真核細胞は、細胞の内容物を保護する外膜を持っています。 ただし、外膜は半透性であり、特定の材料が外膜に入ることができます。
内部 真核細胞、と呼ばれる小さなサブ構造 オルガネラ 独自の膜を持っています。 オルガネラ 細胞膜を横切って、または細胞小器官の膜を介して分子を移動させるなど、細胞内でいくつかの異なる機能を果たします。
TL; DR（長すぎる; 読んでいない）
分子は、輸送タンパク質を介して膜を横切って拡散することができます、またはそれらは他のタンパク質による能動輸送を助けることができます。 小胞体、ゴルジ装置、ミトコンドリア、ペルオキシソームなどの細胞小器官はすべて、膜輸送において役割を果たしています。
細胞膜の特徴
真核細胞の膜はしばしば 原形質膜. 原形質膜は、 リン脂質二重層、 いくつかの分子を透過しますが、すべてではありません。
のコンポーネント リン脂質 二重層には、グリセロールと脂肪酸の組み合わせとリン酸基が含まれます。 これらは、一般的にほとんどの細胞膜の二重層を構成するグリセロリン脂質を生成します。
リン脂質二重層は、その外側に水を好む（親水性）性質を持ち、その内側に撥水性（疎水性）の性質を持っています。 親水性部分は、セルの内側だけでなく外側にも面しており、これらの環境では相互作用し、水に引き付けられます。
全体で 細胞膜、細孔とタンパク質は、細胞に出入りするものを決定するのに役立ちます。 細胞膜に見られるさまざまな種類のタンパク質の中には、リン脂質二重層の一部にしか伸びないものもあります。 これらは外因性タンパク質と呼ばれます。 二重層全体を横切るタンパク質は、内因性タンパク質、または 膜貫通タンパク質.
タンパク質は細胞膜の質量の約半分を占めています。 一部のタンパク質は二重層内を簡単に動き回ることができますが、他のタンパク質は所定の位置に固定されており、移動する必要がある場合は助けが必要です。
輸送生物学の事実
細胞には、必要な分子を細胞に取り込む方法が必要です。 また、特定の資料を再びリリースする方法も必要です。 放出された物質にはもちろん廃棄物が含まれる可能性がありますが、特定の機能性タンパク質も細胞外に分泌されなければならないことがよくあります。 リン脂質二重膜は、浸透によって細胞への分子の流れを維持します。 受動輸送または能動輸送.
外因性および内因性タンパク質はこれを助けるために働きます
輸送生物学. これらのタンパク質は、拡散を可能にする細孔を持っている場合があり、生物学的プロセスの受容体または酵素として機能する場合があり、免疫応答および細胞シグナル伝達で機能する場合があります。 膜を横切る分子の動きに役割を果たす能動輸送だけでなく、さまざまな種類の受動輸送があります。受動輸送の種類
輸送生物学では、 受動輸送 補助やエネルギーを必要としない、細胞膜を通過する分子の輸送を指します。 これらは通常、比較的自由にセルに出入りすることができる小さな分子です。 それらは、水、イオンなどを含み得る。
受動輸送の一例は 拡散. 拡散は、特定の物質が細孔を介して細胞膜に入るときに発生します。 酸素や二酸化炭素などの必須分子が良い例です。 通常、拡散には濃度勾配が必要です。つまり、細胞膜の外側の濃度は内側とは異なる必要があります。
促進輸送 キャリアタンパク質を介した支援が必要です。 担体タンパク質は、結合部位での輸送に必要な物質に結合します。 この結合により、タンパク質の形状が変化します。 アイテムが膜を通して助けられると、タンパク質はそれらを放出します。
別のタイプの受動輸送は単純なものです 浸透. これは水によく見られます。 水分子は細胞膜に衝突し、圧力を発生させ、「水ポテンシャル」を高めます。 水は高水ポテンシャルから低水ポテンシャルに移動してセルに入ります。
能動膜輸送
時折、特定の物質は、拡散または受動輸送だけでは細胞膜を通過できないことがあります。 たとえば、低濃度から高濃度への移行にはエネルギーが必要です。 これを実現するには、 能動輸送 キャリアタンパク質の助けを借りて発生します。 キャリアタンパク質は、必要な物質が付着する結合部位を保持しているため、膜を横切って移動することができます。
糖、一部のイオン、その他の高電荷物質などのより大きな分子、 アミノ酸 でんぷんは補助なしでは膜を横切って漂うことはできません。 輸送タンパク質または担体タンパク質は、膜を横切って移動する必要のある分子のタイプに応じて、特定のニーズに合わせて構築されます。 受容体タンパク質はまた、分子を結合し、それらを膜を越えて誘導するように選択的に機能します。
膜輸送に関与する細胞小器官
毛穴とタンパク質だけが膜輸送を助けるわけではありません。 オルガネラ また、さまざまな方法でこの機能を提供します。 細胞小器官は、細胞内の小さな下部構造です。
オルガネラはさまざまな形をしており、さまざまな機能を果たします。 これらの細胞小器官は、いわゆる細胞内膜系を構成しており、独特の形態のタンパク質輸送を持っています。
膜動輸送では、大量の物質が膜を通過する可能性があります 小胞. これらは、アイテムを細胞内または細胞外に移動させることができる細胞膜のビットです（それぞれエンドサイトーシスまたはエキソサイトーシス）。 タンパク質は小胞体の小胞体によってパッケージ化され、細胞外に放出されます。 小胞タンパク質の2つの例には、インスリンとエリスロポエチンが含まれます。
小胞体
ザ・ 小胞体（ER） は、膜とそのタンパク質の両方を作る細胞小器官です。 また、それ自体の膜を介した分子輸送を支援します。 ERは、細胞全体のタンパク質の移動であるタンパク質の移動を担っています。 一部のタンパク質は、可溶性であればER膜を完全に通過できます。 分泌タンパク質はそのような例の1つです。
ただし、膜タンパク質の場合、膜の二重層の一部であるという性質上、動き回るには少し助けが必要です。 ER膜は、これらのタンパク質を移動させる方法として、シグナルまたは膜貫通セグメントを使用できます。 これは、タンパク質が移動する方向を提供する受動輸送のタイプの1つです。
主に細孔チャネルとして機能するSec61として知られるタンパク質複合体の場合、転座の目的でリボソームとパートナーを組む必要があります。
ゴルジ体
ザ・ ゴルジ体 もう一つの重要な細胞小器官です。 それは、タンパク質に、炭水化物の追加など、タンパク質に複雑さを与える最終的な特定の追加を提供します。 小胞を使用して分子を輸送します。
小胞輸送は、コーティングタンパク質が原因で部分的に発生する可能性があり、これらのタンパク質は、小胞体とゴルジ装置の間の小胞の動きを助けます。 コートタンパク質の一例はクラスリンです。
ミトコンドリア
と呼ばれる細胞小器官の内膜で ミトコンドリア、細胞のエネルギー生成を助けるために多くのタンパク質を使用する必要があります。 対照的に、外膜は小分子が通過するために多孔性です。
ペルオキシソーム
ペルオキシソーム 脂肪酸を分解する細胞小器官の一種です。 それらの名前が示すように、それらは細胞から有害な過酸化水素を除去する役割も果たします。 ペルオキシソームは、大きく折りたたまれたタンパク質を輸送することもできます。
研究者たちは最近、ペルオキシソームがこれを行うことを可能にする巨大な毛穴を発見しました。 通常、タンパク質は完全で大きな三次元状態で輸送されません。 多くの場合、それらは単に大きすぎて細孔を通過できません。 しかし、これらの巨大な毛穴の場合、ペルオキシソームが問題になります。 タンパク質は、ペルオキシソームがそれらを輸送するために特定の信号を運ぶ必要があります。
受動輸送の種類の多様な方法は、輸送生物学を研究の魅力的な主題にします。 材料が細胞膜を横切って移動する方法についての知識を得ると、細胞プロセスを理解するのに役立ちます。
多くの疾患は、奇形、折り畳み不良、またはその他の機能不全のタンパク質を伴うため、膜輸送がどの程度関連しているのかが明らかになります。 輸送生物学はまた、欠乏症や病気を治療する方法を発見し、おそらく治療のための新しい薬を作るための無限の機会を提供します。