細胞膜（Cell Membrane）

細胞膜（Cell Membrane）は、細胞を外部環境から区切り、細胞の内部環境を保つ薄い構造である。細胞の生命活動を支える基本的な仕組みの一つであり、物質の出入りや情報の伝達など多くの重要な役割を果たしている。主にリン脂質二重層とタンパク質で構成されている。

細胞膜の構造

1. リン脂質二重層
   • 細胞膜の基本構造は、リン脂質分子が親水性の頭部（外側）と疎水性の尾部（内側）を持つ形で配置され、二重層を形成している。
   • この構造により、膜は選択的透過性を持ち、特定の分子のみを通過させる。
2. タンパク質
   • 細胞膜に埋め込まれる、または膜表面に存在する多様なタンパク質が機能を補完する。
     • 輸送タンパク質： チャネルやポンプを形成し、物質の移動を助ける。
     • 受容体タンパク質： 細胞外からのシグナル（ホルモンや神経伝達物質）を受け取る。
     • 酵素： 特定の化学反応を触媒する。
     • 接着タンパク質： 細胞間や細胞外マトリックスとの結合を助ける。
3. コレステロール
   • 特に動物細胞の細胞膜に存在し、膜の流動性や安定性を調整する。
4. 糖鎖
   • 糖脂質や糖タンパク質として細胞膜表面に存在し、細胞間認識やシグナル伝達に関与する。

細胞膜の機能

1. 物質輸送
   • 細胞膜は、細胞内外で必要な物質（栄養分、イオン、廃棄物）の出入りを調整する。
     • 受動輸送（拡散、促進拡散）： 濃度勾配に従いエネルギーを使わずに物質を移動。
     • 能動輸送： ATPを利用して濃度勾配に逆らい物質を輸送。
     • エンドサイトーシス・エキソサイトーシス： 大きな分子や粒子の輸送。
2. 選択的透過性
   • 特定の分子のみを通す性質を持ち、細胞内の環境を維持する。
3. シグナル伝達
   • 細胞膜上の受容体が外部シグナル（ホルモン、神経伝達物質など）を認識し、細胞内へ情報を伝える。
4. 細胞間の相互作用
   • 糖鎖や接着タンパク質により、細胞同士や細胞外マトリックスと相互作用する。これにより、組織形成や免疫応答が行われる。
5. 膜電位の維持
   • 細胞膜は、イオンの分布を制御し、膜電位（特に神経や筋細胞で重要）を維持する。
6. 保護と構造の維持
   • 細胞膜は外部からの物理的損傷や化学的刺激から細胞を保護する。また、細胞の形態を保持する。

細胞膜の特性

1. 流動モザイクモデル
   • 細胞膜は、リン脂質が流動的に動く中でタンパク質がモザイク状に分布する構造を持つ。これにより、柔軟性と機能性が保たれる。
2. 非対称性
   • 内側と外側で異なる脂質やタンパク質が配置され、異なる機能を果たしている。
3. 動的性質
   • 細胞膜は必要に応じて形状を変えたり、新しいタンパク質や脂質を取り込む。