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真核生物・古細菌・細菌 高校生物
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【 note : https://note.com/yaguchihappy 】 • 生物の大きな分類、３ドメインについて講義します。 • 語呂「最近の新婚さん！とどめだ！（細菌、真核、古細菌。3ドメイン）」意味ない語呂ですね。すみません。 • ●生物は、大きく３つのグループに分けられる。その３つのグループを①細菌ドメイン②古細菌ドメイン③真核生物ドメインという。 • ●ウーズは、ｒＲＮＡの塩基配列の比較によって、界よりも上位の分類としてドメイン（細菌ドメイン、古細菌ドメイン、真核生物ドメイン）とよばれる考え方を提唱した。 • ＊細菌と古細菌は原核生物である。 • ●ウーズは、ｒRNAの類似性の解析により、メタン生成細菌（現在ではメタン生成菌と呼ばれる）と他の細菌との類縁性が、細菌と真核生物との類縁性と同程度に小さいことに気付いた。すなわち、生物界には、メタン生成細菌（メタン生成菌）、その他の細菌、真核生物の三大グループ（３つのドメイン）が存在していた。メタン生成細菌（メタン生成菌）群は、原始地球の大気組成に似た水素-二酸化炭素を好んで利用する。そのため、「古細菌」の名称が与えられた。その後、飽和食塩水中に生息する高度好塩菌や、超好熱菌が古細菌の系統に含まれることが明らかになった。 • ●どうして生物を分類するのにｒRNAの塩基配列を利用するのか？ • ①すべての生物がリボソームをもっているので、どのような生物種の間でも比較できる。 • ②ｒRNAの変異の速度は非常に遅い（ｒRNAが重要な分子だからだと考えられている）。よって、遠縁の種同士が比較しやすい。 • ●塩基配列を分類に利用する場合、研究者の主観が入らない。さらに、細胞１個からでもゲノム全体の情報が得られる（個体がいなくても、塩基配列から分類ができる。たとえば、魚をヒレの形・位置で分類する場合は、ヒレを含むその魚１匹が丸ごといないと分類できない）。 • ●古細菌に属するメタン生成菌は、湖沼の沼の底や、ウシやシロアリの消化管内などに生息している。ウシ（の内部に生息するメタン生成菌）から排出されるメタンは、温室効果ガスであり、地球温暖化を促進しているとも言われており、問題になっている。メタン生成菌には様々な種が含まれるが、一般に、水素と炭酸ガスからメタンを生成することでエネルギーを得ている絶対嫌気性菌である。メタン生成菌は、嫌気的な環境での有機物の分解に大きく寄与していると言われている（メタン生成菌がいないと、地球は分解反応途中の物質であふれてしまうとも言われる）。 • ●メタン生成菌は、水素などを電子供与体として二酸化炭素を還元し、最終産物としてメタンを生成するエネルギー代謝系をもつ（以下のメタン生成によってATPを合成している）。 • CO２ ＋ ４H２ → CH４（メタン） ＋ ２H2O • 上記のメタン生成にはATP合成酵素によるATP合成が関与している（ATP合成酵素が関与しているので、この反応は二酸化炭素呼吸と呼ばれる[かつてはメタン発酵と呼ばれていた]）。 • ●古細菌の膜脂質はエーテル脂質である（グリセロールと炭化水素鎖がエーテル結合している）。細菌や真核生物の膜脂質は主にエステル脂質で、グリセロールと脂肪酸がエステル結合している。 • エーテル脂質は古細菌を特徴づける重大な性質の一つである。 • エーテル結合はエステル結合に比べて化学的に安定である（エーテル結合はエステル結合より酸やアルカリに強く、また、耐熱性が高い）ことが、古細菌がエーテル脂質をもつ理由の一つと考えられているが、古細菌がエーテル脂質をもつことの真の機能的意義については、答えが出ていない。 • テストには出ないと思うが、一応語呂「メーテルは古い（エーテル脂質、古細菌。銀河鉄道999のメーテルは古いキャラクター、というイメージ）」また、真核生物と細菌の膜脂質の炭化水素鎖は脂肪酸であるのに対し、古細菌の炭化水素鎖はイソプレノイド（イソプレンという二重結合をもつ炭化水素が構成単位となっている）であり、側鎖にある多数のメチル基が、膜の障壁としての機能を増大させていると言われている。 • ●植物の細胞壁とは異なり、細菌は細胞壁にペプチドグリカン（複合多糖とペプチドが結合したもの）を持つ。抗生物質ペニシリンは、ペプチドグリカンの生合成を阻害する。また、唾液や涙に含まれるリゾチームはペプチドグリカンを分解する。 • ● 真核生物には、原生生物、植物、菌類、動物が含まれる。 • ●原生生物のうち、捕食・移動を行うもの（ゾウリムシなど）を原生動物と呼ぶこともある。 • ●真核生物の中には、動物、植物、菌類にはっきり分類できないものもたくさんいる。 • ・ゾウリムシ、アメーバ（菌類？動物？） • ・ミドリムシ（光合成できるから植物？動くから動物？） • このような生物達を『原生生物』という。（動き回る原生生物を原生動物と呼ぶこともある） • 真核生物の単細胞生物はすべて原生生物に分類される。（ちなみに原核生物はすべて単細胞生物である） • 原生生物は原核生物と字面が似ているが、まったく別の生物グループなので注意しよう。原生生物は、植物・動物・菌類以外の真核生物のことである。 • （優秀な方は気づいているだろうが、この原生生物の分類はかなり大雑把であり、古典的である。動物・植物・菌類以外の真核生物をとにかく同じ原生生物というグループにぶち込んでいる。現在、DNAの塩基配列の解析によって、真核生物の系統樹の作り直しが進んでいる。） • ●生真核生物ドメインと古細菌ドメインが近いということは重要。一部の古細菌は、真核生物と同じように、イントロンをもっていたり、細胞壁にペプチドグリカンがなかったり（細菌の細胞壁にはペプチドグリカンがある）、RNAポリメラーゼが数種類あったり（細菌は１種）、ヒストンがあったり、開始アミノ酸がメチオニンだったり（細菌はフォルミル化されたメチオニン）する。 • ●昔は、形質で生物を分類していた。しかし形質の分類には限界がある。アイフォンとそのほかの電話は比較できるかもしれない。しかし、アイフォンと本棚、アイフォンと自動販売機は比較できない。いったいどの形質を比べればよいのだろう？魚同士ではうろこの形を比べることができる。しかし魚と人をどう比較すればよいだろう？このように、形質を比較するには、２つの生物種がある程度似ている必要がある。なので、現在、ｒRNA（リボソームの構成成分。すべての生物が持つ）同士の塩基配列を比べることで、全生物の系統樹を書き直しているところである。 • ●植物・菌・動物・原生生物という真核生物の分類は見直されつつある。真核生物は、現代では、塩基配列から、以下のような８グループに分類される。覚えなくてよい。（ ）の中は語源。 • ①アメーボゾア（アメーバ動物） • ②エクスカバータ（細胞側面が凹んでいる excavated） • ③アーケプラスチダ（古い色素体）・・・陸上植物はここに分類される。 • ④ハクロビア（ハプト藻とクリプト藻、ビアが生物を表す） • ⑤アルベオラータ（細胞膜直下に機能不明の袋＝アルべオールを持つ） • ⑥ストラメノパイル（麦藁の毛＝べん毛に生えている小毛） • ⑦リザリア（ rhizo＝根） • ⑧オピストコンタ（うしろのべん毛）・・・ヒトや菌類はここに分類される。 • ※ストラメノパイル、アルベオラータ、リザリアを、SAR（三つのグループの頭文字をとっている）としてまとめるという考え方もある。 • • • 問題：菌類と植物のうち、従属栄養生物はどちらか。 • 答え：菌類 • ＊一般に、菌類は葉緑体を持たず、消化で栄養を得る従属栄養生物であり、植物は葉緑体をもち光合成をおこなう独立栄養生物である。菌類の行う、体の外で消化することを体外消化とよぶことがある。ただし、菌類も多様であり、腐生・寄生・共生を行うものは多い。 • • 問題：菌類と細菌類のうち、真核生物はどちらか。 • 答え：菌類。 • ＊菌類は真核生物、細菌類は原核生物である。（生活が似ているため同じ「菌」という漢字が使われているが、細胞内部を見ればわかるように遺伝的に遠く離れた生物である） • • #生物 • #高校生物 • #ドメイン
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