形質膜と細胞質の違いとは?

形質膜

形質膜に関するタンパク質

形質膜(plasmamembrane)は、主に、リン脂質と膜タンパク質とからなります。
ほかには、少量のコレステロ-ルと、糖脂質があります

形質膜の構造

脂質二重層

リン脂質、コレステロール、糖脂質の3種類の脂質分子で構成された層が、脂質二重層です。

膜タンパク

膜タンパクは、実際には、タンパク質に糖が結合した糖タンパク質です。

膜タンパク質には、内在性タンパク質と、表在性タンパク質の2種類があります。

内在性タンパク質は、脂質二重層の中に伸び、あるいは、貫いて伸びています。

表在性タンパク質は、膜の内表面あるいは外表面にゆるく結合しています。

膜タンパクの多くは、脂質二重層の中を自由に移動できます。

形質膜と輸送

物質が形質膜を横切る方法(輸送方法)には、受動輸送、能動輸送、小胞による輸送の3種類があります。

受動輸送

受動輸送には、「拡散」と「浸透」があります。

拡散は、物質がもつ運動エネルギーにより、物質が移動することです。 高濃度から、低濃度へ、濃度勾配に従って移動します。

拡散は、単純拡散と促進拡散に分類されます。

単純拡散には、脂溶性物質の拡散(脂質二重層を通ることによる移動)や、イオンの拡散(イオンチャンネルを通ることによる移動)があります。

促進拡散は、内在性膜タンパク質の手助けによる物質の拡散のことです。促進拡散で移動する物質としては、たとえば、グルコース、フルクトース、ガラクトース、尿素があります。

浸透は、形質膜を通る、水の移動を意味します。

水分子は、脂質二重層や、水チャンネル(内在性タンパク質)を介して、形質幕を横切って移動します。

能動輸送

能動輸送は、「ポンプ」呼ばれるタンハクでできたトランスポーターの形を変化させ、細胞膜を横切って、物質の濃度勾配と逆方向に、物質を運び出す輸送のことを意味します。

能動輸送される主な物質は、ナトリウムイオン、カリウムイオン、カルシウムイオン、ヨウ素イオン、塩化物イオンなどのイオン類です。

もっとも重要なポンプは、細胞からNaを吐き出し、K+を取り込むポンプ(ナトリウム-カリウムボンプ)です。

すべての細胞は、多数のナトリウム-カリウムホンプをもっており、これらのホンフは、Naの濃度勾配に逆らって、Naを細胞外に排出することで、サイトゾルのNaの濃度を低く保っています。同時に、ポンプは、Kの濃度勾配に逆らって、Kを移動きせます。

なお、シアン化物のようなATPの賛成を阻害する薬物は、細胞の能動輸送をとめてしまいます。

小胞輸送

小胞は、細胞膜がちぎれててきた小さな袋です。

その役割は、細胞のある場所から、別の場所へ物質を移送すること、細胞外液から物質を取り入れること、細胞外液に物質を放出することです。

小胞の移動には、物質が細胞内に移動する「エンドサイトシートス(細胞内取り込み)」と、小胞が形質膜に融合して小胞内の物質を細胞外に出す「エクソサイトシートス(細胞外放出)」の2種類があります。

なお、小胞の移動には、ATPによるエネルギーが必要です。

細胞質

細胞質は、細胞の形質膜と核との間に存在するすべての内容物からなり、サイトゾルと、細胞小器官を含みます。

サイトゾル

サイトゾルは、細胞小器官を取り巻く細胞質の溶液部分で、全細胞容積の55%を占めます。

サイトゾル中には、さまざまなイオン類、グルコース、アミノ酸類、脂肪酸類、タンパク質類、脂質類、ATP、老廃物などがあります。

細胞小器官

細胞骨格

マイクロフィラメント、中間径フィラメント、微小管の3種類の異なるタンハク質のフィラメントからなる網状構造です。

中心体

核の近くには、一対の中心子、および、中心子周辺物質から構成される「中心体」が存在します。
中心子は、円筒構造で、各中心子は、3つ組の微小管(トリプレット)9つが円形に配列されています。
中心子周辺領域は、細胞分裂時に、紡錘体の成長を調節します。また、中心子周辺領域は、非分裂細胞において、微小管の形成を調節します。

線毛・鞭毛

線毛や鞭毛は、細胞表面に突き出た運動性の突起です。

リボソーム

リボソームは、タンパク質の合成の場です。
リボソームは、リボソームRNAおよびリボソームタンパク質を含みます。
リボソームは、大小二つのサブユニットからなります。なお、大サブユニットと、小サブユニットは、核小体で作られます。
リボソームには、核膜の外表面や小胞体の膜に付着しているもの、他の細胞質の構造物とは接着せずに遊離しているもの(遊離リボソーム)、ミトコンドリアの中に存在するものがあります。

リソソーム

ゴルジ装髄でつくられた小胞で、消化酵素を含んでいます。
小胞に融合し内容物を消化する役割があり、古い細胞小器官を消化〈自食作用)し、細胞全体を消化し(自己融解)、また、細胞外物質を消化します。

ペルオキシソーム

酸化酵素をもった小胞です。危険物質を無毒化する働きをします。
酸化酵素としては、たとえば、オキシターゼや、カタラーゼがあります。

プロテアソーム

タンパク質を切断する酵素であるブロテアーゼ含む小さな構造物です。不要なタンパクなどを小さなペプチドに分解します。

ミトコンドリア

外膜、内膜、クリスタ、マトリックスからなり、細胞のほとんどのATPを産生する反応が起る場所です。