細胞は生体の基本単位である。 多細胞生物（複数の細胞を持つ生物）においては、互いに協力して同様の機能を果たす細胞の集まりを組織と呼ぶ。 さらに上位の組織では、さまざまな組織が連携して機能を発揮し、器官を形成している。 最後に、一般的なプロセスを実行するために協働する器官が身体系を形成する。
細胞の種類
多細胞生物は、高度に専門化された膨大な数の細胞を含んでいる。 植物には根の細胞、葉の細胞、幹細胞などがある。 人間には、皮膚細胞、神経細胞、性細胞などがある。 それぞれの細胞は、高度に専門化された機能を果たすような構造になっている。 多くの場合、細胞の構造を調べることで、その細胞が生体内でどのような働きをしているかがわかります。 例えば、小腸のある種の細胞は、食物の吸収を促進する微絨毛（毛）を発達させています。 神経細胞（ニューロン）もまた、形態が機能を反映する特殊な細胞の一種です。 神経細胞は、細胞本体と、神経インパルスを伝える軸索と呼ばれる長い付属物から構成されています。 デンドライトは、神経インパルスを受信する短い付属物である。
感覚細胞は、外部環境からの情報を検出し、その情報を脳に伝達する細胞である。 感覚細胞は、その機能に寄与する特殊な形や構造を持っていることが多い。 例えば、目の網膜にある杆体細胞は、人体の他の細胞にはない形をしている。 竿のような形をしたこの細胞には、光に反応する部分があり、そこには無数の円盤があります。 それぞれの円盤の中には、光に反応する特殊な色素が埋め込まれており、光を取り込みます。 この色素が外界の光を受けると、目の神経細胞が活性化され、脳に神経伝達を行います。 このようにして、人間は光を感知することができるのです。
しかし、細胞は単細胞生物として存在することもある。 たとえば原生生物と呼ばれる生物は、単細胞生物である。 原生生物には、ゾウリムシという微細な生物やクラミドモナスという単細胞の藻類がいる。
原核生物と真核生物。 生物には原核生物と真核生物という2種類の細胞が認められている。 原核生物という言葉は文字通り “核の前 “という意味である。 その名の通り、原核生物は明確な核を持たない細胞である。 原核生物の多くは、バクテリアや藻類のような単細胞生物である。
真核生物という用語は、”真の核 “という意味である。 真核生物は、明確な核と明確な小器官を持つ。 オルガネラは、真核細胞内で特定の機能を果たす小さな構造体である。 これらのオルガネラは、膜によって結合されている。 原核生物は核を持たないだけでなく、このような小器官も持たない。
細胞の構造と機能
原核生物も真核生物も、すべての細胞の基本構造は同じである。 すべての細胞には、細胞膜と呼ばれる外側の覆いがある。 細胞膜は、細胞をつなぎとめ、細胞の内外への物質の通過を可能にする。 わずかな例外を除いて、原核生物と真核生物では、細胞膜は同じものです。
両方の種類の細胞の内部は、細胞質と呼ばれている。 真核生物の細胞質内には細胞小器官が埋め込まれている。 前述したように、原核生物の細胞質には小器官はない。 最後に、どちらの種類の細胞にもリボソームと呼ばれる小さな構造物があります。 リボソームは、細胞内でタンパク質が作られる場所である。 (タンパク質は、すべての生きている細胞の構造と機能に不可欠な大きな分子です）。 リボソームは膜に囲まれていないため、小器官とはみなされません。
知っておきたい言葉
細胞壁。 細菌や植物細胞の細胞膜の上にある丈夫な外側の覆い。
繊毛：いくつかの細胞の表面を覆う短い突起で、動くためのもの。
細胞質：細胞膜に囲まれ、小器官を含む細胞の半流動体。
細胞骨格：細胞骨格。 細胞の構造と動きを提供するフィラメントのネットワーク。
DNA (デオキシリボ核酸): DNAの一種。 細胞の核にある遺伝物質で、生物の発生に必要な情報が含まれている。
小胞体：小胞体。 細胞全体に広がる膜のネットワークで、タンパク質の合成や脂質の代謝に関与している。
酵素: 生体細胞によって生産され、特定の生化学反応を引き起こす多数の複合タンパク質のうちのいずれか。
真核生物：真核生物。 核と細胞小器官を持つ細胞。
鞭毛：いくつかの細胞で動きを提供する鞭状の構造。
ゴルジ体。 分子を分類し、修正し、包装する小器官。
膜：膜。 植物または動物組織の薄く柔軟な層で、生体の一部を覆い、線を引き、分離または保持し、あるいは結合する。
ミトコンドリオン(Mitochondrion): ミトコンドリア。 食物をエネルギーに変えるのに必要な酵素を含む、細胞の発電所。
核膜。 核を包んでいる二重の膜。
核膜孔：核を包む二重膜。 核膜を突き破る小さな穴。
核小体。 リボソームサブユニットが製造される核小体内の暗い領域。
核：核のこと。 細胞のコントロールセンターで、DNAが含まれています。
オルガネラ：真核細胞内で特定の機能を果たす、膜に囲まれた細胞内の「器官」。
Pili: 細菌が組織に付着するのを助ける短い突起。
膜：細胞膜。 細胞の膜。
プラスティド：細胞膜。 植物細胞内に存在する小胞状の小器官。
原核生物：原核生物。 核を持たない細胞。
タンパク質: タンパク質。 すべての生きた細胞の構造と機能に不可欠な大きな分子。
原生生物：原生生物。 単細胞の真核生物。
リボソーム。 2つのサブユニットからなるタンパク質で、タンパク質合成に機能する。
空胞(Vacuole)。 植物細胞内の空間を満たす小器官。
ベシクル（小胞）：植物細胞の空間充填器官。 細胞内の様々な物質を含む膜結合型の球体。
原核生物：原核生物の構造。 典型的な原核生物の例として、細菌細胞がある。 細菌細胞は、棒状、球状、コルク栓のような形をしていることがある。 すべての細胞と同じように、原核生物は細胞膜に囲まれている。 この細胞膜を取り囲んでいるのが細胞壁である。 さらに、一部の細菌では、カプセルと呼ばれるゼリー状の物質が細胞壁を覆っています。 病気を引き起こす細菌の多くは、このカプセルをもっている。 カプセルは、細菌を守るための特別な層を提供する。 カプセルを持つ病原性細菌は、カプセルを持たない細菌よりもはるかに深刻な病気を引き起こす傾向があります。
原核生物の細胞質内にはヌクレオイドという、細胞の遺伝物質が格納されている領域がある。 (遺伝子は世代から世代へと受け継がれる特徴を決定する）。 ヌクレオイドは膜に囲まれていないため、真の核ではない。 また、細胞質内には多数のリボソームが存在する。
一部の細菌の細胞壁には鞭毛が付着しており、これは細菌が移動するための鞭状の構造である。 いくつかの細菌はまた、組織が付着するのを助ける短い、指のような突起である毛細管を持っている。 細菌は、組織に付着できなければ病気を引き起こすことはできません。 例えば、肺炎の原因となる細菌は、肺の組織に付着する。 この組織への付着を非常に容易にしているのが、細菌の毛細血管である。 したがって、莢膜を持つ細菌と同様に、絨毛を持つ細菌は、持たない細菌よりも致命的であることが多いのです。
真核生物の構造。 真核生物に見られる小器官には、細胞膜、小胞体、ゴルジ体、小胞からなる膜系、核、細胞骨格、ミトコンドリアがある。 また、植物細胞には、動物細胞にはない特殊な小器官が存在する。 葉緑体、細胞壁、液胞などである。 (435ページの植物細胞の図を参照）
形質膜。 細胞の細胞膜はしばしば選択的に透過すると表現される。 この言葉は、ある物質は膜を通過できるが、他の物質は通過できないことを意味する。 例えば、食べ物が分解されてできた生成物は細胞内を通過し、細胞内でできた老廃物は細胞外を通過することができる。 1960年代以降、科学者たちは、細胞膜の働きについて多くのことを学びました。 ある物質が通過することができるようだ
自ら進んで膜にあけた小さな穴を通っている。 また、膜の表面や内部に存在する分子によって、膜を通り抜けるのを助けられるものもある。 細胞膜の構造と機能の研究は、細胞生物学の中で最も魅力的なものの一つである。
小胞体(しょうほうたい) 小胞体は、真核細胞の細胞質全体を覆う膜の扁平なシート、袋、管からなる。 ERは、まるで非常に複雑な地下鉄か高速道路のようだ。 ERの主な機能は、細胞全体に物質を輸送することなので、この例えは悪くない。
細胞内には2種類のERが存在することが確認されている。 ひとつは粗面小胞体、もうひとつは滑面小胞体と呼ばれる。 両者の違いは、粗面小胞体は外表面にリボソームがあり、ざらざら、あるいは粒状に見えることである。 粗面小胞体は、タンパク質の合成（生産）と輸送の過程に関与している。 粗面小胞体に付着したリボソームで作られたタンパク質は、修飾されて「パッケージ」され、細胞内の様々な場所に運ばれて利用される。 あるものは、細胞膜に送られ、そこで細胞外へと移動し、生物の体内の他の部位で使われる。
平滑小胞体は、脂質（脂肪のような物質）の製造、タンパク質の輸送、神経メッセージの伝達など、多くの異なる機能を持っている。
ゴルジ体。 ゴルジ体は、発見者である19世紀のイタリアの科学者カミロ・ゴルジ（1843-1926）の名にちなんで名づけられた。 最も珍しい形の小器官の一つである。 ゴルジ体は、膜に囲まれた扁平な袋が積み重なったもので、パンケーキを積み重ねたような形をしている。 ゴルジ体の周囲には、膜に包まれた小さな小胞（粒子）が多数存在する。 ゴルジ体とその小胞の機能は、細胞から分泌される、あるいは細胞内でさまざまな機能に使用される大きな分子を分類し、修正し、包装することである。
ゴルジ体は、大企業の出荷・受取部門に例えることができる。 細胞内の各ゴルジ体はシス面を持ち、これは部門の受け入れ部門に似ている。 ここで、ゴルジ体は小胞体で製造された分子を受け取る。 ゴルジ体のトランス面は、部内の出荷部門に例えることができる。 ゴルジ体は、小胞体で作られた分子を受け取る部門である。
小胞。 小胞は様々な種類の分子を含む小さな球状の粒子である。 上述したように、ある種の小胞は小胞体からゴルジ体へ、ゴルジ体から様々な目的地へ分子を輸送するのに使われている。 特殊な種類の小胞は、他の機能も果たしています。 リソソームは、細胞の消化に関与する酵素を含む小胞である。 例えば、原生生物の中には、他の細胞を飲み込んで食料とするものがある。 原生生物は、食作用（ファゴサイトーシス）と呼ばれるプロセスで、食物の粒子を取り囲み、小胞の中に取り込みます。 この食物を含んだ小胞は、原生生物の細胞質内を移動し、リソソームと接触する。 食物の入った小胞とライソゾームが合体し、ライソゾーム内の酵素が食物の入った小胞の中に放出される。 酵素は原生生物が使用するために食物をより小さな部分に分解する。
核。 核は細胞のコントロールセンターである。 顕微鏡で見ると、核は暗い塊のように見え、その中に核小体という暗い領域が中心になっている。 核小体は、リボソームの一部を製造する場所である。 核の周囲には、核膜と呼ばれる二重の膜があります。 核膜は核膜孔と呼ばれる小さな穴で覆われている。
核は、タンパク質の合成を制御することによって、すべての細胞活動を指令しています。 タンパク質は、細胞が行うほとんどすべてのことを制御する重要な化学化合物である。 さらに、細胞や細胞の一部そのものを作る材料にもなっている。
タンパク質を作るための命令は、デオキシリボ核酸、またはDNAと呼ばれるらせん状の分子の中で核の内部に保存されています。 DNA分子は、窒素塩基と呼ばれる特定の化学単位を含んでいるかどうかで、互いに異なっています。 DNA分子内の窒素塩基の並び方によって、特定の遺伝的な「メッセージ」が伝えられます。 ある配列の窒素塩基は「タンパク質Aを作れ」という命令を伝え、別の配列の塩基は「タンパク質Bを作れ」というメッセージを伝え、さらに別の配列の塩基は「タンパク質Cを作れ」というメッセージをコードしているかもしれない、というように。
タンパク質合成の第一段階は核で始まります。 核の中で、DNAはメッセンジャーリボ核酸（mRNA）と呼ばれる分子に翻訳される。 その後、mRNAは核膜孔を通って核を離れる。 mRNAは細胞質でリボソームと結合し、タンパク質合成を開始する。 リボソームで作られたタンパク質は、同じ細胞内で使われることもあれば、他の細胞で使われるために細胞膜を通して細胞外に輸送されることもあります。
細胞骨格。 細胞骨格は、細胞の骨格である。 しかし、骨の代わりに、細胞の骨格はネットワークを形成する3種類のタンパク質フィラメントで構成されている。 これらのネットワークが細胞の形を作り、細胞の動きを支えている。 3種類の細胞骨格繊維は、微小管、アクチンフィラメント、および中間フィラメントである。
微小管は非常に細く長い管で、細胞内で様々な小器官が移動するための「トラック」のネットワークを形成している。 微小管はまた、動物細胞内で中心核と呼ばれる小さく対になった構造を形成する。 微小管は細胞膜に縛られていないため、細胞小器官とはみなされない。 中心核は、細胞分裂（生殖）のプロセスに関与している。
一部の真核細胞は、細胞膜の外側に付着した微小管によって移動する。 この微小管は、鞭毛や繊毛と呼ばれる。 繊毛を持つ細胞は、人間の体内でも重要な働きをしています。 ヒトをはじめとする動物の気道には、このような細胞が並んでおり、ゴミや細菌を上方に掃き出し、肺から喉へと送り込んでいる。 そして、喉から咳き込んだり、飲み込んだりして消化管に入り、消化酵素によって有害な細菌が破壊される。
アクチンフィラメントは筋肉細胞で特に顕著であり、筋肉組織の収縮に寄与している。 中間フィラメントは比較的強く、細胞質内の小器官を所定の位置に固定するためによく使われる。
の許可を得て複製）
ミトコンドリア。 ミトコンドリアは細胞の発電所である。 ソーセージ状のミトコンドリアはそれぞれ外膜で覆われている。 ミトコンドリアの内膜はクリステ（箱の意）と呼ばれる区画に折り畳まれている。 このクリスターが作るマトリックス（内部空間）には、食物分子を最終的にエネルギーに変換する多くの化学反応に必要な酵素が含まれています。
植物細胞小器官。 植物細胞には、動物細胞にはないいくつかの小器官がある。 これらには、プラスティド、液胞、および細胞壁が含まれる。
プラスティドは小胞型の小器官で、植物ではさまざまな機能を担っている。 例えば、アミロプラストはデンプンを貯蔵し、クロモプラストは一部の植物に鮮やかなオレンジ色や黄色を与える色素分子を貯蔵する。 葉緑体は、水と二酸化炭素を糖に変える光合成を行うプラスティッドである。
空胞は、単一の膜で結合された大きな小胞である。 多くの植物細胞では、細胞空間の約90パーセントを占めている。 有機化合物、老廃物、色素、毒物などの貯蔵や消化など、細胞内でさまざまな働きをしている。
すべての植物細胞には、細胞膜を取り囲む細胞壁がある。 植物の細胞壁は、セルロースという丈夫な炭水化物物質が、他の炭水化物の媒体またはネットワークに敷き詰められたものである。 (炭水化物とは、植物に含まれる炭素、水素、酸素からなる化合物で、人間や他の動物が食物として利用する) 細胞壁は、細胞の中身と外部環境との間に、さらに保護する層を提供する。 例えば、リンゴの歯ごたえは、この細胞壁の存在によるものである。