原核細胞の構造

原核細胞は、細菌（および古細菌）に共通する構造様式であり、遺伝物質が膜に囲まれた核を持たずに細胞質中に自由に存在し、形質膜と、ほとんどの細菌では細胞壁に囲まれ、運動、付着、および生命の基本的な化学反応を行う表面構造と内部構造を備えた細胞である。

Definition

原核細胞構造とは、膜に囲まれた核や膜に囲まれた細胞小器官を欠き、染色体がヌクレオイドとして組織化され、タンパク質合成が70Sリボソームによって行われることを特徴とする細菌の細胞組織である。

Scope

このトピックでは、細菌細胞に共通する構成要素であるヌクレオイドとプラスミド、細胞質と70Sリボソーム、形質膜、細胞壁とエンベロープ、および鞭毛、線毛、莢膜などの表面付属器官について説明し、原核生物の構造様式を真核細胞と比較する。これらは参照解剖学として扱われる。エンベロープ、形状、染色については、関連トピックで詳細に扱われる。

Core questions

• 本質的にすべての細菌細胞に共通する構造は何ですか？
• 細菌の染色体は、核がない状態でどのように組織化され、空間的に配置されていますか？
• 原核細胞の構造様式は真核細胞の構造様式とどのように異なりますか？

Key concepts

• ヌクレオイドとプラスミド
• 70Sリボソーム
• 形質膜
• 細胞壁とエンベロープ
• 細胞骨格タンパク質（例：MreB、FtsZ）
• 表面付属器官：鞭毛、線毛、莢膜
• 膜に囲まれた細胞小器官の欠如

Mechanisms

細菌細胞は、エネルギー変換と輸送を行う形質膜内に細胞質を閉じ込めている。ほとんどの種では、外部の細胞壁が形状と保護を提供している。染色体は通常、環状DNA分子であり、ヌクレオイドに凝縮されており、核膜によって細胞質から分離されていないため、転写と翻訳が同時に起こりうる。追加の遺伝子はプラスミド上に存在する可能性がある。タンパク質合成には70Sリボソームが使用される。長らく構造がないと考えられていたが、細菌はアクチン相同体MreBやチューブリン相同体FtsZなどの細胞骨格タンパク質を持ち、細胞を組織化し、染色体を配置し、分裂と形状を指示している。運動のための鞭毛、付着と接合のための線毛、および莢膜または粘液層などの表面構造は、環境との相互作用を媒介する。

Clinical relevance

細胞壁、70Sリボソーム、独自の膜および分裂機構といったいくつかの原核生物特有の構造は、原核生物と真核生物の生物学が分岐する点であり、したがって微生物学者が細菌細胞を記述し区別する上で中心的な役割を果たす。この項目は記述的な参照解剖学であり、個々の診断や治療の決定の根拠となるものではない。

Evidence & guidelines

構造に関する記述は標準的な微生物学の教科書にまとめられており、原核生物ドメインの分子的な区別と細菌の細胞骨格の発見は、分子系統学と細胞生物学の一次文献に基づいている。

History

原核生物と真核生物の区別は、核と細胞小器官の欠如に基づいて20世紀半ばに形式化され、1970年代の分子系統学によって原核生物の世界が再定義された。その後、細菌が細胞骨格タンパク質を持つことが発見され、細菌細胞が構造のない酵素の袋であるという古い見方は覆された。

Key figures

• Carl Woese
• Lucy Shapiro
• Zemer Gitai

Seminal works

• woese-1977
• silhavy-2010
• gitai-2005

Frequently asked questions

原核細胞と真核細胞の主な違いは何ですか？

原核細胞は膜に囲まれた核や膜に囲まれた細胞小器官を欠き、染色体はヌクレオイドとして細胞質中に存在し、80Sリボソームではなく70Sリボソームを使用します。

細菌には細胞骨格がありますか？

はい。細菌は、MreB（アクチン相同体）やFtsZ（チューブリン相同体）などの細胞骨格タンパク質を持ち、細胞の形状、染色体の位置、および分裂を組織化しています。