生命

生物

成分
ヒト
水分約60%
蛋白質18%
脂質18%
無機塩類4%
炭水化物
核酸
空気

水分
 補給 → 汗、尿、呼気、

 脱水症状

空気
 呼吸   ↓

 酸欠

[新陳]代謝 Metabolism ・・・ 生体内化学反応
 物質代謝
 エネルギー代謝

生体エネルギー
 アデノシン三燐酸 ATP Adenosine Triphosphate
  アデノシン − 燐酸 − 燐酸 − 燐酸

  アデノシン
   アデニン − リボース
 アデノシン二燐酸 ADP
  アデノシン − 燐酸 − 燐酸
 アデノシン一燐酸 AMP
  アデノシン − 燐酸

 食物(糖質、蛋白質、脂質) → 熱エネルギー + ATP
  カロリー   

  ATP → 運動エネルギー + 化学エネルギー + 電気エネルギー + 光エネルギー
   運動エネルギー(動力)
    筋収縮
   化学エネルギー
    化学反応、ナトリウム・ポンプ
   電気エネルギー
    発電
   光エネルギー
    発光

  炭水化物(デンプン) → ブドウ糖(エネルギー源)

   ブドウ糖 + 水 + 酸素 → 二酸化炭素 + 老廃物 + ATP
    C6H12O6 + 6H2O + 6O2 −→ 6CO2 + 12H2O + 38ATP
    発生エネルギー:688[kcal]

    エネルギー効率:40.3%
     ・・・ 688[kcal] = 熱エネルギー + ATPのエネルギー 277.4[kcal]
         (277.4 / 688) × 100

   ブドウ糖 → グリコーゲン(肝臓へ)
   ブドウ糖再合成
    肝臓、筋肉のグリコーゲン(分解) → ブドウ糖

   ATP → ADP + 燐酸 + エネルギー
    ATP1[mol] → ADP1[mol] + 約7.3[kcal]
     酸素呼吸全体で277.4[kcal] ・・・ 7.3 × 38ATP

    ADP1[mol] → AMP1[mol] + 約6.5[kcal]

    解糖系   ↓

  クレアチン燐酸   ↓

  蛋白質 → ペプトン → アミノ酸 → 有機酸 + アンモニア   ↓
   アンモニア(有害)
    哺乳類  → オルニチン回路   ↓
    魚類など → 鰓から排出

  脂肪 → 脂肪酸 + グリセリン (高温又は消化酵素)   ↓

  生理的熱量 ・・・ 燃焼熱などより
   炭水化物 4[kcal/g]
   蛋白質  4[kcal/g]
   脂質   9[kcal/g]

 1日あたり消費エネルギー
  基礎代謝量の約1.5〜2.5倍

  基礎代謝量(ヒト成人)
   約1[kcal/kg・h]
   1200〜1500[kcal/日]

体温
 平熱(ヒト)
  36.5[℃]前後

 発汗   ↓

 発熱

 体から失われる熱
  ∝ (体表面積 / 体重) ∝ (1 / 長さ)

  大型種ほど値が小さい
   大型種ほど寒い地方に適応しやすい ・・・ = ベルクマン規則

 変温動物
  爬虫類、魚類、
 恒温動物
  哺乳類、鳥類、

呼吸
 ブドウ糖 + 水 + 酸素 → 二酸化炭素 + 老廃物 + ATP   ↑

 外呼吸(ガス交換)

  呼吸器   ↓

 内呼吸(細胞呼吸)

  解糖系 ・・・ +2ATP
   細胞質内、ミトコンドリア外

   ブドウ糖 → ピルビン酸 + 水素
    ピルビン酸 CH3COCOOH、C3H4O3
     ・ TCA回路へ
     ・ 無気的過程で利用

    NAD+ + 水素 → NADH(電子伝達系へ)
     NAD   ↓

   NAD+再合成
    NADH → NAD+

    無気的過程 ・・・ 激しい運動時
     乳酸発酵   ↓
      ピルビン酸 + H2 → 乳酸 + ATP

      乳酸値
       筋肉から血液、のち肝臓でブドウ糖となる

       筋肉痛   ↓

  TCA回路(トリカルボン酸回路、クエン酸回路、クレブス回路) ・・・ +2ATP
   ミトコンドリア内
   炭水化物不足時、脂肪由来のピルビン酸、アセチルCoA有り

   ピルビン酸 → アセチルCoA → 活性酢酸 + CoA−SH + 水素
    アセチルCoA   ↓

     活性酢酸 CH2CO
   活性酢酸 + オキサロ酢酸 + 2H2O → クエン酸 + 水素
    オキサロ酢酸、クエン酸   
   クエン酸 → … → オキサロ酢酸

   4NAD+ + 水素 → 4NADH(電子伝達系へ)
   FAD+ + 水素 → FADH2(電子伝達系へ)
    FAD   ↓

  電子伝達系(水素伝達系) ・・・ +34ATP
   ミトコンドリア内

   NADH → NAD+
    +30ATP
   FADH2 → FAD+
    +4ATP

 酸素摂取量
  = 吸気の酸素含有量 − 呼気の酸素含有量

  最大酸素摂取量 ・・・ 体力(運動能力)の指標
   高 − 激しい運動可
   低 − バテやすい

 無気呼吸

  発酵   ↓

光合成
 6CO2 + 12H2O + 光エネルギー(688[kcal]) −→ C6H12O6 + 6O2 + 6H2O

 葉、藻 − 葉緑体
  チラコイド   ↓
   明反応
    12H2O + 12NADP + 光エネルギー −→ 6O2 + 12NADPH2
     H2O + 光エネルギー −→ 2H+ + 2e- + 1/2 O2
     NADP + 2H+ + 2e- −→ NADPH2
      NADP   ↓
  ストロマ   ↓
   暗反応

    カルビン回路(C3回路)
     6CO2 + 12NADPH2 −→ C6H12O6 + 6H2O + 12NADP
    C4回路

    C3植物 ・・・ カルビン回路
    C4植物 ・・・ カルビン回路+C4回路

 人工光合成

  光触媒   

窒素同化
 土壌中の窒素 NH4+、NO3-
  → 植物が根から吸収してアミノ酸合成
窒素固定
 空気中の窒素 N2
  一部の細菌など
   → ATPのエネルギーでアンモニアへ → アミノ酸合成

  マメなど
   土中の根粒菌と共生し、窒素固定

活動
就寝
睡眠
 ノン・レム睡眠 Non-REM
  深い眠り
 レム睡眠 REM
  浅い眠り
  周期:約90分
 ノン・レム睡眠
 ・
 ・
 ・

 夢
起床

寿命   

身長
 [cm]、[m]、

 座高

胸囲

体重
 [kg]、

 標準体重 ・・・ 指標
  = (身長[m])2 × 22

体型(体格)

 肥満度 ・・・ 指標
  = 体重 / 標準体重 × 100

  120%以上
   肥満
  80%未満
   痩せ

  体格指数 BMI Body Mass Index
   = 体重 / (身長[m])2

   25以上
    肥満
   18.5未満
    痩せ

 体脂肪率   ↓

老廃物

 便

  尿

   尿糖   ↓
   尿蛋白   ↓

器官

 組織

  細胞 Cell

   細胞分裂
    体細胞分裂、減数分裂   ↓

   自食作用(オートファジー) Autophagy ・・・ 飢餓条件下で自身の細胞内物質(蛋白質など)を分解して再利用
    ・ 隔離膜が細胞内物質を包みながらオートファゴソーム(二重膜小胞)形成

      オートファジー関連遺伝子 ATG
       Atg1〜Atg18、
    ・ オートファゴソームがリソソームと結合して分解

   体細胞
    体細胞分裂
     染色体数:2n → 2n、n → n、3n → 3n
   生殖細胞
    減数分裂
     染色体数:2n → n

   染色体 Chromosome

    染色糸

     染色質(クロマチン)

      ヌクレオソーム
       DNA ・・・ 遺伝子   ↓
       蛋白質   ↓

    染色体数 2n
     ヒト 46本(23対)   ↓

    常染色体
    性染色体
     X染色体
     Y染色体

     ヒトなど
      XX 女 雌 ♀
      XY 男 雄 ♂

   原形質
    核

     核DNA   ↓
    核膜
    細胞質
     細胞膜
      ほぼ半透性(溶質も少し透過)

      受動輸送

       浸透圧   
        高張液(溶液の濃度・大)内の細胞
         細胞膜内から溶液へ脱水

         原形質分離
        等張液内の細胞

         限界原形質分離
        低張液(溶液の濃度・小)内の細胞
         溶液から細胞膜内へ吸水

         吸水力 = (細胞内の)浸透圧 − 膨圧
      能動輸送(ナトリウム・ポンプ) ・・・ ATPのエネルギー利用
       Na+ − 細胞外(血液など体液)へ
       K+  − 細胞内へ

     ミトコンドリア
      細胞呼吸 → ATP合成   ↑

      ミトコンドリアDNA   ↓

     小胞[体] ・・・ 細胞内物質の輸送
      粗面小胞体 ・・・ リボソームが付着
      滑面小胞体 ・・・ リボソームが付着していない

     リボソーム Ribosome ・・・ 蛋白質合成

      リボソームRNA   ↓
      蛋白質   ↓

     中心体

     ゴルジ体

     リソソーム Lysosome ・・・ 分解酵素を含む

     葉緑体

      チラコイド(ラメラ)
       光合成 明反応   ↑

       クロロフィル(葉緑素)
        クロロフィルa
        クロロフィルb
      ストロマ
       光合成 暗反応   ↑
   後形質
    細胞壁
     セルロース   ↓

    液胞
     細胞液

   神経細胞   ↓

   “万能細胞”   ↓

発生

 受精卵 → 胚 → 生命体各器官

 胚
  外胚葉
  中胚葉
  内胚葉

 クローン ・・・ 遺伝子が同じ

 “万能細胞”・・・ 様々な臓器・組織の細胞へ分化
  ES細胞(胚性幹細胞)
  iPS細胞(人工多能性幹細胞)

 キメラ胚 ・・・ 初期胚 + “万能細胞”
  ⇒ キメラ動物

再生

幼体
成体

変態
 昆虫、

 脱皮

  脱皮ホルモン
   エクジソン

 幼虫(幼生)

 蛹(さなぎ)

 成虫

神経

 刺激 → 受容体 → 神経の興奮 → 作動体 → 反応

 神経単位(ニューロン)
  神経細胞[体]
  神経突起

 シナプス = 神経接合部
  ニューロンからニューロンへ

 神経の興奮 ・・・ 興奮部が伝導していく
  興奮部
   細胞内が+

   Na+ − 細胞内へ
   K+  − 細胞外へ
  非興奮部 = ナトリウム・ポンプ   ↑
   細胞外が+

  局所電流 ・・・ 興奮部の両端

 髄膜
  脳膜
   頭蓋骨 − 脳膜 − 脳髄

   硬膜
   (硬膜下腔)
   クモ膜
   (クモ膜下腔)
   軟膜
  脊髄膜
   脊柱 − 脊髄膜 − 脊髄

 脳脊髄液   ↓

 中枢神経
  脳髄   ↓
  脊髄
   前索
   側索
   後索
 末梢神経

  脳神経

   視神経

   顔面神経
  脊髄神経

   肋間神経

   坐骨神経

  体性神経
   知覚神経(感覚神経)
   運動神経

    骨格筋   ↓
  自律神経 ・・・ 循環、呼吸、消化など
   植物[性]神経
   意志と無関係

   交感神経
    運動時
   副交感神経
    休息時

   内臓筋   ↓

運動器
 筋肉

  グリコーゲン 1%
   筋肉 多 − グリコーゲン 多
  クレアチン燐酸 0.5%

  ミオグロビン ・・・ 赤色色素

  筋収縮 ← ATPのエネルギー、神経の興奮

   フィラメント
    アクチン
    ミオシン

   ATPの供給源
    ・ 呼吸(酸素呼吸/無気的過程)   ↑
    ・ 筋肉のクレアチン燐酸
     ADP + クレアチン燐酸 ←→ ATP + クレアチン

  骨 − 骨格筋 − 骨

  骨格筋
   体幹筋
   体肢筋

   腱 ・・・ 骨格筋の両端

   運動神経   ↑
  内臓筋
   心筋

    心筋梗塞

   自律神経   ↑

  顔面表情筋

   顔面神経   ↑

  僧帽筋

  三角筋

  上腕筋

  大胸筋

  肋間筋

  腹筋
   肋間神経から支配   ↑

   腹直筋
   腹斜筋
   腹横筋

  背筋

   広背筋

  殿筋

  大腿筋

  ハムストリングス Hamstrings ・・・ 太腿裏
   大腿二頭筋
   半腱様筋
   半膜様筋

  下腿筋

   腓腹筋 ・・・ 脹脛(ふくらはぎ)、腓(こむら)
   ヒラメ筋

  筋肉痛

   乳酸値   ↑

  筋力

   握力

 骨
  燐酸、Caの貯蔵

  骨密度

   [g/cm3]

  骨髄 ・・・ 造血(血液生成)

   造血幹細胞(血球芽細胞)

    赤芽球
    巨大芽球
    骨髄芽球
    リンパ芽球   ↓
    単芽球

  軟骨
  硬骨

  頭蓋骨
   脳髄   ↓

  脊柱

   脊椎骨(椎骨)
    頚椎(頸椎) ・・・ 全身の神経が通る
    胸椎
    腰椎
    仙椎
    尾椎

    椎間板 ・・・ 椎骨と椎骨の間の軟骨

    脊索 ・・・ 原始的な脊椎

   脊髄   ↑

   脊索動物門
    脊椎動物、無脊椎動物

  鎖骨

  肩甲骨

  上腕骨

  橈骨
  尺骨

  手骨

  肋骨

  骨盤

  大腿骨

  脛骨
  腓骨

  足骨

  関節

   靭帯(靱帯)

   腱   ↑
   腱鞘

血管

 動脈

  大動脈
 毛細血管
 静脈

 肝動脈
 門脈 ・・・ 肝臓の門へ入る静脈

 脈拍数 ≒ 心拍数

 血流(血行)

  血圧

   [血管]収縮期血圧 ・・・ 動脈の音・大
    最高血圧 ・・・ 収縮期血圧の最高値
   [血管]拡張期血圧 ・・・ 動脈の音・小
    最低血圧 ・・・ 拡張期血圧の最低値

   正常血圧
    最低血圧:120〜140[mmHg]未満
    最低血圧:80〜90[mmHg]未満
   高血圧

    中等以上
     最高血圧:160[mmHg]以上
     最低血圧:100[mmHg]以上

   アンジオテンシン(アンギオテンシン) Angiotensin
    血圧上昇作用

    アンジオテンシンT ・・・ 不活性
    アンジオテンシンU ・・・ 活性

    ACE   ↓

 血液 ・・・ 骨髄の血球芽細胞から生成
  pH7.4

  肺循環(小循環)
   3〜4[sec/サイクル]
  体循環(大循環) ・・・ 心臓 → 全身 → 心臓 → …
   50〜60[sec/サイクル]

  血糖値 [mg/dl] = 血液中のブドウ糖濃度
   空腹時血糖値
    正常値:110[mg/dl]以下
   食後血糖値
    120分
     正常値:140[mg/dl]以下

   高血糖

    200[mg/dl]以上
     糖尿病
    160〜180[mg/dl]以上
     尿糖   ↓
   低血糖

    インスリン・ショック

  コレステロール C27H46O

   高密度リポ蛋白質 HDL-C ・・・ 「善玉」
   低密度リポ蛋白質 LDL-C ・・・ 「悪玉」

  乳酸値   ↑

  ALT(GPT)、AST(GOT)、γGTP   ↓
   肝機能障害時、肝細胞から血中へ

  赤血球
   赤芽球から生成
   肺から受け取った酸素が酸素ヘモグロビンとなり、体循環
   炭酸のうちH+を肺まで運ぶ → 二酸化炭素となって排出

   ヘモグロビン Hb
    Fe含有

    酸素ヘモグロビン HbO2
     Hb + O2 −→ HbO2

    グリコヘモグロビン HbA1c
     ヘモグロビン + ブドウ糖
     正常値:4.4〜5.8[%]
  血小板
   巨大芽球から生成
  白血球

   顆粒性白血球
    骨髄芽球から生成
   単球(単核細胞)
    単芽球から生成

    マクロファージ(大食細胞、貪食細胞)
   リンパ球   ↓

   ヒト白血球抗原 HLA   ↓
  血漿 ・・・ 液体成分
   炭酸のうちHCO3-を肺まで運ぶ → 二酸化炭素となって排出

   ヘモシアニン(ヘモチアニン)
    Cu含有

   血清
    血清アルブミン
    血清グロブリン

     免疫グロブリン   ↓

     補体 C ・・・ 蛋白質
      免疫活性化

  血液凝固

   フィブリノーゲン

  血液型
   ABO式
    A、B、O、AB
   Rh式
    Rh+、Rh-

リンパ管

 リンパ節
  ・ リンパ液の濾過(細菌、異物の処理)
  ・ リンパ芽球からリンパ球生成

 リンパ液
  リンパ球 ・・・ 白血球の一
   T細胞
    細胞性免疫
    胸腺で成熟

    抗原レセプター

    ヘルパーT細胞

    キラーT細胞(細胞傷害性T細胞) CTL Cytotoxic T Lymphocyte

    CAR−T細胞   ↓
   B細胞
    液性免疫

    抗原レセプター = 抗体   ↓
   ナチュラルキラー細胞(NK細胞)

 免疫[現象]
  自然免疫 ・・・ 非特異的
  獲得免疫 ・・・ 特異的

   抗原抗体反応
    体内に侵入した抗原を抗体が排除

   抗原
   抗体
    B細胞の抗原レセプター   ↑

    免疫グロブリン Immunoglobulin Ig ・・・ 糖蛋白
     IgM
     IgG
     IgA
     IgD
     IgE

  ワクチン   

  主要組織適合抗原複合体 MHC Major Histocompatibility Antigen Complex
   個体差が大きい遺伝子

   ヒト白血球抗原 HLA Human Leukocyte Antigen

  アレルギー反応   

外分泌腺

 導管
内分泌腺 ・・・ 導管無し

 ホルモン   ↓



 右脳
 左脳

 脳波
  α波
  β波
  θ波
  δ波

 脳内セロトニン
  睡眠、感情、

 脳髄
  大脳半球

   前頭葉
   頭頂葉
   側頭葉
   後頭葉

   大脳皮質

    大脳辺縁系

     間脳

      視床
      視床下部

     脳幹

      中脳
      橋
      延髄
       脊髄へ

       嘔吐中枢

  小脳

  脳室 ・・・ 大脳半球、間脳、小脳
   脳脊髄液生成

 脳下垂体
  前葉

   成長ホルモン STH
  中葉
  後葉

   バソプレッシン(抗利尿ホルモン)

 精神

  感情
   → 自律神経
  意志

感覚器
 眼(目)

  角膜

   房水

  眼球
   瞳
    瞳孔
    虹彩

     瞳の色遺伝子 EYCL1、EYCL3

  網膜

   視細胞 ・・・ 光受容器
    視神経へ

    桿体細胞
    錐体細胞

  視力

   近視
   遠視
  動体視力

  眼圧
   ⇔ 房水の量・流れ

  複眼
   昆虫、甲殻類、

   個眼

 耳

  外耳
  鼓膜
  中耳

   耳管
  内耳

   蝸牛

   平衡感覚器
    球形嚢
    卵形嚢
    三半規管

  聴力

 鼻(鼻腔)

 触角
  昆虫、甲殻類、

顔(顔面)

 額

  眉間

 眉

 こめかみ

 頬

 顎
  上顎
  下顎

睫[毛](まつげ)

瞼(目蓋、まぶた)

 マイボーム腺

涙腺

 涙

口(口腔)

 ヒト成人:32本

 臼歯
 犬歯

 歯根


 舌骨

 味蕾(味覚芽)

嘴(クチバシ)

唾液腺


 咽頭
 喉頭

扁桃[腺]

甲状軟骨(喉仏、のどぼとけ)

甲状腺 ・・・ 甲状軟骨の下

 甲状腺ホルモン ・・・ 全身の代謝機能促進
  チロキシン C15H11NO4I4
  トリヨードチロニン

内臓(臓器)

 胸腔
  心臓、肺、   ↓
  胸腺
   リンパ球製造
   成人になると退化して脂肪に変化

  胸膜(肋膜)

  胸水

 横隔膜

 腹腔
  胃、腸、肝臓、膵臓、腎臓、   ↓

  腹膜

  腹水

 循環器
  心臓 Heart ・・・ 血液ポンプ

   拍動

    収縮
     心臓が血液を送り出す
    拡張(弛緩)
     血液が心臓へ戻る

    拍動量
    心拍数
    心拍出量
     = 拍動量 × 心拍数
     = 酸素摂取量 / 動静脈酸素差

   心房
   心室

   血液   ↑

 呼吸器
  換気量(ヒト):5〜6[l/分]

  呼吸   ↑
   呼気
    二酸化炭素
     全身から赤血球と血漿によって肺まで運ばれる
   吸気
    酸素

   深呼吸

  気道

   気管
  肺

   全肺気量 = 肺活量 + 残気量
    肺活量
     最大吸気の後、出される最大の空気量
    残気量
     肺活量測定後、肺の中に残っている空気量

   肺胞

  肺管
   鳥類、
  気嚢
   鳥類、

  浮袋
   魚類、
  鰓(えら)
   魚類、
   アンモニア排出

  気門
   昆虫、

 消化器
  食道
  胃

   ペプシン ・・・ 蛋白質分解酵素
    蛋白質 → ペプトン

   噴門

   幽門

   反芻胃
    ウシ、

  腸[管]

   十二指腸 ・・・ 小腸の始部

   小腸
    栄養分(ブドウ糖、アミノ酸など)吸収 → 肝臓へ
     ペプトン → アミノ酸
     アミノ酸 → 有機酸(TCA回路へ) + アンモニア(肝臓へ)

    十二指腸   ↑
    空腸 ・・・ 腹の左上
    回腸 ・・・ 腹の右下

   大腸
    水分吸収

    盲腸 ・・・ 大腸の始部

     虫垂(虫様突起)
    結腸
     上行結腸
     横行結腸
     下行結腸
     S状結腸
    直腸

   肛門

  肝臓
   小腸から栄養分
   アルブミン、グロブリン合成

   糖分
    ブドウ糖 ←→ グリコーゲン(エネルギー貯蔵)   ↑
   アミノ酸

    オルニチン回路(尿素回路)
     アミノ酸がアンモニアを経て尿素となり、腎臓へ

     2NH3 + CO2 −→ CO(NH2)2 + H2O

      アルギニン + H2O −→ オルニチン + CO(NH2)2

   肝細胞

   胆液(胆汁) ・・・ 脂肪消化
    − 胆嚢 − 十二指腸へ

    ビリルビン ・・・ 胆汁色素

   胆管

    胆嚢

  膵臓 ・・・ 胃の後ろ

   ランゲルハンス島(膵島)
    α細胞
     グルカゴン
      ブドウ糖を増やす(肝臓のグリコーゲンを分解)
    β細胞
     インスリン(インシュリン) Insulin
      ブドウ糖を減らす(酸化して消費、又はグリコーゲン合成・肝臓へ)

 脾臓 ・・・ 胃の後ろ
  リンパ球など白血球の新生

 副腎 ・・・ 腎臓の上
  髄質
   ドーパミン
   アドレナリン
   ノルアドレナリン
  皮質

 泌尿器
  腎臓
   血液の濾過 → 尿
    ブドウ糖 − 濾過 − 排出されず再吸収される
     排出される場合 → 尿糖/糖尿
    蛋白質  − 濾過されない
     排出される場合 → 尿蛋白/蛋白尿
    尿素   − 濾過 − 半分近く排出、半分近く再吸収

   糸球体

  腎盂

  尿管

  膀胱

 鼠径管

 生殖器

  前立腺

   前立腺特異抗原 PSA Prostate Specific Antigen ・・・ 糖蛋白

  子宮

  配偶子
   精子
   卵細胞

  受精卵   ↑

皮(皮膚)

 真皮

  汗腺

   汗
    温熱性発汗 ・・・ 皮膚から熱を奪って蒸散
    精神性発汗(冷や汗)

   エクリン腺
   アポクリン腺

 表皮

  ケラチノサイト(角化細胞) ・・・ 表皮の大半

   ケラチン ・・・ 角質の素
  メラノサイト(色素母細胞)

   メラニン[色素]
  ランゲルハンス細胞
  メルケル細胞 ・・・ 触覚

  基底層

  角質層

 体毛

  毛幹
  毛根
  毛包(毛嚢)

  髪

 爪   ↓

クチクラ ・・・ 硬質の保護膜

 キチン   ↓



甲羅
 カメ、カニ、





肩 Shoulder

腕 Arm

 上腕(二の腕)

 肘

手 Hand

腋(わき)



 乳、乳房

  乳腺



 鳩尾(みぞおち)

 臍
背中



臀部(尻)





 膝

  半月板

足 Foot

 弁足
  水鳥、



 爪



 羽

鰭(ひれ)


 昆虫、

触手

角(ツノ)

尻尾

貝殻
 炭酸カルシウムの結晶
外套膜

葉・茎・根

 維管束
  木部
   道管(導管)
  師部
   師管

 葉 Leaf

  葉柄

  葉脈
   維管束   ↑

  気孔

  葉緑体   ↑

  クチクラ   ↑
 茎 Stem
 根 Root

  菌根

   菌根菌   ↓

  板根

球根



 花粉
  スギ、

  環境省花粉観測システム はなこさん

果実

 堅果(ドングリ)

 種子

草本

 一年生
 多年生

樹木

 針葉樹
 広葉樹

 常緑樹
 落葉樹

 樹心

 樹皮

 幹

  年輪

 枝

 木材(材木)   

遺伝

 遺伝子
  染色体   ↑

  メンデル法則
   親 P − 減数分裂 − 雑種1代 F1 − 減数分裂 − 雑種2代 F2 …

   遺伝子型/ハプロタイプ Haplotype
    対立遺伝子の組合せ

    対立遺伝子
     優性 A ・・・ 発現する形質
     劣性 a ・・・ 発現しない形質

     ホモ接合体 AA、aa
     ヘテロ接合体 Aa

    ハプログループ[分類] Haplogroup

   F1
    Aa

    ・ 優性形質発現
    ・ 対立遺伝子A、aは互いに分離して(交じり合わず)別々の配偶子へ

   F2
    AA、Aa、aA、aa
     優性:劣性 = 3:1

   二遺伝子雑種
    優性 A、B
    劣性 a、b

    F1
     AaBb

     ・ 対立遺伝子Aa、Bbは独立に遺伝する

    F2
     AABB、AABb、AAbB、AAbb、AaBB、AaBb、AabB、Aabb、aABB、aABb、aAbB、aAbb、aaBB、aaBb、aabB、aabb
     表現形質:22 = 4通り
     AB:Ab:aB:ab = 9:3:3:1

   三遺伝子雑種
    優性 A、B、C
    劣性 a、b、c

    F1
     AaBbCc

     ・ 対立遺伝子Aa、Bb、Ccは独立に遺伝する

    F2
     表現形質:23 = 8通り
     (3+1)3 = 27 + 3×9 + 3×3 + 1 ⇒ 27:9:9:9:3:3:3:1

   ・
   ・
   ・

   n遺伝子雑種

    F2
     表現形質:2n通り
     (3+1)n = 3nnC1 3n-1nC2 3n-2 + … + 1 ⇒ 3n:3n-1:…:3:1

  デオキシリボ核酸 DNA ・・・ 遺伝子本体
   燐酸 − デオキシリボース − 塩基

    塩基
     A−T、G−C

     アデニン A
     グアニン G
     シトシン C
     チミン T

   線状DNA
   環状DNA Circular DNA

   二重螺旋構造
    ヌクレオチド10個で1巻き

   半保存的複製 ・・・ 一方の鎖を鋳型としてもう一方の鎖がつくられる

   相補的DNA complementary DNA cDNA

    DNA → 転写 → mRNA → 逆転写 → cDNA

   DNA増幅
    ポリメラーゼ連鎖反応 PCR Polymerase Chain Reaction
     DNAポリメラーゼ   ↓

   核DNA
   ミトコンドリアDNA mtDNA
    環状DNA

   原核生物(細菌)
    核様体DNA
    プラスミド Plasmid ・・・ 細胞質DNA

 ゲノム Genome
  = 全遺伝情報
   当初は半数染色体組

  総塩基[対]数 ・・・ ゲノムサイズ

   塩基対数(ベースペア) [bp]

    [kbp]、[Mbp]、

  遺伝子   ↑
  非遺伝子領域

  染色体地図

   遺伝子座 Locus ・・・ 遺伝子の位置

  ヒト
   2n = 46

   核DNA
    32億5400万[bp]
    遺伝子数:約3万

    常染色体
     第1染色体

      Rh式血液型   ↑
     第2染色体
     第3染色体
     第4染色体
     第5染色体
     第6染色体

      主要組織適合抗原複合体 MHC   ↑
     第7染色体

      言語遺伝子 FOXP2
     第8染色体
     第9染色体

      ABO式血液型   ↑
     第10染色体
     第11染色体
     第12染色体
     第13染色体
     第14染色体
     第15染色体

      瞳の色遺伝子 EYCL1、EYCL3   ↑
     第16染色体
     第17染色体

      癌抑制遺伝子(腫瘍抑制遺伝子) p53、TP53
     第18染色体
     第19染色体
     第20染色体
     第21染色体
     第22染色体
    性染色体
     X染色体
     Y染色体 Y-DNA

      Y-DNAハプログループ
   mtDNA
    16569[bp]
    遺伝子数:37

    Dループ領域 ・・・ DNA多型

     mtDNAハプログループ

   JSNP − 統合マップブラウズ

 DNA多型 ・・・ 同種間のDNA配列の多様性
  個体識別が可能

  一塩基多型 SNP[s] Single Nucleotide Polymorphism ・・・ 染色体が1塩基異なっている部位

  主要組織適合抗原複合体 MHC   ↑

 遺伝子組み換え GM Genetically Modified
  遺伝子を切り取って、代わりに別の遺伝子を挿入して置換

  ベクター   

  ゲノム編集 Genome Editing

   DNA切断酵素 ・・・ ヌクレアーゼ   ↓
   ガイド ・・・ 目的の遺伝子を探す
    蛋白質、RNA

   クリスパー・キャスナイン CRISPR/Cas9
    DNA切断酵素:Cas9
    ガイド:RNA
    ベクター:アデノ随伴ウイルス

   キメラ抗原受容体 CAR Chimeric Antigen Receptor ・・・ 人工
    CAR−T細胞

  遺伝子治療   



 葉緑体   ↑



 子実体
  キノコ(茸)
   傘
   柄

 菌糸

 胞子

 菌根菌

  菌根   ↑

 菌輪

 カビ(黴)

細菌(バクテリア)

 グラム染色
  グラム陽性菌 ・・・ 紫
   細胞壁の外側に外膜無し
  グラム陰性菌 ・・・ 赤
   細胞壁の外側に外膜有り
   病原性・高

発酵

 乳酸発酵
  解糖系   ↑

  乳酸菌

 アルコール発酵
  C6H12O6 −→ 2C2H5OH + 2CO2

  酵母菌

  酒

 酒、味噌、醤油などの醸造

  麹菌(ニホンコウジカビ)

腐敗

ウイルス   

進化

 ・ 表現形質
 ・ 分子レベル

 隔離

 自然選択(自然淘汰) Natural Selection

  突然変異遺伝子の集団全体への拡がり ⇒ 種の分化

  ※ 環境変異は遺伝しない
    個体が一生の間に獲得した形質は遺伝しない

 交雑(異種交配)

  遺伝子「汚染」

 突然変異

  突然変異遺伝子
   劣性で有害なものが多い

 遺伝子頻度
  各種対立遺伝子の割合

  遺伝的浮動
   自然選択が起こるなどして遺伝子頻度が増減する現象
   小集団ほど起こりやすい

 ハーディー−ワインベルク法則
  遺伝子比率が一定の集団(自然選択が起こらない集団)で ・・・ メンデル集団
  対立遺伝子A、aの遺伝子頻度がp:q(q = 1−p)であれば
  集団全体の遺伝子型頻度はAA:Aa:aa = p2:2pq:q2
   世代を繰り返しても変化しない

  (pA + qa)2 = p2AA + 2pqAa + q2aa

 … 類人猿 … ヒト

生態系 Ecosystem

 炭素循環
  大気・海洋 − 生物 − 大気・海洋
             − 地中 − 大気・海洋
 窒素循環
  大気・海洋 − 生物 − 大気・海洋
             − 地中 − 大気・海洋

  窒素同化   ↑
  窒素固定   ↑

 食物連鎖
  捕食者
  生産者
  分解者

 なわばり

 擬態

 生物モデル ・・・ 数理生態学

  マルサスモデル
   個体数増加速度(人口増加速度) dP/dt  ∝ 個体数(人口) P
    dP/dt = mP
     m:マルサス係数 ・・・ 増加率(成長率)
   ⇒ 指数関数的増加
    P = P0emt
     P0:t=0における個体数(人口)
    ・・・ 微分方程式 y′= ky ⇒ y = Aekx、P0=Aより

  ロジスティック方程式
   dP/dt = rP−rP2/K = r(1−P/K)P
    −rP2/Kは増加が抑えられる効果(密度効果)
     K:環境収容力
   ⇒ 増加から平衡状態(P=K)へ

  ロトカ・ボルテラ方程式
   2種、3種の競合、

  感染症数理モデル   

 動物相(ファウナ)
 植物相(フロラ)

 珊瑚礁(サンゴ礁)

  礁池

  裾礁
  堡礁
  環礁

  サンゴ年輪

  白化

 マングローブ林 Mangroves
  ヒルギ、

 森林

  高山帯

  森林限界

 竹林

 土壌

肥料
 三要素 = N、P、K

 堆肥
 化学肥料

農薬

ホルモン ・・・ 内分泌腺で生成
 成長ホルモン、抗利尿ホルモン   ↑
 甲状腺ホルモン   ↑
 グルカゴン、インスリン   ↑
 ドーパミン、アドレナリン、ノルアドレナリン   ↑
 男性ホルモン
  テストステロン
 女性ホルモン
  エストロゲン
 昆虫ホルモン

  脱皮ホルモン   ↑
 植物ホルモン
  アブシシン酸   ↓

炭水化物

 糖度 %
  溶液中の糖分の含量

 多糖類
  デンプン 澱粉 (C6H10O5)n

   成分
    アミロース
    アミロペクチン
  グリコーゲン (C6H10O5)n
  セルロース (C6H10O5)n

   ナノセルロース ・・・ 直径10[nm]

   硝酸セルロース   

   パルプ   

 二糖類
  麦芽糖(マルトース) C12H22O11
  ショ糖(スクロース) C12H22O11
   = 砂糖

   砂糖

    氷砂糖

 単糖類

  アルコール発酵   ↑

  六炭糖(ヘキソース)
   ブドウ糖(グルコース) Glucose C6H12O6
    生命のエネルギー源
    デンプン −→ デキストリン −→ 麦芽糖 −→ ブドウ糖
   果糖(フルクトース) C6H12O6
  五炭糖(ペントース)
   リボース C5H10O5
   デオキシリボース C5H10O4

配糖体(グリコシド)

 サポニン
  植物、ヒトデ、

ムコ多糖 ・・・ アミノ糖含有多糖
 粘質成分

 ヒアルロン酸
 キチン
 コンドロイチン

アミノ糖(グリコサミン)

 グルコサミン C6H13NO5
 ガラクトサミン C6H13NO5

蛋白質(タンパク質) Protein ・・・ 生物の主成分
 胃・腸で分解

 α−アミノ酸から蛋白質合成   ↓

 ポリペプチド ・・・ アミノ酸5個以上

 テトラペプチド

 トリペプチド

 ジペプチド

 ペプチド
  ペプチド結合 −CO−NH−

 アミノ酸

  α−アミノ酸 R−CH(NH2)COOH
   20種

グリシンGly G H−CH(NH2)COOH
アラニンAla A CH3−CH(NH2)COOH
バリンVal V C3H7−CH(NH2)COOH
ロイシンLeu L C4H9−CH(NH2)COOH
イソロイシンIle I C4H9−CH(NH2)COOH
セリンSer S CH2OH−CH(NH2)COOH
トレオニンThr T C2H4OH−CH(NH2)COOH
アスパラギン酸Asp D CH2COOH−CH(NH2)COOH
グルタミン酸Glu E C2H4COOH−CH(NH2)COOH
アスパラギンAsn N CH2CONH2−CH(NH2)COOH
グルタミンGln Q C2H4CONH2−CH(NH2)COOH
システインCys C CH2SH−CH(NH2)COOH
メチオニンMet M C2H4SCH3−CH(NH2)COOH
フェニルアラニンPhe F C7H7−CH(NH2)COOH
チロシンTyr Y C7H7O−CH(NH2)COOH
トリプトファンTrp W C9H8N−CH(NH2)COOH
リシンLys K C4H10N−CH(NH2)COOH
アルギニンArg R C4H10N3−CH(NH2)COOH
ヒスチジンHis H C4H5N2−CH(NH2)COOH
プロリンPro P C3H6−CH(NH)COOH

   必須アミノ酸(ヒト)
    バリン、ロイシン、イソロイシン、トレオニン、フェニルアラニン、トリプトファン、リシン、メチオニン

  オルニチン C5H12N2O2
   オルニチン回路   ↑
  シスチン(ジシステイン)
  ・
  ・
  ・

 アルブミン
  肝臓で合成
  血液中の総蛋白の約70%
  正常値:約4〜5[g/dl]
   低い場合、肝機能低下、栄養失調など

  血清アルブミン   ↑
  卵白アルブミン

 グロブリン
  肝臓などで合成

  血清グロブリン   ↑

 アルブミン/グロブリン比(A/G比)

 酵素(生体触媒) Enzyme

  基質特異性 ・・・ 酵素の種類と作用する物質(基質)が決まっている

  ヒドロラーゼ
   加水分解酵素

   アミラーゼ ・・・ デンプンの分解
  デヒドロゲナーゼ
   脱水素酵素

  カタラーゼ ・・・ 過酸化水素の分解

  トランスアミナーゼ/トランスフェラーゼ
   転移酵素

   アラニントランスアミナーゼ ALT = グルタミン酸ピルビン酸トランスアミナーゼ GPT

   アスパラギン酸トランスアミナーゼ AST = グルタミン酸オキサロ酢酸トランスアミナーゼ GOT

   キナーゼ
    リン酸化酵素

   γグルタミルトランスフェラーゼ γGT、γGTP

  ポリメラーゼ Polymerase
   合成酵素

   DNAポリメラーゼ
   RNAポリメラーゼ
  ヌクレアーゼ Nuclease
   分解酵素

   制限酵素 ・・・ DNA切断酵素

    Cas9

  プロテアーゼ Protease
   蛋白質分解酵素

   アンジオテンシン変換酵素 ACE Angiotensin-Converting Enzyme
    ACE1
    ACE2

  補酵素(コエンザイム)

   アセチルCoA(アセチルコエンザイムA) CoA−S−CH3CO

   デヒドロゲナーゼ補酵素
    ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド NAD = 補酵素I
     NAD+(NAD酸化型) + H2 −→ NADH(NAD還元型) + H+
    ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド燐酸 NADP = 補酵素II

     光合成 明反応   ↑
    フラビンアデニンジヌクレオチド FAD
     FAD+ + H2 −→ FADH2

 グロビン

 ヘム蛋白質
  ヘモグロビン   ↑
  ミオグロビン   ↑

 サイトカイン ・・・ 免疫反応で細胞が産生
  インターフェロン IFN
  インターロイキン IL
  ・
  ・
  ・

  ケモカイン

 アミロイド

  アミロイドβ(βアミロイド) Aβ

 コラーゲン

  ゼラチン
 ケラチン   ↑
 ・
 ・
 ・

糖蛋白質 Glycoprotein ・・・ 蛋白質 + 糖

 ムチン(粘素)

核酸
 ヌクレオチド Nucleotide
  燐酸 − 五炭糖 − 塩基

 デオキシリボ核酸 DNA   ↑
 リボ核酸 RNA
  燐酸 − リボース − 塩基

   塩基
    A−U、G−C

    アデニン A
    グアニン G
    シトシン C
    ウラシル U

  リボソームRNA rRNA ribosomal RNA ・・・ リボソームの一部

   16S rRNA

    微生物などの系統解析
   18S rRNA
  運搬RNA(転移RNA) tRNA transfer RNA
   アミノ酸と結合してリボソームへ運搬
  伝令RNA mRNA messenger RNA
   DNAの一方の鎖を鋳型として塩基配列が転写されたRNA

  蛋白質合成
   リボソーム上で、mRNAとtRNAが結合 → アミノ酸がペプチド結合
    α−アミノ酸   

   遺伝子暗号(コドン) Codon ・・・ mRNAの3組の塩基が、アミノ酸を指定

グリシンG GGU、GGC、GGA、GGG
アラニンA GCU、GCC、GCA、GCG
バリンV GUU、GUC、GUA、GUG
アスパラギン酸D GAU、GAC
グルタミン酸E GAA、GAG
フェニルアラニンF UUU、UUC
チロシンY UAU、UAC
システインC UGU、UGC
トリプトファンW UGG
セリンS UCU、UCC、UCA、UCG、AGU、AGC
メチオニンM AUG
トレオニンT ACU、ACC、ACA、ACG
アスパラギンN AAU、AAC
リシンK AAA、AAG
イソロイシンI AUU、AUC、AUA
ロイシンL UUA、UUG、CUU、CUC、CUA、CUG
アルギニンR AGA、AGG、CGU、CGC、CGA、CGG
プロリンP CCU、CCC、CCA、CCG
ヒスチジンH CAU、CAC
グルタミンQ CAA、CAG

    開始コドン ・・・ 蛋白質合成開始
     = メチオニン AUG
    終止コドン ・・・ 蛋白質合成終了
     = UAA、UAG、UGA

テルペン(イソプレノイド)
 植物などが生成
 アセチルCoA → メバロン酸 → イソペンテニルピロリン酸 IPP → テルペン
  アセチルCoA   ↑

  メバロン酸 MVA C6H12O4

  イソペンテニルピロリン酸 IPP C5H12O7P2

 アブシシン酸(アブシジン酸) ABA C15H20O4
  植物ホルモン
   乾燥時の気孔閉鎖(蒸散阻害)、発芽阻害、

 フィトール C20H40O

 ステロール(ステリン)

  コレステロール   ↑

 カロテノイド(カロチノイド) Carotenoid

  カロテン(カロチン) C40H56
   プロビタミンA ・・・ ビタミンAの前駆体   ↓

   αカロテン
   βカロテン
   γカロテン
  リコピン C40H56
  ルテイン C40H56O2
  ゼアキサンチン C40H56O2
  アスタキサンチン C40H52O4

 天然ゴム   ↓

ゴム

 天然ゴム ・・・ ポリテルペン

油脂

 沃素価
  油脂100[g]に付加できる沃素のグラム数
  沃素価・大 − 油脂中の脂肪酸の不飽和度(C=C結合の数)・多 − 酸化しやすい

 鹸化
  脂肪 + KOH(or NaOH) → 脂肪酸塩(石鹸など) + グリセリン

  鹸化価
   油脂1[g]を鹸化するのに必要なKOH(or NaOH)のミリグラム数

 脂質
  脂肪[油]
   脂肪 + 水 → 脂肪酸 + グリセリン (高温又は消化酵素)

    β酸化系 ・・・ 炭水化物不足時
     脂肪酸 → アセチルCoA(TCA回路へ)
     グリセリン → ピルビン酸(TCA回路へ)

   体脂肪率

    男 25%以上 → 肥満
    女 30%以上 → 肥満

   血中脂肪
   内臓脂肪
   皮下脂肪 ・・・ 分解されにくい → 肥満

   脂肪酸
    飽和脂肪酸 ・・・ 酸化しにくい
    不飽和脂肪酸 ・・・ 酸化しやすい
     一価不飽和脂肪酸
     多価不飽和脂肪酸

     トランス脂肪酸 Trans Fat

   グリセリド
    モノグリセリド
    ジグリセリド
    トリグリセリド ≒ 中性脂肪

  蝋(ワックス)   

  植物性

   大豆油(ダイズ油)
   菜種油(ナタネ油) ・・・ アブラナ
   ゴマ油
   ヒマシ油 ・・・ ヒマ(トウゴマ)
   オリーブ油
   ヤシ油
   パーム油 ・・・ アブラヤシ
   ・
   ・
   ・

  動物性

   馬油(バーユ)

食品

 栽培
 養殖
 畜産

 衛生

 栄養[分]
  炭水化物(デンプン)   ↑
   糖質(≒糖分)
   食物繊維 ・・・ 難消化性
  蛋白質   ↑
  脂質
   脂肪   ↑
  無機塩類(ミネラル) ・・・ 骨、血液の成分
   Na 食塩(塩分)
   Ca 乳製品
   Mg
   Fe
   Cu
   Zn
   ・
   ・
   ・
  ビタミン ・・・ 生体に不可欠
   ビタミンA(レチノール) C20H30O

    プロビタミンA   ↑
   ビタミンB複合体
    ビタミンB1(チアミン)
    ビタミンB2(リボフラビン)
    ナイアシン
     ニコチン酸 C6H5NO2
    パントテン酸
    ビタミンB6(ピリドキシン、)
    ビタミンB12(シアノコバラミン、)
   ビタミンC(L−アスコルビン酸) C6H8O6
   ビタミンD(カルシフェロール)
   ビタミンE(トコフェロール、)
   ビタミンH(ビオチン) ・・・ ビタミンB7
   ビタミンK(フィロキノン、)
   ビタミンM(葉酸) ・・・ ビタミンB9

   ビタミン様物質
    ヘスペリジン、 ・・・ ビタミンP   
    キャベジン ・・・ ビタミンU

   脂溶性
    A、D、E、K
   水溶性
    B、C、H、M