細胞膜は、原形質膜とも呼ばれ、細胞の内部環境を外界から隔てる薄い外側の境界です。柔軟で保護的なはたらきをもち、何が通過できるかを非常に厳密に選びます。
構造
膜はリン脂質二重層からできています。各リン脂質は、水を引きつける頭部と、水をはじく尾部をもっています。水中では、これらの分子は尾部が内側、頭部が外側を向くように2層に並びます。
この二重層全体にはタンパク質が埋め込まれています。チャネルや運搬体としてはたらくものもあれば、細胞がシグナルを認識したり、近くの構造に固定されたり、内部応答を引き起こしたりするのを助けるものもあります。
主なはたらき
細胞膜は選択的透過性をもっています。これは、ある物質は他の物質よりも通過しやすいことを意味します。酸素のような小さな無極性分子は二重層を比較的直接通れますが、イオンや多くの極性分子は通常、輸送タンパク質を必要とします。
このような選択的な制御によって、外部環境が変化しても細胞内の状態を安定に保つ恒常性が維持されます。
膜を通る輸送
輸送には主に2つのパターンがあります。
- 受動輸送では、細胞のエネルギーを使わずに物質が移動し、通常は濃度勾配に従って進みます。拡散や浸透が代表的な例です。
- 能動輸送では、濃度勾配に逆らって物質を移動させるために、しばしばATPの形でエネルギーを使います。
大きな物質は、エンドサイトーシスやエキソサイトーシスのような膜を使った過程によっても通過できます。
なぜ重要なのか
細胞膜がなければ、細胞は内容物を保護できず、効果的に情報をやり取りすることも、栄養の取り込みや老廃物の排出を制御することもできません。その構造とはたらきは密接に結びついています。二重層が障壁をつくり、膜タンパク質がその障壁を機能的なものにしています。