生体膜は、非常にダイナミックで選択的構造、主に脂質自然、すべての生き物の細胞の一部です。本質的に、彼らは生命と細胞外空間の間の境界を確立することに加えて、細胞に出入りできるものを制御された方法で決定する責任があります。
膜の特性（流動性や透過性など）は、脂質の種類、これらの分子の飽和度と長さによって直接決定されます。各タイプの細胞には、脂質、タンパク質、炭水化物の特徴的な組成を備えた膜があり、その機能を果たすことができます。
出典：派生著作物：Dhatfield（トーク）Cell_membrane_detailed_diagram_3.svg：*派生著作物：Dhatfield（トーク）Cell_membrane_detailed_diagram.svg：LadyofHats Mariana Ruiz
構造
生体膜の構造を記述するために現在受け入れられているモデルは、「流体モザイク」と呼ばれています。1972年に研究者S.ジョンシンガーとガースニコルソンによって開発されました。
モザイクは、さまざまな異種要素の結合です。膜の場合、これらの要素は異なるタイプの脂質とタンパク質を含みます。これらのコンポーネントは静的ではありません：逆に、膜は脂質とタンパク質が絶え間なく動いている非常に動的であるという特徴があります。
場合によっては、いくつかのタンパク質または膜を形成する脂質に固定された炭水化物を見つけることができます。次に、膜の主要な構成要素を探ります。
-脂質
脂質は炭素鎖からなる生体高分子であり、その主な特徴は水への不溶性です。それらは複数の生物学的機能を果たしますが、最も優れているのは膜におけるそれらの構造的役割です。
生体膜を形成できる脂質は、無極性部分（水に不溶）と極性部分（水に可溶）で構成されています。これらのタイプの分子は両親媒性として知られています。これらの分子はリン脂質です。
脂質は水中でどのように振る舞いますか？
リン脂質が水と接触すると、極性部分が実際に水と接触します。対照的に、疎水性の「尾」は互いに相互作用し、液体から逃げようとします。溶液中では、脂質はミセルまたは脂質二重層という2つのパターンの組織を獲得できます。
ミセルは脂質の小さな集合体であり、極頭は水を「見る」ようにグループ化され、尾は球の内側にグループ化されます。二重層は、その名前が示すように、頭が水に面し、各層の尾が互いに相互作用する2層のリン脂質です。
これらの形成は自然に発生します。つまり、ミセルまたは二重層の形成を促進するためにエネルギーは必要ありません。
この両親媒性の性質は、それが生命の区画化を可能にしたので、間違いなく、特定の脂質の中で最も重要です。
すべての膜が同じではありません
それらの脂質組成に関しては、すべての生体膜が同じというわけではありません。これらは、炭素鎖の長さとそれらの間の飽和度の点で異なります。
飽和とは、炭素間に存在する結合の数を意味します。二重結合または三重結合がある場合、鎖は不飽和です。
膜の脂質組成は、その特性、特にその流動性を決定します。二重結合または三重結合がある場合、炭素鎖は「ねじれ」、スペースを作成し、脂質尾部の充填を減らします。
ねじれは、隣接する尾部（具体的にはファンデルワールス相互作用力）との接触面を減らし、バリアを弱めます。
対照的に、鎖飽和が増加すると、ファンデルワールス相互作用がはるかに強くなり、膜の密度と強度が増加します。同様に、炭化水素鎖が長くなると、バリアの強度を高めることができます。
コレステロールは、4つの環の融合によって形成される別の種類の脂質です。この分子の存在は、膜の流動性と透過性を調節するのにも役立ちます。これらのプロパティは、温度などの外部変数の影響を受ける場合もあります。
-タンパク質
正常な細胞では、膜の組成の半分未満がタンパク質です。これらは、複数の方法で脂質マトリックスに埋め込まれていることがわかります。または末梢では、タンパク質の一部のみが脂質に固定されています。
タンパク質はいくつかの分子によって、チャネルまたは（アクティブまたはパッシブ経路の）トランスポーターとして使用され、大きな親水性分子が選択的バリアを通過するのを助けます。最も顕著な例は、ナトリウムカリウムポンプとして機能するタンパク質です。
-炭水化物
炭水化物は、上記の2つの分子に結合できます。それらは一般的に細胞の周囲に見られ、一般的な細胞のマーキング、認識、およびコミュニケーションにおいて役割を果たす。
たとえば、免疫システムの細胞は、このタイプのマーキングを使用して、自分のものと外来のものを区別し、したがって、攻撃すべき細胞と攻撃すべきでない細胞を識別します。
特徴
制限を設定する
人生の限界はどのように確立されますか？生体膜を通して。生物起源の膜は、生命のあらゆる形態における細胞空間の境界を定める責任があります。この区画化特性は、生命システムの生成に不可欠です。
このようにして、有機物の存在に最適な物質の必要な濃度と動きにより、細胞内に異なる環境を作り出すことができます。
さらに、生体膜は、真核細胞の典型的な区画であるミトコンドリア、葉緑体、液胞などを発生させて、細胞内にも限界を確立します。
選択性
生きている細胞は、特定の要素、例えば細胞外環境とのイオン交換や老廃物の排泄などの一定の出入りを必要とします。
膜の性質により、特定の物質を透過させ、他の物質を透過させません。このため、メンブレンは、その中のタンパク質とともに、環境との物質の交換を調整する一種の分子「ゲートキーパー」として機能します。
極性のない小分子は、問題なく膜を通過できます。対照的に、分子が大きく、極性が高いほど、通過の難易度は比例して増加します。
具体的な例を挙げると、酸素分子は、塩化物イオンよりも10億倍速く生体膜を通過できます。
参考文献
- Freeman、S.（2016）。生物科学。ピアソン。
- カイザー、カリフォルニア州、クリーガー、M。、ロディッシュ、H。&バーク、A。（2007）。分子細胞生物学。WHフリーマン。
- Peña、A.（2013）。細胞膜。経済文化基金。
- 歌手、SJ、およびニコルソン、GL（1972）。細胞膜の構造の流体モザイクモデル。科学、175（4023）、720-731。
- スタイン、W（2012）。細胞膜を横切る分子の動き。エルゼビア。