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エネルギーの生産と調節

細胞の中のエネルギー生産

体の中の化学反応は管理されている

代謝を進行させるのは酵素です。

 

代謝の役割の一つは、エネルギーの生産で、体の中でエネルギーのやり取りに使われるのはATPという物質で、体の中でATPを作り出す過程は、解糖系とTCAサイクール呼吸鎖という二つの系で、この二つはつながっています。

 

解糖系は、食物から得たグルコースを分解してATPを作るシステムです。

 

TCA際クール呼吸鎖は、ミトコンドリアにおいて、解糖系でできた産物を、呼吸で得た酸素で完全に燃やしてしまうシステムで、たくさんのATPが生産できます。

 

体の中の代謝システムは勝手に働いているのではありません。

 

必要に応じて働いたり、働かなかったりします。

 

たとえば、解糖系もTCAサイクールにも、ATPが十分あるときは抑えられ、ATPが不足するとフル稼働します。

 

巧みな管理機構があります。

 

そのような代謝の管理・調節を行なっているものにホルモンがあります。

 

ホルモンは体の中のある特定の場所で生産され、血液を通して他の臓器に運ばれ、そこで作用します。

 

グルカゴンというホルモンは、体の中の重要なエネルギー源であるグルコースは、各臓器に血液から供給されます。

 

空腹になり血液中のグルコースの濃度が下がると、膵臓からグルカゴンが放出され、肝臓の細胞に作用して、肝臓のグルコースの貯蔵庫(グルコーゲンという物質)からグルコースを取り出す代謝システムが活性化され、グルコースがどんどん作られ血液へ供給されます。

脂質と細胞膜

細胞は必ず膜に囲まれている体の成分のおよそ70%は水。

 

そしてたんぱく質やDNAなど体の成分のほとんどは、水に溶けた状態で機能しています。

 

しかし体の中には、水に溶けないで、水と仲の悪い物質も存在するのが脂質です。

 

脂質には主な役目が二つあり、エネルギーの貯蔵庫としての役目で、その代表が脂肪。

 

もう一つは膜を作ることです。

 

膜は、水に溶ける成分同士が交じり合ったり、外へ流れ出てしまったりするのを防ぐ役目をしています。

 

どんな細胞も、細胞膜という膜が外側を囲っていて、外界との境界を作っています。

 

これにより、細胞の中にあるものと外にあるものが勝手に交じり合ったりしないようになっています。

 

膜の成分は、リン脂質、糖脂質、コレステロールなどの脂質で、これらの分子が二重の層を作っている(脂質二重層)。

 

また、細胞膜は脂質のほかにたんぱく質を含んでいて、このたんぱく質は、海に浮かぶ氷山のように、脂質の間を自由に動くことができると考えられ、これを流動モザイクモデルと呼びます。

 

一般に水に良く溶ける物質は、水と仲の悪い脂質でできた細胞膜を容易に通過できませんが、特定の水溶性の物質を細胞の中に取り入れたり、細胞の外に出したりする必要があります。

 

このような働きを担う輸送たんぱく質が、膜には存在します。

 

輸送システムには、濃度の高い方から低い方へと坂を転がるように物質を通す(この場合エネルギーを使わない)しくみと、逆にエネルギーを使って低い方から高い方へと運ぶしくみの二つがあります。

ヒトの体を作る細胞はさまざま

ヒトの体を構成している細胞を分裂の面から見ると3つのグループに分けることができます。

 

一つは、おとなになった後も常に分裂している細胞。

 

皮膚の表皮の細胞や小腸の上皮細胞がこの仲間です。

 

小腸の上皮細胞のもとの細胞(幹細胞)があり、どんどん分裂して上皮細胞を補充しています。

 

ヒトの一生の間に、幹細胞はなんと約5000回も分裂するとされます。

 

2つ目のグループは、おとなになった後、分裂能力は残っているけれども、普段はほとんど分裂しない細胞。

 

限界分裂回数を調べるのに良く用いられる。

 

皮膚の繊維芽細胞や肝臓の細胞がこの仲間です。

 

皮膚の繊維芽細胞の場合、けがをすると傷を治すために分裂して増殖することができます。

 

3つ目のグループは、おとなになった後は、もはや分裂できない細胞です。

 

脳の神経細胞や心臓の筋肉細胞など、非常に特殊な能力を持つようになった細胞がこの仲間に入ります。

 

そしてこの中で、ヒトの老化や寿命に大きな影響を持つのは、おとなになってからは分裂できず、そのため一度傷ついたり失われたりしたら補充がきかない、第3のグループの細胞ではないかと思われています。

 

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