今日勉強したこと2生物

こんにちは、すのーです!前回はガイダンスが主だった生物の授業が、一気に本格的になりました。物理選択者には大変です。

多細胞生物の成り立ち

生物には階層性がある

生命現象には様々なレベルがあります。これを階層性と呼びます。

具体的には分子が集まって細胞になり、細胞が集まって組織になり組織が集まって器官になり、器官が集まって器官系になり、器官系が集まって個体になるといった感じです。

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確かに階層になっていますね。特定の形と機能を持つ細胞の集合体を組織といいます。また、動物では消化器系、神経系、骨格系、筋系が発達しているそうです。

例えば分子が集まって心筋細胞(細胞の階層)になり心筋細胞が集まって心筋組織(組織の階層)になり、心筋組織が集まって心臓(器官の階層)になりほかの器官も集まって循環系(器官系の階層)になりほかの器官系も集まってシマウマ(個体の階層)になる、といった感じです。

組織は細胞の集まり細胞間質からなります。

細胞の特徴、覚えていますか?

細胞は細胞小器官という膜を持つ器官があります。

また、膜を持たない細胞骨格(繊維状)があります。細胞間質は細胞の間のことで、細胞外マトリックスがあったりします。

動物の四大組織

動物には大まかに分けて四つの組織があります。

1,上皮組織

上皮組織の特徴としては

・細胞間質が乏しい

・自由表面を覆い、極性を持つ。

ことが挙げられます。

極性って何、って思いましたか?

極性にそって細胞の中の構造が変化するらしいです。

「生物体の細胞・組織が、ある軸に沿って、形態的・生理的な差異を示すこと。by Weblio辞書」です。

自由表面って何?とも思いましたか?
「「自由表面」の意味は液体と気体との境目となる界面のこと。by Weblio辞書」です。

後は、細胞間結合という細胞と細胞の間にある結合があります。

また、機能に応じて上皮の形態(細胞の並び方)が異なるらしいです。

2,広義の結合組織(支持組織)

結合組織の特徴としては、細胞間質が豊富なことが挙げられます。

結合組織があるものとしては、骨、血液、軟骨、組成結合組織が挙げられます。

3,筋組織

筋組織は運動するときに使われる細胞である、筋細胞(筋繊維)の集まりです。

筋組織があるものとしては骨格筋、心筋、平滑筋が挙げられます。

骨格筋の特徴は、

横紋あり

多核

随意筋

であることです。横紋とは電子顕微鏡で見ることのできる筋繊維の横じわです。

多核とは一つの細胞に複数の核があることを言います。

普通は一つの細胞には一つの核しかなくそれを単核といいます。

随意筋とは意識して動かすことが出来るものです。

自分の意志に付随するみたいなかんじですかね。

心筋の特徴は

横紋あり

単核

不随意筋

であることが挙げられます。

不随意筋は随意筋とは対照的なもので、自律神経系で動くらしいです。

平滑筋の特徴は

横紋なし

単核

不随意筋

であることが挙げられます。

消化管にあったり、血管を動かす筋肉らしいです。

4,神経組織

神経組織には、神経細胞神経膠細胞という細胞があって神経細胞のほうはニューロン、神経膠細胞のほうはグリア細胞とも呼ばれます。

神経細胞は刺激を受容し、興奮を伝える主役の役割をしていて、神経膠細胞のほうは神経細胞の働きを支える役割を果たしています。

神経組織にある、細胞体の近くにある樹状突起には信号が入ってきます。つまり入力です。

突起数は不定です。

細胞体=そこに核があるということです。

入力する突起があるなら出力する突起もあるはずですよね。

出力する突起は軸索です。樹状突起とは対照的に、数は一本だけです。信号を伝達します。

末端にシナプスがあります。

組織の中で細胞は入れ替わっている

前回の話を覚えているでしょうか?細胞は自ら死ぬことができる能力があったと思います。

死んだ細胞がそのまま組織に残っているとは考えられないですよね。組織の中で細胞は入れ替わっています!

入れ替わるスピードはそれぞれの細胞で異なります。

遅いのは神経細胞で、早いのは表皮、血液、消化管の細胞です。

腸の表皮は入れ替わるスピードが最も速いらしいです。

では、入れ替わる仕組みを見ていきましょう。

まず、基底膜よりのところに一生存在する細胞があります。

これを体幹細胞といいます。

これが増殖していき、それが分化して体表面に出てくることで入れ替わります。

基底膜ってなんだかわからない人もいると思います。

「動物の組織において、上皮細胞層と間質細胞層などの間に存在する薄い膜状をした細胞外マトリックス by Wikipedia」です。

分化、てなんだか覚えていますか?
分化とは、一定の機能を持つように細胞が変化する過程のことを言います。
死ぬ細胞と増殖する細胞が釣り合ってので私たちの体は一定の状態に保たれています。

つり合いが崩れればがん化する細胞が出てきたりします。

動物の発生Ⅰ受精と卵割

生物(個体)はどのようにしてできるのか

生物は1個の細胞(受精卵)から出発します。

受精卵の形はみんな丸っぽくて似通っています。

しかし、成長した姿は大きく異なります。

この違いはどこから生まれているのでしょうか?

成長した後の違いを生むのは、核の中の遺伝情報の違いです。

設計図の違いが完成形の違いを生むわけですね。

ヒトの起源をめぐる様々な考え方

ヒトの起源をめぐる考え方には、前成説後生説があります。

前成説とは、精子または卵の中に成人の雛形が入っているという考え方です。

精子や卵の中にめちゃめちゃミニチュアの人間がまるごと入っててそれが成長していくみたいな考え方だと思います。

後生説は、世代ごとに発生が進むにつれて人が形作られるという考え方です。

今の考え方って感じですね。

精子は変な形してますが、それで一つの細胞らしいです。

1個の卵と1個の精子が受精する

卵子精子は同じ種でないと受精できません。

2個の配偶子が接合して受精します。

2個の配偶子のうち大きいほうが、小さい方が精子と呼ばれます。

「あれ、精子卵子じゃないの?」と思った方もいると思います。卵子はヒトの卵の名称で、一般的な動物の卵は卵と呼ぶらしいです。

卵には内側から表層顆粒細胞膜卵黄膜そしてウニにはゼリー層があります。

昔はよくウニで受精の実験をしていたらしいです。

卵黄膜以降は細胞外です。

では、受精のステップを見ていきましょう。

受精ではまず最初に先体反応が起きます。

先体反応とは、精子の先体から内容物(分解酵素)が放出されて起こる反応です。

そして次に卵黄膜を通過します。

ここで精子の細胞膜と卵の細胞膜が融合して遺伝情報が入ります。

精子卵子が同じ種としか結合できない理由はこの卵黄膜にあります。

卵黄膜に同じ種としか結合できない物質があるらしいです。

次に表層反応が起こります。

これは多精拒否のために卵の表層顆粒から内容物が放出されて起こる反応です。

卵黄膜が剥がれて浮いた感じになります。これを受精膜といいます。

一つの卵には一つの精子しか受精できず、複数受精してしまうと発生が止まるらしいです。

受精のときには卵核と精核が合体してn+n=2nとなります。

突然出てきたnの正体は何なのでしょうか。

それは相同染色体の数です。

人間には2n=46の相同染色体を持っています。

単純な割り算をするとn=23ですね。

受精のときに精核と卵核から同じセットずつもらって合わさって2nとなります。

卵割

卵割とは受精卵が初期に起こす異常に早い体細胞分裂です。

前回の内容を思い出してください。

細胞は細胞周期という周期に沿って分裂するのでした。

そして細胞周期は4つの期間に分かれているのでした。

短い間で体細胞分裂をするにはその期間のうちのどれかを短くしなければいけません。

では一体どの期間を短くするのでしょうか?

遺伝子のコピーミスがあってはいけないので、DNAの複製を行うS期間は短くできません。

同様に、細胞の分裂にミスが有ってはいけないので、実際に分裂を行うM期間も短くできません。

なので、残ったG1、G2期間を短くすることになります。

では、G1,G2の期間は短くできるし何もしてない期間なのかというとそうではありません。

G1,G2は細胞を大きくしたり、DNA複製以外のことをします。

この期間を短くするので、分裂を行っても胚全体の体積は変わりません。

なので細胞1個の大きさが次第に減少します。

なぜわざわざ細胞の大きさを小さくしてまで分裂を急ぐのでしょうか?

それは、卵割をしている時期は危ない時期なので、早く一人で生きていくために増殖スピードを早くするらしいです。

ごく初期の胚の名前を桑実胚といいます。

このあと胞胚になります。

動物の卵割様式

卵割には全割する種と部分割する種があります。

では、全割からみていきましょう。

卵黄の量が少ないと、等割といって、卵全体が均等に割れていきます。このような卵割をする卵を等黄卵といいます。例としては、ヒト、ウニ、ナメクジウオです。

ちなみにヒトの卵には透明帯という物があって、それは卵黄膜の一種です。

一方不等割は卵黄の量が多いときに見られる卵割で、全体が均等に割れるのではなく細かく割れるところとそうでないところが出てきます。

例としては、カエル🐸です。

次に部分割する卵を見ていきましょう。

部分割のうち、盤割は卵黄の量が非常に多い卵に見られて、卵黄のない少しの部分が細かく割れていきます。

例としてはメダカ、カメ🐢、ニワトリ🐔です。

不等割する卵と盤割する卵は端黄卵と呼ばれます。

そして、表割は、卵黄が細胞質の中央に集まっている卵に見られます。

受精後核だけが中心部で分裂し、核が表層細胞質に移動して、細胞膜ができて、胚の表面は1層の細胞膜で覆われます。

例としては昆虫類、甲殻類が挙げられます。

このような卵割をする卵を心黄卵と呼びます。

モザイク的発生、調節的発生

卵割期の細胞1個1個を割球といいます。

モザイク的発生は発生運命(それぞれの割球が将来どんな役割を持つか)が早くから決まっています。

細胞質に運命決定因子があるらしいです。

なので割球一つを切り取ると、発生は止まってしまいます。

例としてはクシクラゲが挙げられます。

一方調節的発生では、発生運命は周囲の影響を受けながら次第に決定するので、環境による調節がききます。

なので割球一つを切り取ると切り取った方も切り取られた方も両方とも正常な胚が発生します。

また、細胞外から割球を持ってきてくっつけても一つの個体を形成できます。

例としてはウニが挙げられます。

以上が今日勉強したことになります。毎日は書けませんでしたね。

書いた内容がなにかしら助けになれば幸いです。

何か間違いがあれば指摘していただければありがたいです。