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細胞の構造と機能: 核

植物は、ヒトや酵母などと一緒で、真核生物の一員です。核、小胞体、ゴルジ体、ミトコンドリアなどは真核生物共通の細胞小器官 (オルガネラ、細胞器官) で、植物細胞内でも生命維持に必須の機能を担っています。植物に特徴的なオルガネラとしては、葉緑体、液胞があります。オルガネラのうち、核、ミトコンドリア葉緑体は外膜と内膜の 2 つの膜に包まれていて、独自の遺伝情報を持っています。ミトコンドリア葉緑体の起源に関しては、それぞれ真核生物の祖先に共生した好気性細菌、シアノバクテリア (ラン色細菌、藍藻類) であると言う説が支持されています。オルガネラではありませんが、植物細胞を特徴づける構造として細胞壁があります。

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ここでは、オルガネラのうち、核について見ていきましょう。

 

[目次]

 

核は真核生物のほとんどの遺伝情報を持っているオルガネラで、生命活動の最も主要な制御の場です。

核の大きさ

核の大きさはゲノムサイズに相関していると考えられています。植物では普通、直径が 3 〜 20 μm です。菌類では 1 μm 以下です。

核小体

二重膜構造の核膜によって囲まれた核内には、1 〜数個の核小体 (仁) が存在しています。核小体はタンパク質合成装置リボソームの組み立て場所です。リボソームを構成するリボソームタンパク質は細胞質で翻訳され核小体に運び込まれた後、rRNAと会合し大小それぞれのリボソームサブユニットを形成し、細胞質に送り出されます。顕微鏡で観察すると核小体は核中の最も顕著な構造ですが、膜に覆われていないのでオルガネラとはみなされていません。細胞分裂の際には、核小体は前期の終わりに消失し、終期に rRNA 遺伝子が存在する染色体上の領域を起源として再形成されます。

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核膜孔

核内で転写された RNA は細胞質へ、細胞質で翻訳されたヒストンなどの核タンパク質は核へ、核膜孔を通過してそれぞれ移動します。

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出芽酵母と動物細胞の解析から、核膜孔は少なくとも 30 種類以上のタンパク質からなる巨大な複合体で、八角形の特徴的な構造を持つことが明らかになっています。

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核局在化配列

核膜孔の穴の直径は約 50 nm で分子質量 40 kDa 以下のタンパク質は拡散により自由に通過できると考えられています。40 kDa より大きな核タンパク質は数個の塩基性アミノ酸からなる核局在化配列 (NLS) を持っていて、これを介して能動輸送により核膜孔を通過し核内に輸送されます。

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核外輸送配列

遺伝子発現制御に関与するタンパク質の一部は、核と細胞質を行き来して機能します。このようなタンパク質は核外輸送配列を持っていて、核膜孔を通過して核から細胞質へ輸送されます。

 


 

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