細胞膜

定義

細胞は、臓器や組織を構成する最小の一貫した単位です。各細胞は、細胞膜、脂肪粒子の特別な二重層、いわゆる脂質二重層で構成されるバリアによって囲まれています。脂質二重層は、化学的特性のために互いに分離できず、非常に安定したユニットを形成する、互いの上に積み重ねられた2つの脂肪膜として想像できます。細胞膜は多くの異なる機能を果たします。それらは、通信、保護、および細胞の制御ステーションとして使用されます。

どのような細胞膜がありますか？

細胞自体が膜で囲まれているだけでなく、細胞小器官も囲まれています。細胞小器官は、細胞内の小さな、膜で区切られた領域であり、それぞれに独自の役割があります。それらは膜に埋め込まれ、膜を横切って輸送される物質の輸送体として機能するタンパク質が異なります。

ミトコンドリア内膜は細胞膜の特殊な形態で、ミトコンドリアは細胞がエネルギーを生成するために重要な細胞小器官です。それらは進化の過程の後半でのみヒト細胞に吸収された。したがって、2つの脂質二重層膜があります。外側は古典的な人間のもので、内側はミトコンドリアに特異的な膜です。カルジオリピンが含まれています。これは、脂肪膜に組み込まれている脂肪酸で、内膜だけにあり、他の膜にはありません。

人体には、細胞膜に囲まれた細胞しか含まれていません。ただし、細胞壁によって囲まれている細菌などの細胞もあります。したがって、細胞壁と細胞膜という用語は同義語として使用できません。細胞壁は著しく厚く、細胞膜も安定させます。多くの個々の細胞が結合して強い結合を形成できるため、人体では細胞壁は必要ありません。一方、細菌は単一細胞の細胞です。つまり、細菌は、細胞壁がないと著しく弱くなる単一細胞のみで構成されます。

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細胞膜の構造

細胞膜は、異なる領域を互いに分離します。これを行うには、多くの異なる要件を満たす必要があります。まず、細胞膜は2つの脂肪膜の二重層で構成されており、個々の脂肪酸で構成されています。脂肪酸は水溶性で構成され、 親水性 頭と水不溶性から、 疎水性 尾。頭は1つの平面で相互に接続しているため、尾の質量はすべて1つの方向を指します。一方、別の一連の脂肪酸は同じパターンで蓄積します。これにより、二重のレイヤーが作成されます。このレイヤーは、外側が頭で囲まれ、このように内側が1つになります 疎水性 領域、つまり水が浸透できない領域が作成されます。

脂肪酸の頭を構成する分子に応じて、それらは異なる名前と異なる特性を持っていますが、これらは従属的な役割を果たすだけです。脂肪酸は、尾部とその化学構造に応じて、不飽和または飽和になります。不飽和脂肪酸は著しく硬く、膜の流動性を低下させますが、飽和脂肪酸は流動性を高めます。流動性は、脂質二重層の移動性と変形性の尺度です。セルのタスクと状態に応じて、さまざまな程度の可動性と剛性が必要です。これは、1つまたは他のタイプの脂肪酸​​をさらに組み込むことで実現できます。

さらに、コレステロールが膜に組み込まれ、流動性が大幅に低下し、膜が安定します。この構造のため、非常に小さい水不溶性物質のみが膜を簡単に克服できます。

ただし、細胞内外に輸送されるためには、非常に大きく水に溶けない物質も膜を通過する必要があるため、輸送タンパク質とチャネルが必要です。これらは、脂肪酸の間の膜に保存されます。これらのチャネルは一部の分子では通過可能であり、他の分子では通過できないため、1つの分子について話す 半透性 細胞膜、すなわち部分透過性。

細胞膜の最後の構成要素は受容体です。受容体はまた、大部分が細胞自体で生産され、膜に組み込まれる大きなタンパク質でもあります。それらを完全にスパンすることも、外側でのみサポートすることもできます。それらの化学構造により、トランスポーター、チャネル、および受容体は膜内および膜上にしっかりと留まり、膜から簡単に分離することはできません。ただし、必要に応じて、膜内の別の場所に横方向に移動できます。

最後に、技術用語では、細胞膜の外側にまだ糖鎖が存在する可能性があります 糖衣 呼ばれた。例えば、それらは血液型システムの基礎です。細胞膜は非常に多くの異なる構成要素で構成されているため、正確な位置を変えることもできるため、液体モザイクモデルとしても知られています。

この件について詳しくは、次をご覧ください。 血液型

細胞膜の厚さ

細胞膜は約7 nmの厚さ、つまり非常に薄いですが、ほとんどの物質にとって堅牢で乗り越えられません。ヘッド領域は、それぞれ約2 nmの厚さです。 疎水性 テール領域の幅は3 nmです。この値は、人体のさまざまな種類の細胞間でほとんど変化しません。

細胞膜の成分は何ですか？

基本的に、細胞膜はリン脂質二重層で構成されています。リン脂質は、水を好む、つまり親水性の頭と尾からなる構成要素であり、2つの脂肪酸によって形成されます。脂肪酸で構成されている部分は疎水性です。つまり、水をはじきます。
リン脂質の二重層では、疎水性成分が互いに向かい合っています。親水性部分は細胞の外側と内側を指します。膜のこの構造により、2つの水環境を互いに分離できます。

細胞膜にはスフィンゴ脂質とコレステロールも含まれています。これらの物質は細胞膜の構造と流動性を調節します。流動性は、タンパク質が細胞膜内をどの程度うまく移動できるかを示す尺度です。細胞膜の流動性が高いほど、タンパク質が移動しやすくなります。

さらに、細胞膜には多くの異なるタンパク質があります。これらのタンパク質は、膜を介して物質を輸送したり、環境と相互作用したりするために使用されます。この相互作用は、隣接する細胞間の直接結合を通じて、または膜タンパク質に結合するメッセンジャー物質を通じて実現できます。

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細胞膜のリン脂質

リン脂質は細胞膜の主成分です。リン脂質は両親媒性です。これは、それらが親水性部分と疎水性部分からなることを意味します。リン脂質のこの特性により、細胞の内部を環境から分離することができます。

リン脂質にはさまざまな形があります。リン脂質の親水性骨格は、グリセリンまたはスフィンゴシンのいずれかで構成されています。どちらの形式も、2つの疎水性炭化水素鎖が基本構造に結合しているという共通点があります。

細胞膜のコレステロール

コレステロールは細胞膜に含まれており、流動性の調節に役立ちます。一定の流動性は、細胞膜の輸送プロセスを維持するために非常に重要です。高温では、細胞膜が流動的になりすぎる傾向があります。通常の状況ではすでに弱いリン脂質間の結合は、高温ではさらに弱い。その硬い構造のため、コレステロールは一定の強さを維持するのに役立ちます。

低温では見た目が異なります。ここでは、膜がきつすぎます。疎水性成分として飽和脂肪酸を持つリン脂質は、特に固体になります。これは、リン脂質が互いに非常に接近している可能性があることを意味します。この場合、コレステロールは硬いリング構造を含み、スペーサーとして機能するため、細胞膜に蓄積されたコレステロールは流動性を増加させます。

「コレステロール」の主題に関する詳細情報は、:

• LDL-「低密度リポタンパク質」
• HDL-「高密度リポタンパク質」
• コレステロールエステラーゼ-それはそれが重要なことです

細胞膜の機能

細胞膜の複雑な構造が示唆するように、それらは多くの異なる機能を満たさなければならず、それは細胞の種類と場所に応じて大きく異なる可能性があります。一方では、膜は一般的にバリアを表しています。過小評価されるべきではない機能です。無数の反応がいつでも私たちの体内で並行して起こります。それらがすべて同じ部屋で行われた場合、それらは強く影響を及ぼし、お互いをキャンセルしさえします。調節された代謝過程は不可能であり、人間が存在し、全体として機能することは考えられないでしょう。

それらはまた、輸送体によって膜を横切って輸送される多種多様な物質の輸送媒体として機能します。臓器として一緒に働くことができるためには、個々の細胞はそれらの膜を介して接触している必要があります。これは、さまざまな接続タンパク質と受容体によって実現されます。細胞は受容体を使用して、互いを識別し、互いに通信し、情報を交換することができます。例えば。体自身の細胞と外来細胞との間の多くの際立った特徴の1つとしての糖衣。受容体は細胞外からシグナルを拾い上げ、それらを細胞核、つまり細胞の「脳」に伝えるタンパク質です。受容体にドッキングした化学粒子の化学的性質に応じて、それは細胞の外側、細胞内、または細胞膜内に配置されます。

しかし、細胞自体も情報を伝えることができます。私たちの体の中で最も有名なのは神経細胞です。それらがその機能を実行するためには、それらの膜が電気信号を伝導できなければならない。セルの内外で異なる電荷により電気信号が発生します。勾配とも呼ばれるこの電荷の差は維持する必要があります。これに関連して、膜電位について話します。細胞膜は、異なる帯電領域を互いに分離しますが、同時に、実際の電流、したがって渡される情報を流すことができるように、電荷比を短時間反転できるチャネルを備えています。この現象は活動電位とも呼ばれます。

この件について詳しくは、次をご覧ください。 神経細胞

細胞膜の輸送プロセス

細胞膜自体は、より大きな分子やイオンに対して不透過性です。細胞の内部と環境の間の交換が行われるように、細胞膜には、細胞内外にさまざまな分子を輸送するタンパク質があります。

これらのタンパク質を使用すると、濃度の違いに応じて物質が細胞内または細胞から受動的に通過するチャネルが区別されます。他のタンパク質は、細胞膜を横切って物質を能動的に輸送するためにエネルギーを生成する必要があります。

輸送の他の重要な形態は小胞です。小胞は、細胞膜からはさまれた小さな泡です。細胞内で生成された物質は、これらの小胞を通して環境に放出されます。さらに、細胞環境から物質を除去することもできます。

細菌の細胞膜の違い-ペニシリン

の細胞膜 バクテリア 人体のそれとほとんど変わりません。セル間の大きな違いは、 細菌の追加の細胞壁。細胞壁は細胞膜の外側に付着し、このようにして細菌を安定化および保護します。彼女はオフです ムレイン、他のタンパク質を組み込むことができる特別な糖粒子、 移動と生殖 サーブ。 ペニシリン 細胞壁の合成を妨害し、したがって機能することができます 殺菌つまり、細菌を殺します。このようにして、体自身の細胞を破壊することなく、病気の原因となるバクテリアに対して的を絞った行動が可能になります。