基礎中の基礎は対応できる生物基礎！
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Senior HighKelas 1
生物の特徴→ 1〜28P
遺伝子→ 28 〜55 P
体内環境の維持→ 55〜97 P
環境分野→ 97〜129 P
ノートテキスト
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基礎中の基礎は対応できる生物基礎 ! かなり生物基礎系のノートを出しているんですが他の人に作れと脅されましつつなので、重複と かがあると思うのですがちょっとそこは申し訳ないなと思います。 あと、生物基礎とか生物のノートを出す理由は本人が複数アプリで生物科を担当してるからな んですね あっ他のノートとは違い 本当に発展内容とかは扱わないので ちょっと重要単語は緑で書くって言うところは変わらないんですが。 いろいろ区別してほしいもの もあるので、ちょっとカラフルになる部分があります。 そこだけで色の指定を行うのでよろしくお 願いします これがレベル1のノートだとするのであれば 生物基礎完全攻略シリーズをレベル2として 教科書とかに載ってるコラムとか発展問題みたいな問題は扱いません 教科書会社によっては ちょっと違ったりするので いたって、 基本として書かれているところだけやっていきます そこでコラムとか発展内容も載ったものがレベル2となる生物基礎完全攻略シリーズになります 第1章 生物の特徴 生物の特徴① 生物の多様性と共通性 ちょっとここは一気に内容を進めていきたいなと思います 実は、生物には多様性と共通性という互いに違った2つの側面を持っているんですね その前に、地球というものは場所によって様々な環境があるんですね 例えば 年間を通して雨が多い地域だったり逆にほとんど雨が降らずに乾燥しているような環境だった り 年間平均温度がめちゃくちゃ高いところもあったり逆に低いところもあったり もちろん、陸地だけではなく、 海の中もそうですよね こんな具合に、 地球上の環境って様々なものでこういった様々な環境で適応していって 動物と か、植物だとか、 微生物だとか、そういった生物たちが生きているわけですね だから、生息する環境に、それぞれ適応した結果、 多様化することでたくさんの生物がいるんだと 思います 適応... 生物が生息する環境の中で、 生き抜くために有利な特性を持つこと 今のところ名前がつけられている学名なんて言い方をするんですがそういった生物はおよそ 190万種にも登ると
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でも、実際には、地球上に名前がついていない奴もいるので、もっとたくさんいるんじゃないかっ てことですね そいつらも、含めると推定上は数千万種とかになるんですね だから、この190万種 といったざっくりな数字を覚えてください こんだけたくさんの生物がいるんだったら、それぞれの生活スタイルだったりどれがいいこういう 生活の仕方が良いみたいなことじゃなくてね こういった多種多様な生活スタイルとか、体の構造 とかそういったものがあるんだよなって 引用 https://ja.wikipedia.org/wiki/%E9%AF%A8%E9%A1%9E 引用 https://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%9B%E3%83%83%E3%82%AD%E3%83%A7%E3%8 2%AF%E3%82%B0%E3%83%9E 例えばクジラだったら泳ぐのに適しているヒレ ホッキョクグマだと寒いからそれに適応して結果分厚い脂肪とか体毛があるんだと 今、両方とも哺乳類を出しましたけどね 哺乳類同士で比較しても全然違いますもんね それぞれが生息する環境に適応した様々な機能を獲得していったと考えられていくわけですね こんな感じで、 生物には、いろいろな奴がいるよという側面のことを、 生物の多様性といいます
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特徴が全然違うのに、なぜ同じ仲間に分類されるのかこういった生物が多種多様でありながら も共通している特徴があるからですよね 分類…共通する特徴をもとにして、生物をグループ分けすること では、中学理科の復習 脊椎動物と無脊椎動物見てみましょう 脊椎動物、、、背骨がある動物 無脊椎動物、、、背骨がない動物 例えばヒトとサンマを比較したときにお互いに全然違う生物ですよね この2匹の生物は全く 違うものなんだけれども共通するところがあるから、同じ仲間に分類されてるんだよね 両方と も背骨を持つから 先ほど出したクジラとホッキョクグマの例でも子供の生まれ方は、両方とも母親の体内である 程度育ってから生まれるタイプの胎生ですよね後は母乳で育てると言ったこと。 ここが共通してるから、 哺乳類っていうグループに分類されるんだよと もともと、生物が最初に生まれたのは大体40億年前 と言われております 最初の頃は原核生 物なんですがこの用語については後で詳しく説明します。 それでですね 多様性と共通性で、互いに相反するように見えるんですが。 その理由について も説明していきますね。 最初の生物からどんどん枝分かれしていたっていう感じになるんですね 生物が進化していった結果になります 進化... 生物が代を重ねるごとにそれぞれの形質などを獲得していくこと そして、多分9割がた聞いたことあると思うんですポ○モンですね。 例えば ピ○チュウがライ○ュウに進化したみたいなことがあったとしましょう あくまでゲームとか、アニメの世界観なので正しいんでしょうけど 仮に、これが生物だと仮定した場合に実はこの進化の使い方は間違っているんだろう てことで、実は結構シビアなこと言っちゃうんですけど 進化というものは集団で起こるものだそ して遺伝子の突然変異の場合 ※ポ○モンを生物として見たときのように 生物が1つの個体で変化するようなものは変態と呼ば れる だから進化と変態は別のものなんだ みたいに認識を持ってください
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話は戻るんですが 蝶 アメーバ 花 ネコ 系統樹 共通祖先 地球上のすべての 生物は、共通の 祖先を持っているよ 引用 https://kyoukasyo.com/high-school/phylogenetic-tree-and-evolution/ では、もう少し分類っていうのをやっていきたいなと思うけど 地球上にはたくさんの生物がいるわけなんだけれども、それをグループ分けするのに分類する のに、基本的な単位というものがあるんです この最小単位のことを種といいます 同じような特 徴を持った生物の集まりでもあります。 実は、序盤のほうにやった190万種の種はこれですね それでちょっとこれも補足的な説明に はなると思うんですけど、この中で最も多い種は昆虫であると。 種の定義は何を持ってそう呼ばれるのかってのを見ていきます どういう時に同じ種なの? もしくは異なる種なの? これを見ていきたいんですね めちゃくちゃ有名な例になるんでしょうけどウマとロバ互いに交配すると 生まれた子供はラマ ですよね でこのラマは生殖能力を持っていないんです だからロマ・ウマを親としてラマを子として見 たときにですね それに当たる孫がいないんですよ。 別の種の生物同士が産んだ子供っていうのは生殖能力を持たない そうするとウマ・ロバは互 いに異なる種なんだって言うことができるんですね では、イノシシとブタではどうでしょうか こいつらがお互いに交配して イノブタと呼ばれる個体ができます イノシシ・ブタを親としてイノブタを子として見たときにですね それに当たる孫もいるんです。 つまり、生殖能力を持っている子供を残せるんだよってイノシシとブタは同じ種であると
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種の定義は、 生殖能力を持つ子孫を残せることっていうところにあるんです 残せるのであれば、同じ種だし 残せないのであれば、互いに異なる種なんだと そして、生物の多様性の中でも、 生物の種の数が多いことを表現する場合 種多様性が多いと 表現します 話は戻りまして 先程の画像を見てもらえばわかるんですが地球上の生物というものは、元をたどれば1つの共 通の祖先から生命が始まっていると考えることができるんですね だから共通性というものが見られる そしてそれぞれが環境に適応していった結果、 多様化して 生物の多様性が生じたとなるわけですね こんな感じで、 生物がたどってきた進化の道筋とか、それに基づいている生物の類縁関係のこと を系統と言いその系統が樹木のように枝分かれしていることから、樹木っぽい図を使うんです ねこの樹木っぽい図を系統樹といいます 系統とかは、DNAとかを見て、比較したり推定したりするわけです 後々これについてはやってい きます。 では、脊椎動物を見ていきましょう 生物の進化し系統樹) 鰈両生類 ヘビートカゲ 類 7 鳥を ●哺乳類 G ① 共通の祖先 こんな感じで枝分かれしていくわけなんですけれども 何を持って、こういう風に枝分かれしていくんだろうか ①~⑤と書かせていただきましたがこれがあるかないかによって枝分れするんだなってことで す まず、最初どこも枝分かれしていない状態で、この奴らが全部持ってるやつ 脊椎ですよね よって① 脊椎を持つとなります そして、次ですが 魚類だけ枝分かれしていますけど、他は持っている 腕とか足なんですよ こ の腕とか足をひっくるめて四肢といいます
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② 四肢をもつ だから、枝分かれしていた奴ら以外 つまり魚類以外は腕や足 四肢を持つことになるよってこと ですね その中でも、次は、 両生類だけが分かれてこれは何かって言うと 両生類と 爬虫類って言葉で まとめちゃいますけど 爬虫類と鳥類と哺乳類 明らかに違うのは産卵 (哺乳類の場合は出産) する場所ですよね これが 両生類は水中だけど、それ以外は陸上ですからここで分かれてく理由は ③ 陸上での産卵や出産となります では、次見ていきましょ 次は子供の生まれ方ですね。 ⑤を先にやりますけど。 哺乳類の場合は、 先ほども言いました 母親の体内で、 ある程度の段階まで育って生まれる胎 生 そして、爬虫類と鳥類に関しては卵から孵って生まれる産み方するからこの生み方を卵生と 言いましたね だから、 生まれ方というか、 繁殖様式というかが違うんですね よって⑤は胎生 となります 別解としては母乳で育てるとかですかね そして、皆さんが次にわかりやすいっていうのは何でしょうかね ④ 鳥類が飛ぶために得たものと考えられてます 後は羽毛ですよね。 よって翼や羽毛となります そして、見てもらったらわかると思うんですけれども 昔、枝分かれしたとか ほんとに最近枝分かれしたとかそのような関係があるんですね 遠い昔に枝分かれしていると 共通性も残っているちゃ残っているんだけれども たくさんの違い が出てくることになる 逆に、最近枝分かれしたものだとそれなりには、 たくさんの共通性があるんだ 枝分かれした時間とかによって 共通性がたくさんありますとか共通性はあんまりありませんとか 様々な違いが出てくるということも抑えときましょう では、次はセンター試験の過去問を解いていきましょう
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生物 問5 下線部(C)に関連して. 図4は植物の系統関係を表した系統樹であり,系統 樹上の ア ~ ウ は植物の進化の過程において獲得された形質を示 している。 ア ~ を下の①~⑥のうちから一つ選べ。 ウ に入る語句の組合せとして最も適当なもの 5 ア ウ 被子植物 裸子植物 シダ植物 コケ植物 図 4 ア イ ウ ① ② ③ ④ ⑤ ⑥ 種子をつくる 種子をつくる 維管束をもつ 維管束をもつ 子房をもつ 子房をもつ 維管束をもつ 子房をもつ 種子をつくる 子房をもつ 種子をつくる 維管束をもつ 子房をもつ 維管束をもつ 子房をもつ 種子をつくる 維管束をもつ 種子をつくる 引用 https://www.toshin.com/center/2018/sp/seibutsu mondai 5.html センター試験2018 生物 第5問 問5 実はこの問題ですね 生物基礎ではないんですね。 実は生物の問題ですけど、 皆さんの中学 理科の知識があればまずは解けます ちなみに、下線部 (c) は被子植物ですね
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では解説です コケ植物にまず分岐してますよね コケ植物とその他の植物とはちょっと違うところがあるよな。 だから枝別れしているんですよ。 ア、、、 維管束をもつだったら 良さそうじゃないですか そしたら、次はイの特定に行ってみましょう イ、、、 種子をつくる シダ植物とコケ植物は胞子で増えるけれども 被子植物と裸子植物は両方と も種子植物なので適切ですよね ウ、、、子房をもつ 被子植物は胚珠が子房に包まれている植物 一方で 裸子植物は子房に包 まれていないから胚珠がむき出しの状態で存在しているわけですよね そうするとこれが適切 ですよね。 よって③ となるわけですね 最後に相同器官をやって終わりにします コウモリのつばさ クジラのひれ ヒトのうで https://chuugakurika.com/2018/03/23/post-2012/ 中学校の理科のおさらいになるんですが これは進化っていうものがありましたけどじゃあなんで根拠はって言われたときにそれを証明 するための根拠としてこれを勉強します 例として、3つの生物の骨格 骨の構造って言ったほうがいいんですかね がありますね。 これは、いずれも脊椎動物の前肢の骨格となってます 形や働きが互いに異なっているただそれを骨の構造に着目してみると 同じような構造をしてい るのがわかりますよね
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陸上で生活している動物だけではなくて 海の中で生活しているクジラのヒレ 飛んで生活をして いるコウモリの翼 泳ぐのに適していたり、飛ぶのに適しているものでも基本的なつくりは同じな んだ こんなふうに形とか働きが違って、いようとも、もともと同じで生息環境に適応していった結果 変 化したような器官を相同器官といいます そして、ある特徴が共通の祖先に由来した場合は、その体の部分を互いに相同であると表現す るんですね では、次ですね 生物に共通する特徴を5つも覚えてもらいたいんです 何を持って生物と呼ぶのか 生物の5つの定義を見ていきましょう 生命の本質が自律性であるから 結構厳しいものなんですね ①体が細胞でできている すべての生物は細胞からできているんですね 生物は、 自分と外の世界を細胞膜と呼ばれる膜 によって隔てているんです 細胞でできているわけですけど 1つの細胞だけで構成されている生物を単細胞生物 そして多 数のいっぱいの細胞でできているものを多細胞生物といいます ②生命活動のためにエネルギーを利用する ちょっとこれが難しいんでしょうけど簡単に説明するとヒトの場合はヒト以外も大体そうです けれども 栄養を体に取り入れないといけないですよね 栄養を取り込んだり、後は、ちょっと下品な話をするようですがいらないものを排出したり こんな具合に体の中では、いろいろなことが起こっているわけです こういったものを生命活動 といいます。 このエネルギーのことをATP(アデノシン三リン酸)といいます 後々構造をこれやっていこうと思うんだね 例えば、電子端末とかだと 充電をすることで動くわけじゃないですか 要は電気エネルギーです よね。 ただ、生物は、ATPと呼ばれる化学エネルギーを用いて動くんだよ 生命活動を行うんだよって ことです 後は、物質の合成とか分解を行うことで、エネルギーを得て得たエネルギーを利用して、物質 の合成だとかいろいろ行ったりする このように、体内で起こる化学反応を総称して代謝といいます。 ③、④遺伝物質としてDNA(デオキシリボ核酸)を持ち、代々、 子孫に引き継がれていく DNAとか遺伝に関連しては、 第2章でめちゃくちゃ説明します 要は、生物を形作る設計図みたいなものだと思っといてください これが細胞の中に格納されて いるみたいな感じです。 このDNAと呼ばれる設計図を元にして新しい個体を作ったりするわけですよね
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生物は、自分と同じ構造を持つ個体を作って形質 (形とか行動と生物の性質)を子孫とかに伝え る仕組みがあるとこれを遺伝といいます 生命を維持しようとする仕組みがあろうが、 1つの個体に寿命があるから 自己複製能力を備え ているんだと ⑤体内の状態を一定に保とうとする 生物は、それらを取り巻く体外の環境変化によらずに、 ある程度は体内の状態を一定に保とうと するんですねこの仕組みのことを恒常性 (ホメオスタシス)といいます 例えば、暑いとか寒いとか明るいとか暗いとか。 湿っているとか。 例えば、熱が出ました 39℃とかね そうすると37℃くらいがちょうどいいので上がった分、下げ ろと命令をするんですね その結果汗が出てくる。 発汗 逆に、外が寒い場合 震える 俗に言うジバリングってやつです それで体温を温めよう みたい な感じですねこれは第3章の方で詳しく説明します。 ウイルスはちょっと例外的なので覚えといて欲しいんですね まず、体が細胞でできている × 生命活動のためにエネルギーを利用すること × 遺伝物質としてDNAを持っている △ なんですね だから生物とは言えないから、 正しくは構造体と言うべきだ 生物の特徴②細胞I 皆さんが今まで中学校とかで習ってきた細胞は植物細胞と動物細胞だと思うんですね いずれにせよ核と呼ばれる構造体がある だけれども、今まで習ってきた植物細胞だとか、 動物細胞だとか、さらに細かく見ていって新しく 核がない細胞と言うものも見ていきたいんですね
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植物細 www 2/0 物 →細 w RE これが今までやってきたものです 細胞の中でも皆さんが習ってきたのは核と呼ばれるDNAを収めている構造がある こんな感じで核があるような細胞のことを真核細胞と言いまして 真核細胞によって構成されてい る生物のことを真核生物といいます そして、この真核細胞は核と細胞質で構成されている そして細胞には必ずあるんですが、 細胞の内側と外側を仕切っている構造を細胞膜と言い 植 物細胞の場合は、 さらに外側に細胞壁と呼ばれる構造があると さらに、他にもね膜で包まれた構造がある そして今膜で包まれたと言いましたけど 二重膜・単膜・膜なしこの3つにこいつらを分けれるようにしてもらいたいんですね では、画像に書いてあるんですけどとりあえず一旦名前を書きますね 二重膜、、、 水色 単膜、黄色 膜なし、、、 色なし。 こういう風にちょっと書いてみますね 1細胞壁…植物細胞の形の維持 (主成分はセルロース) 2細胞膜……細胞の中と外を仕切るもの 3細胞質(どれにも属さない) 4リボソーム... タンパク質の合成 5リソソーム...ゴルジ体から作られるもので、 細胞内消化に関与 6ゴルジ体…タンパク質や脂質の濃縮や分泌 7ミトコンドリア... 呼吸の場 独自のDNAを持つ 8中心体､､､ 細胞分裂の時に紡錘糸を形成する (動物細胞のみ) 9小胞体... 粗面小胞体と滑面小胞体に分けられ粗面の方では、タンパク質の合成や輸送の場 となり、滑面の場合は、 脂質をの合成や輸送 10葉緑体... 光合成の場 独自のDNAを持つ (植物細胞のみ) 11液胞... 物質の貯蔵場 浸透圧の調節など (植物細胞のみ)
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12核小体 13核膜孔 14核膜 15染色体 そしてですね 都合上12から15はちょっと切り離して書きましたこいつらを核として見てもらい たいんです ちょっと細かく書かれちゃってるので 染色体はDNAとタンパク質で構成されている タンパク質に、 DNAがぐるぐる巻きになったような 構造をしてますと ちなみに、1番から11番などのように細胞の中にある構造体のことを細胞小器官といいます 何 かゴロゴロっとしたようなね。 そして、細胞小器官の間には、 液状の成分である細胞質基質がある 細胞 一核 細胞小器官 原形質 L細胞質 細胞膜 細胞集 し後形質 こんな感じに分けられる 原形質... 生命活動を行っているところ 図が消せなくなっちゃったのでちょっと後形質の後ろに細胞壁とか細胞液とか書くんですが 形質... 原形質の働きによって生じたもの ちょっと真核生物に結構内容を入れちゃいましたから、 次に逆のやつをやっていきます 核の構造を持たない細胞を原核細胞と言い 原核細胞によって構成されている生物を原核生物 といいます
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めちゃくちゃ絵が下手ですね これ、大腸菌をイメージしているんですが ちょっと可愛くなっちゃったね この赤色のやつは、DNAを表してるんだよね 生物はDNAを持っているこれは確実な条件だか ら。 生物の名前で覚えてもらいたいものがあるんです 原核生物はほとんどが○○菌 そしてシ アノバクテリア ユレモ・ネンジュモ・イシクラゲなどの生物は、シアノバクテリアの仲間になります つまり原核生 物ですね。 で、ほとんどが○○菌と言いましたが、 例外を1つ覚えてください 酵母菌 こいつは原核生物 じゃないです。 真核生物です。 でなおかつこいつは単細胞生物ですね。 原核細胞で厄介なことを挙げるとすると 細胞壁の存在とリボソームの存在が忘れがち 細胞膜があるのはわかる 鞭毛があることもわかる だけど、 細胞壁があったっけリボソームっ てあったっけ?みたいになる人がかなり多いです。 植物細胞の細胞壁の主成分とは異なるけれども原核細胞も細胞壁を持ちます 主成分はペプチ ドグリカンといいますね。 それでリボソームの存在が1番忘れやすい ちゃんとあるからね では、ここまでやってきたんです 皆さんはできるでしょう。 演習問題にいきましょう。 構造体がある場合は+ ない場合は−を記載しなさいって問題です
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ヒトのなつアメーバツバキの葉キノコ 大腸菌 葉緑体 液胞 細胞壁 核 ミトコンドリン 細胞膜 リポソーム 小胞体 ゴルジ体 リソソーケ 中心体 それではこれはシンプルに知識問題なので、 解説とかは無いですけど、答えを貼っておきます ヒトの皮つアメーバツバキの葉キノコ 大腸菌 葉緑体 液胞 細胞壁 土 十 十 + 十 f ミトコンドリン 十 + 土 + 細胞膜 t + + + + リポソーム f + + + 小胞体 + + ゴルジ体 t + リソソーム + + 4 中心体 + - こんな感じになるかなと思います あと補足ですが 多細胞生物においては めちゃくちゃざっくり言いますね 細胞が集まって、組織ができてて
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組織が集まって、器官ができてて 器官が集まって、個体ができているという関係性です だから、集まって集まって集まってって感じですね もう一度言いますね ちょっと言い方を変えてみますが 細胞というのは、生物の体を作っている最も小さい単位のことを表す 組織はもっと厳密に言いますが 同じ形とか同じ性質を持った細胞が集まって、 同じ機能を果た す細胞の集まりの事ですね 上皮組織とか 葉肉組織とか 動物と植物でそれぞれ例を出してみましたが 器官は、いろんな組織が集まってきて、まとまった1つの働きをするものになります 動物だったら、心臓とか胃とか 植物だったら茎とか葉とかね そして 個体 複数の器官が集まって、 生命活動をちゃんと独立してできるようになった1つの体 の事ですね ちょっと難しく言いましたけど生き物まるまる1つが個体なんだみたいなイメージを持ってくれて、 結構です そして、 多細胞生物の場合なんですが、 複数の細胞からなっているっていうのも 細胞分裂と 言って、 細胞が分裂したり、 これも後々やっていきますけど 後はいろいろな形とか機能を持つよ うになる このことを分化と言いますがそんな感じで役割を持って分業しているんです。 では、共通テストの問題を解いていきましょう 問1 下線部(a)に関連して, 原核生物ではない生物として最も適当なものを, 次 の①~④のうちから一つ選べ。 1 酵母菌 (酵母) ② 乳酸菌 ③大腸菌 ④ 肺炎球菌 (肺炎球菌) 引用 共通テスト2021 生物基礎 第1問 問1 原核生物ではない生物 つまり真核生物であるものを選びなさいという問題なんですが 実はこれ解説の間に言いました 特に紛らわしいのは酵母だと○○菌はほとんどが原核生物 であるが 酵母は、例外であると よって、正しいのは ①
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問2 図1は、提出されなかった宿題プリントのようである。 そのプリント内の 解答欄 @dの書き込みのうち, 間違っているのは何箇所か。 当てはまる数 値として最も適当なものを、下の①~⑤のうちから一つ選べ。 2 箇所 宿題 (生物) 図中の②〜dに入る語を, 下の解答欄内に記入しなさい 生物のからだの基本単位は, ②である 原核生物 真核生物 核 b 生物の共通性: DNA, 細胞, 代謝 恒常性 動物細胞 植物細胞 @ 解答欄 DNA b 細胞壁 ←分裂して増える ←外部との仕切り © シアノバクテリア ← 呼吸を行い、独自のDNAをもつ d 葉緑体 ← 光合成を行い, 独自のDNAをもつ 年 組 番 名前 次回の授業までに, 生物実験準備室前の宿題提出箱に提出すること 図 1 0 0 1 ③ 2 ④ 3 5 4 引用 共通テスト2021 生物基礎 第1問 問2 書き込みのうち間違っているのは何箇所かって問題ですね まず1つ a、、、 DNA となっているのですが 生物の体の基本単位は細胞でしたよね。てことで、 ここが誤りってことになります。 でbはここで何を疑って欲しいか 見てみると、 動物細胞にも植物細胞にも原核細胞にもある構 造である 図を見てもらうとわかるんですが で外部との仕切りとありますね これは細胞壁ではなくて細胞膜ですよね。 よってこれも誤りとなります ではシアノバクテリアとありますね ただ呼吸を行い、 独自のDNAを持つとあります だけれ どもこれってシアノバクテリアではなくて、ミトコンドリアの話ですよね よって誤り dは葉緑体とあります これは合ってますね。
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よって、間違っているのは3箇所となるので ④が答えとなります では、最後に皆さんがよく勘違いするようなことを言います そして、こういった問題の判別は何 をするか 〜は必ずある 絶対あるみたいな断定的な表現っていうのはほとんど正解になら ないってことです 例えば、細胞の大きさは、 原核細胞よりも真核細胞の方が大きいことが多い ではどちらの細 胞も1個の細胞を肉眼で観察できるものはない みたいなことが正しいか間違っているか これ断定してますよね てことで間違いとなります 断定しているものが全て間違いかと言うとそう ではないですけれども 実は、卵の黄身 TKGが好きな人とか見てますよね 実はあの卵の黄身 1つの細胞です 生物の特徴③ 細胞II で見てきたのは主に細胞の構造なのですが ここでは、生物ごとの違いとか大きさ比べと言うものをやっていきたいなと思います まず、ここで情報でも習ってると思うんですけど 単位というものをやっていきます 細胞とかかなり小さいですよね こんな感じの微細な構造体の大きさを測定したい場合 めっちゃ 小さい単位を使うんですよ 日常で使わないようなμm (マイクロメートル)とかnm (ナノメートル) なんて単位が出てきます なので、 単位の変換に慣れておくことが大事です まず、単位の相互関係みたいなことを勉強しましょう 皆さん、小学校でやっていることなんですけど mをKmにするときに何倍しますか? 大丈夫ですよね 1000倍です 基本1000倍というのが基準になります mがmmになる時何倍ですか? 1000分の1倍だよね μmはmmの1000分の1倍 nmはμmの1000分の1倍 これは確実に覚えることです では、本題の大きさ比べをやっていきましょう そしてその生物を観察するのに適したもの これを判別できるようにしてください 分解能って言ってどのくらいの大きさまで見れるのか? 肉眼で見える限界ってどれくらい0.1mmです 光学顕微鏡、、、 0.2μm 電子顕微鏡、、、 0.2nm
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細胞と細胞じゃないものだったらどっちが大きい 細胞だよね 真核生物と原核生物の細胞どっちが大きい 真核生物の方だよね そして意外とこれが間違いやすいんですけど 単細胞生物の細胞と多細胞生物の細胞どっちが 大きい 単細胞生物の細胞です これはシンプルに知識として押さえておくと後でどっちが大きかったかなっていうのが区別つきや すくなると思います ゾウリムシ、、、 0.2mm ヒトの赤血球、、、 7.5~8μm 葉緑体…… 5μm ミトコンドリア・大腸菌、、、 2~3μm ウイルス 100nmよりちょっとちっちゃいかな位 これぐらい覚えていると後々すごい楽になります 生物の特徴④ 代謝 では、まず最初に問題を掲示していきたいと思います この解説を読んだ後、 皆さんはこの問題が全部解けると思います では問題です 生体内で起こる物質の化学変化は (ア) と総称される。 同化はエネルギーを必要とする (イ) 反応 であり。 異化は (ウ) 反応である。 作り出されたエネルギーは生体内でエネルギーの受け渡しを 担っているATPに蓄えられ、 必要な時に取り出される。 この分子は地球上の様々な生物の細胞内 においてエネルギー変換に関わっているため、 「エネルギーの (エ)」と呼ばれる。 リボース (3) 問1 (ア)、(エ) に当てはまる言葉を入れなさい 問2 (イ)、(ウ)に入る言葉として正しいものを選択肢から1つずつ選びなさい [選択肢] 発エネルギー、 高エネルギー、 吸エネルギー、 低エネルギー 問3 上の図は ATPの構造を模式的に表したものである。 (オ) (カ) に該当する物質名を答えな さい。 問4 図中の (カ) 同士の結合を何というか 問5 次の選択肢からATPを作る細胞小器官を2つ選びなさい [選択肢] 核、ミトコンドリア、 葉緑体、 細胞膜、液胞、 細胞壁 説明を聞いたら、 この問題は意外と余裕だと思います では、この問題を解けるようにするために、知識を説明していきたいと思いますね
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代謝... 体内で見られる化学反応の総称 物質が合成されたり、分解されたりなどがあるものですね 一同化 異化 Colt 1200 Ca2 単純 複雑 単純 "ATP ATP 例えば、こんな図があるんですが その中でも赤色で囲まれている方 同化... 体の外から取り入れた物質を利用して、そこから必要な物質に作り替えるような反応 こ れは合成の反応ですね。 単純な物質から複雑な物質を合成する反応である ここで皆さんの先生は、こういうかもしれませんね 無機物から有機物を作る反応だこれ正しいんですところがちょっと危険なところがあって 単純な有機物から複雑な有機物を合成する反応も入るから、 要注意だよと エネルギーであるATPが吸収されている反応。 例を挙げると光合成 逆に青色で囲まれている方ですね 異化… 体の中の物質を分解して生命活動に必要なエネルギーを取り出す つまり、これはエネルギーの放出の反応であると 例を挙げると呼吸 そのエネルギーってどこから出てきてるんですよかねって言うと、 大体 太陽ですね 太陽が持っているエネルギーというのは光エネルギーとなりますよね ただほとんどの生物がで すね こういった光エネルギーを直接使用することはできないんですね。 そしたら、この光エネルギーを生物が使えるように変換してあげたいわけですねこの変換をして くれる生物っていうのが光合成を行う生物なんです。 体の外から、二酸化炭素だの水だの物質を吸収して
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太陽の光エネルギーを利用して、 体を構成する物質とかを合成するんですよね (同化) もちろん、植物とかですから 生きるためにはエネルギーを取り出さないといけない 体を構成す る物質とか、そういった複雑な物質を分解してそこで得られたエネルギーを使って生命活動を 行うんだ (異化) でちょっとだけ厄介な話をしますと同化の例として光合成がよく挙げられるんですがこれが原因 で同化は植物しか行わないみたいなイメージが定着しちゃうと思うんですがちゃんと動物も同化 しているんだよとここ気をつけて欲しいですね で、その植物は結局は動物たちに食べられる 消化されてしまう。 体を構成する物質などを、 同化反応によって作ってそれを食べた動物とかがその物質を吸収 するわけですよね それで、吸収した物質から 動物にとっての体を構成する物質などに合成してでも、やっぱり生 活するしかないから異化をして、エネルギーを取り出してそのエネルギーよりして生命活動を行 う だから 代謝は生命活動のためのエネルギーを得るための活動であると言えるわけですよね ここで 植物のように 無機物だけで生きれるようなもの 自分で光合成をして有機物を合成する とかできるからいちいち外の有機物に依存する必要もないですよねだから、無機物だけを利 用して生きることができる生物を独立栄養生物 逆に動物は無機物だけでは生きられない 体の外から取り入れた有機物に、 結局依存してい かないと生きていけないよな みたいな生物のことを 独立の対義語をとって従属栄養生物とい います 続きましてATPの図をやっていきたいと思います アデニン リポーズ] (リン酸 アデノシン ② ③ 十三リン酸 ATP アデノシン三リン酸 生命活動に必要なエネルギーと呼ばれるものはこのATPと呼ばれるものに貯蔵されているんで すね 必要なときには、このATPからエネルギーを取り出すみたいな形を取るわけですね
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すべての生物がATPと呼ばれるエネルギーを利用して、 生命が成り立っているんだよなって言う ことを覚えといて欲しい それでエネルギーの変換に携わっていることから 別名っていうかキャッチコピーみたいな感じな んですかね エネルギーの通貨と表現されます では、構造の方をやっておきましょう ATPはアデニンと呼ばれる塩基 そしてリボースと呼ばれる糖が結合したもの 一旦ここまででア デノシンと表現します アデニンとリボースがくっついた状態 これをアデノシンという感じですか ね で、その後ろって言うんですかね リン酸が3つ分結合している このアデニンとリボースとリン酸3つが結合した物質をATPって言う感じです では、どこにエネルギーを蓄えているんでしょうか 結論はリン酸が後ろに3つありますよね そ れぞれのつながりの部分 結合の部分なんですねここにエネルギーが蓄えられていてこのリ ン酸同士の結合のことを高エネルギーリン酸結合といいます 実は、名前ってそのままで アデノシン三リン酸と呼ぶじゃないですか アデニンとリボースでア デノシン その後ろに3つのリン酸があるから三リン酸 合わせて アデノシン三リン酸 こんな具 合に読みます だから、生物は、エネルギーが必要になった時はどうするのか 代謝によってエネルギーを取り 出すんですけれども 取り出す時はですね 1番端っこのリン酸の結合から切断してリン酸が外 れるわけですから 結合部分に閉じ込められていたたくさんのエネルギーが放出されてこの 放出されたエネルギーを使って生命活動を行います そしてATPがリン酸1つ外れて2つになりましたっていうときはこの物質名のことをADP(アデ シンニリン酸)となります ADPとATPを比較したときに ADPはやっぱりリン酸が2つ分だから ATPより当然少ないわけで すよねでもATPほどではなくても高いエネルギーを保持している物質なんだと ちなみにいらなくなったエネルギーっていうのも ADPに保存すると、 またATPに戻すこともできる んだよと では、そろそろ演習問題をやっていきましょう もう一回問題を貼りますね 生体内で起こる物質の化学変化は (ア) と総称される。 同化はエネルギーを必要とする (イ) 反応 であり。 異化は (ウ) 反応である。 作り出されたエネルギーは生体内でエネルギーの受け渡しを 担っているATPに蓄えられ、 必要な時に取り出される。 この分子は地球上の様々な生物の細胞内 においてエネルギー変換に関わっているため、 「エネルギーの(エ)」と呼ばれる。
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リボース 問1 (ア)、(エ) に当てはまる言葉を入れなさい 問2 (イ)、(ウ)に入る言葉として正しいものを選択肢から1つずつ選びなさい [選択肢] 発エネルギー、高エネルギー、 吸エネルギー、 低エネルギー 問3 上の図は ATPの構造を模式的に表したものである。 (オ)、 (カ) に該当する物質名を答えな さい。 問4 図中の (カ) 同士の結合を何というか 問5 次の選択肢からATPを作る細胞小器官を2つ選びなさい [選択肢] 核、ミトコンドリア、 葉緑体、 細胞膜、液胞、細胞壁 では、ここまでの説明を聞いた皆さんは余裕でしょうから、答え合わせしていきます 問1 ア:代謝 エ:通貨 問2 同化 吸エネルギー 異化、 発エネルギー 問3 オ:アデニンカ:リン酸 問4 高エネルギーリン酸結合 問5 ミトコンドリアと葉緑体 生物の特徴⑤ 酵素 先に問題を掲示しますね 酵素について 下線部が正しければ○ 誤っていれば訂正しなさい ① 脂質を分解する酵素は脂質からできている。 ②デンプンを分解する酵素はデンプンからできている。 ③ 細胞内で働く酵素は細胞内で作られる。 ④細胞外で働く酵素は細胞外で作られる。 ⑤ 1種類の消化酵素が、 唾液中ではデンプンを分解し、 胃液中ではタンパク質を分解することが できる。 では解説を始めていきます 生物では無いけど、理科の復習 さて、中1でこんなことやりますよね 酸素の発生方法として 過酸化水素水に二酸化マンガンを加えると水と酸素が発生するよと 実は、この二酸化マンガンって何の役割をしていたか覚えてますでしょうか 反応の前後でこいつは変わってません ただこいつがあることによって何が起こっているのか
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反応を促進する役割があったんだ そして、学校によっては習ったと思います 実は肝臓片を加えてもいいんだ。 これについて ちょっと見ていきたいなと思います。 こんな感じで反応の前後で変わらず繰り返し特定の化学反応を促進する物質のことを触媒とい います 酵素もその触媒の1種なんです 代謝を行うときに、重要な働きをしてくれるものが酵素であると 酵素ってまずそもそもなんですかって話なんですが体の中で必要な化学変化を手助けしてくれ るタンパク質であるみたいな感じ 言葉の関係性としては触媒というでかい括りの中に酵素があるみたいな感じですね そして、酵素が作られる場所は絶対覚えておいて欲しいんですが、 必ず細胞内です だけど、働 く時は細胞内で働くやつもいるし、 消化酵素とかだと、 細胞の外に出て働くやつもいると 酵素ってタンパク質でできてて、体内で働く版の触媒なんですよ で、酵素っていうのはこの酵素だったらこいつにしか働かないよ (それ以外は相手してくれな いよ)みたいな特徴があります 酵素が働く物質のことを基質特定の酵素は決まった基質だけに働いてくれますよっていう特徴 を基質特異性なんて言ったりします だから、 酵素と基質は鍵穴と鍵みたいな関係性なんですね 基質 ③活性部位 こんな感じですね 酵素 そして、酵素には1番働きやすい温度 そして1番働きやすいpHがあるんだ 最も活発に働く温度のことを最適温度 最も活発に働くpHのことを最適pHといいますと それでですね 最初に話した過酸化水素の話をしたいわけですね ちなみに、 過酸化水素の化学式はH2O2ですね
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過酸化水素に二酸化マンガンを加えて酸素と水が生じる反応の化学反応式はかけるようにして おきましょう 2H2O2 →2H2O +O2 では、問題の答えです 酵素について 下線部が正しければ誤っていれば訂正しなさい ①脂質を分解する酵素は脂質からできている。 ②デンプンを分解する酵素はデンプンからできている。 ③細胞内で働く酵素は細胞内で作られる。 ④細胞外で働く酵素は細胞外で作られる。 ⑤ 1種類の消化酵素が、 唾液中ではデンプンを分解し、 胃液中ではタンパク質を分解することが できる。 ① タンパク質 ② タンパク質 ③ ④ 細胞内 ⑤はできない。 生物の特徴 ⑥光合成と呼吸 やっぱり最初に問題を掲示します 次の2つの文を読んで、後の問いに答えなさい。 ・生物が二酸化炭素を取り込み、炭水化物などの有機物を合成する働きを (ア)という。この合成 反応を進めるエネルギーとして光を利用する場合を(イ)という。 (イ) では吸収した光エネルギー によって(ウ)が合成され、この(ウ)のエネルギーを利用して、 有機物が作られる 次の式は (イ) の働きを示したものである 二酸化炭素+(エ)+エネルギー→有機物+ (オ) ・生物が (オ)を用いて有機物を分解し、エネルギーを取り出す働きを (カ)という。 この時発生した エネルギーは、(ウ)という物質に蓄えられ、 様々な生命活動に利用される。 次の式は (カ) の働きを示したものである (キ)+ (オ)→(ク)+(エ)+エネルギー 酸素 さまざまな エネルギー 物質 A 有機物 エネルギー 物質 (ア) ATP 無機物 ATP 問1 アークに当てはまる言葉を入れなさい
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問2 イは何という細胞小器官で行われるか 問3 力は何という細胞小器官で行われるか 問4 図の太陽からのエネルギー、ATPのエネルギーそれぞれのエネルギー形態を答えなさい 問5 図の有機物、無機物に当てはまる物質を答えなさい 問6 図の物質Aは、ATPが分解される際に多量のエネルギーを放出してできる物質であり、ATP ほどではないが高いエネルギーを保持しているこの物質の名称を答えなさい やっていきましょう 実は先ほどは光合成と呼吸について軽くやったんです そこをもうちょっと深ぼって1から同じこと をやっていきます 生物は、生命活動を営むために、エネルギーが必要なんだこの生命活動に必要なエネルギー の元となるものは、実は太陽なんですね 太陽のエネルギーの形態は光エネルギーです。 ただ、ほとんどの生物が、 この光エネルギーを直接利用する事は難しいんですね そこで、二酸化炭素から有機物を合成する反応があるとこの反応のことを炭酸同化と言いまし て特に光エネルギーを使うものを光合成といいます 植物は生産者ですから、 光合成によってこの太陽の光エネルギーを利用できる形にしてくれるわ けですよね 光合成の反応は 二酸化炭素と水を外部から取り入れてそこに光エネルギーを取り込んで 有機物と酸素が出来 上がると 二酸化炭素+水+エネルギー→有機物+酸素 みたいな形になるわけですね 植物の細胞小器官である葉緑体で行われる反応である。 この葉緑体には太陽からのエネルギーを集めて光合成に関わる色素を持っております この 色素の名前をクロロフィルといいますね。 ちょっと葉緑体の構造を見ていきましょう 引用 https://www.ac-illust.com/main/search_result.php?word=%E8%91%89%E7%B7%91%E4%B D%93 こんな感じの構造なんですが 葉緑体は序盤のほうにありましたが、 2重膜構造ですね。 外膜と内膜がありますよと そして、この画像を見る限りはですね 1粒1粒の粒がありますよね。 これ結構ぺったんこな粒な んですね。この粒のことをチラコイドといいます
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そして、このチラコイドがいくつか重なった構造のことをぐらぐらしてそうなイメージだからグラナ といいます 名前の由来はわからないです で他の基質の部分のことをストロマといいます 周りの液体みたいなところですね。 では、ここから細かいところを見ていきたいわけですけれども まず、最初に植物の葉っぱとかで光エネルギーを一旦ATPとかにします そしてATPにしたエネ ルギーを取り出して外から取り入れた二酸化炭素とか水とかそれに足し合わせるような形で、 有機物と酸素を作るみたいな感じですね ここで皆さんは、大体の人がこういう勘違いをするんです 二酸化炭素が酸素になる これは間違いですからね 光合成って何のために行うのって言ったら、 酸素を作るではなくて1番の目的はエネルギーを作 るんですね だから、エネルギーを作るための副産物として何か酸素が出て来ちゃったなみたいな感じなんで す では、ここから呼吸も見ていきましょう 従属栄養生物にとっては光合成とかできないわけですか ら外部の有機物に依存して、 生きていかなくてはならない 外部から食べ物として体内に取り入れたりね だから、食べ物を通して外からエネルギーを手に入れていくみたいな感じなんです そして、呼吸を行う細胞小器官はミトコンドリアですね 呼吸によって有機物を分解してエネル ギーを取り出しますってことです。 有機物を酸素を使って分解していきます その分解の際に二酸化炭素と水が生じるわけです ね。 有機物+酸素→二酸化炭素+水+エネルギー こんな具合にエネルギーを手に入れてるんですよね 皆さんは酸素を取り入れるときに吸って吐いて吸って吐いてを繰り返しているわけですがこれ が呼吸なのは皆さんわかると思うんですけどこれは外呼吸と呼ばれる (大気から酸素を得るた めの呼吸 ) そして、さっきの式のようなものは細胞の中で行われてるんですよねこれは細胞内呼吸とか内 呼吸なんて言われたりします。 だから、 生物学では細胞が酸素を用いて有機物を分解してエネルギーを取り出す。こういった反 応も呼吸とカウントするんだって話。
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v 内膜 ・コトリックス 5外膜 クリステ では、ミトコンドリアの構造ですね やっぱりこれも2重膜でした 内膜が内側に突出したような部分のことをクリステ そして中の基質部分のことをマトリックスとい います では、呼吸の働きです まず、外部から取り入れた有機物とかこの有機物を酸素を用いて二酸化炭素と水に分解する この分解したときに、エネルギーとして放出されたやつをADPに結合させてATPとして貯蔵する では、確認問題をやっていきましょう ・生物が二酸化炭素を取り込み、 炭水化物などの有機物を合成する働きを (ア)という。この合成 反応を進めるエネルギーとして光を利用する場合を (イ)という。 (イ)では吸収した光エネルギー によって(ウ)が合成され、 この(ウ)のエネルギーを利用して、 有機物が作られる 次の式は (イ) の働きを示したものである 二酸化炭素+ (エ)+エネルギー→有機物 + (オ) ・生物が(オ)を用いて有機物を分解し、エネルギーを取り出す働きを (カ)という。 この時発生した エネルギーは、(ウ)という物質に蓄えられ、 様々な生命活動に利用される。 次の式は (カ) の働きを示したものである (キ)+(オ)→(ク)+(エ)+エネルギー
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物質 A 有機物 エネルギー (ア) ATP [無夜物 #000 さまざまな エネルギー 物質 ATP 問1 アークに当てはまる言葉を入れなさい 問2 イは何という細胞小器官で行われるか 問3 力は何という細胞小器官で行われるか 問4 図の太陽からのエネルギー、ATPのエネルギーそれぞれのエネルギー形態を答えなさい 問5 図の有機物、 無機物に当てはまる物質を答えなさい 問6 図の物質Aは、ATPが分解される際に多量のエネルギーを放出してできる物質であり、ATP ほどではないが高いエネルギーを保持しているこの物質の名称を答えなさい 問1 ア:炭酸同化 イ:光合成ウ: ATP エ:水 才:酸素 力:呼吸 キ:有機物ク:二酸化炭素 問2 葉緑体 問3 ミトコンドリア 問4 太陽からのエネルギー、、、 光エネルギー ATPのエネルギー 化学エネルギー 問5 有機物、炭水化物 無機物、、、 二酸化炭素 問6 ADP 第2章 遺伝子 遺伝子①生物と遺伝子 先ほどDNAと言う単語が出てきましたよね 生物の体は、DNAの遺伝情報を元に作られるから、 DNAは設計図みたいなものだと言いました もちろん、家を設計する時とか 屋根はこういう形だよ 窓は、 この位置につけてねみたいなこと が書かれてるわけですよね そんな具合に情報が含まれているわけだ。 DNAも似たようなもんで 遺伝情報が既に含まれている その情報を元にして生物が作られたり そういった生物を形作るための設計図なんだ DNAの遺伝情報をもとに色とか形とか大きさとかなどの特徴が作られるわけですがこの親の 形とか性質とかこういったものをひっくるめて形質といいます 英語ではキャラクターですね。 差別する意図はございませんが 瞳の色が茶色い人とか黒色だとか そのような特徴も形質ですよね 身長が低いとか高いとか 髪の毛の色とかそういったもの全部形質ですね こういった形質が子供や孫などに伝わって特徴が出現するようなことを遺伝といいます
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引用 でですね、遺伝によって親から子供に伝わる情報のことを遺伝情報と呼びそれを担っているも のが遺伝子 そしてこの遺伝子 教科書によっては遺伝情報なんて書かれたりするんですが、こ いつの本体というか実体のことをDNA(デオキシリボ核酸)といいます だから、 遺伝子は生物の形質を決定するもので 親から子供に伝わるもので その本体はDNA なんだということ つまり、どのような形質になるかっていうのは、遺伝子が重要である では、遺伝子とDNAの言葉の違いが意外とできない人が多いんでやっていきたいと思います 染色体 拡大 ヒストン ほどく 拡大 遺伝子 DNA ヒストン M DNA https://terakoya-seibutsu.hatenablog.com/entry/2016/02/02/%E3%80%90%E7%94%9F%E7 %89%A9%E5%9F%BA%E7%A4%8E%E3%80%91%E7%AC%AC%EF%BC%92%E7%AB %A0%E9%81%BA%E4%BC%9D%E5%AD%90%E3%81%A8%E3%81%9D%E3%81%AE %E5%83%8D%E3%81%8D%EF%BC%88DNA%E3%83%BB%E9%81%BA では 体細胞から染色体を1つ取り出してさらにそれを拡大して見ていくと、こんなになってるよと 染色体は普通の時は核の中に糸っぽい形で分散しているんだけれども 細胞分裂の際には凝 縮するから棒状になるんですね だから、このような絵で見られるのは 体細胞分裂で凝縮している時ですね そして、この糸状の染色体、 をどんどんどんどん伸ばしていきますと DNAと呼ばれる状態にた どり着く だから、DNAが染色体を形作っているんだ そして、DNAには4種類の塩基がありましてこれは後で詳しくやるんですがこの塩基の並び 方によって、 生物の特徴が異なってくるよねってことなんです。 でDNAの1部拡大しまして 例えばある1部では目の色を決める遺伝子 他の1部では身長を決 める遺伝子 などなどいろいろあるわけですね。 だから DNAに遺伝子が飛び飛びで存在しているんだ みたいなイメージで ここでね、1つの遺伝子ではなくて、 多数の遺伝子があるんだよってことを思っといて欲しいんで すですね
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そして、DNAの鎖を構成するヌクレオチドに含まれる塩基の並びのことを塩基配列と言うんです がDNAのすべての塩基配列が遺伝情報を担っているわけではなくて 遺伝子の部分とそうじゃ ない部分があるんだっていうこと 塩基配列として、遺伝情報を保持している物質がDNAなんだなと思っといてください どんな順番で塩基が並んでいますかっていうのが遺伝情報です。 あと、もう一つ紛らわしい言葉がありますね 生物の細胞には、 個体の形成だとか、維持だとか、 遺伝情報を持つDNAがあるんだ このDNAの1セットのことをゲノムといいます だから、このわかりにくいっていう人はイメージしてください 本が染色体で1枚1枚のペラペラな紙がDNAですそしてそこに書いてある文字、 つまり情報が遺 伝子です なので 「星降る夜に」て言う本がありましてこれが染色体でそこにページがあるわけですよねこれが DNAです。 そして「その来客はまるで学生のような~」 みたいな感じで書いてあるんですよ この情報が遺伝 子です。 (ちなみにこの本を書いたのは私ですがボツになったため1部だけでここで例として出させていた だきました。) ヒトの場合は、 46本の染色体が存在していますそしてこいつらは同じ形のやつが2つでペアを 作っているんですね これを相同染色体といいます この染色体は基本的にDNAがヒストンと呼ばれるタンパク質にぐるぐる巻きになっている部分を 表してます これは基本的に同じことが書かれているんですが 例えば、中華料理の巻物で餃子の作り方 片方には揚げ餃子の作り方が もう片方には水餃子の作り方が書いてあるんです のように違うことがあります (イメージの話。) これがヒトで言ったところのお父さんとお母さんの染色体の違い 一重とか二重みたいなことが既に決まっているんですよね なんでこの2つでペアになっているのかって言いますと片方がぶっ壊れちゃったときに、もう片方 のやつを元にして補うんです ですが、片方あれば充分ですよねヒトを作るのに 黒髪とか茶髪とかこれに関しては完全に運です ゲノムは、生物が生命活動を営む上で必要な1個の遺伝子セットと思ってください 例えば精子・卵といった生殖細胞に1セット 体細胞には2セットと決まっています そして、人間を作るために必要な遺伝子のセットをヒトゲノムこの中におよそ22,000個の遺伝子 があると言われています
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ではDNAの構造をやっていきます DNA(Deoxyriboucleic Acid) ゾン酸 糖 th ヌクレオシド ヌクレオチド まずこれですね 1953年の出来事 ワトソンとクリックと呼ばれる人物たちによって遺伝子の本 体であるDNAの構造が示されたんですね DNAが2つの鎖から構成される二重らせん構造であ るとした で、このDNAはリン酸、 糖、塩基の3つの部分からできているもので DNAとかRNAっていうの が後々出てくるんですがそういったものを核酸といいますね 二重らせん構造のイメージとしては、はしごがねじれているような感じですね で核酸を構成する基本的な単位 最小単位のことをヌクレオチドといいます DNAの場合は糖がデオキシリボース 塩基はアデニン、チミン、グアニン、シトシン それぞれをアルファベットにして、A、T、G、C なんて略されます この塩基4種類は絶対に覚えることね ローエ ひっくり返って存在する 041-13 ローロ 90-13 24-0 2才のヌメド錠 ロー トロローグ。 ローロ 047-13 はいこういった繰り返し単位がずっと繰り返されている感じですね DNAはこういったヌクレオチドがめちゃくちゃつながって形成されてるんですね
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そして、ここで覚えて欲しいのが少し厄介なことでお互いが向かい合って水素結合と呼ばれる 結合で結びついてるんですね ひっくり返って存在すると書いてありますが 2つのヌクレオチド鎖が片方とは逆向きになってい るんだと 塩基はヌクレオチド同士がくっつくところと思っといてください 磁石的なやつです。 磁石ではなく 水素結合ですけど。 アデニン(A)>チミン(T)/ グアニン(G) シトシン(C) そして、くっつき方にはルールがありまして それぞれの鎖が4種類のヌクレオチドがつながってできていると そしてこの2つの鎖が、 お互い に向かい合うように並んでいるその塩基だけを、一旦取り出してみました アデニンはチミンとしかくっつかないし 逆を言えば、チミンはアデニンとしかくっつかない。 グアニンはシトシンとしかくっつかない 逆を言えば、シトシンはグアニンしくつかない これが塩基の組み合わせとなるわけですね こいつらでしかペアを作らないんだよと これは、AとTGとCがそれぞれにお互いに結合しやすい性質を持っているからですね この特 定の塩基同士が結合して対を作りやすい性質のことを塩基の相補性と言いまして 2つの塩基が ペアになったものを塩基対といいます また、ゲノムに含まれる塩基対の数のことをゲノムサイズといいます ちなみに、先程の組み合わせしかないので アデニン(A)チミン(T) 1x グアニン(G) シトシン(c) こういうことになるわけです
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そしてもう一つ覚えて欲しいのが、 実はワトソンとクリックが二重螺旋構造を発見する上で、シャ ルガフという方が、 DNAの塩基の割合みたいなものを出してたんですね 実はこれが重要な手が かりになった。 で、生物によらず、DNAを構成する塩基のAとT そしてGとCの割合はほとんど等しいだとこ のことをシャルガフの規則といいます では、演習問題やっていきましょう では、まず最初に相手探しってことをやっていきたいと思います 7 G T 片方の塩基がわかっているときにそしたらもう片方の塩基を特定するって話です 皆さん余裕ですね いきなり答え埋めますよ。 A T G T T A C GA こんな感じになります Aに対応するのはTで Gに対応するのがCなのだから片方の塩基がわかってれば、もう片方 の塩基の自動的に決まっちゃうわけですよね 当然なのですが、 Aの数とTの数も一致するし Gの数とCの数も一致しますよね 数の割合で言ったら、一緒になるわけですね
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演習問題 次の問いに答えなさい 問1 ① DNAの2本鎖は、それぞれ何という単位の繰り返しでできているか ② DNAの塩基の並び方を何というか ③ DNA中の塩基のAとT、GとCの割合が生物によらずほぼ等しいことを何の規則というか ④特定の塩基同士が対を作りやすい性質のことを、 塩基の何というか ⑤ シトシンが対を作る塩基は何か 問2 DNAの分子中には、アデニン・チミン・グアニン・シトシンの4種類の塩基があるモル数の比 で含まれている。 この場合、 モル比の値がほぼ1.0になるものを選択肢より2つ選びなさい [選択肢] ① C/G② G/A ③(G + C)/(A + T) ④ (C + T)/(A + G) では答えです 問1 ①ヌクレオチド ② 塩基配列 ③シャルガフ(の規則) ④ (塩基の) 相補性 ⑤グアニン 問2 ①と④ この問題は少し難しかったので説明しますと A=T_G=Cとなりますので(シャルガフの規則より) 分子と分母で約分してあげれば、1になる ようなものを探してあげるとこうなります 遺伝子② DNAの複製と分配 多細胞生物は、多数の細胞から体が構成されていて体を構成するすべての細胞に同じ遺伝情 報を含む なんで多くの細胞に同じ遺伝情報を含んでいるのか もともと多細胞生物は受精卵という形で存在していてこれは1つの細胞ですね この受精卵と呼ばれる1つの細胞が細胞分裂を繰り返していくことによって同じ遺伝情報を持つ 細胞が生まれるみたいなことなんですね ただ、そのまま分裂してしまえば、 遺伝情報はイメージできると思うんですけど、半分半分になる か、片方には設計図があるけども、もう片方には設計図がないよな どうなるかは私もわからないんですが 多分そうなるんでしょうかね。 だから、細胞分裂の際には遺伝情報を複製 つまりコピーして次の細胞に分けてあげるんです じゃないと分裂した後の片方か半々かわからないけども 設計図が分配されないか不足すること になっちゃうからね ここで覚えて欲しい用語があって
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母細胞 娘細胞 (a)) (Dα) 分裂前の細胞を母細胞 逆に分裂後の細胞を娘細胞と言うんですね この娘細胞が母となってまた娘細胞を作って、、、 みたいな感じですよね これを繰り返していくことで、 細胞は数を増やしていくんだと 今回、やっていくのは細胞分裂の中でも成長するためのものとか、 怪我したときに直すための やつだとかこのように体を作る細胞が増えるときの細胞分裂のことを体細胞分裂と言います 中学校でもやってますね。 他にも減数分裂とはありますが 生物基礎では扱わないので割愛はします ワトソンとクリックが、 DNAの二重螺旋モデルを提唱して DNAが複製される際には2つの鎖が 離れて、それぞれの鎖で相補性に基づいて 新しい鎖が合成されることがわかったんですねそ うすると新しく作られた2つの鎖というものがそれぞれ鋳型となった鎖と一緒になるからなるから 2つのDNAができてこの方法で何度も全くおんなじDNAを作ることができますよとこのような複 製様式のことを半保存的複製といいます もともとあったやつを、黒色で新しく合成された鎖を青色で書きますね AT T- T. TA ⇒TA- TA GC- I-GC- -GC- CG- |-CG- -CG- こっちの鎧」 参考にして作る! まず、最初のやつがあってそれが分離して 片方の鎖を参考にしながら相補性に基づいて新 しい鎖を合成すると
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その際に、参考にされる側の鎖 元の鎖と言ったほうがいいんですかねこれを鋳型にするなん て言い方をします。 それで作っていたら、 結局同じものが2つできましたよねこれが半保存的複製の考え方です これは半分古くて半分新しいから半保存的複製みたいなことで覚えておくと良いでしょう 体細胞分裂を繰り返している細胞において、細胞分裂を行う期間と、それ以外の期間を周期的に 繰り返しているんですね 分裂が終了してから、 次の分裂が終了するまでのこのような周期のことを細胞周期といいます ・ひ期 G₂#A G,期 細胞周期の時期的なやつですが S期 細胞分裂を行う期間を分裂期 (M期) そしてそれ以外の期間のことを間期と言いまして 間期をさらに3つに分けることができる G 期 (DNA合成準備期)... 細胞が大きくなる時期でDNAを合成するために必要な物質があるか をチェックする期間 S期 (DNA合成期)... この時期にDNAが合成されて DNA量が2倍になる G2期 (分裂準備期)... DNAの合成が無事完了してからM期に入るまでの時間 DNAの合成が正 しく行われていたかをチェックする期間 そして、さらに分裂期に関して 前期 中期 後期→終期と呼ばれるこの4段階構成で試験に 聞かれるのは細胞の絵を見てこれが4段階のうちのどの状態にいるんですか?っていうこと なんですね。それも少し経ったらやります。 なので、それぞれの期間で、 グラフで表してみると
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2 細胞あたり量 問 G1S162 前 中 後 元に戻 こんな形になるんだと S期でDNAの量が2倍になるわけですから で終期が終わったから、元に戻ってそして再度G 期からのスタートになりますよとこれが繰り返されているわけですね。 では、それぞれの期間での細胞の様子を図で見ていきましょう これが意外と試験に聞かれま す。 間期 核 前衂 中期 Point核性 核膜 紡錘 形 まずは前半ですね 今まで核の中に収まっていた染色体とやらが 前期で核が消失することにより細胞中に解き放 たれるようになる そして前期になると、 細く糸状に分散していたから見えなかった染色体が凝縮して見えるように なりますこの段階で 中心体と呼ばれる細胞小器官から 紡錘糸と呼ばれる紐のようなものが 伸びてくるんですね 中心体はこの紡錘糸と呼ばれる糸を作る役割を持っているんですね この糸がおいおい染色体を引き裂くようにしてそんな感じの役割を持っています その後の中期になるとですね 染色体と紡錘糸がくっついて 染色体が真ん中に移動するんですね 画像でも染色体が中央に 並んでるのが見れると思います。
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ただです 生物では中央に並ぶとか、真ん中に並ぶとは表現しなくてこの真ん中の部分を赤道 面と呼ぶんです だから、 赤道面に並んで 後期 終期 問期 後期になるとそれがちぎれるような形でこんな感じで2倍になった染色体が無事、一つ一つの 染色体に分けることができました それで 終期になりますとそれぞれの染色体の周りに核が形成されて 最後 細胞がくびれてポツンと 切れるわけですね これで分裂完了って感じです。 ただ、植物の場合はまず中心体が存在しないから、別のやつで紡錘糸を作る そしてくびれる 段階がありましたけど、植物では代わりに仕切りが作られるって感じになります。 この仕切りの ことを細胞板という感じですね ちょっと難しい内容にはなってしまいました 演習問題をやっていきましょ 543210 細胞1個あたりのDNA (相対値) いう ええ 図1
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(a) (b) (c) (d) 図2 図1 では、この問題ですね 問1 図のあ い う え、 え2、 え 3、 え」に当てはまる期間を答えなさい 問2 図のえ、え2、 え3、 えのそれぞれの時期に相当する体細胞分裂の模式図を図2より答えな さい それでは回答です 問1 あ、、、 G期い、、、 S期 う、、、 G2期 ... 前期 2... 中期 え 3... 後期 4...終期 問2 え、えぇ、b え、e え、C 遺伝子③ グリフィスの実験・エイブリーの実験 この実験の目的っていうのはDNAによって生物の特徴が伝わるんだってことを証明したやつの 1つですね この実験では肺炎双球菌 これがまず何かって言いますと 肺炎を引き起こす細菌です これか かったら死ぬだろうと。 めちゃくちゃ怖い奴です。 主に2種類タイプがあって S型菌 ・ R型菌 病原性があるのはS型菌 ないほうはR型菌 形を見てもらいたいんですけど
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良型直 S型菌 莢膜 この細菌をマウスに感染させるんですね このS型菌の莢膜と呼ばれるのは、バリアみたいなイメージですなので、体内に入っても、免疫 とかに殺されずに肺炎を発症させることができます グリフィスさんは4つマウスに注射したんですよ この中で注射をして生き残ったのは2つです ① ただのS型菌、、、 これはもともと病原性があるものをそのまま注射したので 肺炎は発症しまし た ② ただのR型菌、、、 これはもともと病原性がないものをそのまま注射したので、 肺炎は発症しな かったですね マウスの体内の免疫によって倒されてしまうから。 ③加熱したS型菌、、、 これはあえて煮沸殺菌して殺してあるものを注射しましたこれは殺菌さ れてるから注射しても肺炎は発症しなかった ④加熱したS型菌+ ただのR型菌 (混ぜたやつ)、、、ではこれが問題です ①~③を見てみるとど ちらも肺炎は発症しなかったんですよね。 こいつらを混ぜ合わせたとしても 肺炎は発症しない と思ったんですよね ところが、肺炎を引き起こして、マウスは死んでしまった なんでなんだと さらに死んだマウスの体内からは生きているS型菌が見つかったんですね 一旦、ここまでの状況を整理すると
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生R 加劾 熱S AS 卸+加替S こういうことですね グリフィスさんは、これについてこう考えたらしいですね 死んでいるS型菌が生き返ったと考えるのは、 何か違うよなって だから、生きているR型菌がS型菌に変化したんだ それで何もないままポンって変化したとは 考えにくいのできっと今回一緒に入れた死んだS型菌の何らかの成分が生きているR型菌に 影響を与えて 変化させたんだろうなって 生物が外部からものを受け継いで生物としての特徴を変えるような現象を形質転換といいます では、何らかの成分の正体って何なんだろう? その正体を突き止めた人物が、エイブリーさんですね教科書によってはアベリーさんと書かれて いるものもあります。 形質転換の原因物質は何だろうかと エイブリーさんは病原性のS型菌の抽出液を作ってR型菌に処理せず加えました そうすると、 形質転換してS型菌が出現します そうすると、さっきのマウスは当然死にますよね もう1個は多糖類分解酵素と呼ばれる酵素で処理して加えるわけです つまりS型菌の内部にある糖類を分解しようとするわけです そうすると糖類が原因だったらこの多糖類分解酵素によってなくなるわけだから形質転換は起こ らないよね それを加えR型菌に注射した場合 形質転換してS型菌が出現しました ここまでの情報をまとめると 何もしないのと糖類が原因ではないことがわかります 当時はですね、タンパク質が原因だったって言う考え方が主流だったんです
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だから、タンパク質分解酵素を使って処理したものを注射すればもちろん形質転換は起こらな いって考えられてたわけです 実際に混ぜるとどうなったかといいますとS型菌が出現したことから、こいつが原因ではねぇなと では次ですね。 DNA分解酵素を処理して加えた場合、どうなるか そうすると、 S型菌は出現しませんでした ここから結論、形質転換が起こる原因っていうのはDNAだと言うことが判明したんです これについてわかったことがR型菌がS型菌のDNAを取り込んだことにより形質転換が起こった ということです だから、 グリフィスさんは形質転換が起こったことを発見してその原因を突き止めたのがエイブ リーさんですね 遺伝子組換え④ハーシー・チェイスの実験 ここで実験をするための目的って何だったのか 実は、当時遺伝子ってDNAだったのかな? それともタンパク質だったのかな? こういった論争が昔あったらしいです その論争に決着をつけようという実験です 実を言っちゃうとあまり教科書に載っていない可能性が高いですが私が興味本位で調べた結 果 家庭用のミキサーを使っていたらしいです その理由をこの実験の説明が終わった後 少しでもいいから楽しんでもらいたいなと言う意味で ちょっと調べたことを書いていきたいなと思います 外殻 外人吉 Sを含む これをT2ファージといいます DMA
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大体こんな感じですね 頭部・尾部に分かれています DNA以外のところはタンパク質でできて います だから、こいつはDNA(リンを含む)とタンパク質 (硫黄を含む) だけでできてるんですよ さっきの論争の目的は 遺伝子はDNAでできてるのか? それともタンパク質でできているの か? ちょうどこいつはタンパク質とDNAだけでできているので、すごい好都合なんですよ このリンと硫黄以外は、 共通していて 炭素と水素と酸素と窒素 こいつらを含んでます これは後々大事になるんで覚えましょう そして大腸菌に付着させるような感じで それでは、この増殖の仕方について見ていきましょうか ①T2ファージが大腸菌に付着する ②T2ファージが大腸菌内にDNAを注入する ③注入されたDNAが大腸菌のヌクレオチドなどを利用し子ファージができる ④大腸菌の物質を利用し子ファージの外殻が作られ大腸菌を破り外に放出される では、さらに実験の内容を見ていきます ①外殻に35Sを含むT2ファージとDNAに32Pを含むT2ファージを得る この35ってちっちゃく書いてありますけどこれは硫黄の放射性同位体であると言うことです (化学基礎・物理基礎あたりを勉強している人はおそらくわかると思いますけど 硫黄の元素の 中でも放射線を出しながら崩壊していく元素のことです) そうすると35 Sで標識したファージと 32Pを含む形となります ②それぞれのファージを大腸菌に感染させてミキサーを使い激しく混ぜる (これから混ぜるとは言わずに攪拌という) ③遠心分離によって攪拌した溶液を上澄みと沈殿に分ける 遠心分離って重いものを沈ませるんですよ そうすると、沈むものってファージよりも大きい大腸菌ですよね そして、大腸菌に付着した状態のファージも含みます そして上澄み 大腸菌から離れたファージ 次 上澄みの放射線量の測定です 放射線がどのくらい検出されるのかこれを見ていくんです 現在は35Sで標識しているわけだからここから放射線が検出されるか 実は、めちゃくちゃ検出されたんですよ よって、 大腸菌の中には入っていないことがわかるわけです これと同様に 32Pで標識してやるわけですよそうしたら沈殿の方からたくさん出てきました。 だから大腸菌に入ったんですよね
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リンを含んでいるのはDNAの方ですよね ファージのDNAが大腸菌に取り込まれた ですけど、この情報だけではDNAが遺伝子だと言うことはできません 遺伝子は親から子供に引き継がれるものだからですよね そこまで示すことができて、初めてDNAは遺伝子だと言うことができるんです ここから先は特に以前のノートでは出していません 既に、先程の実験ではファージが大腸菌に感染している状態でしたよね 今度はそれを培養してその後に生じる子供のファージこれを子ファージと言いましょうか 結局これが引き継がれているかどうかっていうのを見ます 先程の実験で得られた35Sと32Pの沈殿をそれぞれ培養します そして、生じた子ファージから放射線の量を測定するんです そして、検出された物質を確認すると言うことです この結果が 子ファージからは32Pだけが検出されたので DNAが子供に引き継がれたということがわかります 大腸菌にファージがひっついた状態で遠心分離してしまうとくっついたままで大腸菌の中にファー ジが送り込んだ物質を特定するのが困難になってしまうため、大腸菌からファージを引き離すこ のためにミキサーを使ったらしいです 遺伝子⑤ タンパク質の合成 タンパク質は生物のいろいろな形質とか、生命活動に携わっているんだよと タンパク質は、たくさんのアミノ酸が鎖状につながってできていると そして、アミノ酸の数とか並び方によって作られるタンパク質は変わるんだよ そして、このアミノ酸の並び方のことをアミノ酸配列といいます そして、タンパク質を構成するアミノ酸の数は、全部で20個です タンパク質はめちゃくちゃ多いけど、 アミノ酸は20種類しかない そして、タンパク質はどのように現れるのかと言いますと、 遺伝情報に基づいて合成されるものな んだ ちょっとおさらいです DNAを構成する塩基は何種類あったでしょうか? 4種類ですよね このDNAの塩基が3つ並んで1種類のアミノ酸を指定する形を取るんですが 塩基1つであれば、4通りの情報を表すことができる 塩基2つであれば 16通りの情報を表すことができる 塩基3つであれば 64通りの情報を表すことができる アミノ酸は20種類だから塩基3つあってやっと指定することができるんだよねってことです そして、試験問題で後聞かれることがあるんですね
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塩基3つの配列から1つのアミノ酸が指定されるがこの塩基の並びが○○C である時 計算上 最大何種類のアミノ酸を指定することができるか これは、まず1文字目がATGCのいずれか 2文字目も同じATGCのいずれか そして3文字目だ けがシトシンで固定されてるから1通り 4 × 4 × 1 = 16 ね だから、 最大16種類のアミノ酸を指定することができるよねみたいな感じです それでは演習問題です 5個のアミノ酸をつなげる場合、 何通りの組み合わせが考えられるか ただし、アミノ酸の鎖には 方向性があるためA-B-CとC-BAは別の組み合わせとしてカウントすること なお、 A-A- Aのように同じアミノ酸を重複しても良い この問題はアミノ酸って20種類ですよね その20種類の組み合わせが5個、 つなぎ合わされるか ら 20 x 20 x 20 x 20 x 20 = 205 ですから計算して3200万 言い換えると3.2 × 10通りとなります めちゃくちゃしつこいんですが 遺伝情報はDNAの塩基配列として存在しているこれはもう皆さん大丈夫ですよね。 DNAは、 真核生物の場合 細胞の核と呼ばれる構造の中で、 染色体と呼ばれる形で格納されて いる もっともっと拡大すると AとTGとCが向き合う形で塩基対を形成している 塩基がどのように並んでいますか? これが設計図となるわけですがね これが最終的にどのようにアウトプットされていくのかな? みたいなことを見ていきたいわけで すね。 遺伝情報を利用して、 体の特徴を決めていくんだけれどもここまでの過程ってどうなってるのか な? みたいなところも見ていきます 遺伝情報はアミノ酸がどのような順番でくっつくんですか? みたいな情報も持っててだから塩 基配列によってですね アミノ酸が特定の順番で連結されるんだ。 このアミノ酸がたくさんつな がってできたもののことをタンパク質って言うんですね。 これはさっき言いましたよね それで、体の中ではいろいろな種類のタンパク質が合成されてこれによって皆さんの体というか 生物の体ですね の特徴が決定されているんだと そしてタンパク質はすごく多くてですね 皆さんの体の大体60%程度は水分でできてますよね 残りの40%の中でも20%程度はタンパク質です 動物細胞において、タンパク質というのは水に、 ついで2番目に多い物質なんですね 植物細胞では2番目に多いのは炭水化物です
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そして、タンパク質は、体の中でいろいろな役割を担っていると クリスタリン ヘモグ ロビン ミオシン・アクチン えーこの子ですね 美術1の私が書いたハラライちゃんなんですがこの子の体を見てみます と。 ちょっと代表的なタンパク質の名前が書いてありますね 水晶体のタンパク質であるクリスタリン 赤血球の色素のタンパク質であるヘモグロビン お肌に関する細胞間物質であるコラーゲン 筋肉に関するタンパク質であるアクチンやミオシン 膵臓のランゲルハンス島B細胞から出てくるインスリン タンパク質を基質として働きかける酵素であるペプシン。 他にも、酵素とホルモンは重複してしまいますが 皆さんの体の中で、 様々な化学反応を触媒してくれる酵素 体の中に、 変な異物が入ってきたときにそれを追っ払ってくれる 倒してくれる抗体 体の中で「あーしなさい。 こうしなさい。」といろいろ情報を伝えてくれるホルモン こいつら全て遺伝情報に基づいてできているタンパク質なんだよと 抗体・ホルモンに関しては、 第3章の人体関連の話で説明します 遺伝子⑥遺伝情報の流れ はい、もう皆さんは嫌になるほど聞いたでしょう DNAは遺伝子の本体であって、設計図みたいなものだと言う事はもう大丈夫ですよね そしたら設計図として働くのってどういうことなんかな?
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DNAの情報に基づいて、タンパク質が合成されるのはどういったプロセスを経て やってるんか 見ていきたいと思います 転写 翻訳] DNA→RNA→タンパク質 セントラルドグマ めちゃくちゃ字が汚いですが、 結論を言うとこれです まず覚えて欲しい用語があって DNAの情報に基づいてタンパク質が合成されることを遺伝子の発現と言います ちょっとね、皆さん漢字間違えないようにしてほしいので 発言 と書かないでくださいね。 そして、この言葉はめちゃくちゃ出てきます だから、この文字列を見たときにあータンパク質が 合成されるんだみたいに思っといてください そして、この流れの中で、 2つ覚えて欲しいことがあって まず、最初にDNAの遺伝情報 ATGC、、、 とかありますよねこれがRNAの塩基配列になるんだ とこの部分のことを転写といいます ここでDNAとRNAには4つ違いがあるんですね ちょっとこれを書いていきたいと思います。 名称 DNAはデオキシリボ核酸 RNAはリボ核酸 糖 DNAはデオキシリボース RNAはリボース 塩基 DNAはATGC RNAはAUGC 構造 DNAは二重らせん構造 RNAは1本鎖 RNAもDNAと同じように、ヌクレオチドがいくつもつながってできているものなんだけどこういっ た違いがあるんだよっていう話です ちなみに塩基のUとありますが、これをウラシルといいます 塩基の相補性がありましたがAとペアを作るからTの代わりがUなんだなと思っといてください そして話は戻りまして RNAの塩基配列 AUGC、、、 みたいなやつですね こいつを元にしてタンパク質のアミノ酸配列に 情報が変換されていくとこのことを翻訳といいます この遺伝子が発現する過程が転写と翻訳なんですね この2つの過程からなっているんだなこ の内容はめちゃくちゃ重要なので、覚えとくように
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と言ってもなかなかイメージがしにくいですよね 皆さんは料理を作ろうとしています 料理本 (DNA) は分厚くて使いにくいじゃないですか ですけど多少は頑丈ですよね。 そして使いにくいため、 コピー機で1枚のペラペラな紙にします このペラペラの紙はRNAです この情報をもとに料理を作るこの料理がタンパク質です こんなイメージでどうでしょう だからDNAは、設計図の原本みたいなものでそこでタンパク質を作りたいですなとなったとき に全部を利用するわけではなくてその特定のページとかを使いたいからこれでコピーをとって RNAという部分的なコピーができました 原本は大事だから頑丈なんですところがRNAに関しては、正直何回も何回も使うもんではなく て別に使い終わったら捨ててもいいやみたいな感じですから、 少しもろいんですね そして、部分的なコピーであるRNAを元にしてアミノ酸がくっついていってタンパク質が形成され ると こんな感じで、DNAの塩基配列がRNAの塩基配列 RNAの塩基配列がタンパク質のアミノ酸配 列 こんな具合に情報が変換されていくわけですがこの情報の流れの原則のことをセントラルドグ といいます それでここで出てきましたRNA ここで新登場ですのでこいつについてもうちょっと深く取り扱っ ていこうと思います では、演習問題やっていきましょう 次の文の下線部は誤っている。 下線部を正しく直しなさい。 ① DNAとRNAは二重らせん構造をしている。 ②遺伝情報が、 DNA→RNA→タンパク質の1方向に流れるという原則をターミナルドグマとい う。 ③ヒトの体を作る細胞は、 全て1個の未受精卵から生じた細胞である。 ④ほとんどの細胞で共通して発現している遺伝子がある一方で、 特定の細胞でしか発現していな い遺伝子はない。 ⑤ ヘモグロビンとコラーゲンを比べると、アミノ酸の数と種類は異なるが、アミノ酸配列は同じであ ることがわかる。 では直していきますね ① DNA ② セントラルドグマ ③受精卵 ④もある ⑤は異なる 遺伝子⑦ 転写・翻訳 ここでは転写と翻訳をもうちょっと詳しく見ていきたいなと思います
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転写とはDNAの塩基配列に基づいてRNAの塩基配列が合成される過程の名前でしたね ここで1つ厄介なことが DNAの塩基配列と全く同じものを合成するわけではなくて相補的な塩 基配列を持つRNAが合成されるっていうところです 言葉だとちょっと難しいので、噛み砕いて説明しますね AT G C TAC G DNA TACG AT G C 転写と複製がちょっと似てるんですけど 転写は1部だけ 複製は全体ですからね 別にそれはどうでもよくはないですけどここでちょっと転写を詳しく見ていきたいと思いますね DNAは2本のヌクレオチド鎖でできるんですよね 鎖が2本ほどあると思うんですがこれがDNA だと思ってください。 そしてこの2本の鎖は相補的ですよね 2つの鎖が互いに向き合ってびしっと閉じた状態 そうすると中の情報なんて読み取れないわけ ですよ だから開いてあげないといけないとそして画像では1部が開いてますよね。 転写するのは1 部だけだから だから、部分的に開いてある感じですかね 相補的だから Aに対してはTがGに対してはCがみたいな具合ですよね これに基づいたRNAが合成されるわけですよね 転写では開いた後の片方の鎖を参考にしてRNAを合成するんだ 開いて2つの鎖になっている けれども 本当に参考にするのは片方だけ ここでも参考にされる方の鎖を鋳型鎖といいます 大体の教科書だと下側が鋳型になっているので下のほうの鎖を鋳型としましょうか そして相補的なRNAの鎖を青色で書いてみますね DNA A T C TA G G C VA G C G AT G C こんな感じになります チミンに対して相補的なアデニンがついて
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次がちょっとアレですね アデニンに対して チミン! ではなく RNA ですからウラシルになります そんなこんなってどんどんくっついていって、鎖ができると このように写し取ってできたRNAを特にmRNA (伝令RNA)といいます RNAの1種ですね。 そして、これの読み方ですが メッセンジャーRNAと読みます。 そして、出来上がった青色の文字で書かれたやつね RNAの塩基配列は上側の鎖と構造が何 か似てますよね もともと、下側の鎖に対して上側の鎖ってのは相補的なものだったし 今作られたRNAの塩基配列も相補的なものですからね だから、この2つの鎖は 結構似ているものなんだなと では、次翻訳を見ていきますよ 翻訳とはRNA(特にmRNA) の塩基配列に基づいて、 タンパク質が合成される過程であると mRNAの塩基3つの組み合わせによって1つのアミノ酸が指定されるという形を取ります それが 繰り返されることによってタンパク質ができていくみたいな感じなんですね。 転写の場合はDNAの塩基配列からRNAの塩基配列だったから 塩基配列だからね移しとるだけ で完結したんだけども 翻訳の場合は塩基配列からアミノ酸配列ですからね 情報が大きく変わるから、 ちょっと要注意ですね 転写の時に青色で書いたRNAの塩基配列をちょっと今から翻訳してみましょう mRNAの三つ組の塩基のことをコドンといいます 塩基の3つの配列のことをトリプレットなって言 い方をするんですけど、 その中でもアミノ酸をするやつをコドンというんですね MANA AUGC VAG C コドン ERNA GA C アンチコドン アシ酸 チロシアスパラギン 曖 何かのつ こんな感じですね それぞれ3つに囲んでみました こういった配列に対して tRNA (転移RNA、 運搬RNA) と呼ばれるやつがやってきます こいつの読み方 トランスファーRNAと読みます そして、こいつも塩基を3つ組で持っていましてちょうどコドンと相補的になるんですね
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だから、 最初の3文字に関しては Aに対応してU Uに対応してAGに対応してCなるわけで UACとなりますね このtRNAが持っている相補的な塩基3つ組をアンチコドンといいます そして自分の持っているアンチコドンに対して特定のアミノ酸を引き連れているというか持ってる んですね UACに対応するアミノ酸ですよね 画像でチロシンと書かれていますが 3つの塩基からは1つのアミノ酸が指定されるけど、 それぞれの対応関係は覚える必要がないで す 正直私も覚えてません そして、アミノ酸がどんどんつながっていて、タンパク質ができているよねと では演習問題いきましょう 次の文の下線部は誤っている正しく訂正しなさいと。 ①アクチンのDNAの塩基配列には、アクチンを構成するヌクレオチドを指定する配列が保存され ている ② 塩基配列がAATCGGのDNAを転写したmRNAは塩基配列がAAUCGGとなる。 では直していきましょう ①アミノ酸 ②UUAGCC 遺伝子⑧遺伝暗号表の読解 遺伝暗号表...mRNAのコドンとアミノ酸の関係を示したもの アミノ酸っていうのがぴったり20種類あると言いましたこいつらの結合の仕方で10万種類以上の タンパク質ができるんです この20種類あるうちの9種類っていうのは必須アミノ酸って言って体内では作れないから食べ物 とかで口から摂取してねと言うものです こちらを使います
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3番目 の塩基 UCAGUCAGUCAGUCAG 1番目 の塩基 2番目の塩基 U C A G フェニルアラニン セン チロシン システイン フェニルアラニン セン チロシン システイン U ロイシン セリン (始) (始) ロイシン セリン (始) トリプトファン ロイシン ロイシン プロリン プロリン ヒスチジン アルギニン ヒスチジン C ロイシン ロイシン イソロイシン プロリン プロリン トレオニン A イソロイシン イソロイシン トレオニン グルタミン グルタミン アスパラギン アスパラギン アルギニン アルギニン アルギニン セン セリン メチオニン (開始) トレオニン トレオニン リシン リシン バリン アラニン アスパラギン酸 アルギニン アルギニン グリシン G バリン バリン バリン アラニン アラニン アラニン アスパラギン酸 グルタミン酸 グルタミン酸 グリシン グリシン グリシン URL https://tekibo.net/biology-77/ 実際、使い方を説明するより 問題を解いたほうが早いと思いますので早速問題を解いていき ましょう。 このURLには、問題もあったのでそちらの説明をしていきたいなと思います 例題) 下の図の①から⑨に相当する塩基配列や アミノ酸名を記せ。 ただし、 塩基配列は下図の左 側の塩基から翻訳されるものとする。 ① ACC 2 C DNA MRNA GAU 33 ④ G ⑤ 6 AUG tRNA アミノ酸 ⑦ 結局、遺伝暗号表を用いるのは⑦⑨の問題なので まずわかりそうなところから穴埋めしていきましょう
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① mRNAがGAUだからDNAと対応している よりGと対応するのはC Aに対応するのは、DNAだからウラシルじゃなくてチミンだよね、、、T ウラシルに対応するのはアデニン、、、A より 答CTA 順番飛ぶから要注意 ②は④を利用して解く問題のため ③ DNAはAT T だから アデニンに対応するのはチミンだけどRNAだからウラシル、、、 U DNAのチミンはRNAのグアニン、、、 G 答 UGG ④ tRNAはAUG これに対応させれば良いので アデニンはウラシル ウラシルはアデニングアニンはシトシン 答 UAC ②④がUACであることがわかったからウラシルはウラシルはアデニン アデニンはDNAだ からチミン シトシンはグアニン 答 ATG ⑤コドンをアンチコドンにするには対応させればいいだけ 自分で考えてみよう ⑥ UGG に対応させれば良いので自分で考えてみよう ではここからアミノ酸の名前を当てる問題 遺伝暗号表から当てはまるものを抜き出して答えると 言う問題。 いたって読み方はめちゃくちゃ簡単で ⑦・⑧は一緒に解いて ⑨は自分で考えてみよう 実は遺伝暗号表はコドン表とも呼ばれて mRNAの部分の塩基配列をシンプルに読み取って あげるだけでいい
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例題) 下の図の①から⑨に相当する塩基配列やアミノ酸名を記せ。 ただし、塩基配列は下 図の左側の塩基から翻訳されるものとする。 DNA ACC MRNA GAU 3 2 C 4 G tRNA6 AUG アミノ酸 7 8 9- @GAL @アスパラギン酸 # 1番目 の塩基 2番目の塩基 3番目 U C G の塩基 U フェニルアラニン フェニルアラニン ロイシン ロイシン ロイシン セリン セリン チロシン チロシン システイン U システイン 0 A ロイシン ロイシン ロイシン イソロイシン イソロイシン イソロイシン メチオニン 開始 セリ セリン プロリン プロリン プロリン プロリン トレオニン トレオニン ( (始) トリプトファン ヒステージン アルギニン ヒスチジン グルタミン グルタミン アスパラギン アスパラギン アルギニン アルギニン アルギニン セン セリン パリン トレオニン トレオニン アラニン リシン リシン アルギニン アルギニン CAGUCAGUCA G パリン アラニン パリン パリン アラニン アラニン アスパラギン酸 アスパラギン酸 グルタミン酸 グリシン グリシン EU₂ C グルタミン酸 グリシン グリシン A G DNK [AT] PMA LEL G, C こんな感じですね 例題) 下の図の①から②に相当する塩基配列やアミノ酸名を記せ。 ただし、塩基配列は下 図の左側の塩基から翻訳されるものとする。 1番目 DNA ACC 2 C mRNA GAY 34 G の塩基 U C 2番目の塩基 A |3番目 G の塩基 tRNA 56 AUG U アミノ酸 7 8 9 8VGG C 123 A フェニルアラニン フェニルアラニン ロイシン ロイシン ロイシン ロイシン ロイシン ロイシン イソロイシン イソロイシン イソロイシン メチオニン セリン セリン セリン セリン プロリン プロリン プロリン プロリン トレオニン トレオニン トレオニン チロシン チロシン (始) (終始) ヒスチジン ヒスチジン グルタミン システイン U システイン C (税込) A トリプトファン G グルタミン アルギニン アルギニン アルギニン アルギニン A G アスパラギン アスパラギン リシン セリン U ヤリン アルギニン A トレオニン G バリン バリン パリン パリン アラニン アラニン リシン アスパラギン酸 アスパラギン酸 アルギニン G アラニン グリシン グリシン グリシン U アラニン グルタミン酸 グルタミン酸 グリシン G ⑧トリプトファン サ DNA ATS,C GC RNA PMA AL G, C 8番も同様にやってあげればオッケーです 遺伝子⑨細胞分化 それで、この表現を覚えて欲しいんでね
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細胞が特定の形態及び機能を持つようになることを細胞分化あるいは単に分化という どっちの 言い方でもいいですけどね 私は今後分化と言う言い方をしていきます これはどういうことなのかって言うと 多細胞生物の細胞はたくさん細胞があるわけですけれども それぞれが分業みたいなことをしているんです だから、まだ特化していない細胞 未分化の細胞ですね こいつはまだ若者だと思っといてくださ い。 そして、筋細胞と言うと当然、 これは筋肉に関係することに特化しているわけですよね そ ういった職業みたいなもんなんです。 だから、未文化の細胞は職につけてないイメージそして細胞が何らかに特化する。 職に着くよ うになることを分化っていいます。 ちょっとふざけましたけどもイメージとしてはこんな感じです で、DNAにはすべての情報が含まれている やっぱり設計図ですからね。 そしたらなぜ筋細胞が筋細胞として働けるのかあるいは視細胞が視細胞として働けるのかあ くまでこれは一例ですけれどもね DNAの遺伝情報によって発現や分化が起こって形質が作られるんですがね そのたくさんの種 類の形質を作るために 塩基配列によって合成される。 いろいろなタンパク質があるんだと。 動物細胞において、タンパク質というのは水に、ついで2番目に多い物質なんですね 植物細胞では2番目に多いのは炭水化物です 第3章 体内環境の維持 この分野は、極端に内容が多いので ①~⑩に抑えるようにはしたいんですが一つ一つの内容がかなり多くなってます。 だから結構 文章量が多いというか覚えることが多いというかそんな感じです。 体内環境の維持 ① 体内環境と恒常性 久々に恒常性という言葉を見ましたよね 1番最初に生物の特徴をやったときに出てきた言葉なんですが、 意味を覚えてますでしょうか? それを今からやりつつ説明していきますね では、皆さん1回 ハラライちゃんを呼んでみましょう
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ヘモグ 05" クリスタリ ミオシン・アクチン また出てきてくれましたね 今回はハラライちゃんの筋肉のミオシンとか水晶体のクリスタリンと かは関係なく、 体内環境と体外環境について見ていきたいなと思います。 筆者は絵描人 (えかき んちゅ)をやっていますが、この出来なんですね! では、解説していきますね ハラライちゃんの体の表面は外に面していますよね この体の外の環境のことを体外環境(外部環境) といいます それと、比較して、私たちの細胞にとっての環境って何なんでしょうか? 細胞は体液と呼ばれる奴らに囲まれて いろいろな物質があって お隣に隣接する細胞があった り そんな感じなんですよね だから、 体の中の細胞は外部の環境にさらされずに 体液と呼ばれる 液体成分に囲まれているんですね 細胞にとっての環境は基本的に体液なんですね このような環境のことを体内環境 (内部環境) といいます だと思ったら、半分正解で半分間違いです 体内環境の定義は正しいんですけれども。 体外環境はちょっと怪しいところででして 何を持って体内と体外を区別するのか 体の内側にある細胞を取り巻く環境が体内環境 そして、生物の体を取り巻く光とか、湿度とか温度とかそういった要素をひっくるめて、 体外環境 なんて言い方をすると、 ちょっと怪しいところがあると 例えばヒトの消化管の内部 胃の内部 腸の内部 これは体内環境ではない なのでこういう風にプラスしてほしいんですね さっきの体外環境の定義+外部の環境に直接さらされるような部分 それでですね 恒常性 懐かしいですね。
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生物は、 体外環境が変化しても体内環境はほとんど一定に保とうとする仕組みがあるわけです ね この仕組みのことを恒常性(ホメオスタシス)といいます そのために周りが暑くて そうすると体温も上がっちゃうからそうならないようにたくさん汗をかく ことによって体温を下げようとする 逆に、周りが寒かったらカタカタ震える ジバリングってやつですそして体の中で熱が生まれて 体の中があったまるよね それである程度ヒトであれば、 36℃~37℃程度にとどまるようにしているわけですよね そして、教科書でこういう用語が出るんです フィードバック 説明が 「ある入力に対して応答した結果、 入力の段階に影響を与えること」 ただ、この言葉 説明が難しいですよね めちゃくちゃ端的に言うと 結果を見て次の調節を行うことだと思ってください 例えば、日常生活で お風呂のお湯を出したいです 蛇口をひねってお湯を出す 家庭によって それぞれ違うと思いますが 出した結果、めちゃくちゃ熱い だから 次に出すときは、冷たいやつを出すよねみたいな感じで す そしてそのフィードバックの中でも応答の結果が、 最初の入力に打ち消すように働くものを負 のフィードバックといいます だから例えばエアコンの温度24℃に設定したとしましょう 24℃ 「下げ31 上げろ! 上げ3 24℃が基準値になるわけですから 赤色のやつが温度だと思ってください そうすると、温度が上がってきました 下げろ!と命令をする そして下げすぎたら今度は上げろ! と命令する こんな感じで、上がろうとしているものに対して下げる つまり逆向きですよね。 そして、下がりすぎた だから上げろと、 その状態に対して逆の方向に働くように命令してるから 負のフィードバックというんです
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ヒトの場合は脳が命令を出しているんですが エアコンの場合はCPUが命令を出しますね。 ヒトの体温もこれと似たようなことをやっている 体温が基準値より上がったら、下げろと汗をかく 体温が基準値よりも下回ったら、上げろと震える それでは今から体液についてやっていきます 名称:赤血球 白血球 ( 血小板 概形 役割 外敵(ウイルス 02 運搬 細菌などり 止血 と戦う 大丈夫ですかね 中学校の復習ですね ほとんどやる事は変わりません。 ヒトは3つの体液が存在している。 血液、組織液、リンパ液この3つの状態を循環しているって感じですかね 特に覚えて欲しいのは血液ですから 血液は、皆さん 固形成分と液体成分の2つからなっています 固形成分を血球 液体成分は血しょうと呼ばれます ヒトの血液がドロドロなのは血球がおよそ45% 血しょうが55%位なので 大体半分半分位です よね だからなんです そして、私の記憶が結構曖昧なのですが個人差はあると思いますけど 体重の13分の1位が 血液だったかな 血液っていうのは血管を流れているものね 平たく言えば血です そして、この血球には3種類あります ①赤血球... 赤色の固体成分 この赤色の理由はヘモグロビンという色素があるから 酸素が多い空間では酸素を引きつけ 酸素が少ない空間では突き放す性質を持つ だから肺で酸素を引きつけて 細胞で突き放してる感じです
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これで体中に酸素を運搬しています だから、赤血球の主な働きって酸素の運搬なんですね 酸素を多く含むものは鮮やかな赤色になる 真ん中が凹んだような見た目をしていて 無核 そして、数が1番多いんですね 400から550万個で、大きさは約7.5μm ②白血球... 基本的に白色の固形成分 生物の歴史で DNAを発見した人物 ミーシャこの方 スイスのお医者さんなんですがやっぱりお医者さんで すので、 患者の様子を診てあげないといけないわけですよね。 膿 この漢字読めますでしょうか? (訓読みではうみ 音読みでは、作りの方を読んであげてノウ) 患者の膿からDNAを発見したんです ちなみにこの膿 白血球の死骸です 細菌とかウイルス こんな奴らと戦うんです ちなみに白血球は貪食と言いまして、 体の中の細菌とか異物を取り込んでくれるものがあります このようにして、私たちの体とかを守ってくれてるんですよ 有核 形は不規則 役割、、、 体の中を菌、 細菌、 ウイルス、 異物などから守ってくれる この貪食については免疫の方で詳しく説明しますね ③血小板... 出血をしたときに血を止めてくれる (止血)役割 血小板が血液を固めて出血を止めてくれるという役割なんです 損傷部位のコラーゲンとか、トロンボプラスチンといったものに触れることで固まる ディスク状 平たくて小さい 無核 止血してくれるっていうことだけ覚えておいてください 今出てきた3つを総称して血球というふうに呼びます それと、液体成分ですね 血しょう... ものを運ぶことが役割 赤血球 先ほど出てきましたけれども、 酸素を運搬しましたよね 血しょうは酸素以外のものを運んでいるみたいな感じです 透明で淡い黄色 具体的に言うと二酸化炭素とか栄養分とか不要物を運んでいる感じですね 実は、これだけじゃなくて 毒素の働きを弱めるといった抗体 (免疫グロブリン)の役割を持ってい ます そして、あるあるですが血しょう漢字がめちゃくちゃ難しいです。 しかも、血小板って言うものもある位ですから 漢字で血小と書いてしまう人もいるらしいです 実際、 漢字表記とかで書くと血漿 と書きます そして、実際、毛細血管の中にこういった成分があって血しょうに関しては、 液体成分なので 染み出ますね そして、細胞の周りを満たすようになる 同じものなんですが、 細胞の周りを満たすようになった のは組織液と呼ばれるようになります
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ちなみに、にじみ出てきたものなのでタンパク質の濃度としては、 若干組織液の方が低かった 感じがします だから、組織の細胞を取り巻いていて 直接触れているような状態が組織液ですね 栄養物や老廃物のやりとりを行ってほとんどが毛細血管から血漿に戻るんですけれども 1部 はリンパ管へ入るとなります そしてリンパ液はですね 組織液の1部がリンパ管に入ってきたものだと思ってください。 白血球 であるリンパ球を多く含む性質がある。 だから、体液=体内環境だと思っていただいて結構です ざっくりこの3つは何が違うかって言うと、 場所が違います 毛細血管の中を流れているのか 細胞を取り囲んでいるのかリンパ管の中を流れているのか これにさっきの関係を入れてみると こんなことになるわけですね それでやっぱり 毛細血管 (血液) 組織液 〃リンパ管 (リンパ液) 毛細血管 (血液) 組織液 リンパ管
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金魚飼ってる家庭の方いらっしゃいますかね その金魚1匹を私たちの体の細胞に見立ててもら いたいんです。 やっぱり酸素がないと呼吸できないし 栄養分を与えないと生きていけないわけですよね みんなの細胞も、体液でひたひたになっててそこに酸素だとか栄養分とかを届けないといけな いわけだよね みんなは呼吸をしてるよね 肺に酸素が届くわけだけど 肺 気官 拡大! 気管支 肺胞 こんな感じで合ってるすね 肺胞があるおかげで、 表面積が大きいから効率よく空気を交換してく れるわけですよね 肺から出された酸素が体液に溶け込むような形で 組織液になった段階で細胞に供給する み たいな形を取るんですね ただ、細胞が生きていると、 二酸化炭素も出てきてしまうので二酸化炭素を回収して体の外に 排出する役割をしているのも肺ですよね そして、皆さんが食物を食べてそれを消化管で分解してその分解された小さい奴らを栄養分 として細胞に供給している そして、生命活動を営んでいると、どうしてもいらないものが出てきてしまうこの老廃物とかが体 液にずっととどまっているとどうなるか 環境が当然悪化するわけだ だから、老廃物を回収して、腎臓でおしっこを作るわけですよね 尿ですね。 膀胱に貯められ るんですよね。 演習問題 次の文の下線部が正しければ〇 誤っていれば訂正しなさい ①恒常性は複雑な体の作りを持つ生物だけに見られる仕組みである ②上昇した体温や血糖量、 体液濃度などを上げる方向に調節することを負のフィードバックという ③血液中の液体成分である血漿が毛細血管に回収されたものを組織液という。 ④リンパ管を流れるリンパ液は、 やがて血漿の1部となる。 ⑤ 体内を循環する体液には、 血液、 組織液、リンパ液の他、 涙や鼻水が含まれる。 次の①~⑥のうち、体内環境に当てはまるものを全て選びなさい ①血液 ②組織液 ③ 胃の内部 ④ 口の中 ⑤ 腸の内部 ⑥リンパ液
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それでは答えです ①すべての生物 ②下げる ③から染み出た ④ ⑤は含まれない 体内環境①②⑥ 体内環境の維持 ② 情報伝達 主に体の中には2つ情報を伝える手段があるんだここをちょっと覚えてもらいたいんですね 皆さんはたくさんの細胞でできている多細胞生物でありますが私もそうですけどね。 絶対に情報を伝え合うっていうのは私たちもそうですし、体の中の細胞たちもそうなんですね 遠くにある細胞にも、情報を伝えていかないといけないんだ そこでその手段として2つ 神経系と呼ばれるものと、 内分泌系と呼ばれるものがあるんだと 神経系…神経を使って情報を伝達する手段 基本的にお腹がすいたそうするとお腹が鳴ったりするわけだ。 これって。 自分がお腹すいた周りに知らせるためにおならを鳴らそう なんて事は無いですよね 実はこれ無意識なやつなんですこういった自分の意思で調節することができない活動を不随意 の活動といいます 逆に、手足を動かすなどの意識している運動のことを随意の活動といいますね
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神経系 脳 夫 脊髄込 めちゃくちゃ下手ですが 脳と脊髄がありますと。 それでですね 皆さんの脳にはたくさんの神経があります そして背骨の中にも太い脊髄と呼ば れる神経がありますと そんなようなところから、 枝分かれしていった神経が遠くの細胞につながっていって情報を伝え る形式が神経系 そして、もう一つの内分泌系ってやつですが
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シ 内分泌季 内分泌系... ホルモンによって情報伝達する手段 ホルモン... 血管系を利用して情報を伝達する化学物質 内分泌腺と呼ばれるところからホルモンと呼ばれる化学物質を出して 血液を介してホルモンを 細胞に伝えていって情報を伝えるみたいな感じですかね それでは、神経系の方から見ていきましょうか
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枢神経 感覚 神経系 体性神経系 末梢神経系 物神経 自律神経 校感神経 副交感神 神経を分類すると、こういう感じになります 神経系 脳 脊髄遊 先程の図を持ってきて その前に覚えて欲しいこととして 神経も細胞なんだよと 神経細胞(ニューロン) と言いますが では、画像の説明をしていきます ここで脳と脊髄とありますよね
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皆さんの頭蓋骨の中に、 脳っていうものがあってここが神経の溜まり場なんですよね そして、背骨の中にも太い神経のケーブルのようなものが通っている これが脊髄です。 この脳と脊髄を合わせて中枢神経系といいます そして、ここから細かい神経のように枝分かれしているんですねこの神経のことを末梢神経系と いいます 漢字で注意してほしいことがあって 2文字目の梢という字を消と書かないで欲しいわけです まず、皆さんの神経とかを大きく2つに分けるのであれば、 この中枢神経系ってやつと末梢神経 系ってやつになります ヒトの脳を、もっと詳しく見てみると大脳、小脳脳幹の3つに分けることができて 脳幹は間脳、中脳、 橋、 延髄からなると これはもうちょっと後で詳しく説明します それぞれ役割が違うんだよってことを覚えときましょう。 中枢神経系の役割は、 体中から情報を集約してきてその集まってきた情報をもとにしてね 命令 を出す役割 だから情報は集めてきて入力して、 その対する応答として命令を出すと言う出力が行われる 判断とか命令は、中枢神経が担っているよ 次に末梢神経系についてやりたいんですね こいつらも、その名の通りなんですが 感覚神経は感覚器官から受け取った刺激を、 脳とか脊髄にお届けしてくれる 運動神経は中枢神経系が出した命令とかを筋肉に伝えるような役割 ①刺激を受け取る→②感覚神経→③脊髄→ ④脳→⑤脊髄→ ⑥運動神経 筋肉などを動か す これが情報伝達の流れとなるこれはもう中学校で習ってると思うんでいいでしょう。 ちなみに、感覚神経と運動神経を合わせて体性神経系と言いますよ では、ここからが新しい内容ですね 無意識のレベルで、体内の調子を整えてくれるものだと思ってくれていいです 体を活動的なほうに持っていくアクティブな状態に持っていく方を交感神経 逆に、体を休息的なリラックスな状態に持っていく方を副交感神経といいます この2つを合わせて自律神経系といいます それでは、脳についてもうちょっと見ていきますね
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大脳 子小脳 間脳 中 延髄 こちら、脳の断面をすぱっと切ったような 断面図になります 先ほど随意と不随意についてやったんだけれども 随意は大脳 不随意はそれ以外と思っといてください 後は記憶とか喋っているとかも実は大脳ですね 間脳、、、ホメオスタシスに関わる 中脳、、、 体の姿勢を保つだとか、 眼球運動だとか 眼球運動は目に関わる反射だなと思っといて ください 延髄、、、呼吸とか心臓の動きとか この3つ 脳幹は体の状況を無意識に維持してくれる奴らなんだな。 ありがたいなと思っといてく ださい。 そして、皆さんは 植物状態と脳死 この言葉聞いたことあるけど 一緒にしちゃってる人いませ んかねこの2つの言葉はしっかり区別してもらいたいんです。 植物状態 (遷延性意識障害)... 大脳は機能停止しているが、 脳幹の機能はちゃんとある状態 トータルして、体の状況を維持するように働くものなのだからそういった部分の働きは維持され るんだよなって ただ、大脳とかが停止しているから意識とかはなかなか戻ってこないよなって感じですね 脳死... 大脳も脳幹も 言い換えると、 すべての脳が機能停止している状態 つまり、延髄とかの呼吸によるものも停止してしまうし 自分で呼吸できないから、人工呼吸器と かが必要になるんだよと 何が違うのかって言ったら脳幹が機能しているか機能していないかね で、次に自律神経の中枢っていうのをやっていきます そして、自律神経系の中枢って何かっいうと間脳なんですね もっと言うと間脳の視床下部と呼 ばれるところ 交感神経は、アクティブな時に優位になるような神経で
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副交感神経は、逆にリラックスな時に優位になるような神経なんですね 覚えて欲しいのは、それぞれどの部分で中枢神経から枝分かれしていくんですか?って話なん です。 交感 副支 拮抗作用 ノルアドレナリン アセチルコリン 心臓 こんな感じですね 交感神経は基本的に脊髄から出る そして神経の先っぽからノルアドレナリンと呼ばれる物質を 分泌してそれが今回の図では心臓に作用することによって 心臓をバクバク拍動させるわけです 逆に、体がリラックスしているときは、副交感神経の方が優位になるから 神経の先っぽからアセ チルコリンと呼ばれる物質を分泌して 心臓に作用して、 拍動を緩やかにしてくれると そして、基本的に、延髄のあたり 中脳とか 脳の下側あたりから枝分かれする感じですかね まぁ中脳・延髄あたりから分岐するんだなと思っといてください そして、もう1カ所分岐するところがあってそれが脊髄の下側の方ですね 意外と見落としがち なところですから忘れないようにしましょう。 では、次 絶対覚えとくべき交感神経と副交感神経による変化 自子い心臓 気跂1消化排出汗腺 竓筋 交成拡大御進拡張払手形発行収 線小払収給1促進促進 これは教科書にも参考書にも基本的に書かれていることなので、覚えてもらいたいわけですね
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瞳が大きくなったり、小さくなったりっていうのも、 自律神経によって支配されているし 瞳を大きくするとか、 小さくするみたいな事は基本的に自分の意思でできるものではないでしょ だから、自律神経が調節してくれてるんだと。 そして、消化と排出ねここがちょっと紛らわしい 体にとって体がリラックスしている状態でやらな きゃいけないタスクみたいなものは副交感神経が働いているときに優位になるよ 交感神経は何でも促進する 逆に副交感神経は何でも抑制する。 そうではないということ リラックスしている間でやらなくちゃいけない事は副交感神経で促進されるし 逆に交感神経では 抑制されちゃうよねってことですね ここで見てもらったらわかると思うんですけど明らかに交感神経と副交感神経は真逆なんだっ てこと真逆の働きをしてるよね お互いに、反対の動きをして全体のバランスをとっているんだって感じですねこの仕組みのこと を拮抗作用といいます ちなみに、拮抗は 「きっこう」と読みます そして副交感神経のところに汗腺・立毛筋 ×ついてますよねこれは交感神経しか分布してい ないよって事を表してます。 今度はもう一つの情報伝達様式である内分泌系とは何なのかを見ていきます
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シ 内分泌季 必阜 生物の体の中には内分泌腺と呼ばれるところがあって、そこからホルモンと呼ばれる化学物質を 分泌しているんですね このホルモンは、 体内の器官だとか、 細胞に情報を伝える化学物質だと思っといてください。 例えば、脳が「ご飯を食べるから消化吸収に携わる器官は動いてね」という情報をばらまくんです ね そういった情報は内分泌腺からホルモンとして血液中に分泌されて 届くわけなんですよ
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ホルモン A 人の受容体 核 これを見てもらいたいんですけどこの細胞にはホルモンが受容するための受容体 (レセプター) と呼ばれるものがあってそこに結合することで情報を伝えるんですね 今回で言うと、ホルモンAだけが受容できるんですよねって感じですね そして、その細胞ごとに受容できるホルモンが決まっているんです だから、ホルモンとそれを受け取る側である受容体の性質がピタッと当てはまらないと情報は 伝わらないわけなんですね この受容体を持った細胞のことを標的細胞と言いまして、標的細胞が存在するような器官を標的 器官といいます 内分泌腺と呼ばれるところからホルモンと呼ばれる化学物質が分泌されてそれが標的細胞の 受容体にホルモンが結合して情報が伝わるみたいな流れです そして、お待ちかね 13種類のホルモンは暗記してもらいます。 その内分泌腺とホルモンの名前と役割 と言っても大変だと思うので、どういう種類があるか覚え てもらいたいんです 主にホルモンは ホルモンを出すためのホルモンと 実際に作用するホルモンの2種類があるんだと
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視床下部 脳下垂体 脳下垂体 前葉 復薬 その前にちょっと部分の名前を覚えてもらいたくて 間脳の視床下部と呼ばれるところからぶら下がるような形で脳下垂体と呼ばれるものがありま す 脳下垂体前葉 赤色の部分の方ですね ここから出るホルモンは主に3つ 成長ホルモン、 甲状腺刺激ホルモン、 副腎皮質刺激ホルモンですね 成長ホルモンは名前の通り体を成長させたりする役割ですね 甲状腺刺激ホルモン 甲状腺と呼ばれる内分泌腺からチロキシンと呼ばれるホルモンを分泌さ せるホルモンになりますね 副腎皮質ホルモンも副腎と呼ばれる内分泌腺から糖質コルチコイドと呼ばれるホルモンを分泌 させるホルモンになりますね だから、甲状腺刺激ホルモンと副腎皮質刺激ホルモンに関してはホルモンを出すためのホルモ ンになります そして脳下垂体後葉からはバソプレシンと呼ばれるホルモンが分泌されます この後腎臓のところで説明しますが、 集合管と呼ばれるところに作用して、 再吸収を促すものに なりますね では、次 甲状腺ですね 喉仏の前あたりに張り付くような感じであります 分泌するホルモンはチロキシン と呼ばれるものですね 代謝を活性化する役割があります。 後は、 変態の促進とかね
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そして甲状腺を裏返してみると 甲状腺に張り付くように副甲状腺と呼ばれるものがあります この副甲状腺が分泌するホルモンはパラトルモンと呼ばれるやつですね 血液のCa2+濃度をあげる役割 骨を少し溶かしたりしてますね そして、次は膵臓 この膵臓にはランゲルハンス島と呼ばれるところがありましてそこにA細胞だとかB細胞と呼ば れるものがありますよと ランゲルハンス島のA細胞から分泌されるホルモンはグルカゴン ランゲルハンス島のB細胞から分泌されるホルモンはインスリン グルカゴンは血糖濃度を上げる 逆にインスリンは血糖濃度を下げる役割ね。 血糖濃度…血液中にどれぐらいグルコースが溶けているか そしたら、次は副腎と呼ばれるものですね そして、これは副腎髄質と皮質に分かれると 髄質は内側の方で 皮質は外側の方と覚えておきましょう 副腎髄質からはアドレナリンと呼ばれるホルモンが分泌されて 役割としては、 グルカゴンとおん なじで血糖濃度を上げる 副腎皮質の方からは糖質コルチコイドと鉱質コルチコイドですね 糖質コルチコイドはアドレナリンとかグルカゴンとおんなじ血糖濃度を上げる ただ、少しだけ違うことがあって 血糖濃度を上げるのにこの後詳しくは説明するんだけどグリコーゲンを分解してグルコースに するんですねそして糖質コルチコイドに関しては、タンパク質を糖に変換するみたいな感じです ね。 鉱質コルチコイドは 腎臓の細尿管と呼ばれるところで、 Na+の再吸収を促す これもちょっと腎 臓の時に説明しますね。 そして、ホルモンはタンパク質のものとステロイドホルモンと言い、 油に溶けるような脂溶性のもの があるんだよとそれは抑えてもらいたいなと思います ちなみにタンパク質のホルモンのことを ペプチドホルモンといいます。 体内環境の維持 ③血糖濃度の調節 では、ここから先ほど出てきました。 ホルモンに関連しまして、 血糖濃度の調節という話をしてい きます。 先ほど出てきました神経系と、 内分泌系は互いに独立して働いてるものではなくてお互いに協 力しながらやってるんですね 皆さんの体の中にはグルコース(ブドウ糖) が溶けている血液が流れているんですけれどもこの 血液中のグルコースの事 つまり、血液に含まれるグルコースのことを血糖と言いまして、 その濃度 濃さのことを血糖濃度 (血糖値)といいます
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ホメオスタシス出てきましたよね やっぱり体内の環境だから一定に保とうとする性質がある だから、こういった血糖濃度も、ある程度は一定に保とうとするわけね この血糖濃度は、質量パーセント濃度にして、およそ0.1%程度になるように 神経系と内分泌系が協力して調節してるわけです 肝臓 平静脈 肝動脈 肝門脈 小腸 めちゃくちゃ単純に書かせていただきましたが 血糖と肝臓って結構関係があるのでね 例えば、皆さんは炭水化物食べますよね ご飯とかパンとか麺類とか ご飯が1番想像しやすいかなと思うんですがあれってデンプンじゃないですか。 このデンプンは、グルコースがたくさんつながった物質です そして、皆さんは、 中学で習ってると思いますがアミラーゼとかそういった消化酵素によってブド ウ糖と呼ばれる物質に分解されるのは習いましたよね これを小腸で吸収して体内に取り込まれるわけですよね 血管の中に取り込まれて 小腸で吸収されたグルコースは肝門脈と呼ばれる管を通って肝臓に 行くわけですね 小腸とかで、 吸収した栄養分を豊富に含んでいるのは、この部分ですよね そして、肝臓では、グルコースの1部をグリコーゲンと呼ばれる形で変換して貯蔵するんです グリコーゲンはグルコースがいっぱい固まってできている集まりだと思ってください
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ご飯を食べてそのまま血液として流れちゃうと血糖濃度としては高くなりすぎちゃうから 肝臓で ペタペタペタペタ グリコーゲンと呼ばれる形で貯蔵するわけですね これで流れる血糖の量を減らすよと 逆に不足していた場合は、 グリコーゲンを分解してグルコースにしてそれをどんどん血液に流し ていけば解決ですね あと、もう一つは膵臓のランゲルハンス島ってありましたね A細胞ではグルカゴンを分泌して血糖濃度を上げる B細胞ではインスリンを分泌して血糖濃度を下げる それでは、低血糖の状態から戻すにはどういうプロセスか まず自律神経経では、交感神経の方が携わっています こいつはアクティブ系の神経でしたよね 血糖濃度が下がった じゃああげよう! みたいなやつでした そして、体内の異常を感知するのは間脳の視床下部ですね 常に監視してくれている上司みた いな存在です。 一度、血糖濃度を上げてくれるグループをちょっと書いてみたいと思います <仏益精> 膵臓 ランゲルハンス島 副腎経質 脳下垂体 前葉 7112 「智変 低血糖の時に活躍してくれるのはこいつらです 今から、この4人の会社員 (?) は体内で低血糖だから元の状態に戻そうというプロジェクトを発 足したわけです (?) まず、低血糖であるよという情報が間脳視床下部に入ってきます それで、自律神経系の交感神経が全体に連絡をしているんですね 今から赤色で書いたものが交感神経です そして青色で書いたものがホルモンだと思ってくださ い。
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視床下部 〈仏益精> 膵臓 ランゲルハンス島 副腎髄質 脳下垂体 前事 A胞 グルカゴン アドレナリン 副腎 刺激ホルモン 糖質コルチコイド グリコーゲン グルコース -2 タンパク質 こんな感じになります 主に血糖濃度を上げるためには2つありますからね まず1つはグリコーゲンを分解してグルコースにする (グルカゴンとアドレナリン) そして、もう一つは、タンパク質を糖に変える (糖質コルチコイド) ですよね では、細かいプロセスを言葉で説明していきます 間脳視床下部から膵臓ランゲルハンス島A細胞と副腎髄質に交感神経が働きかけますね ここで出る物質 ホルモンは先ほど説明した通りですが 膵臓ランゲルハンス島A細胞からはグルカゴン 副腎髄質からはアドレナリンが分泌されるんでした グルカゴンは、肝臓に作用して 肝臓に貯蔵されているグリコーゲンの分解を促進するんですね 後はこれ分解したものを血液中に流せば血糖ですよねってことです。 そして、アドレナリンも同じ 肝臓に作用して肝臓に貯蔵されているグリコーゲンの分解を促進し てという流れですね ただ、次がややこしくて 視床下部から脳下垂体前葉に放出ホルモンと呼ばれるホルモンを出して 脳下垂体前葉からは副腎皮質刺激ホルモンが分泌されて そして、副腎皮質からは糖質コルチコイドが分泌される ちなみに、タンパク質の分解を引き起こしてグルコースの合成をするんですがこれを糖新生とい います 視床下部は上司みたいなもんで
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低血糖の状態を感知して、 あーしなさいこうしなさいと命令を出すわけですが、 膵臓のランゲルハンス島A細胞に関しては自分自身で血糖濃度を把握して グルカゴンを出そう みたいなこともできちゃうわけですね では、次 今度は高血糖の状態から血糖濃度を下げるプロセスを見ていきます。 今度は交感神経ではなくて、 副交感神経が関わってくるようになるんですね そこでまずは通常の状態とは明らかに違うことを検知しないといけないわけですよね ここはやっ ぱり視床下部と言う部分ですね。 副交感神経を水色で表しますね そしてホルモンは青色で表します。 <高血糖> 就床下部 1膵臓ランゲルハンス島 インスリン 細胞 Bena グリコーゲン グルコース 消費・取 まず 膵臓のランゲルハンス島B細胞に 副交感神経が働きかけることによって 血糖値を下げるためのホルモンであるインスリンを分泌するんですね。 これ2カ所作用するところがあるんですね まず1つは肝臓です グルコースを取り込んでグリコーゲンにする。 そういった反応を促進する。 そうすると、血糖濃度は下がりますよね インスリンはいろいろな細胞に働きかけて 「お前ら! 糖を取り込んで、消費しろ!」みたいに命 令するんですね そして、このランゲルハンス島B細胞に関しては、 自分で高血糖の状態を感知してインスリンを 出そうとすることもできます こんな感じで、インスリンがちゃんと働いてくれることによって血糖濃度が高くなっても低くするよ うに働きかけてくれるんだけど。
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仮にインスリンの働きが悪くなったり、分泌されなかったりするとですね。 血糖濃度が高い状態 が続いてしまうわけですね このような代謝異常のことを糖尿病といいます 体内環境の維持④ 心臓と肝臓 青静脈血の滸 大動 赤…動脈血で 上大動 肺動脈 左居 房室弁 右心チェ な心室 房 右心室 こちら、心臓のざっくりとした絵ですね 心臓は、血液循環においてのポンプ的な役割を果たすんだよ、と そして、理科の復習 動脈... 心臓から送り出される血液が流れる血管 動脈血...酸素が多く含まれている血液 動脈を通る血液とは限らない I 静脈…心臓に戻ってくる血液が流れる血管 静脈血... 二酸化炭素が多く含まれている血液 ※静脈を通る血液とは限らない そして、心臓から肺以外の全身を通って、 心臓に戻る血液の流れ→体循環 心臓から肺、肺から心臓という血液の流れ→肺循環 こんなことをやったわけですよね そして覚えて欲しいのは、 脊椎動物の心臓では心臓外に血液を送り出す心室の壁が分厚くなっ ていること 心臓の拍動は、脳の延髄と呼ばれるところで、 よって支配されていて他からの刺激がなくても収 縮し続ける性質があるこの性質のことを心臓の自動性と呼び哺乳類の場合は 自律神経に支配される特殊の細胞の集まりである洞房結節が定期的に興奮することで拍動して いる
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肝散水 Best 腰よう 門肝動脈 次に肝臓ですね こちら肝臓のイラストイメージです この赤色で示したのが肝動脈 青色で示したのが肝静脈 この緑の先っぽの方 門脈 そして紫の方かな 胆管・胆のうとあります ここで軽いイメージを持ってもらったらオッケーです 動脈と静脈は普通のイメージを持ってもらって 心臓から離れていっているのか戻ってきている のかっていうのはわかると思います そして門脈 腸を通った血液が流れるものです 胆管は十二指腸に流れる管となっています さらに肝臓をピックアップしたものがこちらです 先程の色遣いと一緒なんですが真ん中の青のやつは少し違います。これは中心静脈と呼ば れるものです。 このようなつくりを肝小葉といいます ヒトの肝臓はこれが500,000個位かなそれぐらい集まってできています
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しかも、その肝小葉は500,000個の肝細胞からできています セットで覚えてください。 では、肝臓の働きについて見ていきましょう ここで覚えるのは7つです ①血糖濃度の調節 肝細胞の中でグルコースをグリコーゲンに合成した上で貯蔵されます グルコースは血糖です グリコーゲンにすることで血糖を減らすんです 逆に、血糖値が下がった場合はグリコーゲンを分解してグルコースにするんです ②尿素の合成 タンパク質の分解の過程で生じた有害なアンモニアを毒性の低い尿素に変えるんです このことをオルニチン回路といいます ③解毒作用 アルコールを分解することでアセトアルデヒドと呼ばれる物質にします これが最終的に水とか二 酸化炭素になるんです。 アルコールとかは限らず、 人体に有害なものなんです。 大体 皆さん、 大人になったらお酒飲むと言う方が多いと思います そこで肝臓のありがたみをじっくり 味わってください。 よく二日酔いって言葉を言いますよね これって体内にアセトアルデヒドが残っている状態です。 ④胆汁の生成やっぱりここ一まとめにして6個にするか +で赤血球の破壊 古くなった赤血球をぶっ壊してヘモグロビンを分解したときにできるピリルビンって呼ばれる成分 が胆汁を作る成分なんです 大体の血球っていうのが脾臓で破壊されると言いました ですが、赤血球の1部は肝臓で破壊されるものもあります 胆汁は、脂肪の消化を手助けする役割がありますよね 消化酵素は含まれていませんが乳化する働きがあります。 ⑤血しょうの中のタンパク質合成 血液の中のタンパク質を合成すると考えてください 物質の運搬に関与するアルブミン フィブリノーゲンなどの血液凝固に関与するタンパク質の合成など ⑥熱の発生 こんなにたくさんの役割をやっているんだから代謝はかなり活発なんですね なので熱がバンバ ン出てくるんですよ。 2番目に熱を出す器官です 筋肉にはかなわないけどな。 体内環境の維持 ⑤ 腎臓 あえて肝臓と心臓とは別で、腎臓というブースを設けました 実は、 教科書によっては、 心臓と肝臓ってあんまり詳しく書かれてなくて 腎臓がめちゃくちゃ重 要みたいな感じで書いてあるので、別のブースとして作りました
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電動角 皮質 皮す。 髄質 ヒトの腎臓は、背中側に1ペアつまり2つあるわけです。 そして、腎臓から細長い管が伸びていて、 膀胱と呼ばれるところにつながっているんですね この細長い管のことを輸尿管といいます 輸尿管は腎臓で作った尿がこの管を通って膀胱と呼ばれるところに溜まるわけですね 膀胱は尿を溜めておくタンクみたいなものでタイミングを見て、 尿が体外へ排出されるみたいな 感じですね おおまかな位置はお腹の中の背中側に張り付いているような感じですかね そして、腎臓には腎動脈と腎静脈と輸尿管の3つのやつとつながっている 腎臓は、血液を浄化する装置みたいなものなので 腎臓の中に入っていく血管と抜けていく血管 があるんですよ 入っていく血管が腎動脈 抜けていく血管が腎臓脈になります そして、腎臓の内部は、 外側から順番に皮質→髄質→腎うとなる
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腎動脈 糸球体 ボーマンよう 尿管 今から部分の名前を確認していきたいなと思います まず皮質の部分に毛細血管からなる糸球体とそれを包んでいるような構造であるボーマンのう から構成されている腎小体 (マルピーギ小体)がある また、腎小体は細尿管とつながっていてこれらを合わせて腎単位(ネフロン)といいます まず、最初に腎動脈から腎臓に血液が入ってきます 糸球体に入ってきて実はここは血圧がめ ちゃくちゃ高いから、 液体成分が血管の外へと追い出されるんですね その追い出された分が 覆われた袋状の構造であるボーマンのうに移動する この過程のことをろ過と言い、 追い出された分の移動してきた液体のことを原尿といいます 毛細血管ってやっぱり穴だらけですから 非常に高い圧力のもとで 血漿がボーマンのうのほう に漏れ出すんですね ここの過程が濾過で、 濾過された液体が原尿みたいな認識です 原尿には水分はもちろん無機塩類、 グルコースなど、いろいろな物質が溶け込んでいるんですね 血漿に溶けている成分が漏れ出すってだけですから だけど、赤血球とか白血球とか血小板とかそういった有形成分ですよね そういったものは、穴を 通ることができないからろ過されません。 そして、もう一つ覚えて欲しいのはタンパク質もその穴を通過できません 理由としては、分子量が大きいからですだから実質的にタンパク質は健康なヒトの腎臓でのや つであればタンパク質は基本的に原尿の中には入らない 含まれていないと考えるのが自然な んですね そして細尿管のほうに行ってそうすると血管と絡み付くようなところが出てくるんです やっぱり、ろ過しちゃった分も、体にとっては重要な成分とかいろいろあるので
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「やっぱ返して」 みたいな感じで再吸収と呼ばれるものが起こります 画像で見にくいと思うんです けれども、黄色いところですね。 その後の集合管と呼ばれるところでも再吸収は引き起こされる そして内分泌系でやったけど脳 下垂体後葉から分泌されるホルモンにバソプレシンってのがありましたね 集合管に作用して水の再吸収を促進することで、体液の塩類濃度を低下させる役割ですね 話は忘れましたが、結果としていらないものが集まって、 尿が作られて排出されるという流れにな ります 体内環境の維持 ⑥ 生体防御 今から体を守る仕組みについて見ていきたいと思います 生体防御ってやつです。 ハラライちゃん お友達を連れてきてくれたようです 涙(リゾチーム、ディフェンシン) 皮、粘膜 このヒトですね 泣き虫だそうです。 そして、この子の体の中に、入ろうとする異物がいるんでんですよ そしたらどのようにして防いでいるのかっていうのを見ていこうと思います まずヒトの体の中に入ってきて、感染症の原因となる微生物とか細菌とかウイルスをひっくるめて 病原体といいます
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やっぱり、こういった病原体から、身を守るために 生体防御の仕組みが備わっているんですね この仕組みのことを免疫といいます まず、最初の段階で、 そもそも体に入れさせたくないわけですから 体の皮膚とかは角質に覆わ れていて比較的丈夫な構造であるこれはまさに物理的防御と呼ばれるものです。 そして鼻とか口とか喉とかには粘膜を覆うようにして粘液があるんですよね この粘液が病原 体を含む奴らを絡めとって、 体の中に入るのを防いでいたりこれも物理的防御です そしてこういった粘液とかには細菌の細胞壁をぶっ壊す酵素があるんです この酵素のことをリ ゾチームといいます このような防御方法は化学的防御と呼ばれる やっぱりベストは入らないようにすることなんだけれどもこういった仕組みを乗り越えてきて、 体 内に入ってしまったものはどうするか 入ってきたものはしょうがないから戦って退治してやりましょうってなるわけです こうやって、 体の中に入らないようにしたり入ってきたとしても、退治するようなシステムを生体 防御といいますね では、体の中に入ってきたことを考えてこのようにして白血球による食作用 つまり食べたりな どを用いた防御反応を自然免疫といいます これでもまだ排除しきれない こうなったら、 リンパ球とかそういった特殊な白血球の力を借りて 特異的に(この異物の時は、 このリンパ球がみたいな感じに見極めて)そういった異物を専門的 に排除するようなこのような防御反応は獲得免疫 (適応免疫) といいます そこで白血球は6種類覚えてもらいたいわけです 好中球 細胞 マクロファージ 白血球 樹状細胞 リンパ球 B胞 こんな感じですね T細胞 INK # + He
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他にも白血球ってこの6種類以外にもいるんですけれども 生物基礎で扱うのは、この6白血球 ( ? ) 位ですかね それぞれの特徴を説明しますね 好中球... 白血球の中でも最も数が多い 食作用によって異物を取り込んで分解する細胞 マクロファージ... 大型の白血球で食作用によって異物を取り込んで分解する細胞 樹状細胞…ヘルパーT細胞に抗原提示をする専門の細胞 ※ヘルパーT細胞や抗原提示という言葉は初登場なので後でこれは説明します この上、3つに関しましては食べるような食作用というものを見せてくれます 食べることを専門 に行うような奴らです。 食作用ってどんなものなのかなっていうのは次のところで説明します B細胞...骨髄で分化、成熟するリンパ球 適応免疫の中にも、 体液性免疫ってのがありますが それは次の章で説明したいなと思います。 T細胞…胸腺で分化、成熟するリンパ球 適応免疫全体に関わるようなすごいやつです NK細胞 ナチュラルキラー細胞の略 感染してしまった細胞があって、 それを破壊するような そして、病原体などの異物に対応するこいつの細胞を総称して免疫細胞といいます それではですね 自然免疫の物理的防御・化学的防御をもうちょっと詳しく見ていきたいと思いま す C 物理的防御の代表例2つ 繊毛
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①皆さんの皮膚の細胞とか図の下の方が内側で上の方が外側だと思ってください 細胞は新しくできているわけですよね 体細胞分裂というものを行って できた細胞は、外側に追いやられていくわけですが 最初は細胞生きてるけど、 移動している間 に死にました。 だから、皮膚の細胞の表面とかって死んだ細胞でコーティングされているような感じなんですけ れどもこの部分が角質になります これがまず物理的防御の代表例1つ目になります お風呂入ってゴシゴシしたら垢ができるのってこの角質だからな だから、皮膚とかに変な奴がくっついても、いずれかは剥がれ落ちるわけですよ そしてウイルスとかだと、 細胞に感染するんだけれども、生きている細胞にしか感染しないから 死んでいる細胞で角質があるといいですよね ②気管とか鼻とか喉とか 細胞の表面には、繊毛と呼ばれる毛が生えているんですね 表面が若干濡れていて、そこが粘膜となるわけですね だから入ってこられると困るから 繊毛が外に追いやるように動くわけですね 咳とかくしゃみとかも物理的防御に入ります 続きまして、化学的防御ですね 皮膚の表面は弱酸性 胃液とかだと強酸性 これで防御するんですけれども、覚えて欲しいのは 2つ 酵素ですね リゾチーム... 細菌の細胞壁を分解する酵素 ディフェンシン... 細菌の細胞膜を分解する酵素 そしたら、本格的に第二段階の自然免疫をやっていきます 教科書によっては物理・化学的防御 も自然免疫に入るとは書いてあるんですが 本格的な自然免疫はここからですよ。 食作用みたいなものを見てもらいたいわけなんですが 白血球 好中球 マクロファージ ・樹状細胞
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まず、青色の星みたいなやつが異物です 白血球がその異物を取り囲むようにして取り囲んだ そしてそれを分解していくわけです 食べてるように見えるので食作用ですよね 細菌やウイルスを捉えて、細胞内に取り込んで排除することを貪食 そしてこの仕組みのことを 食作用 そして食作用を示す細胞のことを食細胞といいます そして炎症について見ていきたいと思います 怪我したところとか赤く腫れ上がったりしますよね そうするとそこら辺で防御反応が起こるんですが、 それに伴って赤く腫れてしまうような感じなん ですこういった症状のことを炎症といいます 怪我したところは物理的防御が欠けているところだからそこからは細菌・ウイルスなどが入って くる恐れがあるわけですよね 入り込みやすいから、危ない場所です そのような場所だと、白血球たちが集まってくるんです これ以上変な奴が体に入ってこないよう にそれ相応の対応をしなくてはならない だから、この辺にいるマクロファージとかが、 化学物質を分泌して血液を集めるようにすると、 白 血球が集まってくるじゃないですか その白血球が集まることによって赤く腫れたりするんですね 体内環境の維持⑦血液凝固 組織→トロンボプラスチン 血小板血小板同 凝固因子 cat (酵素) プロトロンビン →トロンビン 血しょう 血沫 山フィブリン フィブリノーゲン 赤球 血餅
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こんな感じです 実はこれ5つのステップからなってるだけなんですよ。 意外と苦手にしている人 も多いんじゃないでしょうか まず先に、 その5つのステップを書いちゃいますね ① 傷口に血小板が集まるとともに、 血小板が壊れて血小板因子が放出される また損傷した組 織からトロンボプラスチンが放出される ②①の血小板因子やトロンボプラスチンが血漿の中に含まれるカルシウムイオンや血液凝 固因子と共同してプロトロンビンをトロンビンに変化させる ③トロンビンは、タンパク質分解酵素としての活性を持っているため 血漿の中のフィブリノーゲ ンの1部を切り落とす ④ ③の結果できたポリペプチドが会合して、 水に溶けない繊維状のフィブリンとなる ⑤ フィブリンが血球に巻きついて血餅となって、 傷口を塞ぐ これだとちょっと難しいので、噛み砕いて説明しますね まず、 怪我したところから、トロンボプラスチンと呼ばれるものが出てきますと これをキャッチした血小板がひょこひょことやってきて 血小板因子と呼ばれるものを出すんです ね 要は傷口があって、 そこに血小板がペタペタと張り付くけれども、やっぱり隙間みたいなのがで きちゃうわけですね そうすると、怪我したときに、 血液なんて止まるわけがないですから 血小板因子と呼ばれるもの をダラダラダラッと出すわけです そして血漿の中にいる凝固因子とかカルシウムイオンとかが今まで出てきた奴らと全員で協力 をして プロトロンビンをトロンビンに変化させるんですね 絶対覚えて欲しいのは、このトロンビンっていうのが酵素なんです このトロンビンと呼ばれる酵素が血漿の中に含まれているフィブリノーゲンっていう物質をフィブ リンと呼ばれるものに変えるんですね そして、このフィブリンが赤血球とか白血球とか、そんな感じの奴らを絡めて 血餅を形成して止 血する こういうことです そして血餅は役目を終えるとフィブリンを分解する反応によって排除されるんですね このフィブリンを分解する反応のことをフィブリン溶解 (線溶) といいます ちなみに、採血した血液を試験管に入れて置いとくと上側のほうは薄い黄色っぽい液体、、、 清 そして、下側のほうに血餅が分離する
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体内環境の維持⑧獲得免疫 まずはちょっと獲得免疫の大まかな流れから見てみましょうか この獲得免疫と呼ばれるものは体液性免疫と細胞性免疫と呼ばれるものに分けられるんですね 適応免疫は主にリンパ球が関わってくるものだと思っといてください 好中球 食細胞 マクロファージ 白血球 樹状細胞 リンパ球 1胞 細胞 NK細胞 この中でもリンパ球ですね ちょっと先ほどやった内容を復習すると 骨髄で成熟して、 体液性免疫に関わるようなものをB細胞 (先ほど言いそびれましたが ランゲルハンス島のB細胞とは全くの別物ですので) 胸腺で成熟して、 細胞性免疫に関わるようなものをT細胞 獲得免疫全体に関わるようなもので すね さらに、T細胞は2つに分けることができて ヘルパーT細胞とキラーT細胞ってやつになります ヘルパーT細胞... 抗原提示を受けて特定の抗原に反応するリンパ球を活性化するもの。 自分が戦うわけではないんだけど他のリンパ球を盛り上げてくれる役割を持っています キラーT細胞 細胞性免疫の中心となる 抗原提示を受けて活性化する そして、特定の特徴を持っている感染してしまったような細胞とかそういったやつを直接殺すよ うな感じですね だから、直接こいつ自身が戦うような感じですよね そして、B細胞とかT細胞が異物として認識した物質だから、言い換えると免疫反応の対象とな るような異物のことです これを総称して抗原といいます
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リンパ球(未熟 ☆ ☆ 続きましてですね 自己成分 この図の左側に未熟なリンパ球があります そして右側にはちゃんと成熟したリンパ球がありま す。 星マークは抗原ね 青色で書いたのは、自分の細胞とかそういった自己成分になります 皆さんの体の中には、 T細胞だとかB細胞だとか、いろいろなリンパ球がございますが、リンパ球 は成熟しますよね。 だから、未熟だった頃もあったわけですね 未熟な頃は「どれが抗原なのかわからないよ、、」なんですよ どういったものを抗原とするかが定まっていない状態なんですね どんなものを抗原として認識して排除するのかが定まっていないわけです そして、こいつらが成熟しますとそうするとどういう抗原に対して反応するのが決まるわけです ね どういったものを敵として認識するのか それが決まるんですね 最初、未熟な頃はどういうものに対応するか決まってなかったんだけど 成熟するとどういった ものを敵として認識して戦うのかが決まるわけだ (1つのリンパ球に対して1つ決まる 複数決まる事は無い。 超専門スタイルになっています! ) 例えば、毒のある生物に噛まれてヘビとかですかね その毒に対応するリンパ球がいる。 後はインフルエンザ最近流行ってますよね インフルエンザウイルスに対応するリンパ球がいる みたいな感じです そして、こんな感じで、いろいろな成熟をしていると、どっかで狂いが出ちゃうんです 行き過ぎ ちゃうって言うんですかね?
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それが、図で書きました自己成分に反応するやつ どうしても自分が敵だと思い込んじゃって 「自分の細胞敵だったのか、、、」 みたいな感じで認識するやつが出てきちゃうんですよ。これが 活躍するようになっちゃったら 自分自身を攻撃して傷つけてしまう そうなると、困っちゃうから 早い段階で自己成分を敵だと認識するリンパ球はかわいそうです が、排除してしまいましょうと こいつがいなくなれば自分が攻撃される事はなくなるわけですもんね こんな感じで自分自身の成分を抗原として認識するリンパ球を死滅させたり働きを抑制したりす ることで、自分自身に対する免疫反応が起こらないようにしているとこの状態や仕組みのこと を免疫寛容といいます 好中球 樹状細胞 果物 ヘルパーT 情報 <扶原株主> 1331 果物 B 11/17 感染した知的 では、次行きますね 200ファージ 我体 キラーT細胞 形納 まず、食細胞にもただの食いしん坊と 食いしん坊の報告屋がいるんですよ まさに、食いしん坊の報告屋は樹状細胞とマクロファージですね ただの食いしん坊は好中球 だから、樹状細胞が1番優秀です 食作用によって、異物を分解するだけではなくて、わざわざリンパ管などを通してリンパ節のほ うに移動してきます そして、この樹状細胞はその抗原の特徴というか異物の1部を細胞の表面に出してくれるんで すね そして、同じ物質を抗原として認識してくれるT細胞に示すんだとこれを抗原提示といいます そうすると、ヘルパーT細胞とかキラーT細胞がその情報を受け取って情報を受け取ることに よって、こいつらは活性化します キラーT細胞は細胞性免疫の柱となって
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ヘルパーT細胞は提示された抗原に対してまた認識してくれるような別のリンパ球に情報を送っ て活性化させると では、ここから体液性免疫について見ていきたいなと思います 実は、B細胞も樹状細胞と同じように 「僕が捕まえたのはこれです!」 みたいに抗原の1部をヘ ルパーT細胞に提示するんですね それによってヘルパーT細胞は活性化します そして、B細胞は形質細胞 (抗体産生細胞) へ分化しますと ヘルパーT細胞は樹状細胞が抗原提示した異物と B細胞が持っている異物を 照らし合わせて 同じものだと認識したら活性化するってことになるのね そして、形質細胞は名前の通りなんですが 抗体と呼ばれるものを作るんですね。 抗体は免疫グロブリンと呼ばれるタンパク質である 一緒のものです 物質名で呼ぶか役割として呼んでいるかの違いだけですね。 侵入してきた抗原に結合するんですね この形質細胞は抗体を体液中にバーと出して行きます 血液と組織液とリンパ液でしたね そして体液中に出て行った抗体は体中を巡る中で 抗原にど んどんどんどん結合していくわけです そして、でかい塊を作ってマクロファージが食べやすい状態になっているんですね このような感じで抗体が抗原に結合する反応のことを抗原抗体反応といいます そしてB細胞が認識する抗原と、同一の抗原に結合することによって病原体を動けなくしたり 毒素としての働きを弱めたり 無効化したりするわけですね このような抗体による免疫のことを体液性免疫といいます では、次 細胞性免疫は比較的単純で 樹状細胞がキラーT細胞に抗原提示を行います そして、キラーT細胞はリンパ節から出て行きまして ウイルスなどに感染しているところまで行き ます そして、感染した細胞に対して直接的な攻撃を仕掛けます 樹状細胞が持っていた異物の1部と 実は感染細胞の表面にはウイルスの特徴の1部を出すん ですね 自分の受けた情報と同じようなものを表面から出しているようなやつを探すんです そのような細胞を直接攻撃して排除するみたいな感じですね その細胞を破壊してしまえば中に隠れているようなウイルスが外に出てくるから 抗体などでも 対処ができるようになりますと
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このような感じで、 キラーT細胞とかが感染した細胞 病原体 こういったものを直接的に排除す るような仕組みのことを細胞性免疫といいます そして、この細胞性免疫の仕組みは、 臓器の移植の時にも、 実は反応して 自分の体の中に、他の人の臓器が入ってくるわけですよね つまり他の人の臓器なんて、自分 の体にとっては異物なんですよ。 (言い方悪いですけど。) そうすると、樹状細胞は移植された臓器の細胞の断片を抗原として提示しちゃうんですね そして、その情報を認識したキラーT細胞とかが働いちゃって移植臓器に対しての細胞をぶっ殺 してしまう こういった現象が起こります この現象を移植臓器に対する拒絶反応といいます 体内環境の維持⑨免疫記憶 獲得免疫では、体の中に異物が入ってくるとリンパ球がそういった異物を排除する この時に活躍したT細胞とか、B細胞の1部というのはちょっと名前が変わりまして記憶細胞とい います ちなみにある病原体に初めて感染した時の免疫の応答のことを一次応答 そして2回目以降に 同じ病原体に感染したとなったときにこのときの応答のことを二次応答といいます 2回目以降、同じやつが体の中に入ってきました そうすると記憶細胞が素早く活性化してそう いった異物を排除するこれが二次応答ですね 2回目以降の感染だと、 病原体が増殖して、症状を引き起こす前に抗体とかが病原体とか、 そ ういったものを排除できる可能性が高くなるんです このような仕組みのことを免疫記憶といいます では、今から免疫記憶の細かいプロセスを見ていきたいと思います
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状 体 中原に 対する ・秋原Aに対する 二次応答 一次広後 指原に感染 (1回目) 大原に感染 (200 BE感染 (2日目) まずこちらのグラフみたいなやつを見てもらいたいんですが 一次応答があって またちょっと経ったら抗体量は少なくなっていって 一次 時間 (0) 落ち着いた位にまたかかりましたそうすると一気にグインとグラフの形が大きく変動するわけで すよね 何が違うのかで2つ見てもらいたいんですけど ①時間的な差 抗原が体にぶち込まれてから 抗体量が上がるまでの時間は結構かかってます 一方で二次応答は速やかに上がってますよね ②抗体量 これはちょっと対数メモリなので 目視では、3倍程度にしか見えないと思うんですけ ど メモリを見てみると、 100超えてるよ だからめちゃくちゃ増えてるわけですよね だから、時間的にも早くなるし、 量的にもめちゃくちゃ多くなるよねって言うところを気づいてもらい たいわけだ そして、1回目と2回目が同じ抗原の時にこうなるんだけれども ちょっと青色の方を見てもらいたいわけね 抗原B また別のやつです はじめての抗原にかかっ たとします。 その抗原Bに対して二次応答ほど強いものは起こらない ただそいつに対して一次応答が出る だけだと 同じ抗原が入ってきたときに 記憶細胞がそれの働きをしてくれるってだけなので 抗原 Aに対する一次応答の時に生じる記憶細胞は同じ抗原に対しては二次応答として高めるん だけど 別の抗原の一次応答に関しては、影響がないと
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次の内容行きますね そして、皆さんは好きかわからないんですがこれは99.9%の人が絶対聞いたことある言葉で す。 予防接種 ワクチン ありますよね このワクチンって抗原なんですよ ワクチンは意図的に一次応答を引き起こさせるものなんです といっても、ワクチンは無毒化したものとか、弱毒化したものですけれどもね 実際の病原体が体内に侵入した場合 すぐに二次応答を引き起こすことができるじゃないですか そうすると、発症を未然に防ぐことができたりするわけです このときの接種する抗原がワクチン そしてこのワクチンを接種することで、 免疫記憶を表示させて、発症を防ぐことを予防接種とい います 体内環境の維持 ⑩ 様々な疾患 免疫にまつわる3つの疾患をやっていきます エイズ・アレルギー・ 自己免疫疾患の3つですね では、最初エイズについてやっていきます のその前に、 免疫不全という言葉の意味を確認しておきます 免疫不全... 免疫機能が低下する疾患 だから、免疫がうまくいかないよねとかそんな感じです AIDS(エイズ、 後天性免疫不全症候群) 後天性とありますね 対義語には先天性とあります 先天性は生まれつき 後天性は後発的にみたいな感じですね HIV(ヒト免疫不全ウイルス) と呼ばれるウイルスに罹ってなっちゃうような疾患になります これがヒトのヘルパーT細胞にかかるんですね 獲得免疫の時にやりましたね。 ヘルパーT細胞は体液性免疫でも細胞性免疫でも両方関わってくるやつだと 樹状細胞とかマクロファージからの抗原提示を受けて他のB細胞を活性化させたり他のキ ラーT細胞とかを活性化させたり、いろいろやってたわけですよ 食細胞から抗原提示をされて、 他の細胞たちを活性化するみたいな役割をしていたわけなんで すが このヘルパーT細胞に感染してどんどん数が少なくなってしまう そうすると獲得免疫全体として もうダメだみたいになっちゃって 機能不全の状態に陥ってしまう もう体液性免疫も細胞性免疫も両方ダメだと そうすると、 本来だったら、余裕で倒せるようなめちゃくちゃ弱い病原体でも感染してしまうように なるんですねこれを日和見感染といいます 漢字の読み方は「ひよりみ」になりますね
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AIDSは病名でそれを引き起こすウイルスがHIVねちょっとごちゃごちゃになる人がいるんで気 をつけましょう 続きましてアレルギーについてやっていきます。 皆さんはアレルギー持っていますかね ちなみに本人は花粉アレルギーと甲殻類アレルギーを 持ってます。 花粉症もあれは花粉アレルギーですからね そんな事はどうでもよくは無いですけどやっていきます アレルギー 特定の抗原に過剰な免疫反応を示してしまう反応のこと ちなみに、この特定の抗原のことをアレルゲンと言いまして どういったものがアレルゲンになるかは人によって違いますが 食物アレルギーとかであれば卵 とかピーナッツとか甲殻類とかそんな感じですかね だから、アレルギーを持っている人は、こういった食べ物に気をつけなくてはいけない 体の中に入れたりすると 過剰な免疫反応が起こってしまって呼吸困難になっちゃったりして大 変なことになります だから、他の人がどういったアレルギーを持っているとか 自分自身はどういったアレルギーを 持っているのか そういった事は、ちゃんと尊重してあげて下さい 確認してあげて下さい。 食物以外でもネコの毛とか埃とかいろいろなものがアレルゲンになり得るんだとか そして、大量のアレルゲンを体の中に入れてしまった それで広範囲にかなり強めのアレルギー 反応が出てしまった このアレルギー反応のことをアナフィラキシーショックといいます アレルギーのすごく強いバージョンのことが、 アナフィラキシーショックだと思っていただいて結構 です これが起こると結構まずいことになります 最後に、自己免疫疾患というものをやっていきます 自己免疫疾患 本来 体の中では自分に対して免疫反応は起こさないようになっているわけですけれども 自分を攻撃してしまうようなリンパ球 それはあらかじめ早い段階で排除されてしまう。 免疫寛 容と言いましたね。 ただ、 免疫寛容がうまくいかないと自分自身を攻撃するリンパ球とかが残っちゃってどこかの タイミングで自分を攻撃するようなことが行われる こういった奴が自己免疫疾患です 例を出すと、関節リウマチ バセドー病 |型糖尿病であったりとか
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I型糖尿病だとランゲルハンス島B細胞を敵だと思い込んでリンパ球が攻撃すると 血糖濃度が高い時に低くしてくれるじゃないですか それがなくなって糖尿病になっちゃったとこ れがI型糖尿病になりますね 関節リウマチは、 自分の指とかの関節が敵だと思われちゃって そうすると関節が歪んでしまっ たりするわけですね どういうところが敵かと思い込むことによって 様々な自己免疫疾患があるよねと 第4章 環境分野| 植生・バイオーム 最終章ですね 頑張っていきましょう。 環境分野 ①植生 1番最初にやった内容ですが地球上には様々な環境があってそこには、それぞれの環境に適 応した生物が生息しているわけですがね ここでは、それらの生物の中でも、 植物という視点で見ていきたいなと思います 植物は地球上いろんなところに生えている その一体を覆い尽くすようなところだってあるわけ ですよね こんな具合にある一定の地域に生息している植物全体のことを指す言葉として植生とあります 能楽 a バイオーム 植生 植物 言葉の関係としてちょっと覚えてもらいたいのがこれなんです 植生という言葉は生物ではなくて、 地理でも出てくるかと思うんですね
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ただ、生物と地理で植生という言葉が指しているのは違うんだよと そして、この植生の外観 つまり見た目です これを生物学用語で相観と言いまして 優占種の生活系 (植物の形) をしているのかそれを外から見たイメージみたいな感じで良いで しょう 植生の中でも、1番ボリュームがあるというか 1番専有面積が広かったりとか 1番目立つとか そのような種のことを優占種といいます 個体数が多いとか 葉っぱとか枝を大きく広げているとか 背丈が高かったり 地表面を広範囲 に覆っているとか、いろいろな要素があるよと 荒原 降水量 草原 犇林 植物量及び種類を 少 少 依く 植物の高さ 続きまして 植生はこの3つに分けられる 森林は幹や根が発達した木本植物が優占しているとこれは森林の特徴である 草本植物が優占していると 草原 植物がまばらに生息しているようなところだと 荒原 木本とか草本 ちょっと難しい言葉が出てきましたが 生物においての呼び名みたいなものでそ こまで難しく考える必要はないです 草本は草なんだな 木本は樹木なんだなと思っといてください どうして植生に違いが見られるのか それが何かしらの要因があるってのはわかると思うんです が植物の成長に影響を与えているとか 植生に大きな影響を与える要因は 光とか気温とか降水量とかこのような生物を取り巻く環境 を構成する要素のことを環境要因といいます 植物は動物と比較すると、 自由に動けるわけではないじゃないですか だから周囲の環境をもろ に受けるんですよ。
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それに適応したものが、 その場所で生息しているんだと では、次 森林をもうちょっと詳しく見てみましょう G @ はいこんな感じになっています 森林では、 植生の高さに応じて階層構造が見られます 実は、森林においては、上の方でやってることと、下の方でやってる事は全然違うんですよ 5番から順番にですが 上層部の方が太陽の光を受けるってのはわかりますよね ⑤に該当する部分を高木層 ④に該当する部分を亜高木層 ③に該当する部分を低木層 ②に該当する部分を草本層 ①に該当する部分を地表層 それぞれの名前を覚えておきましょう 特に草本層と地表層 あたりは幅は狭いけど、 全然違うんだと 草の上と地面の上では全然違い ますからね 存在するものが全然違う それでは、この階層構造でも上の方 真上からその発達した森林を見てみると地面が見えない しっかり閉じているようなところですね。 このような森林の最上部のこと (光をめちゃくちゃ受けるところ)を林冠 逆に地面に近い部分とか、 地面のこと (光があまり届かないところ)を林床といいます
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a 100 もちろん 林冠から林床に向かっていく中で、 届く光の量っていうのはめちゃくちゃ激減するわけ ですよ 林冠は太陽の光を直接受けるから 高木層辺りの奴らが ほとんどの光を吸収してしまう その葉っぱとか、 枝の隙間とかを通れたような光 それが林床まで届くことができる だから、 全体のわずか1%とか2%程度しか届かないんですよね 光合成を行って有機物を合成して生活しているような植物にとっては光エネルギーってめちゃく ちゃ重要ですよね 光の当たり方が植生を大きく変化させる そして、成長に必要な光の量 植物によって全然違います 階層構造のそれぞれの層にはそ の高さに届く光の量に応じた植物が生育することとなる それでは土壌についても見ていきます Q い
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土壌は、植物の成長に必要な水とか栄養分を蓄えるっていうのもそうなんですけれども 植物体 を支えるための土台としても機能しているんですね ①~④を見ていきたいなと思います ①落葉分解層、、、 ここには枯葉とか枝とか落ち葉とかがたくさん積もっているところで分解がス タートしているところですね 微生物たちがここで分解をしてくれます。 ② 腐食土層、、、 落ち葉とか、 枯葉がなどの分解が進んでいって土がふわふわしているところです ですが、まだたくさん有機物が残っている状態なんですよ 完全に分解はしきれていない。 微生 物が活発に動いてるところですね。 ③栄養塩類に富んでいる層、、、 分解が終わっちゃったところです 微生物が腐食土層の有機物を 分解し終わったところ 栄養塩類って言うと無機物ですよね アンモニアとか 植物にとって栄養源になるやつが入って いる層になります ④岩石が風化してできた層、、、 土壌を形成する土台となるやつですもちろん無機物だらけです ここから有機物と無機物で分けると ①、②は有機物を多く含んでいて ③、④は無機物を多く含んでいることがわかります 気温が高い熱帯地方のほうにおいては分解者の働きで、 速やかに分解されるので土壌中の有 機物含有量っていうのはかなり少ないです 逆に、寒い地域だと分解速度が遅いため、土壌中の有機物含有量は多い方です 環境分野 ② 植生の遷移 さて 植生は今も昔も変わらず同じ植生を維持した状態のまま変わらんのでしょうか? 結論を言いますと 植生は環境に合わせて状態を変化させていくんですね。 矢印は時間を表す。 矢印が進むにつれ、時間が 経過する。 陽樹林樹種は「マツ」 「シラカンバ」など陽樹 中心である。 陰樹樹種は「ブナ」 「カ シ」など陰樹中心である。 低木林 草本植物 ･地衣類 裸地 →VWL VvV 地面 URL https://ja.wikipedia.org/wiki/%E9%81%B7%E7%A7%BB_%28%E7%94%9F%E7%89%A9% E5%AD%A6%29 ある地域の植生が時間とともに、一定の方向に変化していく現象を遷移といいます
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遷移が進行する原因は、 主に光と土壌の2つの観点から見たいわけなんですけど まず植物同士の光の奪い合いとか 生物によって土壌が作られるこの結果遷移が進行すると なる。 遷移の進み方は主に2つパターンがあるので見ていきましょう 初めは、こういったものも、草も生えていない状態から始まったんですけれども 土壌も全くない ようなところから このような遷移を一次遷移といいます 例えば、噴火直後の溶岩 岩石だけで有機物なんてものはない 土壌もまだできていない。こ んな感じの場所で始まる遷移となります 溶岩がドロドロと流れてきてそれが固まったところからですよ 植物の元となるものが存在しないところから始まります 一次遷移の流れを見てみると 裸地・荒原 と植物が少ない環境から→ちょっとずつ植物が生えてきて草原を作る→低木林 陽 樹林 陰樹林 このような形でどんどん切り替わっていくわけですよね 陰樹林になってから安定するケースが多くて 全体としてはあんまり大きな変化が見られないよう な状態になるとこのような段階のことを極相 (クライマックス)と言いましてこの状態に達した森 林のことを極相林といいます また後でこれを詳しく説明したいなと思います 一次遷移に対して 山火事の跡とか 植物の成長に必要な土壌が存在する状態から始まる遷移 を二次遷移といいます せいぜい裸地までは戻らず 大体草原くらいですかね その状態からまたリスタートするわけで す。 土壌が全くないところから始まる遷移は一次遷移 逆に土壌があるところから始まる遷移は二次遷移 それ以外の遷移もあって 陸上で始まる遷移を乾性遷移 一次遷移・二次遷移の一般的な流れになりますよね 一方で、湖沼とかから始まる遷移は湿性遷移といいます 湿性遷移は 湖沼→湿原→草原→ 低木林 陽樹林→陰樹林 というふうになります 湖沼に土砂とかがいろいろ入ってきて埋め立てられていて、 湿地になるみたいな感じですね こ れが乾いたら草原になって、 そこからはもう乾性遷移と一緒になるわけですよね それでは本格的にやっていきましょう 一次遷移について
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裸地は全く土壌がないところ 雨が降っても流れ出ちゃうし保水力もなければ、 栄養分もないし かも乾燥してるし、高温であると そういったところで、 土壌の形成が進んでいない土地となります 植物にとっては、とてもシビアな環境であるそういったシビアな環境でも生きていける植物が最 初に侵入すると 地衣類・コケ植物などこのような種のことを先駆種(パイオニア種)といいます 遷移の初期に侵入して定着した種である 教科書によっては先駆植物 (パイオニア植物)と書かれているものもあります 根っこを張らないタイプとかそうすると最初のシビアな環境の中でも入って来やすいんだなと こういった植物が入ってくることで風化した土砂とか 植物の死骸とかが混じっていて少しずつ土 壌が形成されていくことになります そうすると保水力とか有機物が増えるから そうすると荒原とかができる まばらに生えているような感じでした これが、まばらに点在していたものがめちゃくちゃ増えて、 一面を覆うようになったのが草原にな ります ここではススキ・イタドリなどの多年生草本が生えるとね さらに、土壌の形成が進むと低木林が生えてくるようになる 草本から木本になる頃ですね。 まだ特に光を遮るようなものがないので、 強い光をもろに受けるわけですね 日差しが強いので そうすると、日当たりの良い環境で、 よく生育する植物が見られるようになります この植物を陽 生植物といいます 土壌が発達することによって陽樹の低木が侵入してくるようになる そして陽樹が優占するように なると 優占する、、、量的な割合が高い状態になる 陽樹は陽生植物の性質を持つ 例を挙げるとヤシャブシハンノキなど この低木が育つことによって陽樹林を形成するんだけれども、これはまだ不安定な状態でな ぜなら、成長することで上のほうに葉っぱが展開されるわけじゃないですか 何が問題かって言ったら、下のほうに光が届きにくくなる話です 陽樹は日向で適応しているやつだから 自分が出した葉っぱによって下のほうに太陽の光が届 きにくくなってしまう 自分の葉っぱがネックになっちゃうわけです そうすると、 自分の子供に当たるものが、 自分の下ではすごく育ちにくいよねと 陽樹の芽生えは 育ちにくいけど、代わりに今度は暗い環境にも適応した陰樹が侵入してくるようになります そうすると上の方には陽樹そして日陰に陰樹が控えているような形で両方ともミックスされた 状態でいるんですね 混交林といいます。 そして陽樹が枯れてしまえば陰樹が残るよねってことになって 陰樹林が形成されると そして、芽生えも陰樹だから普通にいいですよね
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そうすると、 全体としては大きな変化が見られなくなります このような段階のことを極相(クライ マックス)と言いましてこの段階に達した森林のことを極相林といいます それでは、次に二次遷移について見ていきたいなと思います 既に土壌があるところから遷移していくわけです そうすると、山火事とかによって、 1部が失われたとしても、土壌は残るので 一次遷移と比較したときに、 二次遷移の方が早く極相に達するのはわかると思います Pla 続きまして、ギャップと言うものを話していきたいと思います 普段の森林であれば、 葉っぱが結構おいしげっているから上の方で太陽の光が吸収されて、 下の方には本当に少ししか届かないんだ 林床には少ししか届かないんだって言うことを話しま した 例えば森林においてのお話なんだけれども 木が倒れちゃいました 倒木ですよねそうすると 太陽の光は林床まで届きやすくなりますよね この空いた隙間のことをギャップといいます このギャップの大きさによってこの後の変化っていうのが意外と違かったりします ギャップの大きさが小さい場合は光が下まで届くとは言ってもそんなに強い光が当たるわけで はない そうすると陰樹の芽生えが、 すごく早く成長しちゃってそれでギャップを埋めましたはいおし まい だけなんです ところが、ギャップの大きさが大きい場合 光が強いわけですから 陽樹の方が早く成長しますよね 陽樹がギャップを埋めるんだけれども
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そうすると、また下のほうは暗くなるわけですから陰樹が出てきて 陽樹が枯れると陰樹が出て くる 陰樹が成長して陰樹林になる こんな具合に森林ができたギャップにおける樹木の入れ替わりのことをギャップ更新といいます 最後に湿性遷移に付随して 湿性遷移初期に見られるもので主に4つの植物がある ここは他の分野に比べたら言うて重要 ではないので、だいぶ適当にはなります 抽水 to 浄水 沈水 ざっくりこんな感じですね 左から見ると 抽水植物... 葉っぱや茎の大部分が水面より上に存在しているもの アシガマなど 浮葉植物… 葉っぱや花が水面に出ていて、それ以外の場所は水中に存在しているもの スイレン・ヒツジグサなど 浮水植物... 植物体全体が水面に浮かんでいるもの ウキクサなど 沈水植物... 植物体全体が水中に存在しているもの オオカナダモなど こいつら、水辺の植生っていうのは年平均気温と補償深度この2つの観点から決定されます 水辺だから降水量って関係ないでしょ 水中は光が届きにくいよね。 補償深度 はじめましてですよね 海の中とかだと、 太陽の光が届くところと届かないところっていうのが出てきますね
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下に行けば行くほど光は届きにくくなっていくわけだから、 光合成量は減ってしまうわけです ですけど、海の深さに関係なく呼吸量は一定ですね 光が届いている範囲では光合成量が呼吸量よりも上回っている生産層 届かない範囲では光合成量が呼吸量を下回っている分解層に分かれるんです 光合成量と呼吸量が同じになるところを補償深度といいます 届く 肩がない 環境分野 ③ バイオームの基礎知識 416 能集 D バイオーム 木坐 植物
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この図を使います 植生についてはやりましたよね 一定の地域に生息している植物全体の事でした では、新しくバイオームとは何なのかっていうのをやっていきます 皆さんですねちなみに本人やったことあるんですが、 ゲームでマ○クラ やったことある人いる と思います そこでこのバイオームだゲームでは、砂漠とか雪原とかゲーム内のエリアごとに異なる地形と か植生とか動物のセットだ みたいな感じなんですよね 実はこれと結構似てるんですね。 バイオーム (生物群系)... ある地域の植生とそこに生息する動物や微生物など ざっくり生物全 体としてまとめちゃっていいです だから、植物だけじゃなくてそこら辺にいる 生き物全体をひっくるめた言い方になるんですかね どんなバイオームがそれぞれの地域に展開されているか それは全然違うもんだ。 比較的暖かい地域で展開するバイオームだってあるわけですからね 寒い地域に展開するバイオーム これらは、生物がまず違いますもんね だから、それぞれ異なる地域ごとに異なったバイオーム が展開するんだと 例えば、砂漠っていうのも1つのバイオームだし ツンドラというのも1つのバイオームだし 年降水量 4000 3000 (mm) 2000- 熱帯 多雨林 硬葉樹林 亜熱帯 多雨林 照葉 樹林 夏緑 雨緑 樹林 樹林 針葉 樹林 サバンナ ステップ ツンドラ 砂漠 -10 0 10 1 20 30 年平均気温(℃) 1000円 引用元 https://hideyuki-komiya.com/2020/07/23/baiom-toha/
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バイオームを決定付ける要素って何でしょうか 結論を言うと、年間でどれだけ雨が降りますかって言う年降水量と どれだけあったかいか寒いかって言った年平均気温 この2つですね この画像は見て解釈するより、 自分で書けるようになってもらいたいわけです この図で言うと、下のほうは降水量が少ないよね 左のほうはめっちゃ寒いよねと 降水量も少なくて、気温もめっちゃ低い そのような環境は植物にとっては結構シビアになってい ると。 バイオームをよく支えてくれてるのは、やっぱり植物ですからどんな生物を展開するかっていう のも大体植物です 降水量が少なくて、気温が低い 植物がまばらに生えているような荒原ですよね そこから画像で言うと左に向かう上に向かう。 そうするとどんどん 草原とか森林になっていくん だなって言うイメージをつかんで欲しいんです 雨がどんどん増えたら、大きい植物が展開していくってのはわかりますよね 4000 熱帯 多雨林 年降水量 3000 硬葉樹林 亜熱帯 多雨林 照葉 (mm) 2000 樹林 雨緑 樹林 夏緑 樹林 1000 針葉 樹林 サバンナ ステップ ツンドラ 砂漠 -10 0 10 20 年平均気温(℃) もう一度貼り直しましたここで1個1個見ていきましょう まず、年平均気温がとても小さい 要は寒い。 なおかつ降水量が少ない。 このような場所に展 開されるのはツンドラです。 だから、すごく寒いような地域だとツンドラができるんだなと 次に年降水量が極端に低いすごいカラカラですね みたいなところが砂漠です。 30 30
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このツンドラと砂漠は荒原に分類されます もうちょっと雨が降るようになると草原とかができるようになるんだけどやっぱりあったかいとこ ろと寒いところではちょっと違うと。 暖かい草原がサバンナ アフリカのほうにあるような草原ですね 対して、平均気温が低いところにある草原がステップとなります もっと雨が降るようになると、 森林ができるようになる この森林が7個ほどあるのでちょっと覚えにくいかなと思うんです ちょっと暖かい方から見ていきましょうか 年平均気温がすごく高くて 降水量もめっちゃ高い所 ここにできるのがジャングルみたいなやつ なんですが 熱帯多雨林 と呼ばれるものです そして熱帯多雨林が存在するところよりかは少しだけ 平均気温が低くなると 亜熱帯多雨林 イ メージとしては沖縄のあたりですね この2つと比較したときに、今度は少し降水量が下がりましたそこでは雨緑樹林 ここから次は平均気温を下げていきたいと思います そうすると、 照葉樹林 大体西日本とか九州とかその辺ですよね 包含してるのか さらに気温が下がると 夏緑樹林 東北地方のあたりとかですかね さらに気温が下がると 針葉樹林 北海道あたりとかですね そして、真ん中あたりに書いてあるのが 硬葉樹林ですね そして1つ これを覚えておくと、 あとあと自分で判断しやすくなるっていうのがあって この画像の降水量のメモリ 1000あたりから森林ができる 環境分野 ④ バイオーム (世界) 先ほどバイオームの基礎知識をやりましたが、もうちょっと深掘る形になります どんな特徴があって、ツンドラと砂漠は荒原になっているのか この2つのバイオームは、 植物が少ないんですよね 砂漠を見てみましょう なんで少ないのって言われたら、 降水量が少ないから 年間の降水量がおよそ250mm以下と言 われておりますね そこで展開する植物は主にサボテンとかですよね
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そして、もう一つ一年生草本というものですね これは何かって言うと やっぱり砂漠って乾燥してるじゃないですか 乾燥している時期は種子でやり過ごして雨が降ってきたらすぐに成長してまた乾いてきたら枯 れてしまう そんな感じで1年も持たないような感じの植物ですね でも今回は草本ですから草です 一方、ツンドラは何で植物が少ないのか それはシンプルに気温が低いからですよ 年平均気温がおよそ-5℃以下 めっちゃ寒いっすよ ね こんなに寒いとどうなるか 分解者の働きが鈍くなるんですねこれはこの章の⑥で説明しようと 思うんですが、先に入ります 菌類・細菌類などの地面に落ちてきた有機物とかを分解するやつです こんだけ寒いと、こいつらが働いてくれないんです そうすると落ちてきた有機物がそのままの状 態で残ってしまうわけだ 土壌が発達しない 植物は、その土壌の分解した結果の無機塩類とか栄養分とかを使って育つわけですから 供給 されていないわけですよねだからあんまり育たない この辺はコケ植物や地衣類など 遷移の初期に侵入してきた植物ぐらいしか展開できないわけですね 砂漠は、降水量が少ないから荒原 ツンドラは平均気温が低いから荒原ですね そして次は草原について見ていきたいと思います サバンナとステップの2つですよね。 まず、これは両者ともに降水量が250mmから1000mm程度になります サバンナは熱帯だけどステップは温帯です サバンナは基本的に草っぱらなんだけどたまに木本などが点在するという特徴があります 木本は樹木の事でしたよね 草原のベースとなるイネ科の植物だったり 後はたまにアカシアなどの木本があったりするよと そして、年間を通して気温が高い ステップも降水量の話で草原となっております 熱帯と比較したら平均気温としては涼しいのか なって感じですかね サバンナは、年間を通して気温が高かったんですが ステップはこれ1つの特徴で季節による温度の変動がすごい激しいっていうかそんな感じです 気温変動の差が大きいんですね 夏は暑いけど、冬は寒いみたいな感じですね。 植物は、イネ科植物など そして、厄介な森林について見ていきたいと思います
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ちょっと先程の文章をコピペしてきます そこに情報を付け加えていくってことにしていきましょう か 4000 熱帯 多雨林 年降水量 3000 硬葉樹林 亜熱帯 多雨林 照葉 (mm) 2000 樹林 雨緑 夏緑 樹林 樹林 1000円 針葉 樹林 サバンナ ステップ ツンドラ 砂漠 -10 0 10 20 30 30 年平均気温(℃) ①年平均気温がすごく高くて 降水量もめっちゃ高い所 ここにできるのがジャングルみたいなや つなんですが 熱帯多雨林 と呼ばれるものです 気温も高くて、 降水量も多いって事は、 植物たちにとってはすごく生息しやすい環境なんだ 育ちやすい環境ですので 背の高い樹木とかが展開する。 階層構造が発達していると そうすると植物がたくさん生えてくるわけですからそこに生きている 動物とかもたくさん出てくるわけですね だから、動物とか植物の種類が多いっていうのも特徴です 気温も高いし、 降水量も多い。 つまり水も得られる。 残るは、 太陽の光エネルギーです。 光合 成を行っていけるわけですな そうやってよく育つことができるから。 植物は、上に上に光を求 めて伸びるわけです。 そして、気温が高いということは分解者たちの行動も活発になって土壌のほうに落ちていった有 機物が分解されるわけですよね 生えている植物の例を挙げると、フタバガキなど 後はツル植物とかですかね もう一つ、例を挙げるとすれば他の植物の上から直接生えるような植物 (着生植物という)など など、、、 ②そして熱帯多雨林が存在するところよりかは少しだけ 平均気温が低くなると 亜熱帯多雨林 イメージとしては沖縄のあたりですね かなり気温は高いんですけど 熱帯多雨林と比較した時は若干低いよねっていう感じです 大体、 降水量は熱帯多雨林と同じくらい
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(教科書によっては熱帯多雨林と亜熱帯多雨林は一緒にされているものもある) なので、そういった時は、 適宜 見分けてあげて下さい 熱帯多雨林と比較すると 動植物の種類が少し減るって感じですかね それでもかなり多いんで すが。 そして、この地域だと、 水辺にマングローブと呼ばれる特殊な森みたいなものが展開していると ちょっとこれは覚えといて欲しいかなと思います おそらく中学校の社会とかでマングローブ習っていると思います 覚えなくていいですけどマングローブは森みたいなやつの名前で 植物名としてはヒルギと呼 ばれるものです (調べました。) ③ この2つと比較したときに、今度は少し降水量が下がりましたそこでは雨緑樹林 植物例を挙げるとチークなど東南アジアの方で多いですね タイ・ベトナムなどかな 雨季・乾季が明確に分かれている地域 熱帯多雨林・亜熱帯多雨林は年間を通して降水量がめちゃくちゃ多かったですよね 雨季にはしっかり雨が降るんだけれども 乾季はほとんど雨が降らないようなことになるんです ね だから、それと比較したときに降水量が少なくなると言うことになるんです 雨季にはしっかり雨が降ってるんだから、 葉っぱを茂らせるのはいいんですよ 問題は乾季 この時に、葉っぱを茂らせてるとどうなるか 葉っぱから水分がどんどん抜けていってしまう 植物にとってはきつい状況ですね そうすると、やっぱ、生き抜くための戦略として 乾季は葉っぱを茂らせるよりかはもういっその こと捨ててしまえとそっちの方が生き残りやすい よって 乾季に落葉するということです 雨緑は雨の時に緑と書くのでイメージしやすいんじゃないかなと思います ④ ここから次は平均気温を下げていきたいと思います そうすると、 照葉樹林 大体西日本とか九州とかその辺ですよね 包含してるのか 植物例は、スダジイやカシなど 照 この漢字が使われてますね 葉っぱがテカテカしているんです。 植物の葉っぱの表面に葉緑体がないクチクラ層と呼ばれる部分がありましてこれが発達して るんですね 葉っぱの表面がワックスみたいなのに覆われているみたいな感じで考えてくれていいです 照葉樹林の特徴は、 落葉しません そして常緑広葉樹である。 要は常に緑色の比較的扁平な 葉っぱであると言えるんですね 漢字の通り解釈しただけですけど ⑤ さらに気温が下がると 夏緑樹林 東北地方のあたりとかですかね 植物例 ブナ カエデなど
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意外とこういう植物って漢字から見るんですよ夏に緑と書いてあります。 だから、何か漢字の法則(?)から夏に葉っぱが茂って冬に葉っぱがなさそうじゃないです か? その通りです 特に夏に葉っぱをつけて、 冬に落葉する これだけ覚えてくれればいいです ⑥さらに気温が下がると 針葉樹林 北海道あたりとかですね これも漢字の法則からなんとなくわかりますかね 針状の葉っぱです。 植物例 シラビソやモミ トゲトゲした葉っぱをつくりますこれだけですかね。 雑になっているわけではなくそうなのかも しれないけど、もうあんまり覚えることがない もう一つ覚えるとしたら、 常緑とかですかね ⑦そして、真ん中あたりに書いてあるのが 硬葉樹林ですね ④と同様 クチクラ層が発達しています 植物例は オリーブやコルクガシ 地域は、地中海沿岸の方 気候的な特性を見てみると 夏にやたら乾燥して、 冬にやたら雨が多いと トータルで見てみると、 降水量多そうですよね? 夏に雨が降らないって事は光合成しにくいわけ です。 植物にとって、乾燥としてのストレスが強い だから、 植物体内から水分が出ていかないようにク チクラ層を発達させようと そして、葉っぱを小さくしようと だからクチクラ層が発達していて小さい葉っぱを持つことが特徴になります
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環境分野 ⑤ バイオーム(日本) ■針葉樹林 :夏緑樹林 ■ 照葉樹林 ■ 亜熱帯多雨林 引用 https://biology-tips.com/japanese-biomes/?amp=1 そしたら、日本のバイオームを知る上で、 日本の気候から始めていきたいと思います 日本て比較的降水量が多い国ですね つまり降水量は十分にあると そして、バイオームの基礎でやりましたが 年間降水量だいたい1000mmを超えたあたりから森 林が形成される よっぽど高山とか海岸とか湿地でない限りは全体的にほとんど超えていますので 日本の極 相で成立するバイオームの決定要因は 気温です ちょっと表現が変かもしれませんが 日本は北海道から沖縄までで 縦長というんですかね 北海道は気温が低くて 沖縄は気温が高いみたいな事はわかってると思います
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北海道は高緯度地域ですよね 対して沖縄は低緯度地域になります。 実は、画像は緯度に応じたバイオームの分布を表していてこの分布のことを水平分布といいま す 亜熱帯 多雨林 富士山→ 4000m --- 3000m 森林限界 高山草原 (お花畑) 鳥海山 ↓ 大雪山 ↓ 2000m 宮之浦岳→ 針葉樹林 夏緑樹林 照葉樹林 沖縄 屋久島 九州 中部 東北 緯度 30 35 引用 https://biology-tips.com/japanese-biomes/?amp=1 40 北海道 45 45 1000m 0m 縦軸が標高を表しているのですがこれは標高による分布なんですね。 このような分布のことを垂直分布といいます 日本では、標高の高い山山とかがいろいろありますからねどんどん標高が高くなっていくと涼し くなっていくんですね 標高が上がっていくについて気温は低くなっていく。 つまり、標高によって展開するバイオームも異なるってことなんですね この2つの分布があるって事は押さえといて欲しいんです では、次から水平分布について見ていきましょう
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■針葉樹林 夏緑樹林 ■ 照葉樹林 ■: 亜熱帯多雨林 先程の画像です 北海道側が高緯度 沖縄側が低緯度 こんな具合に気温が低いところから、高いところまでで、それぞれのバイオームが展開している 高緯度地域の方から確認していきますと 北海道の端っこのあたりを見てみるとですね エゾマツやトドマツといった針葉樹林となります 常緑 冬になっても葉っぱを落とさない そしてトゲトゲとした葉っぱをしげらせているのが特徴で したね 一方で、北海道のもう片方 + ざっくり東日本とかのあたり (東日本全体ではないですけどもね) この辺は夏緑樹林 漢字から見てわかりますね 夏に緑だから夏に葉っぱが茂っている。 冬は葉っぱを落としている 落葉している ブナやミズナラやカエデなどの植物
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そして、だんだんと東日本の少しの部分と西日本のほうに行きますと照葉樹林 これも漢字から推測できる通り 葉っぱがテカテカしてます なんでですか 表面にワックスみたいな感じになってますよね。 クチクラ層と呼ばれる部分が発 達してるからです。 スダジイ、カシ、タブノキ こういった植物 そして、沖縄とか九州の本当に端っこ この辺は亜熱帯多雨林 水辺にヒルギと呼ばれる植物が形成する マングローブと呼ばれる特殊な森林みたいなものが ありました 植物の例として ヘゴやアコウやガジュマルなど それでは続きまして、 垂直分布の方を見ていきましょうか 亜熱帯 多雨林 富士山→ 4000m ----- 3000m 森林限界 高山草原 (お花畑) 鳥海山 ↓ 大雪山 ↓ 2000m 宮之浦岳→ 針葉樹林 夏緑樹林 照葉樹林 沖縄 屋久島 九州 中部 東北 緯度 30 こんな感じでしたね 35 40 -1000m 0m 北海道 45 緯度差によっても展開するバイオームは変わるけれども 標高によっても変わるんだ 大体、標高が100m程度下がりますと 0.6℃気温が下がるなんて言われたりするわけです 垂直分布は標高の低い順から ~700m→低地帯 (丘陵帯 ) 700~1500m→山地帯 1500~2500m→亜高山帯 2500~ →高山帯 となります そして、日本のバイオームで1番寒いのは針葉樹林であると言ったんですが、 標高の場合は ちょっと話が別で 1番上は高山草原 (お花畑) と呼ばれるものができます これがちょっと要注意って感じですかね それよりかは、ちょっと下の亜高山帯あたりが針葉樹林となりますので
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山地帯は夏緑樹林 丘陵帯は照葉樹林 てな具合ですね こんな感じで4つに区分されるから水平分布とごちゃごちゃになっちゃうって言う方がいらっしゃる んで水平分布と垂直分布ではちょっと違うんだなって言う事はちょっと抑えておいて欲しい それぞれの標高に入る植物の代表例は覚えておいて欲しいんですが上から確認していきます よ。 高山帯、、、 コマクサ ハイマツ やはり標高が高いって事は気温が低いのであんまり背の高い 植物は生えないかなって感じですかね 亜高山帯 シラビソコメツガ 実は本州とかでも標高がめっちゃ高いところだと北海道と似た ようなものが見られる感じですね ここが少し厄介 水平分布と、 垂直分布で両方とも針葉樹林とはあったんだけれども共通する ところも当然あれば、異なる植物もあるんですね 山地帯、ブナ ミズナラ カエデ 丘陵地、、、 スダジイ クスノキ タブノキ 順番とそれに付随する形で、 植物の名前を覚えていただければいいかなと思います そして 亜高山帯と高山帯の大体間くらいここの間で 森林ができるかできないかっていう境目 になってるんですね ここより標高が小さいところは、 森みたいなのができてるしここより標高が高いところは草原み たいになっている だから、山とかを登っているとあるところを境目に、 森林が形成されてないなみたいな 本州の中部地方のあたりだと大体2500mくらいそれより上のところだとできないね この辺のところを森林限界といいます 森林限界が来る理由としては、気温の問題とかもありますしこの辺から風がすごい強くなったり 雨が流れていってしまい保水力があんまりない みたいな様々な要因が絡み合っているんですな 本州の中部地方の森林限界は2500mくらいでは北海道あたりではどうでしょうか 高緯度のほ うに行きました もっと気温が低い地域ですから 北海道での森林限界は2500mではないです そうすると、もっと標高が低い段階で、 森林限界を迎えることになるんですね 具体的なところは わからないんですが 本州と比較したときに、標高が低い段階で森林限界を迎えることは覚えと きましょう。 だから高緯度地域では本州のあたりと比較するとね 針葉樹林と夏緑樹林の境目とか 夏緑樹林と照葉樹林の境目とかも下のほうに移動してくると
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高緯度地域になるほどそれぞれのバイオームの境界といったものが下に移動することも覚えて おきましょう 環境分野 ⑥ 生態系」 生態系の基礎知識、 生物同士の関係性 能集 0 バイオーム 植生 植物 では、生態系を見ていきましょう ある地域に生息している生物と 生物じゃない環境 太陽の光 土壌 など そういったものを非 生物的環境といいますが 生息している生物と、 それを取り巻く非生物的環境をひっくるめて生態系といいます エコシステ ムですね。
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生態 条 ハレ 非生物的環境一 ~生物的環境 環境形 作成 光大気 土壌水 温度湿度 作用 だから生態系は、 生物的環境と非生物的環境をひっくるめて言い表した 全体像とも言えるのか もしれない そこでだ ヒトとか、何かの植物だとか 大腸菌だとかアメーバだとかキノコだとかそういっ たものは生物ですよね こういった生物的な要素だけじゃなくて 周りにどれだけ空気がありますか どれだけ光がありま すか 土壌がどれだけ発達してるのか みたいな感じ 生き物ではない要素 非生物的な要素があるんだよと すごく生態系って大事な概念なので間違 えないようにしましょう そして、生態系の中では、 様々な関係性というか、やりとりというかそんなものがあって 非生物的環境から、 生物的環境に影響が及んでいる 画像の青色の このことを作用 寒いから冬眠をする 光があるから、 光合成をすることができるなどですかね 対して、生物的環境から非生物的環境に影響を及ぼすこと 画像の赤色の→ このことを環境 形成作用といいます 木があるから涼しいミミズがいるから、 土が柔らかい などなど そしたら、 生態系での生物的な要素をもうちょっと深ぼってみたいなと思うんですが 中学理科の おさらいになります。 生産者... 光合成で自分で栄養分などの有機物を作る植物とか藻類 食物連鎖の出発点だと 思っといてください
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無機物から有機物を合成することができる つまり有機物に依存しなくても自分で作れちゃうから 単独で生きることが可能である独立栄養生物であるとね 消費者... 自分では有機物を作れないから、他の生物を食べて生きるような 有機物に依存してい るような動物 もっとちゃんと言えば 生産者が作ってくれた有機物を利用するような生物 ウサギとかヘビとかオオカミなど、、、 草食動物だったら、 そのまま草を食べるから 直接的に利用していると言える また、その草を食べたような生物を食べる肉食動物とか 間接的にやってますよね だから、利用するってだけでも直接的であるものと、間接的であるものがあるんだよ、と つまり、消費者って奴らは、 生産者がいないと生活が成り立たないんですな だから従属栄養生 物となります。 その中でも植物を食べる動物みたいなものを一次消費者 さらに植物を食べた動物を食べるみ たいなものを二次消費者 といいます 今ちょっと簡単な言い方にしたんですけど、 生物基礎では 植物を食べる動物を植物食性動物 植物食性動物を食べる動物を動物食性動物と表現します 分解者... 死んだ生物の死骸とかフンを分解して栄養を土に戻す 簡単に言えば有機物を分解し て無機物を生み出すような生物ですねって 大腸菌、 ダンゴムシ、カビなど 生産者が再び栄養を利用できるようにしてあげるみたいな役割です 植物は、土の中の養分を必要としているわけですから 実は分解者って消費者の中にいるんです 消費者と呼ばれる大きなくくりの中に分解者がいるっ て感じです。 例えば、植物の葉っぱが枯れて落葉しました 動物が死んで、 死骸が生まれました後は糞と いった排出物 この中の有機物を分解して生活するんだと なんだかんだ自分で有機物を合成すると言うよりか は外部から取り入れた有機物を分解してって感じですよね だから、消費者の中に入るんだよなって言うこと
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陸上の食物連鎖の例 ワシ 肉 動 モグラ 消物 モズ ヘビ 費 イタチ カエル クモ 者 草 食 動物 生産者 緑色植物 ウサギ バッタ ミミズ ネズミ ダンゴムシ 木の実 引用 https://sawanii.ne.jp/food-chain/ 草 落ち葉 では続きまして、 食物連鎖という話をしていきます 生態系にはいろいろな生物がいるわけですからこれらの違う生物ってのは食べるとか、食べ られる関係でつながっているわけです この関係のこと食物連鎖といいます 関係性が鎖のように繋がってるんですよ。 生産者からスタートしてます ちなみに、食べることを捕食 食べられることを被食といいます 実際食物連鎖とかって 非常に多くの生物たちが関わってるんです 食物連鎖における違う生物同士の関係性って網のようにつながってるんですねこの食べる・食 べられる(被食・捕食)の関係を介した生物同士の複雑な絡み合いのことを食物網といいます 画像のように、 実際に網目みたいになってますもんね
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食物網の中から1本の構図を取り出したものが食物連鎖だと思っていただいて結構です 食物網から1本のつながりを取り出して、 それが食物連鎖です そして、生態ピラミッドっていうのもやっていきます 食物連鎖には、それぞれ段階と言うものがあって、この段階のことを栄養段階といいます 意外 と忘れがちな言葉なのでちょっと覚えときましょう。 ちょっとイメージしにくいと思いますが 植物がいます 一次消費者として植物食性動物がいます 二次消費者として動物食性動物がい ます。 生産者です 一次消費者です 二次消費者です。これが実はそれぞれの段階になっていると 生産者側の方が段階低い 二次消費者の場合は段階が高いんですね そして、それぞれの栄養段階が持つ指標を階段上に積み重ねていったものを生態ピラミッドとい います 生態ピラミッド 三次 消費者 二次 消費者 一次消費者 栄養段階 生産者 引用 https://kou.benesse.co.jp/nigate/science/a13r10bb01.html こうなるわけ感じですね その指標とはいろいろあるんですけど、 個体数だったり 生物量だったり、 生産速度だったり 環境分野 ⑦ 生態系II 生態系のバランス 生態系は、バランスを持って存在しているんだけれども 生態系は外からの作用 圧力って言い方をした方が適切ですかね そういったものを受けるんで すね。 この外乱 みたいなものを攪乱といいます 当然圧力を受けたらそれは変化するので物理的な ものだったり、そういったものを受けちゃうと変化しますよと ちょっと漢字が難しいですけれども 「かくらん」と読みます その攪乱の原因は、 いろいろあって今から2つに分けますね まず1つは、洪水とか台風など そしてもう一つは、 森林伐採や埋め立てなど
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前者は人間活動とは関係のないものです このようなものを自然攪乱といいます 逆に、後者に関しては、人間活動によって引き起こされるものですよねこれを人為的攪乱とい います ただですね、このように変化したものでも変動を受けた状態から、元に戻ろうとすることもあるん ですねこの力のことを復元力 (レジリエンス)といいます ギャップ更新の時も、 まさにあれ生態系の復元力の1種です 実は、生態系においては攪乱と回復が繰り返されていて、この変動は一定の範囲内に収まって いるんですね これを生態系のバランスといいます て事は攪乱があったら、復元力もあるわけだから 絶対戻るかって言ったら、そうではなくて その攪乱の規模によるんですね 攪乱のレベルが復元力を上回ってしまった場合 単純な生態系になっちゃうよねみたいな 場合によっては、生態系の中の種が絶滅してしまう→生態系のバランスが崩壊してしまう。 みたいなこともあります 絶滅... 地球上から特定の生物がいなくなること 実は、このように定義されている教科書が多いのですがこれだとちょっと怪しいところがありまし て補足書いておきます。 これだけじゃなくてある地域おいて、 特定の生物がいなくなることも絶滅と表現することがありま すのでちょっとこれは頭に入れといてもらいたいかなと思います では、次キーストーン種をやっていきます ビジ カメラ フジツボ イボニシ イカイ ではいきましょう かけ
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まずある生態系があります 食物網の中でもかなり上位の捕食者 だから、 その生態系の中では バランスを保つのに必要であるよなそんな重要な役割を持っている生物をキーストーン種とい います 他の種の生物に大きな影響を与える生物と考えても良いでしょう 種多様性を保ってくれてるような奴らです この画像ではヒトデがいろいろな生物を食べるんですね こんな生態系において、ここで一旦ヒトデを除去してみましょうか そうなるとヒトデに食べられていた生物は一気に増えるわかりますよね そうすると、その食べられていた生物が食べていた藻類などが一気に減るのわかりますよね 餌となるものがなくなるわけだからこの生態系においては、全滅してしまうわけです こんなジャイ○ンみたいなヒトデですが 生態系においてはめっちゃ重要だと 特定の種が増えることを抑えつけてくれるわけです そして、藻類とヒトデの関係性を見てみましょうか? 今回の画像の構図ではヒトデは直接的に藻類は食べないとなっております ヒトデがカサガイを食べることによって藻類にとって食べてくる原因を減らしてくれてるわけです ヒトデの活動は藻類に対して全く影響を与えていないというわけではないことがわかると思いま ヒトデが食べてくれるほど 藻類は食べられにくくなるわけです 直接的なやりとりがなくとも生物の間では多少あるよとこの直接的に捕食や被食の関係がない 生物の間で見られる影響のことを間接効果と言います だから、敵の敵は味方ということです では、最後に生態系エンジニアについてやっていきたいと思います 生態系エンジニア... 生息場所を改変することで、 他の生物に影響を与える生物 例えば、皆さんビーバーって知ってますかね 樹木を根元からかじるような生物なんです。 これで川を堰き止めて、 自然のダムを形成していると そうすると新しいすみかができますよね この用語については、 教科書載っているものと載っていないものがありますので、説明はある程 度省きます 環境分野⑧生態系Ⅲ 生態系の保全 最初は、現在の人間による環境問題を見ていこうかなと思います いきなりで、 申し訳ないが ちょっと余計な話ですが
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有機物って生物にとってはすごい重要ですよね いろいろな生物によって消費されるわけなんだ けれども後は微生物の働きによって無機物に変換されたりする このことを無機化と言います がただ有機物の量が増えすぎた場合が厄介でして 無機化していくうちに酸素めっちゃ使うか ら、水中が酸素が足りない状態に陥る そうすると生物が住みにくい環境になっちゃうんだよ これ、まさに、人為的攪乱の1種でして 本来はそんなに存在しないものをめちゃくちゃぶち込ん じゃって なっちゃった。俗に言う汚染ですね。 マイクロプラスチックとか原油とか、そんなものがぶち込まれるからこうなるわけです ちょっと河川とかに汚染物質とかを1回入れることを考えます 実際にやったら当然だめです。 生活排水とか工業排水とかに含まれる有機物が河川とかに入ってきたら、当然水は濁りますよ ね ただ、入ってきた量がさほど多くない場合 有機物を分解する生物によって、 水質は元の状態に 戻ろうとするわけです こんな感じで、 生物の力によって、生態系のバランスが元に戻る作用のことを自然浄化といいま す ただ、入ってくる量が多い場合は、浄化しきれないからヘドロみたいな感じで溜まってんですね そして、窒素とかリンを含むイオンは栄養塩類といいます この栄養塩類が豊富な工業排水とか 生活排水とかが海とか河川とかに大量に入ってくることを富栄養化といいます この栄養塩類は、 植物にとっての栄養となるものです 植物にとっての体の材料みたいな 例えば、肥料とかを撒きすぎてそれが雨とかによって流れていっちゃって 河川とか、海とかに 入っちゃいましたとかね 富栄養化 かなり良い言葉だなと勘違いする人いますね ただ、これが植物プランクトンとか重要な栄養分であるから 水面近くで生活する植物プランクト ンが異常なくらいに増殖します そうすると、、、 淡水の場合→表層が青緑色になる水の華 (アオコ) 海水の場合→表層が赤褐色になる赤潮 が発生する このプランクトンの死骸とかを分解する際に、 めちゃくちゃ酸素を使うので水中の酸素不足に なっちゃって 魚類が死んだりするわけですね 次に地球温暖化について見ていきたいと思います 一応、温室効果 地学基礎で習っている方はいらっしゃると思います 私の方でも 「基礎中の基礎は対応できる地学基礎!」 の方を出させていただきましたがそちらの方で詳しく してるんですが、こっちにも軽く説明します 地球は宇宙空間に赤外線を出しているんですがこれのことを地球放射なんて言い方をするん ですかね この地球から放射された赤外線の1部空気中の二酸化炭素とか水蒸気によって吸収されます
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これが宇宙空間へ出て行くのを防ぐんですけれどもこの効果のことを温室効果と言いましてこ の温室効果を持つ気体のことを温室効果ガスといいます これによって大気の温度が上昇することを地球温暖化といいます 次に、生物濃縮 についてです 生物が分解しにくかったり 排出しにくいような物質が食物連鎖を通して 栄養段階が高くなって いくほど、体内で濃度が高くなっていっちゃうわけですね こんな感じで、 高濃度に生物体内に蓄積する現象のことを生物濃縮といいます 海水の中に何かダメなものが入っててそれをプランクトンが食べました そのプランクトンをイワ シとかが食べました そうすると体の中で、 その何かだめなものが濃くなっちゃうわけです これくらいにしておきましょう それでは 生態系の保全に関して本格的にやっていきます まず、傷ついた生物とかを治療してあげたりあんまりいない生物を守ってあげたりすることを保 護といいます そして、生物とか環境がずっと存在できるようにに取り組むことを保全といいます この2つの言葉がごちゃごちゃになりますからね そこで1つ 1993年に制定された法律で環境基本法とあります それで1997年にこれをベースと した環境影響評価法という法律ができて 環境アセスメントの義務化がなされた 環境アセスメントっていうのは、大規模な開発を行う時 影響を評価するために、 開発の事前とか 事後に生物及び環境を調査することですね 例を挙げると埋め立てとかなんですが 仮に海を埋め立てようとする。 どんな影響を及ぼすかわからないけれどもとりあえず埋め立てましょう みたいな事は無いわ けです もしこれをやって、取り返しのつかないことになったらこの行為はやめておこうみたいな判断をし なくちゃいけないわけ 後は、ちょっと歴史でワシントン条約とかジュネーブ条約とかいろいろあったんですが 特に皆さん覚えて欲しいのは、 1975年のラムサール条約ですね 水鳥の生息地として、 国際的に重要な湿地を守ることを目的とした条約である そして、オゾン層を破壊する物質の規制を目的とした条約としてモントリオール議定書があった これは1987年の出来事です この2つの出来事を覚えといたほうがいいかなと思います そして生態系は私たち様々な恩恵を受けていますこれを生態系サービスといいます 食料や水の供給もやってくれれば 森林が存在して、山崩れが防止されたり
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後は先ほどやりました自然浄化微生物が頑張って元の状態に戻そうとしてくれてるわけですよ 後は、植物とかが光合成をやってくれるおかげで、 その酸素を吸って私たち生きてられます 生態系を保全する役割というのも常に生態系サービスを受けられるようにするみたいな側面も ありますね そして、最後に外来生物についてやって終りにしようかなと思います 人間の活動によって、 本来の生息地とは異なる場所に移動させられてそこで定着したような生物 のことを外来生物といいます 日本でもブルーギルとかブラックバスとか導入されたりとか有名ですよね それで、皆さんが勘違いしやすいのは、 必ず外来は海外からみたいに思ってる人いるかもしれ ませんけど、全然そんなことないです 日本国内とかでも、場所が全然違うところに移されれば外 来生物です 。 そして、人間の活動によってってのがすごい大事で生物が人間の活動じゃなく、 普通にどこか 移動して定着したら、それは外来生物ではないです そこで移動してきた生物と言うのは天敵となる生物がいたのかわからないけれども別の場所に 行ったら、それもいなくなるわけじゃないですか だから、その新しい場所で繁殖するって言うケースが多いです その外来生物の中でも、特に悪い影響を及ぼすような奴ら 外来生物法という法律によって特定 外来生物と定められています ちなみに、外来生物とは、 逆で、 生態系にもともと存在していた生物のことを在来生物といいます そして絶滅危惧種についてもやっておきましょう 絶滅危惧種の漢字です ちょっと難しい字なので画像でちょっと書いてみますね。 C 小 惧
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こうなります 絶滅危惧種... 絶滅の危機にある生物 絶滅しそうな生物って感じです こういった生物はレッドリストとかレッドデータブックなどに載っている これくらいですかねこれで生物基礎終わりにします。
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