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理由で解く 柔道整復師
QJ30A104 生理学
加齢に伴う細胞の変化は「減る・落ちる・短くなる・止まる」で方向がそろう。ミトコンドリアは数も機能も低下するため、1が正しい。
老化した細胞では、エネルギー産生の場であるミトコンドリアの数が減り、残ったものも活性酸素（フリーラジカル）による酸化的損傷を受けて酸化的リン酸化の効率が落ちる。ATP産生量の低下は、筋力低下・易疲労性・基礎代謝量の低下といった高齢者の全身的な特徴の土台になっている。細胞膜ではコレステロール含量の増加や膜脂質の過酸化により流動性が低下し、受容体の働きや物質輸送も鈍くなる。染色体末端のテロメアは細胞分裂のたびに短縮し、一定の長さまで縮むと細胞は分裂を停止して細胞老化に入る（ヘイフリック限界）。テロメアを伸ばす酵素テロメラーゼは生殖細胞・幹細胞・がん細胞では活性が高いが、多くの体細胞では活性が低い。「上がる・増える・伸びる」と書かれた選択肢は加齢の方向と逆と気づけば、この種の問題は素早く処理できる。
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この図の解説
この図はミトコンドリアの電子顕微鏡像と模式図を並べ、二重膜の構造とエネルギー産生の場を対応づけて示す。外側の外膜と、内側で内部へ深く折れ込んでひだ（クリステ、教科書ではクリスタ）をつくる内膜の、二重の膜の袋からなる。内膜に囲まれた内部の基質がマトリックスである。左上のまとめは反応がどこで起こるかを整理する。酸素を使わない解糖は細胞質（ミトコンドリア外）、酸素を使うTCA回路はマトリックス、電子伝達系はクリステで行われる。ミトコンドリアは栄養素を燃焼して得たエネルギーをATP（アデノシン三リン酸）の形にして細胞活動へ供給する、エネルギー産生の場である。形は球形ないし糸状（立体的にはソーセージ状）で、数は細胞によって異なり、肝細胞1個には約2,000個が含まれる。図の中央に散在する点はマトリックス内のミトコンドリアDNAを表す。
学習の要点
- ミトコンドリアは外膜と内膜（クリステ）からなる二重膜の細胞小器官で、栄養素を燃焼してATPを産生するエネルギー産生の場である。
- 覚え方のコツ: 「マト＝TCA、クリ＝電子伝達」。マトリックスでTCA回路、クリステで電子伝達系。解糖だけはミトコンドリアの外（細胞質）で無酸素的に進む。
- 関連知識: ここでつくられるATPは、骨格筋のアクチン・ミオシン滑走やナトリウム-カリウムポンプの能動輸送など、全身の細胞活動でエネルギー源として消費される。
- よくある間違い: 解糖をミトコンドリア内の反応と思い込む。マトリックス（TCA回路）とクリステ（電子伝達系）の役割を逆に覚える。
- 臨床応用: 持続的な収縮を担う赤筋（赤色骨格筋）はミトコンドリアが豊富で、ミオグロビンとともに有酸素的なエネルギー産生を支える。
比較表
| 過程 | 場所 | 酸素の要否 |
|---|---|---|
| 解糖 | 細胞質（ミトコンドリア外） | 無酸素的 |
| TCA回路 | マトリックス | 有酸素的 |
| 電子伝達系 | クリステ（内膜） | 有酸素的 |
確認問題（その場で確認・記録には残りません）
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- 加齢の細胞レベルの変化は方向がそろう：ミトコンドリア数↓、細胞膜の流動性↓、テロメア短縮、細胞分裂能↓。
- テロメアは分裂ごとに短縮する。テロメラーゼ活性が高いのは生殖細胞・幹細胞・がん細胞。
- ヘイフリック限界＝正常体細胞の分裂回数には上限がある、という考え方。
- 老化の主な学説：フリーラジカル（活性酸素）説とミトコンドリア機能低下説。両者はミトコンドリアDNA損傷を介してつながる。
- 個体レベルでは基礎代謝量・細胞内水分量・予備力・恒常性維持能が低下する。施術では回復に時間がかかる前提で計画を立てる。
| 項目 | 若い細胞 | 老化した細胞 |
|---|---|---|
| ミトコンドリア | 数が多く機能も高い | 数が減り、酸化損傷で機能低下 |
| 細胞膜の流動性 | 高い | 低い（膜が硬くなる） |
| テロメア | 長い | 短い（分裂ごとに短縮） |
| 細胞分裂 | 活発 | 停止・低下（細胞老化） |
| 活性酸素・老廃物 | 処理が追いつく | 蓄積する（リポフスチンなど） |
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