Question

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問3の実験3に対する解答解説部分がどのようなことを意味しているのか理解することができません。
蛍光分子の移動性と蛍光の広がりの関係性が理解できないため、教えていただきたいです。

36 第1編 生命現象と物質
思考 判断 論述」
131. 細胞接着とタンパク質細胞間の接着や情報伝達には,細胞膜に埋め込まれたタン
パク質が関わっている。そこで,細胞間の接着や情報伝達のしくみについて調べるために
以下の実験を行った。
準備実験 ペトリ皿の中に栄養液を入れて, 動物から取り出した細胞を加えて数日間培養
した。すると,細胞は分裂をくり返してふえながら,細胞どうしが接着し合ってペトリ皿
の底に一面に広がった。 続いて以下の実験 1~3をそれぞれ行った。 なお,ここで用いる
トリプシンはタンパク質を分解する酵素, EDTA は Ca²+ を捕獲できる分子である。
実験1 栄養液を取り除き, Ca²+ を含む
緩衝液を加えた。 さらに, トリプシンと同
時に EDTA を加えたところ, 細胞は個々
の細胞にばらばらに分離した。 ここに
EDTA が捕獲できる以上に Ca²+ を加えて
も,細胞はばらばらに分離したままであっ
た。
実験2 栄養液を取り除き, Ca²+ を含む
緩衝液を加えた。 まず, トリプシンを加え
ると, 細胞は互いに接着し合った塊の状態
のままだった。 続いて, トリプシンの働き
を失活させてから EDTA を加えると, 細
胞の塊は個々の細胞にばらばらに分離した。
さらに, EDTA が捕獲できる以上に Ca²+
を加えると, 細胞は再度集まって塊を形成した。
実験3 細胞の1つに, 極細の針で蛍光を発する親水性の小分子を注入したところ, 隣接
する細胞へと順々に蛍光が広がっていった。 大きさの異なる蛍光分子で同様の実験を行っ
たところ, ある一定の大きさ以上の蛍光分子では, 隣の細胞への蛍光の広がりは観察され
なくなった。
1. 細胞膜に埋め込まれたタンパク質にはチャネルと呼ばれるものがあり, チャネルの
1つに, Na+ を透過させるアセチルコリン受容体がある。 アセチルコリン受容体が Na+
を透過させる際にアセチルコリンが受容体に結合したときのみチャネルとして機能する
―しくみについて, チャネルの構造上の特徴に言及しながら説明せよ。
■2. Ca2+ およびトリプシンは, それぞれ ｢細胞どうしの接着に関与する分子」 にどのよ
うに作用しているかについて, 実験1と2からわかることを答えよ。
3.実験3より, 蛍光分子は隣接する細胞へどのようなメカニズムで移動したと考えら
れるか。
|実験 1
Ca²+ を添加
トリプシン + EDTA
ばらばらの
細胞
Ca²+を
過剰に追加
フト
2. 細胞接着には, Ca²+ を必要とするカドヘリンの
細胞
|実験2
Ca²+ を添加
トリプシン
細胞の塊
トリプシン生活,
EDTA を加える
Ca²+を
過剰に追加
( 13. 早稲田大改題

実験 |
EDTA の作用:
2+
Ca²+ 除去 細胞の解離
3. 動物の細胞接着の構造
のうち、隣接する細胞間の
・物質移動に関わるのは, ギ
ャップ結合と呼ばれる構造
である。 ギャップ結合では,
コネクソンというタンパク
質が中空の構造をつくり,
これが細胞膜を貫通して,
隣接する細胞の細胞質どう
しを連絡する。 蛍光分子が
細胞外も移動するのであれ
ば,分子の大きさに関わら
ず蛍光の広がりがみられる
と考えられるが,一定の大
きさ以上の蛍光分子では広
図 B
がりが観察されないとあるので, 蛍光分子は細胞外に漏れ出ることなく,一定の
大きさの中空の構造をとるこの部分のみを移動している。 中空部分の大きさ以上
の蛍光分子は, 添加しても移動が止まり, 広がりがみられない。
なお、蛍光分子について, 問題文中に 「親水性の分子」 とあるので, 疎水性の
物質を通しやすい性質をもつ細胞膜を直接透過することはないと考える。
+
トリプシンの作用:
接着分子の分解
Ca²+ を再添加しても
集合できない
Ca²+ による保護:
実験 2
トリプシンは作用しない
EDTA の作用:
Ca²+ 除去 細胞の解離
->>
Ca²+ を再添加すると
集合する
0-0

Answer 1

✨ ベストアンサー ✨

aikoどん

まず、細胞膜の性質として「親水性の物質は透過しにくい」というものがあります。
これは、リン脂質の構造からくるもので、疎水性の脂肪酸が2層重なっているからです。
水分子も、透過しにくいために、積極的に透過させたいところにはアクアポリンがあります。(腎臓の集合管など)

つまり、親水性の物質は、そのまま細胞膜を通って広がっていくことが難しい。
→蛍光物質が広がっていくのは何かしら輸送のための構造があるはず！
→大きさによって透過したりしなかったりということは…「ギャップ結合」か！

という流れです。

、

とてもわかりやすいです！
ありがとうございます😭
追加の質問となってしまうのですが、
輸送において、ギャップ結合以外の膜タンパク質などが関与している可能性を排除できるのはどのような要因からですか？
よければ教えていただきたいです>_<

aikoどん

膜タンパク質である輸送タンパクは、透過させたい特定の物質のみを通すもので、身体にとって必要な物質の移動に関与している、という認識でいいと思います。
チャネルや輸送体について答えさせたい場合は、問１のように特定の物質について書かれていると思います。

身体に必要ない蛍光物質を通すようなチャネルや輸送体は準備されていない、と考えておくといいと思います。

、

とても納得できました！
丁寧にありがとうございました🙇