原形質膜は、定義上、すべての細胞 (原核生物、真核生物、動物および植物) の内部を外部環境から分離し、多くの細胞プロセスで重要な役割を果たしている流動性のリン脂質二重層です。
自分の体を覆う皮膚について真剣に考えたことはありますか？肌に吸収されるものと吸収されないものがあること、そして同時に、選択的に皮膚から出てくるもの（汗、塩分、毒素など）があることはご存知でしょう。体の最大の器官として、体のゲートキーパーとしても機能し、内部を保護し、外界への障壁を提供します.
細胞レベルでは、すべての生物は、細胞の内部を細胞外空間から分離する同様の構造から恩恵を受けています。この障壁は原形質膜として知られています。
原形質膜とは?
原形質膜は、定義上、すべての細胞 (原核生物、真核生物、動物および植物) の内部を外部環境から分離し、多くの細胞プロセスで重要な役割を果たす、流体のリン脂質二重層です。この膜は、細胞内外への物質の移動を制御するものですが、選択的に透過します。原形質膜は、細胞質を細胞内に保持し、細胞内空間内で許可または許容することに非常に細心の注意を払っています。脂質二重層は多孔性ですが、スイスチーズのようではありません。その透過性は、侵入しようとする分子のサイズ、タイプ、極性、および機能に大きく依存します。
原形質膜に関連するすべての細胞活動を理解する前に、この重要な細胞バリアの基本構造を理解することが最善です.
原形質膜の構造
前述のように、原形質膜はリン脂質二重層であり、リン酸基と結合した脂質であるリン脂質で構成されていることを意味します。各リン脂質には、極性のある親水性 (水を好む) ヘッドと、2 つの非極性で疎水性 (水を恐れる) テールがあります。膜の内側と外側の両方にリン脂質があるため、「二重層」という用語が付けられ、親水性のヘッドが外部環境に向かって外側に、細胞環境に向かって内側に向いています。疎水性の尾部は、水を好む頭部の 2 つの層の間に挟まれています。水が外部環境と内部環境の両方で重要な役割を果たしていることを考えると、これは理にかなっています.
しかし、この膜は均一な表面とはほど遠いものです。また、タンパク質、タンパク質チャネル、コレステロール分子、炭水化物 (糖と糖鎖) も点在しています。これらのすべてのコンポーネントが連携して、細胞が適切に機能し、適切な物質を正確に受け入れ/排出することを保証します。原形質膜全体に埋め込まれた分子のこの複雑な配置により、それはしばしば「流体モザイク」と呼ばれます。実際、原形質膜の機能に関する最も説得力のある説明の 1 つは、流体モザイク モデルと呼ばれ、膜のさまざまな構成要素が永久に動的であり、二重層の平面内で互いに移動およびスライドすると主張しました。 .これらの異なる構造が膜内で提供するサービスを詳しく見てみましょう。
(写真提供:ウィキメディア・コモンズ)
タンパク質
原形質膜に見られるタンパク質に関して言えば、それらは2つの主なカテゴリー、つまり周辺膜タンパク質と内在性膜タンパク質に分けることができます.前者、末梢膜タンパク質 、通常、膜の内側または外側にのみ付着しており、疎水性コアには結合していません。多くの場合、他のタンパク質や糖脂質と結合していますが、結合が弱く、非永続的な場合もあります。 膜内在性タンパク質 一方、タンパク質はタンパク質に「組み込まれて」おり、膜の疎水性コアに結合できるようにする疎水性領域を少なくとも 1 つ持っています。言い換えれば、これらのタンパク質は、進行中の重要な仕事を抱えているため、どこにも行きません.内在性タンパク質の一種である膜貫通タンパク質は、多くの場合、膜の幅全体に広がり、両側に出現し、通常、他のタンパク質よりも重要な機能を持っています。たとえば、細胞呼吸に関与する重要なタンパク質複合体のいくつかは、膜貫通タンパク質です。
これらの 2 つのカテゴリ内には、構造タンパク質、糖タンパク質、輸送タンパク質、受容体タンパク質など、他のタイプのタンパク質があります。 構造タンパク質 名前が示すように、細胞の構造と安定性を維持するのに役立ちます。 糖タンパク質 炭水化物糖に結合し、主に膜を横切る分子の移動、および他の細胞との通信に関与しています。 輸送タンパク質 促進拡散と呼ばれる重要なプロセスを実行します。これは、分子が原形質膜を通過するための能動輸送の一形態です。最後に、受容体タンパク質 主に外向きのタンパク質で、ホルモンや神経伝達物質などを使用して外部環境と通信します。
脂質/コレステロール
上で説明したように、原形質膜の主成分はリン脂質二重層ですが、この重要な細胞構造に関与する脂質の種類はこれらだけではありません。糖タンパク質と同様に、糖脂質 糖鎖と結合し、他の細胞とのコミュニケーション/相互作用を助けます。コレステロールは、動物細胞の原形質膜全体に見られ、主にリン脂質が密集して硬くなるのを防ぐ働きをします.コレステロールは植物細胞膜には存在しません。
炭水化物
炭水化物は、原形質膜の最終成分であり、最も一般的に見落とされがちな成分です。それらは糖タンパク質と糖脂質に関して上で言及されており、それがそれらの主要な機能です.それらは細胞膜の外側に付着し、細胞とは反対側を向いており、多くの場合、他の細胞/分子の標識または識別シグナルとして機能します。これらの細胞マーカーは、神経系や免疫系などの他の細胞とのコミュニケーションに必要です。
原形質膜の機能
この記事全体を通して主な機能を説明してきましたが、この非常に複雑なバリアの主な機能を簡単に確認しておくと役に立ちます。何よりもまず、原形質膜は、内部の内容物を保護しながら、細胞に明確な形状と構造を提供します。第二に、膜は選択的に透過性があり、特定の分子や物質を通過させ、他の物質の出入りを防ぎます。膜の柔軟性により、「取り込まれる」物質の性質とサイズに応じて、能動輸送と受動輸送だけでなく、折り畳みによる物質の「消費」も可能になります。
能動輸送や受動輸送など、膜の特定の機能の詳細については、この記事の範囲を超えていますが、ここで詳しく知ることができます。
最後の言葉
原形質膜は、すべての細胞物質を内部に保持する薄い泡またはエンベロープのように聞こえるかもしれませんが、それは明らかにはるかに複雑で絶え間なく動的な障壁です.この選択的透過膜と、その特定の適応と構成要素のすべてがなければ、私たちが知っているような生活は、そのすべての形態で、まったく異なったものになっていたでしょう!
