イオンは細胞膜の脂質二重層をどのように通過しますか?

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著者: Randy Alexander
作成日: 2 4月 2021
更新日: 12 5月 2024
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細胞膜は、生物学的進化の多くの顕著な勝利の1つです。すべての生細胞に共通する3つの特徴の1つであるこの膜は、細胞に形状を与える堅固な障壁であり、分子内容物の容器であるだけでなく、物質が出入りできる物質を決定する選択的透過性ゲートでもあります細胞。

自動車組立工場がピーク容量で動作するために非常に異なる原材料(たとえば、金属、ゴム、人的資源および技術的資源)の安定した供給を必要とするのと同様に、セルはその反応に必要な分子を許可する方法を必要とします全体として膜輸送のプロセスを調整しながら入力してください。

確かに イオン、または正味の電荷を帯びた原子は、ある程度の努力をしてのみ通過できる好ましい分子の1つです。

細胞膜:それは何をしますか?

細胞は生命の基本単位であり、単一の細胞と数兆を含むあなた自身の体だけで構成される最も小さな生命体です。すべての細胞には、細胞膜、細胞質、およびリボソームがあります。ほとんどのセルにも他のコンポーネントがあります。細胞膜は原形質膜とも呼ばれますが、他のいくつかの細胞構造にも原形質膜があるため、「細胞膜」はより特異的です。

細胞膜は細胞の境界と堅さを与え、重要な内容物を含むことができます。また、物理的な障壁の形でこれらのコンテンツを保護します。この細胞膜バリアは 半透性、特定の物質が出入りできる一方で、他の物質は通過が拒否されるという点で。

細胞膜の解剖学

細胞膜はリン脂質二重層で構成されています。 「鏡像」方式で互いに向き合う2つの構造的に同一の層が含まれます。各層は、ほとんどが直線状の長いリン脂質分子で構成されており、それらは並んで積み重なっていますが、重要なことには、それらの間にある程度のスペースを維持しています。これらの分子には、リン酸塩の「頭」と脂質(脂肪)の「尾」が含まれます。

リン酸ヘッドは、不均一な電荷分布を持っているため、親水性、つまり「水探索」です。したがって、これらの頭部は、細胞自体のより水っぽい外部と内部の細胞質に面しています。

一方、疎水性の尾は、リン脂質二重層の内部で互いに向かい合っています。

リン脂質二重層機能

細胞膜の主な機能は細胞を保護することであり、これはその組成と構造に固有の特徴です。

別の重要な機能は、一部の分子が細胞の内外を通過できるようにすることですが、すべてではありません。さらに、細胞膜は、サイズまたは電荷によって負担されるが、それでも何らかの方法で通過しなければならない分子を与えることに何らかの形で関与しなければならない、このプロセスの積極的なブーストです。

脂質二重層の透過性は、さまざまな要因によって決まります。これらの1つは、おそらく直感的なサイズです。もう一つは充電です。二重層の内部は、互いに向き合う排他的に疎水性の脂質分子の2つのセットであるため、内部はイオンやほとんどの生体分子などの親水性分子の通過に対して敵対的です。

細胞膜輸送

全体として、細胞膜輸送は以下に依存します:

イオンは、濃度勾配の下で膜全体に拡散することはできません。+、プロトンまたは荷電水素原子)。

代わりに、細胞膜に沿ったポイントに埋め込まれたタンパク質と呼ばれる チャネルタンパク質 必要なイオンが通過できる孔、またはチャネルを形成します。これは、それ自体が地下トンネルを通過する場合と同じです。