細胞骨格

はじめに

細胞骨格は、細胞の形を保ち、運動や物質輸送を担う「細胞の骨組み」です。微小管、アクチンフィラメント、中間径フィラメントの3種類があり、それぞれ異なる役割を持っています。国家試験では、各フィラメントの構成タンパク質と機能の対応が問われます。

詳しい解説

細胞骨格とは

細胞骨格は、細胞質内に張りめぐらされた線維構造で、以下の役割を果たしています。

• 細胞の形状維持
• 細胞の運動
• 細胞内の物質輸送
• 細胞分裂時の染色体移動

細胞骨格の3種類

種類	直径	構成タンパク質	主な機能
微小管	約25nm	チューブリン	物質輸送、細胞分裂
中間径フィラメント	8〜12nm	ケラチンなど	形態保持
アクチンフィラメント	6〜7nm	アクチン	細胞運動

微小管

微小管は最も太い細胞骨格で、中空の管状構造をしています。

特徴

• 直径：約25nm（最も太い）
• 構成タンパク質：チューブリン
• 構造：中空の管（チューブリン二量体が螺旋状に配列）

機能

• 物質輸送：細胞内の物質や細胞小器官の輸送路
• 細胞分裂：紡錘糸を形成
• 繊毛・鞭毛の形成：運動器官の軸を構成

モータータンパク質（キネシン、ダイニン）が微小管上を移動し、物質を運びます。

中間径フィラメント

中間径フィラメントは、太さが微小管とアクチンフィラメントの中間です。

特徴

• 直径：8〜12nm
• 構成タンパク質：細胞の種類により異なる
• 上皮細胞：ケラチン
• 神経細胞：ニューロフィラメント
• 結合組織：ビメンチン

機能

• 形態保持：細胞の形を維持
• 核の位置保持：核を細胞内の適切な位置に固定
• 機械的強度：細胞に強度を与える

アクチンフィラメント（マイクロフィラメント）

アクチンフィラメントは最も細い細胞骨格です。

特徴

• 直径：6〜7nm（最も細い）
• 構成タンパク質：アクチン
• 構造：球状アクチンが連なった二重らせん

機能

• 細胞運動：アメーバ運動、偽足形成
• 筋収縮：ミオシンと共に筋収縮に関与
• 細胞質分裂：分裂時のくびれ形成

絶対に覚えるべきポイント

• 微小管：チューブリン、物質輸送、紡錘糸形成（最も太い：25nm）
• 中間径フィラメント：ケラチン、形態保持（8〜12nm）
• アクチンフィラメント：アクチン、細胞運動（最も細い：6〜7nm）
• 対応関係：微小管＝輸送、中間径＝形態、アクチン＝運動

一問一答

Q1. 細胞骨格の3種類は何ですか？

【答え】 A. 微小管、中間径フィラメント、アクチンフィラメント

太さと構成タンパク質、機能がそれぞれ異なります。

Q2. 微小管を構成するタンパク質は何ですか？

【答え】 A. チューブリン

チューブリン二量体が螺旋状に配列して中空の管を形成します。

Q3. 中間径フィラメントを構成する代表的なタンパク質は何ですか？

【答え】 A. ケラチン（上皮細胞の場合）

細胞の種類により構成タンパク質が異なります。

Q4. アクチンフィラメントの主な機能は何ですか？

【答え】 A. 細胞運動

アメーバ運動や偽足形成、筋収縮に関与します。

Q5. 物質輸送に関与する細胞骨格はどれですか？

【答え】 A. 微小管

モータータンパク質が微小管上を移動し、細胞小器官や物質を運びます。

Q6. 細胞骨格の中で最も太いのはどれですか？

【答え】 A. 微小管（直径約25nm）

中間径フィラメントは8〜12nm、アクチンフィラメントは6〜7nmです。

Q7. 細胞分裂時の紡錘糸を形成するのはどれですか？

【答え】 A. 微小管

チューブリンからなる微小管が紡錘糸を形成し、染色体を引き寄せます。

国家試験対策問題

問題1（選択問題）

細胞内の物質輸送に関与する細胞骨格はどれか。

a. アクチンフィラメント

b. 微小管

c. 中間径フィラメント

d. ミオシンフィラメント

【解答と解説】 正解：b

微小管はチューブリンで構成され、細胞内の物質や細胞小器官の輸送路として働きます。

問題2（選択問題）

ケラチンを主成分とする細胞骨格はどれか。

a. 微小管

b. アクチンフィラメント

c. 中間径フィラメント

d. ミオシンフィラメント

【解答と解説】 正解：c

中間径フィラメントは細胞の種類により構成タンパク質が異なり、上皮細胞ではケラチンが主成分です。

問題3（○×問題）

アクチンフィラメントは細胞骨格の中で最も太い。

【解答と解説】 正解：×

アクチンフィラメント（6〜7nm）は最も細いです。最も太いのは微小管（約25nm）です。

問題4（選択問題）

細胞骨格とその機能の組み合わせとして正しいのはどれか。

a. 微小管 – 形態保持

b. 中間径フィラメント – 物質輸送

c. アクチンフィラメント – 細胞運動

d. 微小管 – 細胞運動

【解答と解説】 正解：c

アクチンフィラメントは細胞運動に関与します。微小管は物質輸送、中間径フィラメントは形態保持が主な機能です。

問題5（穴埋め問題）

微小管は（　　　）というタンパク質で構成される。

【解答と解説】 正解：チューブリン

チューブリン二量体が螺旋状に配列して中空の管状構造を形成します。

まとめ

細胞骨格の比較表

項目	微小管	中間径フィラメント	アクチンフィラメント
直径	約25nm	8〜12nm	6〜7nm
太さ	最も太い	中間	最も細い
タンパク質	チューブリン	ケラチンなど	アクチン
主な機能	物質輸送、紡錘糸	形態保持	細胞運動

覚え方のポイント

「微小管＝チューブリン＝輸送」「中間径＝ケラチン＝形態」「アクチン＝運動」という対応を確実に覚えましょう。太さは「微小管（25）>中間径（10）>アクチン（7）」です。