細胞膜は、すべての細胞に共通する基本構造であり、その主成分は「脂質二重層」です。Albertsの『Molecular Biology of the Cell』第10章「Membrane Structure（膜構造）」では、この細胞膜の構造と性質、そして膜に含まれる分子の機能的な役割について詳細に解説されています。本記事では、その内容をわかりやすくまとめ、自分の備忘録として残しておきます。
細胞膜はなぜ脂質でできているのか？
細胞膜の主成分は「リン脂質」で、これが水に対して親水性の頭部と疎水性の尾部を持つため、水中で自然と二重層を形成します。この「脂質二重層（lipid bilayer）」は、細胞の内外を隔てるバリアとして機能しながら、柔軟性や流動性も備えています。
この性質により、細胞膜は以下のような機能を果たします：
- 細胞の内容物を保持し、外界からの物理的なバリアとなる
- 特定の分子だけを通過させる選択的透過性
- 細胞外シグナルの受容や、他の細胞との接着の足場になる
細胞膜の「流動モザイクモデル」とは？
1970年代に提唱された「流動モザイクモデル（fluid mosaic model）」は、細胞膜の理解を一気に前進させた概念です。このモデルによれば、脂質二重層はあくまで「流動的なシート」であり、その中にタンパク質や糖脂質などの分子が「モザイク状」に埋め込まれているとされます。
脂質分子や膜タンパク質は、膜内を横方向に移動できるため、細胞膜は非常に柔軟かつ動的な構造となります。ただし、すべてのタンパク質が自由に動けるわけではなく、一部は細胞骨格や他の分子と結合して局在を維持しています。
脂質の種類と非対称性
膜を構成する脂質には以下のような多様性があります：
- リン脂質（例：ホスファチジルコリン）
- スフィンゴ脂質
- コレステロール
特に重要なのは「膜の非対称性」です。たとえば、内側と外側で分布しているリン脂質の種類が異なっており、これはアポトーシスのシグナルや膜融合・出芽といった現象に関与します。
膜タンパク質の分類
膜タンパク質は以下のように分類されます：
- インテグラル膜タンパク質：膜を貫通している（例：受容体やチャネル）
- ペリフェラル膜タンパク質：膜に接しているが貫通していない（例：細胞骨格と連携）
- 脂質アンカー型タンパク質：脂質鎖によって膜に結合している
これらのタンパク質は、輸送・情報伝達・酵素活性・構造的支持など、膜の多様な機能を担っています。
コレステロールと膜の剛性
動物細胞の膜には大量のコレステロールが含まれており、これは膜の流動性を調整する役割を持っています。温度が上がるとコレステロールは膜の剛性を高め、温度が下がると流動性を保つ方向に作用します。つまり、コレステロールは膜の「温度安定性」を維持する要因といえます。
細胞膜は「静的」ではなく「動的」
膜構造のもう一つの重要な側面は、その「動的性質」です。膜小胞の形成、エンドサイトーシス、エクソサイトーシスといった現象は、すべて膜の変形や再構築を伴うプロセスです。
細胞膜は単なる境界ではなく、物質や情報のやり取り、形の変化といった高度な動きを司る「アクティブな構造体」であることが、本章の最大のメッセージといえるでしょう。
【まとめ】
細胞膜は単なる「細胞の外枠」ではなく、情報のやり取り、物質の選択的な輸送、構造的な安定性など多機能な役割を担うダイナミックな構造です。脂質二重層に支えられ、膜タンパク質や糖鎖と相互作用しながら、常に再編成と変化を続けています。
細胞膜を理解することは、細胞生物学だけでなく、薬剤の設計や疾患の理解にも直結する重要な基盤です。