細胞核 – 完全攻略ガイド
はじめに
細胞核は、遺伝情報(DNA)が格納される「細胞の司令塔」です。すべてのタンパク質の設計情報が収められた「図書館」のような役割を果たしています。今回は核の構造と機能について詳しく解説します。
詳しい解説
細胞核とは
細胞核は、遺伝情報が格納される細胞の中心です。核内にはDNAが含まれ、生命活動に必要なタンパク質の設計情報がすべて記録されています。
核の構造
核は以下の構造から成り立っています。
| 構造 | 特徴 | 機能 |
|---|---|---|
| 核膜 | 内外2枚の膜(二重膜) | 核と細胞質を隔てる |
| 核膜孔 | 核膜にあいた孔 | 核と細胞質の物質交換 |
| 染色質 | DNA+タンパク質 | 遺伝情報の保存 |
| 核小体 | RNAが集まる領域 | リボソームの合成 |
核膜
核膜は核を包む二重膜構造です。
特徴
- 内膜と外膜の2枚の膜で構成
- 外膜は粗面小胞体とつながっている
- 核膜孔:核膜にあいた孔で、核と細胞質の間で物質をやり取り
核膜孔を通過するもの
- mRNA(核→細胞質)
- リボソームサブユニット(核→細胞質)
- タンパク質(細胞質→核)
染色質と染色体
染色質は、DNAとタンパク質(ヒストン)が結合したものです。
通常時(間期)
- DNAは染色質の状態(ほどけた状態)
- 遺伝情報の読み取りが可能
細胞分裂時
- 染色質が凝集して染色体となる
- 顕微鏡で観察可能な形態
ヒトの染色体
- 常染色体:22対(44本)
- 性染色体:1対(2本)
- 合計:46本(23対)
核小体
核小体は、核内でRNAが集まっている領域です。
特徴
- 膜で囲まれていない(非膜性構造)
- リボソームRNA(rRNA)の合成が行われる
- リボソームのサブユニットが組み立てられる
核小体で合成されたリボソームサブユニットは、核膜孔を通って細胞質に移動し、タンパク質合成を行います。
核の役割
核は「細胞の図書館」として機能します。
- 遺伝情報の保存:DNAに全タンパク質の設計図を保存
- 転写:DNAからmRNAへ情報をコピー
- リボソーム合成:核小体でリボソームを作る
- 細胞分裂の制御:DNAの複製と分配
絶対に覚えるべきポイント
- 核膜:二重膜構造、核膜孔で情報交換
- 染色質:DNA+タンパク質(ヒストン)
- 染色体:細胞分裂時に染色質が凝集したもの
- ヒトの染色体:46本(23対)= 常染色体44本+性染色体2本
- 核小体:リボソームRNA合成、リボソーム組み立て
一問一答
Q1. 核膜の構造的特徴は何ですか?
【答え】 A. 二重膜構造(内膜と外膜)
核膜には核膜孔があり、核と細胞質の間で物質交換を行います。
Q2. 核膜孔の役割は何ですか?
【答え】 A. 核と細胞質の間の物質交換
mRNAやリボソームサブユニット、タンパク質などが通過します。
Q3. 染色質とは何ですか?
【答え】 A. DNAとタンパク質(ヒストン)が結合したもの
通常はほどけた状態ですが、細胞分裂時には凝集して染色体となります。
Q4. ヒトの染色体は何本ですか?
【答え】 A. 46本(23対)
常染色体22対(44本)と性染色体1対(2本)で構成されます。
Q5. 核小体の主な機能は何ですか?
【答え】 A. リボソームRNA(rRNA)の合成とリボソームの組み立て
核小体で作られたリボソームサブユニットは細胞質でタンパク質合成を行います。
Q6. 染色質と染色体の違いは何ですか?
【答え】 A. 凝集の程度(染色質はほどけた状態、染色体は凝集した状態)
細胞分裂時に染色質が凝集して染色体になります。
国家試験対策問題
問題1(選択問題)
核膜の構造として正しいのはどれか。
a. 一重膜である
b. 二重膜である
c. 膜構造を持たない
d. 三重膜である
【解答と解説】 正解:b
核膜は内膜と外膜からなる二重膜構造です。外膜は粗面小胞体とつながっています。
問題2(選択問題)
核小体の機能として正しいのはどれか。
a. ATP産生
b. タンパク質分解
c. リボソームの合成
d. 脂質合成
【解答と解説】 正解:c
核小体ではリボソームRNA(rRNA)が合成され、リボソームサブユニットが組み立てられます。
問題3(○×問題)
染色質は細胞分裂時に凝集して染色体となる。
【解答と解説】 正解:○
通常時(間期)は染色質としてほどけた状態ですが、細胞分裂時には凝集して染色体となり、顕微鏡で観察できるようになります。
問題4(選択問題)
ヒトの体細胞の染色体数として正しいのはどれか。
a. 23本
b. 44本
c. 46本
d. 92本
【解答と解説】 正解:c
ヒトの体細胞は46本(23対)の染色体を持ちます。生殖細胞(卵子・精子)は半数の23本です。
問題5(穴埋め問題)
核膜にある( )を通じて、核と細胞質の間で物質交換が行われる。
【解答と解説】 正解:核膜孔
核膜孔はmRNA、リボソームサブユニット、タンパク質などの通過経路です。
まとめ
核の構造と機能
| 構造 | 特徴 | 機能 |
|---|---|---|
| 核膜 | 二重膜 | 核を包む、物質透過制御 |
| 核膜孔 | 核膜の孔 | 物質交換 |
| 染色質/染色体 | DNA+ヒストン | 遺伝情報保存 |
| 核小体 | RNAが集まる | リボソーム合成 |
ヒトの染色体
| 種類 | 数 |
|---|---|
| 常染色体 | 22対(44本) |
| 性染色体 | 1対(2本) |
| 合計 | 23対(46本) |
覚え方のポイント
「核膜は二重膜」「核膜孔で物質交換」「核小体でリボソーム合成」「染色体は46本」を確実に覚えましょう。核は「遺伝情報の図書館」というイメージで理解すると記憶しやすくなります。
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