細胞膜の構造

非常に薄くて柔軟な障壁のみが、セルの内容を環境から分離します。細胞膜（または原形質膜）と呼ばれるこの障壁は、不要な分子の交換と特定の分子の通過を選択的に可能にします。膜はまた、細胞が他の細胞とその周りの環境と通信することを可能にします。植物と動物はどちらも細胞膜を持っていますが、植物、酵母、細菌には、追加の支持と構造のために膜の外側に硬い細胞壁もあります。細胞膜のユニークな機能は、その構造と特性を決定します。

1. リン脂質成分

   • リン脂質と呼ばれる特別な脂質分子の2層構造は、細胞膜を構成します。各リン脂質には、リン酸グリセロールヘッドに2つの脂肪酸鎖が付いています。脂肪酸は、リン酸ヘッドとしての疎水性（水嫌い）であり、親水性（水性）です。リン脂質の2つの層は、脂肪酸が層またはリーフレットの内側にあるように位置しています。 「カーネギー・メロン：細胞膜の構造と機能」によると、二重層膜が水と接触すると、リン脂質分子は自分自身を再配置して脂肪酸の尾を水から遠ざけます。

   タンパク質成分

   • 細胞膜全体に2種類のタンパク質が散在しています：積分タンパク質と末梢タンパク質。アミノ酸の長い鎖から作られた積分タンパク質は、膜全体を通過します。タンパク質の一部は外部環境と相互作用し、他の部分は細胞内部と相互作用します。したがって、積分タンパク質は膜貫通タンパク質とも呼ばれます。積分タンパク質には2つの主要な機能があります。 Carnegie-Mellonの記事でJames Burnette IIIによると、特定の「イオンまたは栄養素を細胞に入れることを可能にする」毛穴として作用し、「細胞から信号を送信します」。

     対照的に、末梢タンパク質は膜表面のみに付着し、細胞骨格または細胞外繊維のアンカーとして機能します。

   炭水化物とコレステロール

   • グリコカリックスとして知られる炭水化物コートは、細胞表面を覆っています。グリコカリックスは、特定の種類の膜貫通タンパク質に付着した短いオリゴ糖でできています。 「細胞：原形質膜の構造」によれば、グリコカリックスは細胞のアイデンティティを提供します。基本的に、同一の細胞と異物または侵入細胞を区別できる一連のマーカーを提供します。グリコーリックスは、細胞表面を保護するのにも役立ちます。

     コレステロールは、細胞膜にある別のタイプの脂質です。脂肪酸の内部全体に散らばっているコレステロールは、尾の詰めが強くなりすぎないようにし、膜液を維持するのに役立ちます。

   モザイクプロパティ

   • Singer and Nicolson（ "Science"、1972年2月18日）によって最初に提案された液体モザイクモデルとして、細胞膜には機能を実行できる2つの重要な特徴があります。まず、細胞膜は異なる分子のモザイク構造です。多細胞および単細胞生物の各タイプの細胞には、タンパク質、炭水化物、脂質のユニークな収集と組み合わせがあります。例として、カーネギー・メロンのバーネットは、赤血球の膜には50種類以上のタンパク質があると述べています。

   流体特性

   • 細胞膜の2番目の特性は、その流動性です。 Burnetteによれば、リン脂質は膜の各層内で自由に移動し、膜の各層内で自分自身を再配置しますが、疎水性領域を越えて反対側の層に移動することはめったにありません。親水性の頭は常に外側の周辺にあり、疎水性の尾は二重層の核にとどまります。

     膜の流体特性は、非対称の二重層をもたらします。バーネットは、細胞の内側と外側の変化する環境または異なる温度に応じて、いつでも各層により多くのタンパク質または炭水化物分子が存在する可能性があり、膜を横切る分子とイオンの選択的通過を可能にする可能性があると説明しています。

     細胞膜の流体モザイク特性の図は、「カーネギー・メロン：細胞膜の構造と機能」に示されています。