細胞膜 – 完全攻略ガイド

はじめに

細胞膜は細胞の最も外側を覆う構造で、細胞の「門番」として物質の出入りを制御しています。その構造は「流動モザイクモデル」と呼ばれ、国家試験でも頻出のテーマです。今回は細胞膜の構造と機能について詳しく解説します。

詳しい解説

細胞膜の基本構造：脂質二重層

細胞膜は脂質二重層で構成されています。この脂質は主にリン脂質で、以下の特徴があります。

• 親水性部分（頭部）：水になじみやすく、外側を向いている
• 疎水性部分（尾部）：水をはじき、内側で向き合っている

この構造により、水溶性の物質は自由に通過できず、細胞内外の環境を分離することができます。

リン脂質の構造

リン脂質は以下の成分から構成されています。

• グリセロール：骨格となる部分
• 脂肪酸：疎水性の尾部を形成
• リン酸：親水性の頭部を形成

流動モザイクモデル

細胞膜の構造モデルは流動モザイクモデルと呼ばれます。これは、脂質二重層の「海」に様々な膜タンパク質がぷかぷかと浮かんでいるようなイメージです。

膜タンパク質は固定されているわけではなく、脂質二重層の中を移動することができます。これが「流動」の由来です。

膜タンパク質の種類と機能

1. 内在性タンパク質

脂質二重層を貫通しているタンパク質です。

• 受容体：ホルモンや神経伝達物質を受け取る
• チャネル：イオンの通り道
• 担体（トランスポーター）：物質の輸送

2. 表在性タンパク質

膜の表面に付着しているタンパク質です。

• 酵素として働くものが多い

糖鎖の役割

細胞膜の外側には糖鎖が突き出ています。糖鎖は膜タンパク質や脂質に結合しており、以下の機能があります。

• 細胞同士の認識：同じ種類の細胞同士が集まる
• 細胞接着：組織を形成する際に重要
• 免疫における識別：自己と非自己の識別

コレステロールの役割

細胞膜にはコレステロールも含まれています。コレステロールは以下の役割を果たします。

• 膜の安定化：膜の流動性を適切に保つ
• 温度変化への対応：高温では膜を硬くし、低温では柔らかく保つ

絶対に覚えるべきポイント

• 細胞膜の構造：脂質二重層
• 構造モデル：流動モザイクモデル
• リン脂質：親水性部分（外側）と疎水性部分（内側）
• 膜タンパク質の機能：受容体、チャネル、担体
• 糖鎖の機能：細胞同士の認識
• コレステロール：膜の安定化

一問一答

Q1. 細胞膜の基本構造を何と呼びますか？

【答え】 A. 脂質二重層

リン脂質が二重に並んだ構造で、疎水性部分が内側で向き合っています。

Q2. 細胞膜の構造モデルを何と呼びますか？

【答え】 A. 流動モザイクモデル

脂質二重層に膜タンパク質が浮かんでいるような構造です。

Q3. リン脂質の親水性部分は細胞膜のどちら側を向いていますか？

【答え】 A. 外側（細胞外側と細胞内側の両方）

親水性部分は水になじみやすいため、水と接する外側を向いています。

Q4. 細胞膜に浮かぶタンパク質が受容体として働くとき、何を受け取りますか？

【答え】 A. ホルモンや神経伝達物質

水溶性ホルモンや神経伝達物質は細胞膜を通過できないため、受容体に結合して情報を伝えます。

Q5. 糖鎖の主な機能は何ですか？

【答え】 A. 細胞同士の認識

糖鎖は細胞の「名札」のような役割を果たし、同じ種類の細胞同士が集まるのに重要です。

Q6. 細胞膜の安定化に関与する脂質は何ですか？

【答え】 A. コレステロール

膜の流動性を適切に保ち、温度変化に対応する役割があります。

国家試験対策問題

問題1（選択問題）

細胞膜の構造モデルとして正しいのはどれか。

a. ダニエリ・ダブソンモデル

b. 流動モザイクモデル

c. ロバートソンモデル

d. 二重らせんモデル

【解答と解説】 正解：b

現在の細胞膜の構造モデルは流動モザイクモデルです。1972年にシンガーとニコルソンによって提唱されました。二重らせんモデルはDNAの構造です。

問題2（選択問題）

細胞膜を構成する脂質二重層について正しいのはどれか。

a. 親水性部分が内側を向いている

b. 疎水性部分が外側を向いている

c. 親水性部分が外側を向いている

d. 脂質は移動しない

【解答と解説】 正解：c

リン脂質の親水性部分（頭部）は外側を向き、疎水性部分（尾部）は内側で向き合っています。

問題3（○×問題）

細胞膜の糖鎖は細胞内側に存在する。

【解答と解説】 正解：×

糖鎖は細胞膜の外側に突き出ており、細胞同士の認識に関与します。

問題4（選択問題）

細胞膜に含まれるコレステロールの役割として正しいのはどれか。

a. エネルギー産生

b. 膜の安定化

c. タンパク質合成

d. 遺伝情報の保存

【解答と解説】 正解：b

コレステロールは細胞膜の流動性を調節し、膜を安定化させる役割があります。

問題5（穴埋め問題）

細胞膜の膜タンパク質は（　　　）やチャネル、担体として働く。

【解答と解説】 正解：受容体

膜タンパク質は受容体としてホルモンや神経伝達物質を受け取り、細胞内にシグナルを伝達します。

まとめ

細胞膜の構成要素と機能

構成要素	機能
リン脂質	脂質二重層を形成、膜の基本構造
膜タンパク質	受容体、チャネル、担体として働く
糖鎖	細胞同士の認識、細胞接着
コレステロール	膜の安定化、流動性の調節

膜タンパク質の機能

種類	機能
受容体	ホルモン・神経伝達物質を受け取る
チャネル	イオンの通り道
担体	物質の輸送
酵素	化学反応の触媒

覚え方のポイント

「流動モザイクモデル」という名前がそのまま構造を表しています。「流動」＝タンパク質が動く、「モザイク」＝様々なタンパク質が散りばめられている、というイメージで覚えましょう。

#解剖学 #細胞膜 #国試対策