細胞区画

細胞生物学における細胞区画は、真核細胞の細胞質内のすべての閉じた部分で構成され、通常は単層または二重層の脂質膜に囲まれています。これらの区画は、常にではありませんが、多くの場合、膜結合細胞小器官として定義されます。細胞区画の形成は、区画化と呼ばれます。

細胞小器官であるミトコンドリアと葉緑体（光合成生物）は、どちらも細胞内共生起源であると考えられている区画です。ペルオキシソーム、リソソーム、小胞体、細胞核、ゴルジ体などの他の区画は細胞内共生起源ではありません。小胞などのより小さな要素や、時には微小管も区画として数えられます。

原核細胞には区画化は見られないと考えられていましたが、^[1]カルボキシソームや他の多くのメタボロソームの発見により、原核細胞は区画化された構造を作ることができることが明らかになりました。ただし、ほとんどの場合、これらは脂質二重層に囲まれておらず、純粋なタンパク質構造で構成されています。^{[2] [3] [4]}

一般的に、細胞には主に 4 つの区画があります。

1. 核を構成する核区画
2. 小胞体膜間の空間（核膜と連続している）を構成する嚢間腔
3. 細胞小器官（すべての真核生物のミトコンドリアと光合成真核生物のプラスチド）
4. 細胞質

区画には 3 つの主な役割があります。1 つは、細胞が同時に異なる代謝活動を実行できるように、生物学的プロセスの物理的な境界を確立することです。これには、特定の生体分子を領域内に保持したり、他の分子を領域外に保持したりすることが含まれます。膜で囲まれた区画内では、異なる細胞内 pH 、異なる酵素システム、およびその他の違いが、他の細胞小器官や細胞質から分離されています。ミトコンドリアの場合、細胞質はNADH をNAD+ に変換する酸化環境を持っています。これらの場合、区画化は物理的です。

もう 1 つは、特定の微小環境を生成して、生物学的プロセスを空間的または時間的に制御することです。たとえば、酵母の液胞は通常、膜上のプロトン トランスポーターによって酸性化されます。

3 つ目の役割は、プロセスが発生する特定の場所または細胞アドレスを確立することです。たとえば、転写因子は核に向けられ、特定の遺伝子の転写を促進できます。タンパク質合成の点では、必要な細胞小器官は互いに比較的近い位置にあります。核膜内の核小体は、リボソーム合成の場所です。タンパク質翻訳のための合成リボソームの目的地は、核に接続され、同じ膜を共有する粗面小胞体(粗面 ER) です。ゴルジ体も、パッケージングと再分配のために粗面 ER の近くにあります。同様に、細胞内の区画化により、関連する真核細胞機能の特定の場所を他のプロセスから分離し、効率的にすることができます。

多くの場合、細胞区画は膜で囲まれて定義されます。これらの膜は生体分子に対する物理的な障壁となります。これらの障壁を越えた輸送は、区画内外の生体分子の最適な濃度を維持するために、制御されることがよくあります。

真核細胞は、祖先の古細菌細胞が好気性細菌（原ミトコンドリア）を内部化したことで発生したと考えられています。Mansら^{[5]は、真核}細胞核の進化的発達はこの古細菌と細菌の共生によって引き起こされたと提唱しました。真核細胞の特徴である核膜は、有害な活性酸素種の主な発生源である原ミトコンドリアから元の古細菌宿主DNAゲノムを隔離するための適応として発生したと示唆されています。^[6]

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