細胞膜- これは、次の機能を実行するセル シェルです: セルの内容の分離と 外部環境、物質の選択的輸送（細胞の外部環境との交換）、生化学反応の発生部位、細胞の組織への結合および受容。

細胞膜は、血漿（細胞内）と外側に分けられます。 膜の主な特性は、半透過性、つまり特定の物質のみを通過させる能力です。 これにより、細胞と外部環境の間の選択的な交換、または細胞のコンパートメント間の交換が可能になります。

原形質膜はリポタンパク質構造です。 脂質は自発的に二重層（二重層）を形成し、膜タンパク質はその中で「泳ぐ」。 膜には数千の さまざまなタンパク質: 構造、担体、酵素など。親水性物質が通過するタンパク質分子間に細孔があります (脂質二重層は細胞への直接浸透を防ぎます)。 グリコシル基 (単糖および多糖) は、膜表面のいくつかの分子に結合しており、組織形成中の細胞認識のプロセスに関与しています。

膜の厚さは異なり、通常は 5 ～ 10 nm です。 厚さは、両親媒性脂質分子のサイズによって決まり、5.3 nm です。 膜の厚さのさらなる増加は、膜タンパク質複合体のサイズによるものです。 に応じて 外部条件（レギュレーターはコレステロールです）二重層の構造は、より高密度または液体になるように変化する可能性があります-膜に沿った物質の移動速度はこれに依存します.

細胞膜には、原形質膜、核膜、小胞体の膜、ゴルジ体、リソソーム、ペルオキシソーム、ミトコンドリア、封入体などが含まれます。

脂質は水に溶けにくい性質（疎水性）ですが、有機溶剤や油脂には溶けやすい性質（親油性）があります。 異なる膜の脂質の組成は同じではありません。 例えば、原形質膜にはコレステロールが多く含まれています。 膜中の脂質のうち、最も一般的なのは、リン脂質 (グリセロホスファチド)、スフィンゴミエリン (スフィンゴ脂質)、糖脂質、およびコレステロールです。

リン脂質、スフィンゴミエリン、糖脂質は、2 つの機能的に異なる部分で構成されています。 脂肪酸、および親水性で、帯電した極性の「頭」 - アルコール基（グリセリンなど）を含みます。

分子の疎水性部分は通常、2 つの脂肪酸で構成されています。 酸の 1 つは制限的で、2 番目は不飽和です。 これは、脂質が自発的に 2 層 (ビリピド) 膜構造を形成する能力を決定します。 膜脂質は、バリア、輸送、タンパク質の微小環境、 電気抵抗膜。

膜は、一連のタンパク質分子によって互いに異なります。 多くの膜タンパク質は、極性 (電荷運搬) アミノ酸が豊富な領域と、非極性アミノ酸 (グリシン、アラニン、バリン、ロイシン) を含む領域で構成されています。 膜の脂質層のそのようなタンパク質は、脂質の疎水性領域が位置する膜の「脂肪」部分に、いわば非極性領域が浸るように配置されています。 これらのタンパク質の極性 (親水性) 部分は脂質頭部と相互作用し、水相に向けられます。

生体膜には共通の性質があります:

膜 - 閉鎖系、セルとそのコンパートメントの内容物が混ざらないようにします。 膜の完全性に違反すると、細胞死につながる可能性があります。

表面的な（平面、横方向の）可動性。 膜では、表面上で物質の連続的な動きがあります。

膜の非対称性。 外層と表層の構造は、化学的、構造的、機能的に不均一です。

細胞膜：その構造と機能

膜は非常に粘性が高く、同時にすべての生きている細胞を取り囲むプラスチック構造です。 細胞膜の機能:

1. 原形質膜は、細胞外および細胞内環境の異なる組成を維持する障壁です。

2. 膜は、細胞内に特殊なコンパートメントを形成します。 多数のオルガネラ - ミトコンドリア、リソソーム、ゴルジ複合体、小胞体、核膜。

3. 酸化的リン酸化や光合成などのプロセスにおけるエネルギー変換に関与する酵素は、膜に局在しています。

膜構造

1972 年、シンガーとニコルソンは、膜構造の流体モザイク モデルを提案しました。 このモデルによると、機能している膜は、液体のリン脂質マトリックスに溶解した球状の内在性タンパク質の二次元溶液です。 したがって、膜は、分子が規則的に配置された二分子脂質層に基づいています。

この場合、親水性層は、リン脂質の極性頭部 (コリン、エタノールアミン、またはセリンが結合したリン酸残基) と、糖脂質の炭水化物部分によって形成されます。 疎水性層 - 脂肪酸とスフィンゴシンリン脂質および糖脂質の炭化水素ラジカル。

膜特性:

1. 選択透過性。 閉じた二重層は、膜の主要な特性の 1 つを提供します。ほとんどの水溶性分子は疎水性コアに溶解しないため、ほとんどの水溶性分子に対して不浸透性です。 酸素、CO 2 、窒素などのガスは、分子のサイズが小さく、溶媒との相互作用が弱いため、細胞に容易に浸透する能力があります。 また、ステロイドホルモンなどの脂質性の分子は、二重層を容易に透過します。

2. 流動性。 脂質二重層は、一般に脂質層が液体であるため、液晶構造を持っていますが、結晶構造と同様に、その中に固化領域があります。 脂質分子の位置は決まっていますが、動く能力は保たれています。 2 種類のリン脂質の動きが可能です: 宙返り (科学文献では「フリップフロップ」と呼ばれます) と横方向の拡散です。 最初のケースでは、二分子層で互いに向き合っているリン脂質分子が互いに反転（または宙返り）し、膜内の場所が変わります。 外側が内側になり、その逆。 このようなジャンプはエネルギーの消費に関連しており、非常にまれです。 多くの場合、軸の周りの回転（回転）と横方向の拡散が観察されます-膜表面に平行な層内の動き。

3. 膜の非対称性。 同じ膜の表面でも、脂質、タンパク質、炭水化物の組成が異なります (横非対称)。 例えば、ホスファチジルコリンは外層で優勢であり、ホスファチジルエタノールアミンとホスファチジルセリンは内層で優勢です。 糖タンパク質と糖脂質の炭水化物成分が外表面に出てきて、糖衣と呼ばれる連続した袋を形成します。 内面に炭水化物はありません。 タンパク質 - ホルモン受容体は原形質膜の外表面にあり、それらによって調節される酵素 - アデニル酸シクラーゼ、ホスホリパーゼ C - は内側などにあります。

膜タンパク質

膜リン脂質は膜タンパク質の溶媒として機能し、膜タンパク質が機能できる微小環境を作り出します。 膜内のさまざまなタンパク質の数は、筋小胞体の 6 ～ 8 個から原形質膜の 100 個を超えるものまでさまざまです。 これらは、酵素、輸送タンパク質、構造タンパク質、主要な組織適合性システムの抗原を含む抗原、さまざまな分子の受容体です。

膜に局在することにより、タンパク質は一体型（部分的または完全に膜に浸されている）と周辺（その表面にある）に分けられます。 一部の内在性タンパク質は、膜を繰り返し貫通します。 例えば、網膜の光受容体とβ 2 -アドレナリン受容体は二重層を7回通過します。

膜を越えた物質と情報の移動

細胞膜は、しっかりと閉じた仕切りではありません。 膜の主な機能の 1 つは、物質と情報の移動の調節です。 小分子の膜貫通移動は、1) 受動的または促進された拡散によって、および 2) 能動輸送によって行われます。 大きな分子の膜貫通移動は、1) エンドサイトーシスおよび 2) エキソサイトーシスによって行われます。 膜を介したシグナル伝達は、原形質膜の外表面に局在する受容体の助けを借りて行われます。 この場合、シグナルは変換されるか (例えば、グルカゴン cAMP)、エンドサイトーシスに関連して内在化されます (例えば、LDL - LDL 受容体)。

単純な拡散は、電気化学的勾配に沿った細胞への物質の浸透です。 この場合、エネルギーコストは必要ありません。 単純な拡散速度は、1) 物質の膜貫通濃度勾配、および 2) 膜の疎水性層への溶解度によって決定されます。

促進された拡散により、物質は濃度勾配に沿って膜を通って輸送され、エネルギーコストはかかりませんが、特別な膜担体タンパク質の助けが必要です。 したがって、促進拡散は、多くのパラメーターで受動拡散とは異なります。1) 促進拡散は、高い選択性によって特徴付けられます。 担体タンパク質は、移入された物質に相補的な活性中心を有する。 2) 促進された拡散の速度はプラトーに達することができます。 キャリア分子の数は限られています。

一部の輸送タンパク質は、物質を膜の片側から反対側に運ぶだけです。 このような単純な転送は、パッシブユニポートと呼ばれます。 ユニポートの例は、細胞膜を横切ってグルコースを輸送するグルコース輸送体である GLUT です。 他のタンパク質は、ある物質の輸送が別の物質の同時または順次輸送に依存する共輸送システムとして機能します。このような輸送は、受動的共輸送と呼ばれます。パッシブアンチポート。 ミトコンドリア内膜のトランスロカーゼ、特に ADP/ATP トランスロカーゼは、受動的なアンチポート機構に従って機能します。

能動輸送では、物質の移動は濃度勾配に逆らって行われるため、エネルギー コストが伴います。 膜を横切るリガンドの移動が ATP エネルギーの消費に関連している場合、そのような移動は一次能動輸送と呼ばれます。 例としては、ヒト細胞の細胞膜に局在する Na + K + -ATPase および Ca 2+ -ATPase と、胃粘膜の H + ,K + -ATPase があります。

セカンダリ アクティブ トランスポート。 濃度勾配に対するいくつかの物質の輸送は、濃度勾配に沿った Na + (ナトリウムイオン) の同時または逐次輸送に依存します。 この場合、配位子が Na + と同じ方向に移動する場合、このプロセスは能動的共輸送と呼ばれます。 能動輸送のメカニズムによると、グルコースは濃度の低い腸管腔から吸収されます。 配位子がナトリウムイオンと反対方向に移動する場合、このプロセスはアクティブアンチポートと呼ばれます。 一例は、原形質膜の Na + ,Ca 2+ 交換体です。

細胞膜。

細胞膜は、細胞の内容物を外部環境から分離し、その完全性を保証します。 細胞と環境の間の交換を調節します。 細胞内膜は、細胞を特定の環境条件が維持されている特定の閉じたコンパートメント (コンパートメントまたはオルガネラ) に分割します。

構造。

細胞膜は、脂質（脂肪）のクラスの分子の二重層（二重層）であり、そのほとんどはいわゆる複合脂質 - リン脂質です。 脂質分子には、親水性 (「頭」) と疎水性 (「尾」) の部分があります。 膜の形成中、分子の疎水性部分は内側に向きを変え、親水性部分は外側に向きを変えます。 膜は、さまざまな生物の非常によく似た構造です。 膜の厚さは 7 ～ 8 nm です。 (10-9 メートル)

親水性- 物質が水で濡れる能力。
疎水性- 物質が水に濡れないこと。

生体膜には、さまざまなタンパク質も含まれています。
- インテグラル (膜を貫通)
- セミインテグラル (一方の端が外側または内側の脂質層に浸されている)
- 表面的（膜の外側または内側に隣接する）。
一部のタンパク質は、細胞膜と細胞内の細胞骨格、および細胞壁 (存在する場合) との接触点です。

細胞骨格- 細胞内の細胞足場。

機能。

1) バリア- 規制され、選択的で、受動的および能動的な代謝を環境に提供します。

2) 輸送- 膜を介して、細胞内外への物質の輸送があります. マトリックス - 膜タンパク質の特定の相対的な位置と方向、それらの最適な相互作用を提供します.

3) メカニカル- 細胞の自律性、細胞内構造、および他の細胞 (組織内) との接続を保証します. 細胞間物質は、機械的機能を確保する上で大きな役割を果たします.

4) 受容体- 膜内の一部のタンパク質は受容体 (細胞が特定の信号を認識する分子) です。

たとえば、血液中を循環するホルモンは、それらのホルモンに対応する受容体を持つ標的細胞にのみ作用します。 神経伝達物質 ( 化学物質、神経インパルスの伝導を確実にする）は、標的細胞の特定の受容体タンパク質にも結合します。

ホルモン- 生物学的に活性なシグナル伝達化学物質。

5) 酵素膜タンパク質はしばしば酵素です。 例えば、腸上皮細胞の原形質膜には消化酵素が含まれています。

6) 生体電位の生成と伝導の実装。
膜の助けを借りて、細胞内のイオン濃度が一定に保たれます。細胞内の K + イオンの濃度は外側よりもはるかに高く、Na + の濃度ははるかに低く、これは非常に重要です。これにより、膜全体の電位差が維持され、神経インパルスが生成されます。

神経インパルス – 神経線維に沿って伝達される興奮の波。

7) 細胞標識- マーカーとして機能する膜上の抗原があります - 細胞を識別できるようにする「ラベル」。 これらは、「アンテナ」の役割を果たす糖タンパク質（つまり、分岐オリゴ糖側鎖が結合したタンパク質）です。 無数の側鎖構成により、各細胞タイプに固有のマーカーを作成することが可能です。 マーカーの助けを借りて、細胞は他の細胞を認識し、例えば臓器や組織を形成する際にそれらと協調して行動することができます. これにより、 免疫系外来抗原を認識します。

透過性の特徴。

細胞膜には選択的透過性があります。さまざまな方法でゆっくりと透過します。

• ブドウ糖は主要なエネルギー源です。
• アミノ酸は、体内のすべてのタンパク質を構成する構成要素です。
• 脂肪酸 - 構造、エネルギー、その他の機能。
• グリセロール - 体に水分を保持させ、尿の生成を減らします。
• イオンは反応のための酵素です。

さらに、膜自体がこのプロセスをある程度積極的に調節しています。一部の物質は通過しますが、他の物質は通過しません。 細胞内への物質の侵入、または細胞から外部への物質の除去には、主に 4 つのメカニズムがあります。

受動的透過メカニズム:

1) 拡散。

このメカニズムの変形は拡散促進であり、特定の分子が物質が膜を通過するのを助けます。 この分子は、1種類の物質だけが通過できるチャネルを持っている可能性があります。

拡散-ある物質の分子が別の物質の分子の間に相互浸透するプロセス。

浸透– 高濃度の溶質に向かって、溶媒分子の半透膜を通る一方向拡散のプロセス。

正常な血液細胞を取り囲む膜は、水分子、酸素、血液に溶けている栄養素の一部、および細胞の老廃物のみを透過します。

アクティブ透過メカニズム:

1) 能動輸送。

能動輸送– 低濃度の領域から高濃度の領域への物質の移動。

能動輸送は、濃度の低いところから濃度の高いところへ移動するため、エネルギーを必要とします。 膜には特別なポンプタンパク質があり、積極的にカリウムイオン (K +) を細胞内に送り込み、ナトリウムイオン (Na +) を細胞から送り出します。ATP はエネルギーとして機能します。

ATP– すべての生化学プロセスのための普遍的なエネルギー源。 。（もっと後で）

2) エンドサイトーシス。

何らかの理由で細胞膜を通過できないが、細胞にとって必要な粒子は、エンドサイトーシスによって膜を透過できます。

エンドサイトーシス– 細胞による外部物質の取り込みのプロセス。

受動輸送中の膜の選択的透過性は、特別なチャネル、つまり内在性タンパク質によるものです。 それらは膜を貫通し、一種の通路を形成します。 元素K、Na、Clには独自のチャネルがあります。 濃度勾配に関して、これらの元素の分子は細胞内外に移動します。 刺激されると、ナトリウム イオン チャネルが開き、細胞内にナトリウム イオンが急激に流入します。 これにより、膜電位の不均衡が生じます。 その後、膜電位が回復します。 カリウムチャネルは常に開いており、そこからカリウムイオンがゆっくりと細胞に入ります。

膜構造

透過性

能動輸送

浸透

エンドサイトーシス

1972 年に、部分的に透過性の膜が細胞を取り囲み、多くの重要なタスクを実行するという理論が提唱されました。細胞膜の構造と機能は、 重大な問題体内のすべての細胞の適切な機能について。 17世紀に顕微鏡が発明されると、広く普及しました。 植物や動物の組織が細胞で構成されていることが知られるようになりましたが、デバイスの解像度が低いため、動物細胞の周りに障壁を見つけることはできませんでした。 20世紀には、膜の化学的性質がより詳細に研究され、脂質がその基礎であることがわかりました.

細胞膜の構造と機能

細胞膜は生細胞の細胞質を取り囲み、細胞内成分を外部環境から物理的に分離します。 菌類、バクテリア、植物にも細胞壁があり、保護を提供し、大きな分子の通過を防ぎます。 細胞膜はまた、細胞骨格の発達および細胞外マトリックスへの他の重要な粒子の付着においても役割を果たします。 これは、体の組織や器官を形成して、それらを一緒に保持するために必要です. 細胞膜の構造的特徴には、透過性が含まれます。 主な機能は保護です。 膜は、タンパク質が埋め込まれたリン脂質層で構成されています。 この部分は、次のようなプロセスに関与しています。 細胞接着、イオン伝導、およびシグナル伝達システムであり、壁、グリコカリックス、および内部細胞骨格を含むいくつかの細胞外構造の付着面として機能します。 膜はまた、選択フィルターとして機能することにより、細胞の電位を維持します。 イオンや有機分子を選択的に透過し、粒子の動きを制御します。

細胞膜が関与する生物学的メカニズム

1. 受動拡散: 二酸化炭素 (CO2) や酸素 (O2) などの一部の物質 (小分子、イオン) は、原形質膜を通って拡散できます。 シェルは、どちらかの側に集中できる特定の分子とイオンに対するバリアとして機能します。

2. 膜貫通型タンパク質チャネルとトランスポーター: グルコースやアミノ酸などの栄養素は細胞に入らなければならず、一部の代謝産物は細胞から出なければなりません。

3. エンドサイトーシスは、分子が取り込まれるプロセスです。 原形質膜にわずかな変形（陥入）が生じ、輸送される物質が飲み込まれます。 それはエネルギーを必要とするため、能動輸送の一形態です。

4.エキソサイトーシス：さまざまな細胞で起こり、エンドサイトーシスによってもたらされた物質の未消化残留物を除去し、ホルモンや酵素などの物質を分泌し、細胞バリアを完全に通過して物質を輸送します。

分子構造

細胞膜は、主にリン脂質で構成され、細胞全体の内容物を外部環境から分離する生体膜です。 形成のプロセスは自発的に起こります 通常の状態. このプロセスを理解し、細胞膜の構造と機能、および特性を正しく説明するには、構造分極によって特徴付けられるリン脂質構造の性質を評価する必要があります。 細胞質の水性環境中のリン脂質が臨界濃度に達すると、それらは結合してミセルになり、水性環境でより安定します。

膜特性

• 安定。 これは、膜の形成後に崩壊する可能性が低いことを意味します。
• 強さ。 脂質膜は、極性物質の通過を防ぐのに十分な信頼性があり、溶存物質 (イオン、グルコース、アミノ酸) とはるかに大きな分子 (タンパク質) の両方が、形成された境界を通過できません。
• ダイナミックなキャラクター。 これは、細胞の構造を考える上でおそらく最も重要な特性です。 細胞膜はさまざまな変形を受ける可能性があり、崩壊することなく折りたたんだり曲げたりすることができます。 小胞の融合や出芽などの特別な状況下では、壊れることがありますが、それは一時的なものです。 室温では、その脂質成分は一定の無秩序な動きをしており、安定した流体境界を形成しています。

液体モザイク モデル

細胞膜の構造と機能について言えば、 現代的な見方液体モザイク モデルとしての膜は、科学者のシンガーとニコルソンによって 1972 年に検討されました。 彼らの理論は、膜構造の 3 つの主な特徴を反映しています。 インテグラルは膜のモザイク テンプレートを提供し、脂質構成の可変性により横方向の面内移動が可能です。 膜貫通タンパク質も潜在的に移動可能です。 重要な機能膜の構造はその非対称性です。 細胞の構造は何ですか？ 細胞膜、核、タンパク質など。 細胞は生命の基本単位であり、すべての生物は 1 つまたは複数の細胞で構成されており、それぞれの細胞は環境から隔てられた自然の障壁を持っています。 これ 外枠細胞は原形質膜とも呼ばれます。 4つで構成されています さまざまな種類分子: リン脂質、コレステロール、タンパク質、炭水化物。 液体モザイク モデルは、細胞膜の構造を次のように説明します。 植物油、その結果、個々の分子はすべて液体媒体に単純に浮かび、すべてこのシェル内で横に移動できます。 モザイクは、多くの異なる詳細を含むものです。 原形質膜では、リン脂質、コレステロール分子、タンパク質、炭水化物によって表されます。

リン脂質

リン脂質は、細胞膜の基本構造を構成しています。 これらの分子には、頭と尾という 2 つの異なる末端があります。 ヘッドエンドにはリン酸基が含まれており、親水性です。 これは、水分子に引き付けられることを意味します。 尾部は、脂肪酸鎖と呼ばれる水素原子と炭素原子で構成されています。 これらの鎖は疎水性であり、水分子と混ざることを好みません。 このプロセスは、植物油を水に注ぐときに起こることと似ています。つまり、植物油は水に溶けません. 細胞膜の構造的特徴は、リン脂質からなるいわゆる脂質二重層に関連しています。 親水性リン酸塩の頭部は、細胞内液および細胞外液の形で水がある場所に常に位置しています。 膜内のリン脂質の疎水性テールは、水から遠ざけるように構成されています。

コレステロール、タンパク質、炭水化物

「コレステロール」という言葉を聞くと、たいていは悪いものだと思います。 しかし、コレステロールは実は細胞膜の非常に重要な成分です。 その分子は、水素原子と炭素原子の 4 つの環で構成されています。 それらは疎水性であり、脂質二重層の疎水性テールの間に発生します。 それらの重要性は一貫性を維持することにあり、膜を強化し、クロスオーバーを防ぎます。 コレステロール分子はまた、リン脂質の尾部が接触して硬化するのを防ぎます. これにより、流動性と柔軟性が保証されます。 膜タンパク質は、化学反応を加速する酵素として機能したり、特定の分子の受容体として機能したり、細胞膜を横切って物質を輸送したりします。

炭水化物、または糖類は、細胞膜の細胞外側にのみ見られます。 それらは一緒になって糖衣を形成します。 原形質膜にクッションと保護を提供します。 グリコカリックス内の炭水化物の構造と種類に基づいて、体は細胞を認識し、そこにあるべきかどうかを判断できます。

膜タンパク質

細胞膜の構造は、タンパク質という重要な構成要素なしには想像できません。 それにもかかわらず、それらは別の重要な成分である脂質よりもサイズが大幅に劣る可能性があります. 膜タンパク質には主に 3 つのタイプがあります。

• 積分。 それらは、二重層、細胞質、および細胞外環境を完全にカバーしています。 それらは、トランスポートおよびシグナリング機能を実行します。
• 周辺。 タンパク質は、細胞質または細胞外表面で静電結合または水素結合によって膜に付着します。 それらは、主に内在性タンパク質の結合手段として関与しています。
• 膜貫通。 それらは酵素およびシグナル伝達機能を実行し、膜の脂質二重層の基本構造も調節します。

生体膜の機能

水中の炭化水素の挙動を調節する疎水性効果は、膜脂質と膜タンパク質によって形成される構造を制御します。 膜の多くの特性は、すべての基本構造を形成する脂質二重層のキャリアによって付与されます。 生体膜. 一体型膜タンパク質は、脂質二重層に部分的に隠されています。 膜貫通タンパク質は 専門機関一次配列のアミノ酸。

末梢膜タンパク質は可溶性タンパク質と非常に似ていますが、膜結合型でもあります。 特殊な細胞膜には、特殊な細胞機能があります。 細胞膜の構造と機能は体にどのように影響しますか? 生物全体の機能は、生体膜がどのように配置されているかに依存します。 細胞内オルガネラ、膜の細胞外および細胞間相互作用から、生物学的機能の組織化と実行に必要な構造が作成されます。 多くの構造的および 機能的特徴細菌やエンベロープウイルスに共通です。 すべての生体膜は脂質二重層の上に構築されており、これが多数の分子の存在を決定します。 一般的な特性. 膜タンパク質には多くの特定の機能があります。

• 制御します。 細胞の原形質膜は、細胞と環境との相互作用の境界を決定します。
• 輸送。 細胞の細胞内膜は、内部構成が異なるいくつかの機能ブロックに分割され、それぞれが必要な要素によってサポートされています。 輸送機能透過性管理と相まって。
• シグナル伝達。 膜融合は、細胞内小胞への通知のメカニズムを提供し、さまざまな種類のウイルスが細胞に自由に侵入するのを防ぎます。

意義と結論

外側の細胞膜の構造は、全身に影響を与えます。 選択した物質のみを浸透させることにより、完全性を保護する上で重要な役割を果たします。 また、細胞骨格と細胞壁を固定するための優れた基盤でもあり、細胞の形状を維持するのに役立ちます。 脂質は、膜の種類によって異なりますが、ほとんどの細胞の膜質量の約 50% を占めています。 哺乳類の外側の細胞膜の構造はより複雑で、4 つの主要なリン脂質が含まれています。 脂質二重層の重要な特性は、個々の分子が自由に回転したり横方向に移動したりできる二次元流体のように振る舞うことです。 このような流動性は膜の重要な特性であり、温度と脂質組成によって決まります。 炭化水素環構造のため、コレステロールは膜の流動性を決定する役割を果たします。 小分子の生体膜は、細胞がその内部構造を制御および維持することを可能にします。

細胞の構造（細胞膜、核など）を考慮すると、体は外部からの助けなしには自分自身を傷つけることができず、それぞれの細胞を修復、保護、適切に機能させる方法を常に模索する自己調節システムであると結論付けることができます。細胞。

生物の基本的な構造単位は細胞であり、細胞膜に囲まれた細胞質の分化した部分です。 細胞が生殖、栄養、運動などの多くの重要な機能を果たすという事実を考慮すると、殻は可塑性があり、緻密でなければなりません。

細胞膜の発見と研究の歴史

1925 年、Grendel と Gorder は赤血球の「影」、つまり空の殻を特定する実験に成功しました。 いくつかの重大な間違いがあったにもかかわらず、科学者たちは脂質二重層を発見しました。 彼らの仕事は、1935 年にダニエリ、ドーソン、1960 年にロバートソンによって引き継がれました。 シンガーとニコルソンは、長年の研究と議論の蓄積の結果、1972 年に膜構造の流体モザイク モデルを作成しました。 さらなる実験と研究により、科学者の研究が確認されました。

意味

細胞膜とは？ この言葉は100年以上前に使われ始め、ラテン語から翻訳されて「フィルム」、「肌」を意味します。 したがって、細胞の境界を指定します。これは、内部の内容と外部環境の間の自然な障壁です。 細胞膜の構造は、水分や栄養素、腐敗生成物が自由に通過できる半透過性を示唆しています。 このシェルは、細胞組織の主要な構造要素と呼ぶことができます。

細胞膜の主な機能を考える

1.細胞の内部内容物と外部環境の成分を分離します。

2. 細胞の一定の化学組成を維持するのに役立ちます。

3. 正しい代謝を調節します。

4. セル間の相互接続を提供します。

5.信号を認識します。

6.保護機能。

「プラズマシェル」

原形質膜とも呼ばれる外側の細胞膜は、厚さ 5 ～ 7 ナノメートルの超微細な膜です。 主にタンパク質化合物、リン酸塩、水で構成されています。 フィルムは伸縮性があり、水を容易に吸収し、損傷後に完全性をすばやく回復します。

普遍的な構造が異なります。 この膜は境界位置を占め、選択的透過性のプロセスに参加し、崩壊生成物を排出し、それらを合成します。 隣人との関係と 信頼できる保護損傷による内部内容物は、細胞の構造などにおいて重要な要素になります。 動物の細胞膜は、タンパク質や多糖類を含む最も薄い層であるグリコカリックスで覆われていることがあります。 膜の外側の植物細胞は、支持体として機能し、形状を維持する細胞壁によって保護されています。 その組成の主成分は繊維（セルロース） - 水に不溶性の多糖類です。

したがって、外側の細胞膜は、修復、保護、および他の細胞との相互作用の機能を果たします。

細胞膜の構造

この可動シェルの厚さは、6 ナノメートルから 10 ナノメートルまでさまざまです。 細胞の細胞膜には 特別な構成脂質二重層に基づいています。 疎水性テール、水に不活性、 中身、水と相互作用する親水性ヘッドが外側に面している間。 それぞれの脂質はリン脂質であり、グリセロールやスフィンゴシンなどの物質が相互作用した結果です。 脂質足場は、非連続層にあるタンパク質に密接に囲まれています。 それらのいくつかは脂質層に浸され、残りは脂質層を通過します。 その結果、透水性領域が形成される。 これらのタンパク質によって実行される機能は異なります。 それらのいくつかは酵素であり、残りは輸送タンパク質です。 さまざまな物質環境から細胞質へ、そしてその逆。

細胞膜は内在性タンパク質を透過して密接に結合していますが、周辺タンパク質との結合はそれほど強くありません。 これらのタンパク質は、膜の構造を維持し、環境からの信号を受信して​​変換し、物質を輸送し、膜で起こる反応を触媒するという重要な機能を果たします。

コンパウンド

細胞膜の基礎は二分子層です。 その連続性のために、セルにはバリアがあり、 機械的性質. 人生のさまざまな段階で、この二重層が破壊される可能性があります。 その結果、貫通親水性細孔の構造欠陥が形成される。 この場合、細胞膜などのコンポーネントの絶対にすべての機能が変化する可能性があります。 この場合、核は外部の影響を受ける可能性があります。

プロパティ

細胞の細胞膜には 興味深い機能. その流動性のために、このシェルは堅固な構造ではなく、その組成を構成するタンパク質と脂質の大部分が膜の平面上を自由に動きます。

一般に、細胞膜は非対称であるため、タンパク質層と脂質層の組成が異なります。 動物細胞の原形質膜は、その外側に糖タンパク質の層があり、受容体とシグナルの機能を果たし、 大きな役割細胞を組織に結合する過程で。 細胞膜は極性です 外電荷はプラスで、内側はマイナスです。 上記のすべてに加えて、細胞膜には選択的な洞察があります。

これは、水に加えて、特定のグループの分子と溶解物質のイオンのみがセルに入ることができることを意味します。 ほとんどの細胞内のナトリウムなどの物質の濃度は、外部環境よりもはるかに低くなっています。 カリウムイオンの場合、異なる比率が特徴的です。細胞内のそれらの数は、 環境. この点で、ナトリウムイオンは細胞膜を透過する傾向があり、カリウムイオンは外部に放出される傾向があります. このような状況下で、膜は「ポンピング」の役割を果たし、物質の濃度を平準化する特別なシステムを活性化します。ナトリウムイオンは細胞表面に排出され、カリウムイオンは内側に排出されます. この機能はに含まれています 必須機能細胞膜。

ナトリウムイオンとカリウムイオンが表面から内側に移動するこの傾向は、細胞への糖とアミノ酸の輸送に大きな役割を果たします. 細胞からナトリウムイオンを積極的に除去する過程で、膜は内部にグルコースとアミノ酸が新たに流入するための条件を作り出します。 逆に、カリウムイオンが細胞内に移動する過程で、細胞内から外部環境への崩壊生成物の「輸送体」の数が補充されます。

細胞は細胞膜を通してどのように栄養を与えられていますか?

多くの細胞は、食作用や飲作用などのプロセスを通じて物質を取り込みます。 最初の変形では、小さなくぼみが柔軟な外膜によって作成され、そこに捕捉された粒子が配置されます。 その後、囲まれた粒子が細胞の細胞質に入るまで、くぼみの直径が大きくなります。 食作用を通じて、アメーバなどの一部の原生動物や、白血球や食細胞などの血球が供給されます。 同様に、細胞は必要な成分を含む液体を吸収します。 有用な材料. この現象はピノサイトーシスと呼ばれます。

外膜は、細胞の小胞体と密接につながっています。

多くの種類の基本的な組織コンポーネントでは、突起、ひだ、および微絨毛が膜の表面にあります。 植物細胞この殻の外側は別の厚い殻で覆われており、顕微鏡ではっきりと区別できます。 それらが作られている繊維は、木材などの植物組織のサポートを形成するのに役立ちます. 動物細胞には、細胞膜の上にある多くの外部構造もあります。 昆虫の外皮細胞に含まれるキチンはその一例です。

細胞膜に加えて、細胞内膜があります。 その機能は、特定の環境を維持する必要があるいくつかの特殊な閉じたコンパートメント (コンパートメントまたはオルガネラ) に細胞を分割することです。

したがって、細胞膜などの生体の基本単位の構成要素の役割を過大評価することは不可能です。 構造と機能には、全細胞表面積の大幅な拡大、改善が含まれます。 代謝プロセス. この分子構造は、タンパク質と脂質で構成されています。 外部環境から細胞を分離する膜は、その完全性を保証します。 その助けを借りて、細胞間結合は十分に強いレベルに維持され、組織を形成します。 この点で、次のいずれかと結論付けることができます。 重要な役割細胞膜は細胞内で役割を果たしています。 それによって実行される構造と機能は、目的に応じて、細胞ごとに根本​​的に異なります。 これらの機能により、細胞膜のさまざまな生理的活動と、細胞や組織の存在におけるそれらの役割が実現されます。