Wednesday, May 3, 2023

生物(覚書)

《人体》

・腸; 第2の脳と呼ばれ、免疫を司る。消化吸収も司る。腸内細菌保全のため、食物繊維と発酵食品が良い。

・胃; 胃酸は塩酸と消化酵素。粘液で胃壁を胃酸から守ってるけど、薬やアルコールを飲むと胃壁が傷つくが、回復力が早い。

・肝臓; グルコース(単糖類)をグリコーゲン(多糖類)に変換して体内血糖値を調整/血液の血しょうに必要なたんぱく質を作る/有毒なアンモニアを二酸化炭素とで無毒な尿素に変換するなど、体内に入るアルコールなど化学物質の多くを分解する。沈黙の臓器。

・腎臓; 血液を100万個からなる糸球体で濾して原尿を作り、栄養の血液への再吸収を経て、最終的に尿素など老廃物を含む尿を作る。ナトリウム、カリウムなど体内の化学イオンパラメーターを調整。体内の多くの器官にメッセージ物質を発信している。多臓器不全の原因は腎臓のダウンによるものの可能性が高く、腎臓を守るためには服薬を止める。

・心臓; 血液を全身に送るポンプ。アクセルの交感神経とブレーキの副交感神経と繋がっており心拍数を調整。心臓移植者は心臓の神経が脳と繋がっていないため、心拍数変化は少ないらしい。

・骨(筋肉); 破骨細胞と骨芽細胞が再生と破壊を繰り返す。骨芽細胞を活発にするには衝撃が良い。宇宙飛行士は宇宙へ行くと衰える。中空構造で、骨髄で血液を作る。

・身体の外界への反応は、神経系、内分泌系、免疫系の3種類。神経系は電気信号的なものが多く素早い反応。内分泌系はホルモンを使った化学反応的で多くは血管を通って伝達しゆっくり。ホルモンはアドレナリンやインスリン等代謝、成長に関わるものが多い。神経系で素早く反応して、ホルモンである状態をキープしてる。

・神経; 神経は脳と脊髄から成る中枢神経と末梢神経から成り、末梢神経は運動神経と感覚神経、臓器と繋がる自立神経から成る。自律神経はアクセルの交感神経とブレーキの副交感神経から成る。感覚神経は、触覚、嗅覚、味覚、視覚、聴覚から成る。中枢神経の脳は、大脳、小脳、脳幹から成り、記憶、言語、感情を司る大脳と、スポーツ、音楽の小脳と、自律神経との繋がりが強い脳幹と。脳幹は感覚神経と大脳の中継基地である視床と自律神経の中枢である視床下部、呼吸と心臓の拍動を司る延髄などから成る。人は大脳が死んでも植物状態で生きれるが、小脳、脳幹が死ぬと脳死で死ぬ。

・ホルモンの調整; ホルモンの分泌指令は脳の視床下部でされており、一般的に視床下部から脳下垂体、内分泌細胞へと伝令が伝わる。そしてフィードバックにより情報を上へ伝え量の調整を行っている。

・恒常性; 神経系とホルモン系で体内の恒常性は保たれているが、体温を36度くらいに保つのは、酵素が働く最適温度だからと言われている。

・生物は血液中のグルコースの量(血糖値)を調整してエネルギーを保っている。余分なグルコースは、すい臓で作られるホルモン・インスリンで肝臓や筋肉、脂肪に主にグリコーゲンとして蓄えられる。一方、グルコースが足りない時は(低血糖)、すい臓で作られるホルモン・グルカゴンや副腎で作られるホルモン・アドレナリンで肝臓のグリコゲンを分解してグルコースを作り、副腎皮質で作られるホルモン・糖質コルチコイドで筋肉や脂肪からグルコースを作る。高血糖状態が続くと血管が壊れる。

・免疫は3種類からなる白血球で行われ、早くて弱い自然免疫の食細胞の好中球、マクロファージ、樹状細胞と、遅いけど強い適応免疫のリンパ球からなる。リンパ球は抗体を作るB細胞と感染した細胞を殺すT細胞からなる。適応免疫は脊椎動物特有。白血球は骨髄で作られ、T細胞は胸腺で教育される(自己寛容)。胸腺は思春期以降衰えるので、年取ると免疫が衰え、自己免疫性疾患が増える。自然免疫は白血球の6割が好中球で、マクロファージが伝令で好中球を集める。炎症反応はマクロファージから出る化学物質で血管拡張され白血球が血管から染み出した状態。膿は好中球の死骸が多く含まれる。適応免疫は食細胞の樹状細胞(伝令)がウイルスを内部に取り込みヘルパーT細胞やキラーT細胞へ抗原提示することで始まる。(抗原提示を受けたキラーT細胞は増殖し)、また抗原提示を受けたヘルパーT細胞がキラーT細胞の増殖とマクロファージの活性化を促す。T細胞は司令官のヘルパーT細胞、ウイルスに感染した細胞を殺すキラーT細胞(細胞性免疫)、自己免疫性疾患を制御する制御性T細胞がある。抗原を取り込んだB細胞がヘルパーT細胞に抗原提示することでB細胞が増殖し形質細胞になり抗体を作る(体液性免疫)。抗体は病原体にくっつくことで病原体の無毒化、細胞内への侵入を防ぎ、食細胞殺菌を促す。自然免疫の食細胞はレセプターが万能型なのに対し、適応免疫のT細胞、B細胞はレセプターが1つで、ある特定病原菌にだけ働く特異性が有り、体内にウイルス毎に何万種類もあり多様性もある。1度ある病気に罹ると、記憶したT細胞、B細胞が記憶細胞となりリンパ節で待機しており、2度目はかかりにくかったり、症状が軽かったりする(免疫記憶)。免疫記憶を利用した薬にワクチンが挙げられ、免疫の暴走に自己免疫性疾患とアレルギーが挙げられる。アレルギーはアナキラフィシーも含め免疫細胞マスト細胞から抗体とアレルゲンによりヒスタミンが分泌されることで起こる。自己免疫性疾患は関節リウマチなど。エイズはウイルスによりヘルパーT細胞が減少する病気。血清は通常では1週間形成に時間が掛かる適応免疫を、他の生物・人間の抗体入り血しょうを移植する方法。

・T細胞; 体を細菌などから守る細胞たち(マクロファージなど)は血液と一緒に骨髄で作られ、その司令官の役割をしているのがヘルパーT細胞で、T細胞は胸腺で教育されているらしい。

・体液; 体液は血液、組織液、リンパ液が有り、どれも血液の液体成分血しょうで出来ている。全身の細胞に酸素と栄養素を送り、二酸化炭素と老廃物を回収する役割や体内の恒常性を保つ役割を担う。

・リンパ; リンパ管は脂肪が通る。リンパ管は足先、指先、頭上をスタートとし、体の下水道で老廃物が流れ、白血球のマクロファージが食べて浄化してゴールの鎖骨の血管静脈に流れる。リンパ節には、T細胞やB細胞が待機している。リンパ管には心臓のようなポンプが無いので流れが滞るとむくむ。

・呼吸とATP; 生物は植物なら光合成で動物なら食事で得た有機物を酸素とで呼吸でミトコンドリアでADPからATP(アデノシン三リン酸)合成し無機物(二酸化炭素と水)に変換する。ATPはリン酸を1つ外すときADPとなりエネルギーを放出して生物のエネルギー源になる。ATP-ADPサイクルでアデノシンは再利用される(?)。ATP検出は生物の痕跡確認で医療現場や食品などの衛生管理で用いられている。酸素が少ない環境でも生きることが出来る生物に酵母の発酵が挙げられる。

・酵素; 主にタンパク質からなる生体内の分解や合成の化学反応を助ける触媒。酵素には鍵穴で気質特異性と反応最適温度がある。

・生物は色、大きさ、形を子へと遺伝する。真核細胞生物は、核の部分に染色体を持ち、染色体はタンパク質とDNAから構成され、DNA内に遺伝に司る遺伝子領域を持つ。人の染色体は、2対23組の46本有り、父親から23本、母親から23本引き継がれる。染色体46本に含まれる遺伝子情報をゲノムと呼ぶ。なお染色体数は生物により異なる。DNAは、リン酸、糖、塩基の1組のヌクレオチドから成り、リン酸、糖の部分で結合角の関係で2重螺旋構造を描く。2重螺旋構造は頑丈で安定していてコンパクト。塩基は、A(アデニン)、T(チミン)、G(グアニン)、C(シトシン)で、AとT、GとCが2重螺旋構造上水素結合でセットの対(塩基対)を成す相補性がある。塩基の並びを塩基配列と呼ぶ。DNAの複製は2重螺旋がほどけて片側の塩基並びになっても相補性でもう片側が補われ、2組のDNA対が出来ることからなる。細胞分裂の細胞周期は生物により異なり、人間の細胞分裂の細胞周期は24時間程度で、上限回数はテロメアにより50回程度。酵母や大腸菌などは、細胞分裂の細胞周期は数時間。

・人体は水分60%、タンパク質20%、その他20%で構成されている。タンパク質は、筋肉や皮膚、髪の毛や爪、水晶体などの構造タンパク質と、酵素や赤血球、ホルモンや抗体などの機能タンパク質から成る。人体を構成しているタンパク質は、20種類のアミノ酸から合成され、配列と立体構造により性質が異なり体内に10万種類もある。体内で合成されず食事から摂取する必要のある9種類のアミノ酸を必須アミノ酸と言う。DNAは細胞分裂のDNA複製(幹細胞)の他にも、2重螺旋がほどけて相補性からRNAを作り出す(転写)。転写されて出来たRNAからアミノ酸からタンパク質を作ることを翻訳と言う。1連のDNAからタンパク質を作り出す工程を遺伝子の発現(概念をセントラルドグマ)と呼ぶ。RNAはDNAと比べて、組成(糖と塩基)と構造が異なり、糖はDNAがdR(デオキシリボース)に対しRNAはR(リボース)、塩基はA、G、CはDNAと一緒だがDNAのT(チミン)の代わりにU(ウラシル)、構造はDNAは2重螺旋に対し、RNAは直鎖状である。塩基は食事による核酸から摂取される。転写は細胞の核で酵素により行われ、翻訳は核の外の細胞質内で行われる。翻訳はDNAから転写されたメッセンジャーRNAをリボソームで3つの塩基配列(コドン;64通り)毎に読み解きトランスファーRNAでアミノ酸を運んできてリボソームでアミノ酸を繋ぎたんぱく質を合成していく。AUGは開始コドンで、UAA、UGA、UAGは終止コドン。細胞は、人の体で200種類くらい有り(タンパク質は10万種類、髪先はタンパク質で核(DNA)は無く、毛根に核を持つ細胞がある)、色々な部品になれる全能性を有する卵細胞から分化して、受精卵と同じ遺伝子を持つが特定の形状・性能のたんぱく質を作る細胞(遺伝子の発現)に変化する。神経系、臓器系、血液系などの特定の部位に分化生成出来る細胞を幹細胞と呼ぶ。分化した体細胞は、感覚細胞系を除き細胞分裂の度にテロメアが短くなり分裂回数に限りがあるが、幹細胞は分裂してもテロメアは短くならない(感覚細胞系は細胞分裂せず幹細胞からのみ分化)。ES細胞やiPS細胞は全能性ではないが、色々な細胞に分化出来る多能性幹細胞。プラナリアは全能性幹細胞を全身に持つ。

※植物の光合成は葉緑体で水と二酸化炭素から有機物(でんぷん)と酸素を合成してADPからATP(アデノシン三リン酸)を作る。

※匂いは情報も重要らしく、赤ちゃんの半数はウンチの臭いが好きだそうです。また一般的に50代から嗅覚は衰えるそうです。


タンパク質




・細胞の分化


・神経系


・内分泌系


・血糖値の調整


免疫


アレルギー・アナフィラキシー


呼吸



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※リンパは足先・指先・頭上から鎖骨の太い静脈に流れる・・・。



嗅覚


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《超・進化論》

進化論は弱肉強食・生存競争の面が強かったけど、生態は思ったより助け合って生きている超・進化論。進化は、植物と昆虫のようにライバル同士が競い合って進化したものだけじゃなく、昆虫と微生物のように共に助け合って進化したものもあり、それらの互助関係を体系的にみて、生物は、ネットワーク・生態系を作り出している。人間も生態系の1員。


(植物)

・花の発生により昆虫を介して種の多様性が増す。

・植物も人体と同じく様々なメッセージ物質を遣り取りして、体内、別植物間、昆虫と会話している模様。

・根っこには菌類を這わせ、水分や土中の栄養素を取り入れるのを助けて貰う代わりに光合成で得た栄養を菌類に渡す。

・森は土中の菌類のネットワークで構築されており、菌類を通して木々の栄養素を共有している。

・(スプリング・エフェメラル)春に背の低い花が一斉に咲くのは広葉樹が冬に落葉して夏場の葉の生い茂るまでの間、光合成が盛んに行えるから。


(昆虫)

・昆虫は適応力が凄いことで多様性が増す。

・適応力を実現しているのが、飛翔能力と完全変態。飛翔能力は行動範囲が広がり様々なところで食料調達が出来るようになり、完全変態は芋虫は葉っぱや木、土、実、様々な環境で生きることが出来、種の多様性を生んでいるとのこと。

・シロアリの土壌保水力による森の幼木の成長や花の受粉など、昆虫も様々な地球の他の生物の助けを行っている模様。


(微生物)

・原核生物と真核生物

・すべての微生物の進化の道筋は3種類、細菌類、古細菌類、アーキア類で、微生物アーキアが人間など動物や昆虫、植物の原微生物と言われている。

・微生物は進化が早く、千変万化。

・微生物類が生物(昆虫、植物、動物など)と共存して内部微生物が環境に合わせて進化し、外側の生物が進化して環境に適合して行く。微生物で人の性格が変わったりするらしい。

・微生物が地球環境の酸素量や窒素化合物量を調整したりしていて人類は殺菌に力を入れすぎたかもしれない。




植物の遷移


生態系の循環


・イチョウ

ぎんなん(イチョウ)は薬として中国から広まった模様。今は火に強いから今では街路樹としても重宝されているらしい。


チコちゃんに叱られる! 「ぎんなんの謎」


チコちゃんに叱られる! 「サケの不思議」


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《グレートジャーニー》


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