。
