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理由で解く 理学療法士
QP57P060 解剖学
ミトコンドリアはクエン酸回路と電子伝達系（酸化的リン酸化）により大量のATPを合成する細胞のエネルギー工場。
細胞小器官はそれぞれ役割が異なる。ミトコンドリアは内膜のクリステに電子伝達系をもち、クエン酸回路で生じた還元当量を用いて酸化的リン酸化によりATPを大量に産生する。1分子のグルコースからの好気的代謝では大部分のATPがここで作られる。他の小器官はタンパク質合成・輸送・分解・細胞分裂などを担い、ATP合成の主役ではない。
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ミトコンドリア▶ この図の説明を読む
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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細胞の構造まとめ▶ この図の説明を読む
この図の解説
この図は細胞を「細胞膜・核・細胞質」の3つの区画に分け、それぞれに属する構造とはたらきを一覧にした系統表である。まず縦の並びに注目すると、細胞は1枚の細胞膜に囲まれ、内部に核と細胞質を持つという大枠が読み取れる。細胞膜は脂質二重層を土台とし、そこに膜タンパクが浮遊する流動モザイクモデルで示される。核は二重膜(核膜孔あり)の核膜に包まれ、内部にDNAとタンパク質が結合した染色質、RNAを含む核小体を持つ。細胞質の欄には小胞体・リボソーム・ゴルジ装置・中心小体・ミトコンドリア・リソソームといった細胞小器官が、それぞれ機能を分担する形で並ぶ。表を「どの区画の・どの構造が・何をするか」の対応で縦に追うと、各小器官の役割が整理できる。特に粗面小胞体→リボソームによる合成→ゴルジ装置での加工という分泌タンパクの流れ、ミトコンドリアのATP産生、リソソームの分解という物質処理の全体像をこの1枚でつかむとよい。
学習の要点
- 細胞は細胞膜・核・細胞質の3区画からなり、細胞質内の各小器官が機能を分担する。
- 覚え方のコツ: 「作る=リボソーム/粗面小胞体、加工=ゴルジ装置、燃やす=ミトコンドリア、壊す=リソソーム」と動詞で対応づける。
- 関連知識: 滑面小胞体は肝臓でグリコーゲン、副腎皮質や卵巣・精巣でステロイドホルモン、筋細胞ではカルシウムイオン貯蔵と、臓器ごとに役割が変わる。
- よくある間違い: 「タンパク質を合成」するのはリボソーム、「加工」するのがゴルジ装置。合成と加工を取り違えやすい。
- 臨床応用: リソソームの加水分解酵素は白血球や大食細胞の食作用で取り込んだ細菌の消化に働き、生体防御の一端を担う。
比較表
| 区画 | 構造 | 主なはたらき |
|---|---|---|
| 細胞膜 | 脂質二重層+膜タンパク | 流動モザイクモデル、物質の出入りを調節 |
| 核 | 核膜 | 二重膜、核膜孔で内外の交流 |
| 核 | 染色質 | DNA+タンパク質、分裂時に染色体となる |
| 核 | 核小体 | RNAを含みリボソームを合成 |
| 細胞質 | 粗面小胞体 | リボソームが付着、タンパク質合成 |
| 細胞質 | 滑面小胞体 | グリコーゲン・ステロイド合成、Ca²⁺貯蔵 |
| 細胞質 | リボソーム | mRNAを翻訳しタンパク質合成 |
| 細胞質 | ゴルジ装置 | タンパク質を加工し分泌顆粒を合成 |
| 細胞質 | 中心小体 | 分裂時に染色体を引き寄せる |
| 細胞質 | ミトコンドリア | 酸素で栄養を燃やしATP産生 |
| 細胞質 | リソソーム | 加水分解酵素で細胞内消化 |
| 細胞質 | 細胞骨格 | 細胞の形の維持、物質の輸送路 |
確認問題（その場で確認・記録には残りません）
答えを見る
- ミトコンドリア＝ATP産生（酸化的リン酸化）
- クエン酸回路＋電子伝達系
- 他の小器官は合成・輸送・分解を担当
| 小器官 | 機能 |
|---|---|
| ミトコンドリア | ATP合成（酸化的リン酸化） |
| 粗面小胞体 | タンパク質合成 |
| ゴルジ装置 | タンパク質の修飾・分泌 |
| リソゾーム | 細胞内消化（加水分解） |
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