膜の流動性

膜の流動性は、細胞膜の流動モザイクモデルによって説明されます。このモデルは、リン脂質、コレステロール、タンパク質、炭水化物などの成分のモザイクとして細胞膜の構造を記述し、膜に流体の性質を与えます。

膜のモザイク性

膜のモザイク特性は、細胞膜が流動性を保つのに役立ちます。 内在性タンパク質と脂質は、膜内で別々ではあるが緩く結合した分子として存在します。 膜は比較的硬い構造であり、貫通したり、細胞が水を取り込みすぎると破裂する可能性があります。 しかし、そのモザイクの性質により、非常に細い針は膜を破裂させることなく容易に貫通することができます。 針が引き抜かれると膜が流動的に自己修復します。

リン脂質の性質

次に、脂質二重層を構成するリン脂質の性質です。 飽和型では、リン脂質尾部の脂肪酸が結合水素原子で飽和されており、その結果、真っ直ぐな尾部が形成されます。 対照的に、不飽和脂肪酸には隣接する炭素原子間にいくつかの二重結合が含まれており、炭素鎖に約 30 度の曲がりを引き起こします。 不飽和脂肪酸が圧縮されると、その尾部の「ねじれ」が隣接するリン脂質分子を押しのけ、リン脂質分子間に一定のスペースを維持します。 この「余裕」は、リン脂質に飽和脂肪酸の尾部を持つ膜が「凍結」または固化する温度で膜の流動性を維持するのに役立ちます。 低温環境では、膜の相対的な流動性が非常に重要です。 寒い環境では、主に飽和脂肪酸で構成される膜が圧縮される傾向があり、膜の流動性が低下し、破裂しやすくなります。

コレステロール

動物では、コレステロールも膜の流動性を維持するのに役立つもう一つの因子です。 これは膜内のリン脂質と並んで存在し、膜に対する温度の影響を軽減する傾向があります。 したがって、コレステロールは緩衝剤として機能し、低温による流動性の阻害を防ぎ、高温による流動性の過度の増加を防ぎます。 コレステロールは、膜が適切に流動し、機能的に活性である温度範囲の両方向に広がります。 コレステロールは、膜貫通タンパク質のクラスターを脂質ラフトに組織化するなど、他の機能も果たします。 膜の流動性により、タンパク質と脂質が移動して部位に蓄積して脂質ラフトや細胞間結合を形成し、膜透過性が維持されます。

このテキストは Openstax Biology 2e, Section 5.1.