生体分子は両親媒性、すなわち疎水性と親水性を同時に持っている。 リン脂質二重層は、極性水と相互作用する帯電した親水性ヘッドグループを含んでいる。 この層はまた、疎水性テールを含んでおり、相補的な層の疎水性テールと会合している。 疎水性尾部は通常、長さの異なる脂肪酸である。

細胞内の膜は、通常、細胞が外部とは異なる化学的または生化学的環境を維持するための密閉空間またはコンパートメントを定義する。 例えば、ペルオキシソームの周囲の膜は、細胞に有害な化学物質である過酸化物から細胞の残りの部分を保護し、細胞膜は細胞をその周囲の媒体から分離しています。 ペルオキシソームは細胞内にある液胞の一種であり、細胞内の化学反応による副産物を溜め込んでいる。

選択的透過性編集

生体膜の最も重要な特徴は、おそらくそれが選択的に透過する構造であることである。 これは、膜を通過しようとする原子や分子のサイズ、電荷、およびその他の化学的特性によって、膜を通過できるかどうかが決まることを意味します。 選択的透過性は、細胞やオルガネラをその周囲から効果的に分離するために不可欠である。

一般に、小さな疎水性分子は単純な拡散によってリン脂質二重層を容易に横断できる。

細胞機能に必要だが膜を自由に拡散できない粒子は、膜輸送タンパク質を介して侵入するか、エンドサイトーシスによって取り込まれ、膜に空胞が結合してその内容物を細胞内に押し込むことが可能になる。 細胞膜には、頂膜、基底膜、シナプス前膜、シナプス後膜、鞭毛、繊毛、微絨毛、糸状膜、ラメラポディア、筋細胞のサルコレマ、神経細胞のミエリン膜、樹状突起膜など、多くの種類の特殊膜があり、細胞と外部環境との分離を可能にしています。 また、細胞膜は、カベオラ、シナプス後密度、ポドソーム、インバドポディウム、デスモソーム、ヘミデスモソーム、焦点接着、細胞接合などの異なるタイプの「膜上」構造を形成することができる。 これらのタイプの膜は、脂質とタンパク質の組成が異なる。

膜の種類によって細胞内小器官も作られる。 エンドソーム、小胞体、小胞体、ゴルジ装置、リソソーム、ミトコンドリア（内膜と外膜）、核（内膜と外膜）、ペルオキシソーム、液胞、細胞質顆粒。 細胞小胞（ファゴソーム、オートファゴソーム、クラスリン被覆小胞、COPI被覆小胞、COPII被覆小胞）、分泌小胞（シナプトソーム、アクロソーム、メラノソーム、クロムファフィン顆粒など）などがある。生体膜の種類によって、脂質やタンパク質の組成は多様である。 膜の内容物は、その物理的および生物学的特性を規定する。

FluidityEdit

リン脂質二重層の疎水性コアは、脂質の尾部の結合を中心に回転するため、常に運動している状態である。 二重層の疎水性尾部は曲がり、互いにロックされる。 しかし、親水性頭部は水と水素結合しているため、回転や移動が制限され、動きが小さくなる。

ある転移温度以下では、脂質二重層は流動性を失い、流動性の高い脂質は動きが少なくなり、ゲル状の固体となります。 転移温度は脂質二重層の構成要素である炭化水素鎖の長さや脂肪酸の飽和度などに依存する。 温度依存性の流動性は、細菌や冷血動物にとって重要な生理的特性である。

動物細胞では、膜の流動性はステロールであるコレステロールの含有によって調節されている。 この分子は特に細胞膜に多量に存在し、膜の脂質の約20重量％を占めている。 コレステロール分子は短くて硬いため、不飽和炭化水素の尾部のねじれによってできた隣接するリン脂質分子の間の空間を埋める。 このように、コレステロールは二重膜を硬くし、透過性を低下させる傾向がある。

すべての細胞にとって、膜の流動性は多くの理由で重要である。 例えば、細胞シグナル伝達において重要であるように、膜タンパク質が二重層の平面内を迅速に拡散し、互いに相互作用することを可能にする。 膜脂質や膜タンパク質が、合成後に二重層に挿入された部位から、細胞内の他の部位に拡散することを可能にする。 また、膜同士が融合して分子を混ぜ合わせたり、細胞が分裂するときに娘細胞の間で膜分子が均等に分配されるようにしたりすることもできる。 もし生体膜が流動的でなかったら、細胞がどのように生き、成長し、繁殖することができたのか、想像するのは難しいだろう。