イオンはどのようにして細胞膜の脂質二重層を通過しますか?

ザ・ 細胞膜 生物学的進化の多くの注目すべき勝利の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、細胞にその形状と容器を与える強固な障壁であるだけではありません。 それらの分子内容だけでなく、どの物質が出入りできるかを決定する選択的に透過性のゲート 細胞。

自動車組立工場が操業するために、非常に異なる原材料(金属、ゴム、人的および技術的資源など)の安定した供給が必要なのと同じように ピーク容量では、細胞は、膜輸送のプロセスを調整しながら、細胞がその反応に必要な分子が入ることを可能にする方法を必要とします。 全体。

特定の イオン、または正味の電荷を持つ原子は、通過できる好ましい分子の1つですが、ある程度の努力が必要です。

細胞膜:それは何をするのか?

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からなる最も小さな生命体を持っています。 すべて 細胞 細胞膜を持っている、 細胞質 そして リボソーム; ほとんどのセルには他のコンポーネントもあります。 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固さを与え、その重要な内容物を含むことを可能にします。 また、物理的なバリア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する可能性があり、他の物質は通過を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 二分子膜。 これには、「鏡像」方式で互いに向き合う2つの構造的に同一のレイヤーが含まれます。 各層は、長く、ほとんど線形のリン脂質分子で構成されており、それらは並んで積み重ねられていますが、重要なことに、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、リン酸の「頭」と脂質(脂肪)の「尾」が含まれます。

リン酸塩ヘッドは、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き合っています。

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。

もう1つの重要な機能は、一部の分子がセルに出入り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、負担のかかる分子を与えることに何らかの形で関与しなければなりません サイズや電荷によって、しかしそれでも何とか通過する必要があります、これで積極的な後押しです 処理する。

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脂質二重層の透過性は、さまざまな要因によって決定されます。 これらの1つは、おそらく直感的ですが、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2組の排他的に疎水性の脂質分子であるため、内部は、次のような親水性分子の通過に対して敵対的です。 イオン そしてほとんどの生体分子。

細胞膜輸送

全体として、細胞膜輸送は以下に依存します:

  • 一定ではない膜自体の透過性
  • 通過を「求める」分子のサイズと電荷
  • 細胞膜の片側(細胞の外側)と反対側(細胞の外側)の間のその分子の濃度差 細胞質)

イオンは、最小のものであっても、濃度勾配を下って膜を横切って拡散することはできません(H+、陽子または荷電 水素原子).

代わりに、細胞膜に沿った点に埋め込まれたタンパク質は チャネルタンパク質 独自の地下トンネルを通過するように、必要なイオンが通過できる細孔またはチャネルを形成します。

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