高校生物基礎 原核細胞と真核細胞—核の有無から細胞の模式図を読み分ける｜武蔵野個別指導塾

細胞壁を手がかりにした誤答を見直し、原核細胞と真核細胞の区別では核を調べます。

定期テスト前に細胞の模式図を見直していると、細胞壁が描かれた図を見て、原核細胞だと判断する場面があります。細胞壁は植物の細胞にも見られるため、それだけでは区別できません。核があるかを先に確かめ、細胞壁や葉緑体などの情報を組み合わせると、判断の根拠を明確にできます。ここでは核、細胞膜、細胞壁、葉緑体、ミトコンドリアを中心に図を読みます。

要点（結論から）

• 核膜に包まれた核の有無で原核細胞と真核細胞を分けます。
• 細胞膜は両者にあり、細胞壁は分類の決め手になりません。
• 原核細胞にもDNAがあり、植物の細胞にもミトコンドリアがあります。

問題で見られる3つの形

まず、細胞の図から名称や細胞の種類を選ぶ問題があります。図中の線が細胞の境界なのか、その外側にある細胞壁なのかを確かめます。円形の構造が描かれていても、凡例や設問の説明を読まずに核だと決めることはできません。模式図は見やすさのために形や配置を簡略化しているからです。

次に、複数の細胞の特徴を表にして、原核細胞と真核細胞を分ける問題があります。核の有無が分類の基準です。細胞壁の有無は、核による分類と別の列として扱います。表の行を横に追い、同じ細胞について与えられた特徴をまとめて判断します。

最後に、誤った分類の理由を説明する問題があります。「植物にも細胞壁がある」だけで終えず、植物の細胞が核をもつ真核細胞であることまでつなぐと、なぜ細胞壁だけでは分類できないのかが伝わります。図に情報が足りないときには、断定できないと答える判断も必要です。

核を起点に構造を整理する

細胞膜は細胞の内側と外側を隔てる膜で、原核細胞にも真核細胞にもあります。細胞壁は細胞膜の外側にある丈夫なつくりです。細胞壁がある場合でも細胞膜がなくなるわけではありません。図では外側から内側へ線をたどり、それぞれの名称を確かめます。

原核細胞には、核膜に包まれた核がありません。遺伝情報を担うDNAは細胞内に存在します。したがって「核がない」と「DNAがない」は異なる説明です。一方、真核細胞は核膜に包まれた核をもちます。細菌の細胞は原核細胞、植物や動物の細胞は真核細胞の例です。

図1は構造の位置関係を簡略化した模式図です。囲みの中にある「核」は核膜に包まれた核を表し、原核細胞の「DNA」は核の外にあることを示します。形や大きさの比率を実物どおりに表す図ではありません。

図1のように、両者に細胞膜があります。左の例には細胞壁があり、右の植物の細胞の例にも細胞壁があります。葉緑体は光合成を行う細胞小器官、ミトコンドリアは呼吸に関わる細胞小器官です。植物の細胞にはミトコンドリアもあり、植物も呼吸します。葉緑体をもつ真核細胞がある一方、動物の細胞は葉緑体をもちません。植物の細胞でも部位によって葉緑体が見られないことがあります。

ここで押さえたいのは、個々の構造の有無と分類の基準を混ぜないことです。核をもつと示されれば真核細胞です。葉緑体が見えないことだけから原核細胞とは決められません。また、細胞壁をもたない動物の細胞も真核細胞です。細胞壁の材料や小器官の内部構造の詳細には立ち入りません。

細胞を比べるとき、表の「なし」が本当に観察結果として与えられているかも重要です。調べていない項目には「不明」と書き、調べて存在しないと確かめた場合の「なし」と分けます。この区別があると、調査の結果から言えることと、追加で確かめるべきことが見えてきます。たとえば細胞壁の存在だけを確認した観察では、その細胞の核について新たな結論は出ません。

基本例題：表の列を横にたどる

次の表は学習用に自作した資料です。各欄の「あり」「なし」は、それぞれの細胞について示された構造の有無を表します。P、Q、Rを原核細胞と真核細胞に分け、それぞれの記号と、分類に用いた構造の名称を答えてください。

図2は表の核と細胞壁の列を抜き出した模式図です。矢印は分類の判断の向きを示し、物質の移動を表しません。細胞壁が同じ「あり」でも、核の欄で分類が分かれます。

図2を見ながら、まずPの行をたどります。核が「なし」なのでPは原核細胞です。細胞壁はありますが、細胞壁の有無ではなく核の欄を分類の根拠にします。次にQは核が「あり」なので真核細胞です。Qにも細胞壁がありますから、細胞壁があることは原核細胞と判断する十分な根拠にはなりません。

Rは核が「あり」なので真核細胞です。Rの細胞壁は「なし」ですが、核があるという判断は変わりません。したがって答えは、原核細胞がP、真核細胞がQとR、分類に用いた構造が核です。

答えを元の表へ戻して点検します。Pは核なし、QとRは核ありという条件にそれぞれ一致します。QとRの葉緑体の欄は異なりますが、いずれも核ありなので真核細胞という分類に矛盾しません。Rに細胞膜があることも読み落とさないようにします。細胞壁がないことは、細胞膜がないことを意味しないためです。

この資料は各欄の有無が確定している問題です。もし核の欄が空欄なら、細胞壁の欄から核の有無を補ってはいけません。表にある情報と、自分が思い浮かべた生物の例を区別することが、図表問題を読む出発点です。

少し難しい例題：情報が不足しているとき

ある学習用の自作資料に、細胞Sと細胞Tについて次の観察結果が記されています。Sには細胞膜と細胞壁があり、核については調べていません。Tには核とミトコンドリアがあり、細胞壁については調べていません。SとTのそれぞれについて、原核細胞か真核細胞かを判断できるか答え、理由を1文ずつ書いてください。

Sは判断できません。細胞壁は原核細胞の例にも、植物の真核細胞にもあるためです。細胞膜があるという情報も両者に共通し、分類の決め手にはなりません。核を調べたという条件がない以上、核がないとも、あるとも決められません。

Tは真核細胞と判断できます。核があると示されているためです。細胞壁の有無は不明ですが、その情報がなくても核の有無による分類はできます。ミトコンドリアの記載もありますが、解答の根拠として核の記載を使えば、どの基準で分けたかが明確です。

検算として、結論を条件へ戻します。Sに核ありを仮に加えた場合と核なしを仮に加えた場合は、どちらも元の記述と矛盾しません。両者では分類が異なるため、元の情報だけでは決まりません。Tに核なしを加えると、元の「核あり」と矛盾します。よってTの分類は与えられた条件から決まります。

模式図に描かれていない場合も注意が必要です。「描かれた構造がその細胞の全構造である」と説明されていなければ、描かれていないことと存在しないことは同じではありません。図の凡例や問題文が省略をどう扱っているかを確かめてから、有無を判断します。

誤答をほどく：壁と核を同じ印にしない

「細胞壁があるので必ず原核細胞」という答えは誤りです。原因は、細胞壁をもつ原核細胞の例を、そのまま分類の定義にしてしまうことです。原核細胞の例に細胞壁があるという事実から、細胞壁をもつ細胞がすべて原核細胞だとは導けません。

図3は、この誤りを直すための判断の道筋を示す模式図です。矢印は判断の順序を表します。細胞壁を見つけた後で、核の情報を探す点に注目してください。

図3のように、核ありなら真核細胞、核なしなら原核細胞とします。核の情報がなければ、追加の情報が必要です。「核が描かれていない」と「核がないと示されている」も区別します。省略の可能性がある図なら、問題文の条件を確認してから答えます。

もう1つの誤りは「原核細胞にはDNAがない」という答えです。核はDNAを包む構造の名称であり、核がないこととDNAがないことは別です。原核細胞のDNAは核膜に包まれた核の中にはありません。位置を言葉にして説明すると、核とDNAを混同しにくくなります。

「植物の細胞には葉緑体があるからミトコンドリアはない」という誤りもあります。両者は別の構造で、植物の細胞にもミトコンドリアがあります。葉緑体の有無を確認する欄と、ミトコンドリアの欄を分けて読みます。見つけた特徴1つから、別の構造の不存在を勝手に補わないことが修正の要点です。

練習：条件から言える範囲を選ぶ

次の問題はすべて自作の学習用資料です。解答は問題をまとめた後に置いています。各問では示された条件を使い、指定された形式で答えてください。

問1

細胞Aは核をもち、細胞壁をもちません。細胞Bは核をもたず、細胞壁をもちます。AとBをそれぞれ原核細胞か真核細胞か、名称で答え、判断に使った構造を1つ書いてください。

問2

細胞Cには細胞膜と細胞壁があるとわかっていますが、核は調べていません。Cを原核細胞と断定できるか、「できる」か「できない」で答え、理由を1文で書いてください。

問3

ある植物の細胞Dには、核、細胞膜、細胞壁、葉緑体、ミトコンドリアがあるとします。Dの分類を名称で答え、光合成に関わる構造と呼吸に関わる構造をそれぞれ1つずつ書いてください。

問4

細菌の細胞Eには核膜に包まれた核がなく、DNAがあります。「Eには核がないのでDNAもない」という説明の誤りを、核とDNAという2語を使って1文で直してください。

練習の答えと読み直し

問1の答えは、Aが真核細胞、Bが原核細胞、判断に使った構造は核です。Aは核あり、Bは核なしという条件からそれぞれ決まります。答えを条件に戻すと、Aに細胞壁がないことも、Bに細胞壁があることも、核による分類と矛盾しません。細胞壁の違いを根拠に置き換えないようにします。

問2の答えは「できない」です。理由は、細胞壁は原核細胞の例にも植物の真核細胞にもあるため、核の有無が不明な条件では分類が決まらないからです。Cに核がある場合とない場合を考えても、どちらも元の細胞膜と細胞壁の条件を破りません。判断できない理由を、情報が不足している構造まで示すことが大切です。

問3の答えは、真核細胞、葉緑体、ミトコンドリアです。核があるので真核細胞とし、光合成と呼吸に関わる構造をそれぞれ選びます。元の条件では両方の小器官がDにあるので、2つの答えを同じ細胞に戻しても矛盾しません。細胞壁があることは核による分類を変えません。

問4の解答例は「核膜に包まれた核がない細胞にもDNAは存在します」です。Eの条件に戻すと、核がないこととDNAがあることの両方を保っています。核の不存在からDNAの不存在を結論していた点を直します。DNAが核の中にあると書くと、与えられた条件と合わないため注意します。

要点を短く残す

• 核膜に包まれた核の有無で原核細胞と真核細胞を分けます。
• 細胞膜は両者にあり、細胞壁は分類の決め手になりません。
• 原核細胞にもDNAがあり、植物の細胞にもミトコンドリアがあります。
• 描かれていない構造を、条件の確認なしに「ない」と決めません。

分類の答案では、名称だけでなく根拠を添える練習をします。核があるという観察と、真核細胞という結論を一続きの文にすると、判断に使った条件を読み手が追えます。核が不明な場合は、不明である箇所を明示して結論を保留します。

どこで迷ったかを見つける

図を見て細胞壁から直ちに分類した場合は、核の欄を隠しても結論が決まるか試します。植物の細胞にも壁があることを図に戻して確かめると、壁だけでは決まらない理由を説明できます。核とDNAを混同する場合は、それぞれが構造の名前なのか、遺伝情報を担う物質の名前なのかを言葉で分けます。

個別指導で確かめるなら、図の外側から細胞壁と細胞膜を指し、次に核の有無が明示されている箇所を示してもらいます。さらに、核の情報を消した資料で何が言えなくなるかを尋ねます。根拠のある結論と情報不足を区別できれば、初めて見る模式図でも核を手がかりに判断できます。