主な相違点 – 細胞内消化と細胞外消化
従属栄養生物は、エネルギーに富んだ食物を摂取することでエネルギーを得ています。
摂取した食物は、栄養分として吸収するために小さな化合物に消化される必要がある。
上記の生物における食物の消化方法には、細胞内消化と細胞外消化の2つがあります。
細胞内消化は、主に原生動物のような単細胞生物で行われる。
また、消化器官を持つ動物や菌類では、細胞外消化が行われる。
細胞内消化と細胞外消化の主な違いは、細胞内消化が細胞内の食液胞内で行われるのに対し、細胞外消化は細胞外の消化管内腔や腐敗有機物上で行われる点です。
細胞内消化とは？
細胞内消化とは、物質を小さな成分に分解することが細胞内で行われる消化の一形態です。
ライソゾームに貯蔵されている加水分解酵素が、食物粒子の化学的消化を担う。
細胞内消化は、異食性消化と自食性消化の2種類に分類される。
異食性消化
異食性消化とは、エンドサイトーシスによって細胞内に取り込まれた分子を分解することである。
細胞内消化の際に摂取された食物の分解は、食作用と呼ばれるプロセスで起こる。
エンドサイトーシス小胞または食液胞がリソソームと融合し、食液胞の内部で化学的な消化が行われる。
栄養分は小胞の壁を通して細胞質へ拡散する。
難消化性物質はエキソサイトーシスにより排泄される。
図1：アメーバの貪食作用
アメーバにおける異食性消化の様子を図1に示す。
オートファジー消化
細胞内の分子や小器官を消化するために、細胞内でオートファジー（自食作用）が起こる。
オートファジーは、細胞内の損傷したタンパク質、凝集体、小器官を再利用することで、細胞内のエネルギー源を維持する。
分解された最終生成物は、枯渇した細胞成分を補充するためのビルディングブロックとして使用することができます。
これにより、オートファジーは、細胞のエネルギーレベルのバランスをとることで、ストレス時の細胞の生存を促進する。
また、細胞から不要な成分を取り除くこともできます。
したがって、オートファジーは生存を促進し、栄養不足のような細胞のストレスに耐えることができる。
しかし、オートファジーは、ミトコンドリアのような細胞内の活性な小器官を破壊することで、細胞を死滅させる。
細胞外消化とは何か
細胞外消化とは、物質をより小さな成分に分解することが、細胞の外で行われる消化の一形態であることを指す。
このため、加水分解酵素は細胞膜を経由して食品に分泌される。
動物では、細胞外での消化は消化管の内腔で行われる。
動物の消化管は、口、食道、胃、小腸、大腸、肛門などの部位に区別される。
食物の消化過程では、それぞれの部位が異なる機能を持つ。
初期の領域は食物の機械的消化に関与し、後期の領域は化学的消化と栄養分の吸収に関与する。
唾液腺、胃腺、膵臓腺、腸腺は、内腔に消化酵素を分泌する。
ヒトの消化管の構成要素を図2に示す。
しかし、菌類では、加水分解酵素は腐敗した有機物に対して分泌される。
消化された単純な栄養素は、細胞壁を通して吸収される。
菌類では、食べ物の消化は細胞内では行われないので、このような消化は細胞外消化と考えられている。
バクテリアも菌類と同じように細胞外消化を行う。
このように、菌類も細菌も分解者と呼ばれ、生態系における栄養塩の循環に重要な役割を担っている。
細胞内消化と細胞外消化の類似性
- 細胞内消化と細胞外消化は、食物の消化に関わる2種類のメカニズムです。
- 細胞内消化と細胞外消化のどちらにも酵素が関与している。
- 細胞内消化と細胞外消化のどちらも、複雑な化合物を単純な化合物に分解する。
- 細胞内消化と細胞外消化の両方が、栄養素の吸収を促進する。
細胞内消化と細胞外消化の違い
定義
細胞内消化。
細胞内消化とは、物質を小さな成分に分解することが、細胞内で行われる消化の一形態であることを指す。
細胞外消化。
細胞外消化とは、物質をより小さな成分に分解することが、細胞の外で行われる消化の一形態です。
発生場所
細胞内消化。
細胞内消化は、細胞内の食液胞の中で行われる。
細胞外消化。
細胞外消化は、細胞外の消化管内腔や腐敗した有機物で起こる。
摂取量
細胞内消化。
細胞内消化では、貪食小胞を通じて摂取される。
細胞外消化。
細胞外消化では、口から摂取される。
メカニズム
細胞内消化。
ライソゾーム内の消化酵素が食胞に分泌され、細胞内消化が行われる。
細胞外消化。
消化管の腺から内腔に消化酵素が分泌され、細胞外消化が行われる。
菌類は、腐敗した有機物に対して消化酵素を分泌する。
消化の種類
細胞内消化。
細胞内消化では、食物の化学的消化のみが行われる。
細胞外消化。
機械的消化と化学的消化の両方が、動物の細胞外消化で行われる。
吸着方法
細胞内消化。
細胞内消化：栄養素は液胞の膜を通して細胞質内に拡散する。
細胞外消化。
動物の細胞外消化では、栄養分は腸管上皮から血液中に吸収される。
菌類では、細胞壁を通して栄養分が吸収される。
難消化性物質の排泄
細胞内消化。
細胞内消化：難消化性物質は、細胞外消化により排泄される。
細胞外消化。
細胞外消化：難消化性物質は、肛門から排泄される。
複雑さ
細胞内消化。
細胞内消化はシンプルな消化のメカニズムです。
細胞外消化。
細胞外消化は複雑な消化のメカニズムです。
コンポーネント
細胞内消化。
細胞内消化には小胞が関与している。
細胞外消化。
臓器や腺は細胞外消化に関与している。
例
細胞内消化。
原生動物では、細胞内消化が行われる。
細胞外消化。
細胞外消化は、バクテリア、菌類、消化管を持つ動物で起こる。
結論
動物や原生動物が摂取した食物を消化する方法には、細胞内消化と細胞外消化の2種類があります。
原生動物では、摂取された食物粒子は細胞内消化によって食胞内で消化される。
一方、消化管を持つ動物では、消化は消化管の内腔内で細胞外消化により行われる。
細胞内消化と細胞外消化の主な違いは、それぞれの消化機構の位置と複雑さです。
