動物細胞の模式図：全パーツの名称、実際に占める体積、そして植物細胞にないもの

動物細胞の模式図は何を示しているのか

示しているのは断面です。動物細胞は立体で、模式図はそれを切り開いています。つまり いま見ている輪郭は切り口であって、シルエットではありません。

図の上で主張になっているのは三つです。どの区画が存在するか。それらがどう入れ子に なっているか。そして、どの膜がどの膜とつながっているか — ほとんどの図が描いて いながら、そこを見るように言われる読者はほとんどいない部分です。粗面小胞体と滑面 小胞体は一つの系です。核膜は小胞体とつながっています。細胞膜は何ともつながって いません。そこが端だからです。

それ以外はすべて作図上の判断です。色は観察された色ではなく慣習です。各小器官の 個数は収まった数です。そして大きさは、直せる方向に間違っています。次の二節はその 話です。

作図上の判断ではないものが一つあります。形です。植物細胞が四角く描かれるのは、壁が 四角く保っているからです。動物細胞に壁はないので、輪郭線は細胞膜そのものであり、 細胞骨格と隣の細胞が与えた形をとります。動物細胞をきれいな円で描くのは、ほとんどの 図が最初につく小さな嘘です。

動物細胞の各部にラベルを付ける

各ラベルと、その背後にある構造の実体は次のとおりです。

動物細胞のどれだけを各小器官が占めるのか

ほとんどの図が外している部分であり、その数字は 1983 年から活字になっています。

Alberts の Table 12-1 による、肝細胞の実測内訳です。肝細胞はすべての動物細胞の 代表ではありません — 膵外分泌細胞は五分の一の大きさで、その膜の六割を粗面小胞体に 詰め込んでいます。それでも、実在の細胞の実在の数字です。別の図を写した図には 言えないことです。

肝細胞において主要な細胞内区画が占める相対体積。Alberts ら『Molecular Biology of the Cell』第 4 版 Table 12-1 より。

この表から二つのことが出てきます。

ミトコンドリアは核の四倍近くを占めています。 少し多い、ではありません。四倍 近くです。中央に大きな核、その脇にミトコンドリアが二つ — という標準的な図は関係を 逆転させており、このジャンルで最も一貫した誤りです。

膜で囲まれた区画は合わせて細胞のおよそ半分を占めます。 残りの半分がサイトゾル です。小器官を広い空っぽの内部に浮かぶ小島のように描く図は比率が逆で、内部は 空ではないし、他のすべてを合わせたものより多くもありません。

上の図は通例に逆らって描いています。図から実測すると、核は断面の 10.3%、九つの ミトコンドリアは合わせて 12.1% を占めます。つまりミトコンドリアのほうが大きく、 表が要求する向きになっています。

それでもまだ控えめで、どれだけ控えめかも言っておく価値があります。本当の比は 22 対 6、すなわち 3.7 対 1 ですが、この図は 1.2 対 1 です。引き出し線を付けられる大きさに 描いた九つのミトコンドリアは、絵の 22% にはなりません。そしてどんなラベル付きの図も そうはできません — 小器官を正しい比率にできるほど小さくした瞬間に、ラベルを付け られなくなるからです。これはこの形式の実際の限界であり、黙って回避するより口に 出したほうがましです。

植物細胞と動物細胞の違いは何か

図にとって効いてくる違いは構造上のもので、しかも両方向に走っています。

注目に値する逆転は最後の三行です。植物細胞に固定用の結合が要らないのは、壁が すでに接着されているからで、密着結合・デスモソーム・ギャップ結合という装置一式は、 植物がセメントで解いた問題に対する動物側の解法です。だからこそ植物細胞の図と動物 細胞の図が最も違って見えるのは、二つの細胞が接するところなのです。次節はそれを 描きます。

動物細胞どうしはどうつながるのか

植物細胞は原形質連絡で隣と話します。厚さ少なくとも 0.1 μm の壁を貫く直径 20〜40 nm の細胞質の通路で、一方の細胞の細胞膜がもう一方へ連続して入っていきます。

動物細胞には貫くべき壁がなく、別のやり方をとります。ギャップ結合では二枚の細胞膜が 互いに 2〜4 nm まで近づき、コネクソンと呼ばれる半チャネルどうしがその隙間を挟んで ドッキングし、一方の細胞質からもう一方へ通じる連続した孔を作ります。

1.5 nm という値は、大きさのわかっている蛍光分子を一方の細胞に注入し、隣の細胞に 何が届くかを見て得られたものです。およそ 1000 ダルトン未満 — 無機イオン、糖、 アミノ酸、ヌクレオチド、ビタミン、そして環状 AMP のようなセカンドメッセンジャー — は自由に渡ります。それより大きいものは渡りません。つまり結合した細胞どうしは小さな 分子を共有しつつ、タンパク質と核酸は自分のところに留めています。

残る二つの結合は、一個の細胞の図ではなく上皮の図に属するものですが、名前を挙げて おく価値があります。一個の細胞の図が落としているのがまさにそれだからです。 密着結合は隣り合う細胞を封じてシートにまとめ、片側に加えたトレーサーがそこから 先へ通らないようにします。同時に細胞膜を、混じり合わない頂端側と側底側の領域に 仕切ってもいます。デスモソームはボタン状の接触点で細胞どうしを鋲留めし、中間径 フィラメントを一方の細胞からもう一方へつないで、組織全体にわたる強い引張強度の 骨組みを作ります。

動物細胞はどう描けばよいか

効いてくる順に、六つの判断です。

輪郭を不規則にする。 円でも角の丸い四角でもありません。膜の外側に形を保つものが 何もないのであり、不規則な輪郭はラベルを一つも読まないうちにそれを告げます。

核を面積の十分の一ほどで入れる。 細胞体積の 6% の球は、中心を通る断面で細胞の 面積の 15% ほどを切ります。三分の一を与える図は、数字が支えていないことを主張して います。ついでに中心からずらして置きましょう — 中心体はその脇に座り、ゴルジ体も たいてい近くにあります。

しっくりくるよりも多くミトコンドリアを描く。 二つが慣習で、二つは間違いです。 まとめて核より大きく見えるだけの数が真実に近く、それでもまだ足りません。

粗面小胞体と滑面小胞体は一つの系として描く。 細胞質側の面にリボソームの付いた 槽が、裸の管へと続いていきます。別々の隅に二つの塊を置いて別々のラベルを付けるのは、 真実でないことを教える最も一般的なやり方です。

各小器官に見分けのつく特徴を一つ与える。 クリステのないミトコンドリアとリソソームは 同じ楕円です。クリステが見分けですから、描きましょう。正面から見た中心小体の周りの 九本の目盛りが中心小体とただのカプセルとの見分けですから、これも描きましょう。

そのうえでラベルを付ける。 引き出し線はまっすぐに、互いに交差させず、それぞれが 指す構造の上で点で終わらせます。描きながら文字を実寸で組んでおきます。Nature は図中 文字の上限を 7 pt、下限を 5 pt とし、パネル記号は 8 pt ボールド、図幅は 1 段で 89 mm、2 段で 183 mm、ページの天地は 247 mm です。ポスターの大きさで描いた細胞図を 三分の一に縮めて原稿に落とすのは、よい図が読めない図になる最も一般的な経路です。

その縮小に耐えるのはベクター形式で、ラスター形式は耐えません。どうしてもラスターに するなら、Nature は印刷される大きさで最低 300 dpi を求めています。

ラベルを外した同じ図

同じ形状に、名前の代わりに番号を付けたものです。印刷して記憶で埋め、上の表と 突き合わせてください。

動物細胞の模式図がよく間違える五つのこと

核が大きすぎ、ミトコンドリアが少なすぎる。 上で扱いました。読者が細胞について 信じることを変えてしまうのはこれです。

粗面小胞体と滑面小胞体を二つの小器官として描く。 一続きの膜系です。違いは細胞質 側の面にリボソームが結合しているかどうかだけで、両者を反対の隅に置いて別々のラベルを 付ける図は、その逆を教えています。

核小体に膜を描く。 ありません。核の中の高密度の領域であり、輪郭を与えることで 小器官と同じ視覚的な階級に入れてしまう — それがまさに間違いです。

細胞を白い空間に一つだけ描く。 組織の中の動物細胞は隣の細胞に押しつけられて います。そしてその細胞膜について面白いことの半分 — 密着結合、デスモソーム、ギャップ 結合 — は、二つの細胞が接するところにしか存在しません。孤立して描かれた細胞には、 それらの構造が「あいだに」入るべき相手がいません。

ペルオキシソームとリソソームを同じに描く。 別々の仕事をする別々の区画であり、 図の縮尺では描き分けだけが両者を見分けさせます。リソソームには中身の詰まった粒状の 内腔を、ペルオキシソームには何もない内腔を与えるか、どちらかを省いてください。

よくある質問

動物細胞の模式図とは何ですか。 一個の動物細胞を切った断面にラベルを付けたもので、 どの区画が存在し何が何を囲んでいるかを示します。写真ではなく切り開いた図です。 輪郭線は細胞膜そのもので、それ以外ではありません。

動物細胞の各部にはどんなものがありますか。 細胞膜、サイトゾル、核膜と核小体を もつ核、粗面小胞体と滑面小胞体、ゴルジ体、ミトコンドリア、リソソーム、 ペルオキシソーム、中心小体をもつ中心体、リボソーム、そして三つの細胞骨格 フィラメント系です。

植物細胞と動物細胞の違いは何ですか。 植物には壁、色素体、大きな中央液胞、 原形質連絡があります。動物には中心小体と、植物には必要のない一連の細胞間結合が あります。全項目は上の比較表をご覧ください。

動物細胞にあって植物細胞にない小器官は何ですか。 最も明確なのは中心小体です。 二番目の答えとしてふつうリソソームがあげられますが、但し書きが要ります。植物の液胞が 対応する区画で、同じ加水分解酵素をもっています。

簡単な動物細胞はどう描けばよいですか。 不規則な輪郭、面積の十分の一ほどの核、 しっくりくるよりも多いミトコンドリア、一つの系としての粗面小胞体と滑面小胞体、 小器官ごとに一つの見分けのつく特徴、そのうえでまっすぐで交差しない引き出し線です。

中心体のはたらきは何ですか。 動物細胞の主要な微小管形成中心です。核の脇に座り、 直角を成す中心小体の対を含み、有糸分裂紡錘体の二つの極になります。

中学・高校の教科書に出てくる動物細胞の図はどこまで描きますか。 同じ断面で ラベルを減らしたもの — 細胞膜、細胞質、核、核小体、ミトコンドリア、小胞体、 ゴルジ体、リソソーム、リボソーム、液胞、中心体です。

次に読むもの

• 同じやり方でラベルを付けた植物細胞の図 — 向かいのページの細胞を同じ扱いで。二つの植物細胞のあいだの壁に実際に何が入って いるか、なぜ原形質連絡がギャップ結合ではないかも含めて。
• 科学図の作り方 — この図が従っている一般的な規則。文字サイズ、線幅、色、そして縮小に耐えるかどうかの 確かめ方。
• Scientific Reports の図の要件 — このような図が原稿に入るとき何が起きるか、そして学術誌が実際に公開している 仕様はどれか。