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細胞膜の機能と構造

細胞膜の機能と構造


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細胞膜(プラズマ膜)は、細胞の細胞質を取り囲む薄い半透膜です。その機能は、特定の物質をセルに入れ、他の物質を排除することにより、セルの内部の完全性を保護することです。また、一部の生物の細胞骨格および他の生物の細胞壁への付着のベースとして機能します。したがって、細胞膜は細胞を支え、その形状を維持するのにも役立ちます。

重要なポイント

  • 細胞膜は、細胞の細胞質を包む多面的な膜です。セルをサポートし、セルの形状を維持するとともに、セルの完全性を保護します。
  • タンパク質と脂質は細胞膜の主要な構成要素です。タンパク質と脂質の正確な混合または比率は、特定の細胞の機能によって異なります。
  • リン脂質は細胞膜の重要な成分です。それらは、特定の物質のみが膜を通って細胞の内部に拡散できるように、半透過性の脂質二重層を形成するように自発的に配置します。
  • 細胞膜と同様に、いくつかの細胞小器官は膜に囲まれています。核とミトコンドリアは2つの例です。

膜のもう1つの機能は、エンドサイトーシスとエキソサイトーシスのバランスをとることで細胞増殖を調節することです。エンドサイトーシスでは、物質が内在化するときに脂質とタンパク質が細胞膜から除去されます。エキソサイトーシスでは、脂質とタンパク質を含む小胞が細胞膜と融合し、細胞のサイズが大きくなります。動物細胞、植物細胞、原核細胞、真菌細胞には原形質膜があります。内部オルガネラも膜で覆われています。

細胞膜構造

ブリタニカ百科事典/ UIG /ゲッティイメージズ

細胞膜は主にタンパク質と脂質の混合物で構成されています。膜の位置と体内での役割に応じて、脂質は膜の20〜80%を占め、残りはタンパク質です。脂質は膜に柔軟性を与えるのに役立ちますが、タンパク質は細胞の化学的環境を監視および維持し、膜を通過する分子の移動を支援します。

細胞膜脂質

リン脂質の顕微鏡写真。

Stocktrek Images / Getty Images

リン脂質 細胞膜の主要なコンポーネントです。リン脂質は、親水性(水に引き付けられる)頭部が自発的に水性サイトゾルと細胞外液に面するように配置される脂質二重層を形成しますが、疎水性(水がはじく)尾部はサイトゾルと細胞外液から離れた面を向けます。脂質二重層は半透性であるため、特定の分子のみが膜全体に拡散します。

コレステロール 動物細胞膜のもう一つの脂質成分です。コレステロール分子は、膜リン脂質間に選択的に分散されます。これは、リン脂質が密集しすぎないようにすることで、細胞膜が硬くなるのを防ぎます。植物細胞の膜にはコレステロールが見つかりません。

糖脂質 細胞膜の表面にあり、炭水化物の糖鎖が付着しています。それらは、細胞が体の他の細胞を認識するのを助けます。

細胞膜タンパク質

リポタンパク質とPCSK9は受容体に結合しました。

MAURIZIO DE ANGELIS /科学写真ライブラリ/ゲッティイメージズ

細胞膜には2種類の関連タンパク質が含まれています。末梢膜タンパク質 他のタンパク質との相互作用によって膜の外側にあり、膜に接続されています。内在性膜タンパク質 膜に挿入され、ほとんどが膜を通過します。これらの膜貫通タンパク質の一部は、膜の両側に露出しています。細胞膜タンパク質にはさまざまな機能があります。

構造タンパク質 セルにサポートと形状を与えるのに役立ちます。

細胞膜受容体タンパク質 ホルモン、神経伝達物質、その他のシグナル伝達分子を使用して、細胞が外部環境と通信できるようにします。

輸送タンパク質、球状タンパク質など、促進された拡散により細胞膜を横断して分子を輸送します。

糖タンパク質 炭水化物鎖が付いていますそれらは細胞膜に埋め込まれ、細胞間コミュニケーションおよび膜を横切る分子輸送を助けます。

オルガネラ膜

粗い小胞体。

Dスペクター/ゲッティイメージズ

いくつかの細胞小器官も保護膜に囲まれています。核、小胞体、液胞、リソソーム、およびゴルジ体は、膜結合オルガネラの例です。ミトコンドリアと葉緑体は二重膜で結合されています。異なるオルガネラの膜は分子組成が異なり、それらが実行する機能に適しています。オルガネラ膜は、タンパク質合成、脂質産生、細胞呼吸など、いくつかの重要な細胞機能にとって重要です。

真核細胞の構造

染色体のアートワーク。

サイエンスフォトライブラリ-SCIEPRO / Getty Images

細胞膜は細胞の1つの成分にすぎません。以下の細胞構造は、典型的な動物の真核細胞にも見られます。

  • Centrioles-微小管のアセンブリを整理するのに役立ちます。
  • 染色体ハウス細胞DNA。
  • 繊毛と鞭毛は、細胞運動を助けます。
  • 小胞体は炭水化物と脂質を合成します。
  • ゴルジ装置-特定の細胞製品の製造、保管、出荷。
  • リソソーム消化細胞高分子。
  • ミトコンドリアが細胞にエネルギーを供給します。
  • 核は細胞の成長と生殖を制御します。
  • ペルオキシソームはアルコールを解毒し、胆汁酸を形成し、酸素を使用して脂肪を分解します。
  • リボソーム-翻訳によるタンパク質生産の責任。

ソース

  • リース、ジェーン・B、ニール・A・キャンベル。 キャンベル生物学。ベンジャミン・カミングス、2011年。