単純拡散

はじめに

細胞膜を通過する物質輸送のうち、最もシンプルな方法が「単純拡散」です。特別なタンパク質やエネルギーを必要とせず、物質が自然に移動する仕組みです。今回は、単純拡散の原理と通過できる物質について詳しく解説します。

詳しい解説

拡散とは

拡散とは、物質が濃度が高い方から低い方へ自然に移動する現象です。これは物質の分子がランダムに運動（ブラウン運動）することで起こります。

例えば、インクを水に垂らすと、かき混ぜなくても自然に広がっていきます。これが拡散です。

単純拡散の特徴

単純拡散には以下の特徴があります。

1. エネルギー（ATP）が不要：受動輸送の一種
2. 濃度勾配に従う：高濃度→低濃度へ移動
3. 担体タンパクが不要：脂質二重層を直接通過
4. 脂溶性物質が通過可能：脂質になじむ物質のみ

単純拡散で通過できる物質

細胞膜の脂質二重層を単純拡散で通過できる物質は以下の通りです。

物質	特徴
水（H₂O）	小さい分子で脂質二重層を通過
酸素（O₂）	呼吸に必要、脂溶性
二酸化炭素（CO₂）	代謝産物、脂溶性
脂溶性物質	ステロイドホルモンなど

なぜこれらの物質は通過できるのか

酸素・二酸化炭素

これらのガスは分子が小さく、脂質になじみやすい性質を持っています。そのため、脂質二重層の隙間を自由に通過できます。

水

水は極性分子ですが、分子が非常に小さいため、脂質二重層を通過できます。ただし、大量の水を素早く移動させるにはアクアポリンという水チャネルが使われます。

脂溶性物質

ステロイドホルモン（コルチゾール、エストロゲンなど）は脂溶性のため、細胞膜を直接通過して細胞内の受容体に結合できます。

単純拡散と促通拡散の違い

項目	単純拡散	促通拡散
担体タンパク	不要	必要
通過物質	脂溶性物質、ガス	アミノ酸、グルコース
経路	脂質二重層を直接	トランスポーターを介する

絶対に覚えるべきポイント

• 単純拡散の定義：脂質二重層を直接通過する受動輸送
• 通過できる物質：水、酸素、二酸化炭素、脂溶性物質
• エネルギー：不要（受動輸送）
• 濃度勾配：高濃度→低濃度へ移動
• 担体タンパク：不要

一問一答

Q1. 単純拡散とはどのような輸送方法ですか？

【答え】 A. 脂質二重層を直接通過し、濃度勾配に従って物質が移動する受動輸送

エネルギーや担体タンパクを必要としない最もシンプルな輸送方法です。

Q2. 単純拡散で細胞膜を通過できる気体を2つ挙げてください。

【答え】 A. 酸素（O₂）と二酸化炭素（CO₂）

これらは分子が小さく脂溶性のため、脂質二重層を自由に通過できます。

Q3. 単純拡散にエネルギー（ATP）は必要ですか？

【答え】 A. 不要

単純拡散は受動輸送であり、濃度勾配という「自然の力」で物質が移動します。

Q4. ステロイドホルモンが細胞膜を通過できる理由は何ですか？

【答え】 A. 脂溶性だから

ステロイドホルモンは脂質になじみやすいため、脂質二重層を単純拡散で通過できます。

Q5. 単純拡散と促通拡散の違いは何ですか？

【答え】 A. 担体タンパクの必要性

単純拡散は担体タンパクなしで脂質二重層を直接通過し、促通拡散は担体タンパクを介します。

国家試験対策問題

問題1（選択問題）

単純拡散で細胞膜を通過する物質として正しいのはどれか。

a. グルコース

b. アミノ酸

c. 二酸化炭素

d. ナトリウムイオン

【解答と解説】 正解：c

二酸化炭素は脂溶性の気体であり、脂質二重層を単純拡散で通過します。グルコースとアミノ酸は促通拡散、ナトリウムイオンはチャネルやポンプを介します。

問題2（選択問題）

単純拡散の特徴として正しいのはどれか。

a. ATPを必要とする

b. 濃度勾配に逆らって移動する

c. 担体タンパクを介する

d. 濃度勾配に従って移動する

【解答と解説】 正解：d

単純拡散は濃度が高い方から低い方へ、エネルギーなしで自然に物質が移動する受動輸送です。

問題3（○×問題）

インスリンは脂溶性ホルモンのため、単純拡散で細胞膜を通過する。

【解答と解説】 正解：×

インスリンはペプチドホルモン（水溶性）であり、細胞膜を通過できません。細胞膜上の受容体に結合して作用します。脂溶性ホルモン（ステロイドホルモン）とは異なります。

問題4（選択問題）

脂溶性物質が細胞膜を通過しやすい理由として正しいのはどれか。

a. 細胞膜にチャネルがあるから

b. 細胞膜が脂質二重層だから

c. ATPによって輸送されるから

d. 担体タンパクがあるから

【解答と解説】 正解：b

細胞膜は脂質二重層で構成されているため、脂質になじみやすい脂溶性物質は直接通過できます。

問題5（穴埋め問題）

拡散とは、物質が濃度が（　　　）方から（　　　）方へ自然に移動する現象である。

【解答と解説】 正解：高い、低い

拡散は濃度勾配に従った物質の自然な移動であり、エネルギーを必要としません。

まとめ

単純拡散で通過できる物質一覧

物質	理由
水（H₂O）	分子が小さい
酸素（O₂）	分子が小さく脂溶性
二酸化炭素（CO₂）	分子が小さく脂溶性
ステロイドホルモン	脂溶性
脂溶性ビタミン	脂溶性

単純拡散の特徴チェックリスト

• エネルギー（ATP）：不要
• 担体タンパク：不要
• 移動方向：高濃度→低濃度
• 通過経路：脂質二重層を直接通過
• 輸送の種類：受動輸送

覚え方のポイント

「水・酸素・二酸化炭素・脂溶性物質は単純拡散」と覚えましょう。これらは「脂質二重層をそのまま通過できる」というのがポイントです。