細胞膜 - 科学

形質膜はすべての細胞種に存在し、原核細胞と真核細胞の両方で同様の機能と基本構造を持ち、これらの細胞の限界を決定する生物学的障壁であり、細胞内環境を細胞外環境から分離します。

これは半透過性であり、一部の物質の受動的輸送、つまりエネルギーや輸送タンパク質を使用せずに環境と行われる交換を可能にする細孔を持っています。真核生物の細胞では、この膜が細胞骨格の基礎となり、それが細胞の形状を決定します。

細胞膜についてのまとめ

原形質膜または細胞膜としても知られる原形質膜は、原核生物か真核生物かを問わず、すべての細胞に存在し、細胞を取り囲み、外部環境から隔離しています。厚さは6〜10ナノメートル、つまり非常に薄く、光学顕微鏡では見ることができず、電子顕微鏡でのみ観察できます。

何人かの科学者が長年にわたって細胞膜の構造を研究し、それがどのように機能するかを説明しようと試みてきました。 1885 年にナーゲリとクラマーは細胞膜の存在を発見しましたが、リン脂質二重層の構造は 1925 年にゴーターとグレンデルによって初めて提案されました。

1972 年に、シンガーとニコルソンは、今日私たちが知っている流体モザイクと呼ばれるモデルを提案しました。この原理によれば、原形質膜は硬い構造ではないため、脂質とタンパク質はある程度の自律性を持って動き、その流動性が保証されます。

細胞膜は基本的に脂質とタンパク質で構成されており、各要素の量は細胞の種類に応じて異なります。したがって、原形質膜にはリポタンパク質組成があり、存在する主な脂質はリン脂質であると言えます。真核生物の細胞膜には炭水化物とコレステロールも含まれています。

リン脂質分子は、リン脂質二重層と呼ばれる 2 本の平行線に分布しており、各リン脂質には、水との親和性 (親水性) を持つリン酸基とグリセロールで構成される極性頭部と、脂肪酸で構成される非極性尾部が含まれています。水との親和性を持たない（疎水性）。

流体モザイクモデルによると、膜には周辺タンパク質と統合タンパク質という 2 種類のタンパク質があり、さまざまな方法で分布することができます。タンパク質は物質を輸送する役割を担っています。

周辺タンパク質は膜から簡単に除去され、リン脂質二重層を破壊しない極性試薬にさらされた後でも膜から分離できます。それらは極性端を提供するカーボンテールに結合しておらず、弱い静電結合により表面に結合しています。

組み込まれたタンパク質は、膜が解けた場合にのみ膜から分離し、二重層を破壊した後に除去できます。それらは炭素尾部に結合しており、一部は依然として膜を一方の端からもう一方の端まで通過できるため、膜貫通タンパク質として認識されます。

原形質膜の最も重要な機能は、物質が単純拡散、促進拡散、浸透または能動輸送によって細胞に出入りする選択的障壁として機能することです。細胞膜の主な機能を挙げることができます。

物質は、受動的輸送と能動的輸送という 2 つのタイプの輸送によって細胞膜を横切って移動します。

受動輸送では、物質は高濃度の領域から低濃度の領域へ膜を通過します。これは、物質が濃度勾配に有利に移動することを意味し、したがってエネルギー消費は伴いません。パッシブトランスポートには次のようなものがあります。

能動輸送では、細胞は ATP の形でエネルギーを使用して、原形質膜を越えて物質を移動させます。これは濃度勾配に逆らった動きであり、輸送タンパク質と ATP が必要です。能動輸送の 1 つのタイプはナトリウムカリウムポンプです。

膜を通した輸送には、輸送する物質の極性、大きさ、電荷の有無などの物理化学的性質を考慮する必要があります。

酸素などの小さくて帯電していない元素は、輸送体を必要とせずに、表面に存在する細孔を通って拡散によって膜を通過できます。 CO ₂や水などの荷電分子も、タンパク質の助けを借りずに、ある媒体から別の媒体へのこの移行を実行できます。

電荷を持った大きな物質の場合、輸送はタンパク質によって行われます。真核細胞では、トランスポーターはチャネルまたはポンプに分類されます。

ポンプは ATP 分子によって活性化できるタンパク質であり、この活性化が起こるとトランスポーターが活性化して要素の通過を可能にします。チャネルは、輸送が行われるための電気化学的勾配に依存します。