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H5・平成5年度4967598圓。超宇宙の魂、超神霊教諭。

ヒト&細胞&ウイルス&鉱物&大気圏&大気

ヒト&細胞&ウイルス&鉱物&大気圏&地球の大気

ヒト
出典: フリー百科事典『ウィキペディア(Wikipedia)』
分類
界:動物界
門:脊索動物門
亜門:脊椎動物亜門
綱:哺乳綱
目:霊長目
亜目:真猿亜目
下目:狭鼻下目
上科:ヒト上科
科:ヒト科
属:ヒト属
種:H. sapiens
亜種:H. s. sapiens
学名
Homo sapiens sapiens
Linnaeus, 1758
ヒトとは、動物界・脊索動物門・脊椎動物亜門・哺乳綱・サル目(霊長目)・真猿亜目・狭鼻下目・ヒト上科・ヒト科・ヒト属・ヒト種に属する、生物の一種であり、なおかつ動物の一種でもある。「ヒト」はいわゆる「人間」の生物学上の標準和名である。その学名「Homo sapiens」(ホモ・サピエンス)は「知恵のある人」の意味である。この項では、ヒトの生物学的側面について述べる。
ヒトの進化については「古人類学」の項目を、社会性・人格等を中心に据える場合は「人間」の項目を、法律から見たヒトについては「人」の項目を参照。異星のヒト型宇宙人も考慮した場合、「地球人」ともいう。

細胞
出典: フリー百科事典『ウィキペディア(Wikipedia)』
この項目では生物学上の基本的な構成単位について記述しています。政治的意味合いの細胞については細胞 (政党)をご覧ください。
細胞(さいぼう)は生物の最も基本的な構成単位である。ウイルスを除き、全ての生物が細胞から成り立っている。細胞を持つことが生物の定義とされることもある(この場合、ウイルスは非生物に位置付けられる)。
生物は多様であり、一つ一つの細胞が独立して生きていくような単細胞生物から、同じような細胞が集まってコロニーや群体を形成して一緒に生きていくようなもの、また一つ一つの細胞に分かれては生きていけないほどまでに特殊化した細胞からなる多細胞生物まで、様々の形態がある。ヒトは約220種類の細胞組織から構成されている。

何種類かの特殊な細胞を除けば、全ての細胞は細胞膜、染色体、リボソーム、細胞質(原形質)といった共通の構成要素を持っている。外界から内部を隔てる構造が細胞膜である。細胞膜は脂質二重層から構成されている。その内部には生体物質を含む水溶液があり代謝の場を提供している。生体物質としては構造や代謝に機能するタンパク質を含み、遺伝情報を担う DNA を持つ。他にはエネルギー源や情報源として脂質や糖質が含まれる。これらの生体物質は集合してより高次の構造をとっている。DNA は主に染色体として存在する。翻訳の場として rRNA とタンパク質からなるリボソームがある。
また、細胞には細胞分裂、遺伝子発現、代謝などの能力が備わっている。細胞分裂は細胞が増殖を行なう手段であり、遺伝と進化の基本現象となる。遺伝子発現は DNA が持つ遺伝情報がタンパク質などの機能物質へと変換される過程である。代謝は原材料となる物質を摂取し、それを細胞の構成要素の構築やエネルギー生産に利用したり、その副産物を放出したりする現象であり、生物の恒常性を維持する基本的な機構である。
このことを言い換えれば、細胞は生命現象を示す、つまり細胞そのものが生きていると言うことである。細胞が生命の単位とも言われるのは、そのためである。

原核細胞と真核細胞
細胞はその内部構造から原核細胞と真核細胞に分けられる。これらの最も大きな差異は細胞核の有無である。原核細胞には真正細菌と古細菌が含まれ、真核細胞は真核生物が含まれる。また、原核細胞から構成される生物をまとめて原核生物と呼ぶ。これら3種類の生物群はドメインと呼ばれる最も上位の分類群で、進化的には古細菌と真核生物が近く、真正細菌が離れている。
原核細胞は真核細胞に比べ、構造が単純である。原核細胞は単細胞生物や群体をなす生物に限定して見ることができる。真核細胞は、その細胞膜の内側に細胞小器官を有する。ミトコンドリアと葉緑体は細胞に取り込まれた真正細菌が共生したものに由来すると考えられている(細胞内共生説)。単細胞の真核生物は非常に多様な種類があるが、群体や多細胞生物の種類も多い。(多細胞生物の中に含まれる界である動物界、植物界、真菌は全て真核細胞生物である。) なお、原核細胞を裸核細胞、真核細胞を被核細胞と呼ぶこともある。

原核細胞
細胞の大部分を液体が占めており、原核細胞の細胞質基質はそこに拡散した状態になっている。また、リボソームが細胞内に浮遊しているのでざらざらしている。
(古細菌のテトラエーテル型脂質などを除き)細胞膜は主に脂質二重層であり、細胞内と外界とを隔てている。また、フィルターとして、内外の通信中継器としての機能も持つ。
(マイコプラズマと古細菌のサーモプラズマ属などを除いた)ほとんどの原核細胞生物では、細胞壁がある。真正細菌の細胞壁は主にペプチドグリカンから構成され、細胞を外界の影響から守る強固な壁となっている。また細胞壁の存在は、低張液などの条件下での浸透圧による細胞の破裂を防止する。一方古細菌はS-レイヤー、シュードムレイン、シース、メタノコンドロイチン、糖鎖など様々な種類の細胞壁を持つ。最も一般的なのはS-レイヤーであるが、浸透圧の変化に対してはそれ程強固ではない。
原核細胞のゲノムDNAは環状(稀に直線状)のDNA分子である。一本とは限らず、生命活動に必須な遺伝子が複数のDNA分子に分かれて乗っている場合もある。これとは別にプラスミドを持つものもいる。はっきりとした核は見られないが、DNAは核様態という形で凝縮し、古細菌ではクロマチンに似た構造をとる。
ある種の原核細胞は鞭毛を持つ。そのような生物は漂流するだけでなく、能動的に移動することができる。

真核細胞
真核細胞の細胞質基質は原核細胞と違ってざらざらしていない。これはリボソームの主要な部分が小胞体に結合しているためである。
細胞膜は、原核細胞と構成は少々異なる部分もあるが、機能はほぼ同じである。真核細胞では、細胞壁があるものもあれば、無いものもある。
真核細胞のDNAは、一本、または複数本の分子から構成され、染色体と呼ばれる。染色体は、DNAがヒストンに絡みついてしっかりと凝縮した状態になっている。全ての染色体のDNAは核の中に閉じ込められており、核膜によって細胞質と隔てられている。何種類かの細胞内小器官は、それぞれが独自のDNAを持つものがある。それらは、元は別の生物であり、共生によって細胞小器官となったとする、細胞内共生説が現在ではほぼ認められている。
真核細胞生物の中には、繊毛や鞭毛で移動できるものがある。鞭毛は原核生物のものとは構造が異なり、まったく違った性格のものである。

原核細胞と真核細胞の特徴のまとめ
原核細胞 真核細胞
典型的な生物 真正細菌(バクテリア)、古細菌 真核生物(原生生物, 真菌, 植物, 動物)
一般的な大きさ ~ 1-10 μm ~ 10-100 μm
細胞核の形態 核様体; はっきりとした核の境界は無い 二重膜で区切られたはっきりした核がある
DNA 環状、稀に直線状
一部の古細菌のみヒストンと結合 直線状で、ヒストンと結合している
細胞分裂時には染色体を形成する
RNA-/タンパク質-合成 細胞質中で行われる RNAの合成は核の中で、タンパク質の合成は細胞質で行われる
リボソーム 50S+30S 60S+40S
細胞質 構造はほとんどない 膜と細胞骨格によって高度に構造化されている
細胞の移動 フラジェリンから構成される鞭毛 チューブリンから構成される鞭毛と繊毛
ミトコンドリア なし 1-数十個
葉緑体 なし 藻類と植物にある
組織化 通常は単細胞、稀に群体・融合体 単細胞、群体から高度に分化した多細胞まで
細胞分裂 二分裂(単純な分裂) 有糸分裂(核分裂)
細胞質分裂(細胞質の分裂)

細胞小器官

典型的な動物細胞の模式図: (1) 核小体(仁)、(2) 細胞核、(3) リボソーム、(4) 小胞、(5) 粗面小胞体、(6) ゴルジ体、(7) 微小管、(8) 滑面小胞体、(9) ミトコンドリア、(10) 液胞、(11) 細胞質基質、(12) リソソーム、(13) 中心体

典型的な植物細胞の模式図: 動物細胞との違いは、濃い緑色で描かれている細胞壁 (Cell wall)、紺色で示されている液胞 (vacuole)、筋の入った緑色の紡錘形に見える葉緑体 (Chloroplast) 、核の左横に描かれた小さな球体である白色体 (Leukoplast) のほか、細胞質分裂の後にも細胞壁の表面に残り、隣接する細胞と原形質を連絡する通路となる原形質連絡 (Plasmodesmata) などである。

また、図には示されていないが、
マイクロフィラメント(アクチンフィラメント)
中間径フィラメント(中間フィラメントあるいは10nmフィラメント)
デスモソーム(接着斑)
ギャップ結合(間隙結合あるいはネクサス)
タイト結合(タイトジャンクションあるいは密着結合、閉鎖帯)
エンドソーム
ペルオキシソーム
分泌顆粒(分泌小胞)
なども存在する。
微小管、中間系フィラメントおよびアクチンフィラメントをまとめて、細胞骨格と呼ぶ。

ウイルス
出典: フリー百科事典『ウィキペディア(Wikipedia)』
この項目では生物に感染するウイルスについて説明しています。
ウイルス (virus) は、他の生物の細胞を利用して、自己を複製させることのできる微小な構造体で、タンパク質の殻とその内部に詰め込まれた核酸からなる。ウィルス、ビールス、ヴィールス、バイラス、ヴァイラス、濾過性病原体、病毒と表記することもある。

概要
ウイルスは細胞を構成単位としないが、他の生物の細胞を利用して増殖できるという、非生物と生物の特徴を併せ持つ。現在でも自然科学は生物・生命の定義を行うことができておらず、便宜的に、細胞を構成単位とし、代謝、増殖できるものを生物と呼んでおり、細胞をもたないウイルスは、非細胞性生物または非生物として位置づけられる。しかし、遺伝物質を持ち、生物の代謝系を利用して増殖するウイルスは生物と関連があることは明らかである。感染することで宿主の恒常性に影響を及ぼし、病原体としてふるまうことがある。ウイルスを対象として研究する分野はウイルス学と呼ばれる。ウイルスの起源にはいくつかの説があるが、トランスポゾンのような動く遺伝子をその起源とする説が有力である。
遺伝物質の違いから、大きくDNAウイルスとRNAウイルスに分けられる。詳細はウイルスの分類を参照。真核生物、真正細菌、古細菌、いずれのドメインにもそれぞれウイルスが発見されており、ウイルスの起源は古いことが示唆されている。細菌に感染するウイルスはバクテリオファージと呼ばれ、分子生物学の初期に遺伝子発現研究のモデル系として盛んに用いられた。しかし、今日の分子生物学・医学の分野では「ウイルス」という表現は動植物に感染するものを指して用いることが多く、細菌に感染するバクテリオファージとは区別して用いることが多い。
Virus はラテン語で「毒」を意味する語であり、古代ギリシアのヒポクラテスは病気を引き起こす毒という意味でこの言葉を用いている。ウイルスは日本では最初、日本細菌学会によって「病毒」と呼ばれていた。1953年に日本ウイルス学会が設立され、本来のラテン語発音に近い「ウイルス」という表記が採用された。その後、日本医学会がドイツ語発音に由来する「ビールス」を用いたため混乱があったものの、現在は一般的に「ウイルス」と呼ばれている(「日本ウイルス学会が1965年に日本新聞協会に働きかけたことによって生物学や医学分野、新聞などで正式に用いる際は、ウイルスと表記するよう定められている。」という説もあるが定かではない)。また、園芸分野では植物寄生性のウイルスを英語発音に由来するバイラスの表記を用いることが今でも盛んである。「ウィルス」とも表記される。

鉱物
出典: フリー百科事典『ウィキペディア(Wikipedia)』
鉱物(こうぶつ、mineral、ミネラル)とは、一般的には、地質学的作用により形成される、天然に産する一定の化学組成を有した無機質結晶質物質のことを指す。一部例外があるが(琥珀など)、鉱物として記載されるためには、人工結晶や活動中の生物に含まれるものは厳密に排除される。生きた生物に含まれる、例えば貝殻の方解石や霰石、ヒトの歯に多く含まれるハイドロキシアパタイトなどの鉱物は生体鉱物として区別する必要がある。また非晶質物質でも鉱物と呼ばれる例外もある(オパール)。
ちなみに食品分野での「ミネラル」については該当項目を参照のこと。飲料水や食品などに溶存している無機質は、「鉱物質」と呼ばれることもあるが「鉱物」そのものではない(鉱物は固体物質である)。
広義には、動物、植物以外の自然物のことをさし、石油、地下水までも鉱物に含められる場合がある。しかし、鉱物学の文献等では、「天然に産出する無機質で一定の化学組成と結晶構造を有する固体物質」のことを鉱物と定義する場合が多い。

大気圏
出典: フリー百科事典『ウィキペディア(Wikipedia)』
大気圏(たいきけん)とは、天体などの巨大な物質を取り囲んでいる気体の層の総称。これら気体は、物質の重力によって引きつけられている。重力が十分で、かつ気体の温度が低ければ低いほど引きつける力は強くなる。
太陽系においては、最も小さい水星を除く全ての惑星にはっきりとした大気圏がみられる。中でも木星型惑星は非常に深い大気圏を持ち、惑星そのものが主に気体によって構成されていると言える。
衛星では、土星の衛星タイタンが地球よりも濃い大気圏を持つことで知られる。また海王星の衛星トリトンや、土星の衛星エンケラドゥスが薄い大気圏を持つ。他の天体は、極めて薄い大気圏しか持たない。例えば、月(ナトリウムガス)・水星(ナトリウムガス)・エウロパ(酸素)・イオ(二酸化硫黄)である。準惑星の一つである冥王星にも窒素・メタン・一酸化炭素などの気体成分が存在するが、気体として存在するのは太陽に接近した時のみで他の大部分の期間は固体となる。
太陽系の外にある惑星の中にも、大気圏を持つことが分かっているものがある。ペガサス座に位置する恒星HD 209458の惑星オシリスは、初めて大気の存在が確認された太陽系外惑星である。
恒星間の惑星も、理論的には高濃度の大気を保持している可能性がある。

大気圏の形成は一般的に、惑星の形成期と内部気体漏出後の、銀河内星雲の化学作用と温度に関連があると考えられている。大気圏は最初の発生から何度も変革を繰り返し、それぞれ多様な組成となって現在に至る。
表面重力(気体を押さえつける力)は、惑星の間で大きく異なる。たとえば、木星型惑星の内で最も大きな表面重力をもつ木星は、水素やヘリウムのように非常に軽く、表面重力が弱い惑星では保持することができないような気体も保持することができる。
このほか太陽からの距離も、気体分子を宇宙速度(気体分子が惑星の重力による捕捉を逃れる速度)を上回るまで熱する事ができるか否かを決定する要因である。従って、遠く離れ低温のタイタンやトリトン、そして冥王星はその重力が比較的小さいにもかかわらず大気を保持することができる。
気体はどんな温度であるにせよ、様々な速度で動き回る分子を持っているので、常に少量は宇宙空間に放出されている。同じ熱運動エネルギーを持っている場合、軽い分子は重い分子よりも速く移動するので、低分子の気体は高分子のそれより早い段階で失われる。
金星と火星はその大部分の水を、水が太陽の紫外線により水素と酸素に光解離されそのうち水素が宇宙に放出された段階で失ったと考えられている。この点地球の持つ磁場は、太陽風の水素の放出を補助する働きを妨げる。
大気の減少をもたらし得る要因には、表土や極冠への太陽風によって誘発されたスパッタリング現象、浸食、風化などがある。地球の大気の構成は、主にそれらの現象の副産物によって維持されているのである。

構造
地球の大気圏は、対流圏・成層圏・中間圏・熱圏から成る。なお、別の視点から命名したものとして電離圏・外気圏・オゾン層・磁気圏・プラズマ圏・ヴァン・アレン圏とするものもある。
詳しくは地球の大気を参照のこと。

重要性
惑星という観点から見ると、大気は地質学者が惑星が惑星の形態をなすまでの作用を考える上で重要なものである。
風は、ちりや粒子など、土地の起伏を浸食し堆積物を残す(風成システムとも呼ばれる)。霜や降水も、起伏に左右される。気候変動は、惑星の地史に影響を及ぼしうる。逆に言えば、地球の表面についての研究は、惑星の大気圏・気候の現在、過去両方の理解をもたらす。気象学者にとって、大気圏の構成は気候とその変化を決定するものであり、生物学者にとっては、大気圏の構成は生物の発現や進化と密接に関連しているものなのだ。

関連項目
地球の大気 - 地球の大気圏について
金星の大気 - 金星の大気圏について
電離層
カテゴリ: 大気 | 気象 | 天体 | 惑星

地球の大気
出典: フリー百科事典『ウィキペディア(Wikipedia)』
地球の大気
窒素78.084%
酸素20.946%
アルゴン0.9342%
二酸化炭素0.0381%
水蒸気約1%
他0.002%

地球の大気(ちきゅうのたいき)または地球の大気圏(ちきゅうのたいきけん)は、地球の万有引力によって保たれている気体の層である。大気圏は高度500kmを超える範囲まで広がっている。ただし、宇宙空間との境界は便宜的に高度80kmから120kmあたりとされている。
地球科学で大気圏とは、地球環境を大気圏、水圏、陸圏(地圏, 岩石圏)、生物圏に区分したうちのひとつ、という位置づけである。
大気の中でも、特に地球の地表付近のものを空気と呼んでいる。

地球大気の鉛直構造
地球大気は鉛直方向に温度変化が激しいため、温度変化を基準に四つの層に区分されている。これを「地球大気の鉛直構造」という。
大気の鉛直構造 (高度)
熱圏(80km-800km)
中間圏(50km-80km)
成層圏(9/17km-50km)
対流圏(0km-9/17km)
対流圏0-9/17km。高度とともに気温が低下。さまざまな気象現象が起こる。赤道付近では厚く、極では薄い。成層圏との境界は対流圏界面と呼ぶ。
成層圏9/17-50km。高度とともに気温が上昇。オゾン層が存在する。中間圏との境界は成層圏界面と呼ぶ。
中間圏50-80km。高度とともに気温が低下。熱圏との境界は中間圏界面と呼ぶ。
熱圏80-800km。高度とともに気温が上昇。
成層圏と中間圏をあわせて中層大気とも呼ぶ。熱圏のさらに上部に外気圏をおく場合もある。

その他の区分
鉛直構造とは別の視点から命名されているものもある。
電離圏 (電離層 ionosphere) イオンを含む層。中間層と熱圏の間(80km-500km)に存在する。
外気圏 (exosphere) 熱圏の電離圏よりも上。
オゾン層 高度約10-50km。成層圏に含まれる。
磁気圏 (magnetosphere) 地球磁場と太陽風の圧力がつり合う境界の内側。高度1000km以上。太陽側は高度6 - 7万km、太陽とは逆側に100万km以上の尾を引く。電離圏とは磁力線でつながる。
プラズマ圏 (plasmasphere) 低温のプラズマがほぼ地球の自転とともに回転している、赤道で高度2万km程度以下の領域。
ヴァン・アレン帯 (Van Allen radiation belts) 太陽からの高エネルギー荷電粒子の密度が高い領域。特に赤道上空。

大気の成分
地球大気組成 (地表)
気体 割合
窒素 78.088%
酸素 20.949%
アルゴン 0.93%
二酸化炭素 約0.04%
一酸化炭素 1×10-5%
ネオン 1.8×10-3%
ヘリウム 5.24×10-4%
メタン 1.4×10-4%
クリプトン 1.14×10-4%
一酸化二窒素 5×10-5%
水素 5×10-5%
オゾン 約2×10-6%
水蒸気 0.0~3.0%
地表面上の大気の主な成分は、窒素が 78.1%、続いて酸素が20.949%、アルゴンが0.9%、二酸化炭素が0.04%。二酸化炭素や水蒸気の濃度は変動する。

地球大気の「進化」
10億年以上前の地球大気の歴史についてはほとんど分かっていないが、以下のようなことが考えられている。
地球が誕生した頃の原始大気は主にヘリウムと水素からなり、高温高圧だった。
35億年前、地殻ができるくらいまで地球の表面が冷え、多くの火山が盛んに噴火を繰り返し、二酸化炭素とアンモニアを放出した。水蒸気と多少の窒素も含まれていたが、酸素は存在しなかった。この大気は現在よりも100倍ほど濃く、高濃度の二酸化炭素が温室効果により地球が冷えるのを防いでいたと考えられている。
次の数十億年で、水蒸気は濃縮し、雨となって海を作った。海は約50%の二酸化炭素を吸収した。光合成を行う生物が誕生すると、それらは二酸化炭素を酸素に変換するようになる。長い時間をかけて過剰な炭素は化石燃料や堆積岩、動物の殻の形で固定される。放出された酸素はアンモニアと反応し窒素を生成した。
最初は鉄などが酸素と反応し吸収した。さらに植物が現れることで酸素が著しく増え、二酸化炭素は減少する。酸素は初期の生物の大量絶滅とさらなる進化を導いた。酸素は紫外線に反応しオゾンをつくった。オゾン層が形成されると地表に降り注ぐ紫外線が減少し、生物が陸上にあがる環境が整う。
これ以降の大気の状態については地球史年表を参照

関連項目
ウィキメディア・コモンズには、大気 に関連するカテゴリがあります。
気象学、地球物理学、地球科学、大気科学
地球温暖化
大気循環
大気圧
大気圏

地球の大気
対流圏 成層圏 中間圏 熱圏 外気圏
対流圏界面 成層圏界面 中間圏界面 熱圏界面 / 外圏底
オゾン層 電離層 乱流圏界面 均一圏界面
カテゴリ: 大気 | 気象 | 地球


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