主な違い – 細胞膜と細胞壁
細胞壁と細胞膜は、細胞内に存在する2種類の最外層境界です。
細胞壁は、細菌、古細菌、真菌、植物細胞の最外側の境界です。
細胞膜は、動物細胞の一番外側の境界です。
細胞膜は、細胞壁を持つ細胞では、細胞壁の内側に確認することができる。
細胞膜と細胞壁の主な違いは、細胞膜がすべての生物細胞に普遍的に存在するのに対し、細胞壁は動物細胞には存在しないことである。
この記事では、以下のことを説明します。
- 細胞膜とは
– 構造、構成、機能 - 細胞壁とは
– 構造・組成・機能 - 細胞膜と細胞壁の違いとは？
細胞膜とは
細胞膜は、細胞内部と外部環境を隔てる生体膜です。
細胞膜は、形質膜、細胞質膜とも呼ばれる。
イオンや有機分子などの物質を選択的に透過させることができる。
細胞膜は、細胞の内外への物質の通過を制御することで、原形質内の環境を一定に保っている。
また、細胞を周囲の環境から保護する働きもあります。
細胞膜の構造
膜の構造は流体モザイクモデルで記述される。
細胞膜は、脂質二重層とその中に埋め込まれたタンパク質から構成されている。
脂質二重層は二次元の液体と考えられ、脂質分子とタンパク質分子はその中を多かれ少なかれ拡散しやすくなっている。
脂質二重層は、脂質分子が自己組織化する際に形成される。
これらの脂質は両親媒性リン脂質です。
その疎水性の「尾部」領域は、二重層構造によって周囲の水や親水性環境から隠されている。
したがって、親水性の頭部は、細胞内/シトゾルまたは細胞外のいずれかの面と相互作用する。
これによって、連続した球状の脂質二重層が形成される。
したがって、疎水性相互作用は、脂質二重層形成の主要な駆動力であると考えられる。
脂質二重層構造は極性溶質の細胞内への侵入を防ぐ。
しかし、非極性分子の受動的な拡散は許容される。
したがって、膜貫通タンパク質は極性溶質の拡散のための孔、チャネル、ゲートとして機能する。
ホスファチジルセリンは、荷電分子に対するバリアを作るために、膜上に集中している。
膜には、ポドソーム、カベオラ、フォーカルアドヒージョン、インバドポディウム、細胞接合部などの構造が存在する。
これらは「膜上構造」と呼ばれ、コミュニケーション、細胞接着、エキソサイトーシス、エンドサイトーシスを可能にする。
細胞膜の下には、細胞骨格が細胞質内に存在する。
細胞骨格は、膜タンパク質を固定するための足場となる。
図1に、細胞膜の詳細図を示す。
細胞膜の構成
細胞膜は、主に脂質とタンパク質で構成されている。
細胞膜には、リン脂質、糖脂質、ステロールという3種類の両親媒性脂質が存在する。
その中でもリン脂質は最も多く存在する脂質です。
コレステロールは、動物細胞では膜全体に分散して存在する。
リポソームは細胞膜に存在する脂質小胞で、脂質二重膜で囲まれた円形のポケットのようなものです。
糖質は、糖タンパク質と糖脂質として存在する。
細胞膜の50%はタンパク質で構成されている。
タンパク質は、膜貫通タンパク質、脂質固定タンパク質、周辺タンパク質の3種類に分類される。
細胞膜の機能
細胞膜は、細胞質を細胞外の環境から物理的に分離している。
また、細胞骨格を固定し、細胞の形状を整えている。
一方、細胞膜は組織内の他の細胞に接着し、細胞に機械的な支持を与えている。
細胞膜は選択的な透過性を持ち、細胞が機能するための内部環境を一定に保つよう調節している。
細胞膜を介した移動には、受動的拡散と能動的拡散があります。
細胞膜には4つの輸送メカニズムが確認されています。
二酸化炭素、酸素、イオンなどの小分子は、受動的な浸透と拡散によって膜を越えて移動します。
糖、アミノ酸、代謝物などの栄養分は、膜貫通型のタンパク質チャネルを介して、受動的に移動する。
アクアポリンは、水を運ぶタンパク質のチャネルの一種であり、拡散を促進する。
分子を飲み込んで細胞内に取り込むことをエンドサイトーシスという。
固体粒子はファゴサイトーシスにより、低分子やイオンはピノサイトーシスにより取り込まれる。
未消化の残渣は、小胞を形成して細胞外に排出される。
この過程はエキソサイトーシスと呼ばれる。
細胞壁とは
細胞壁は、細菌、原始生物、真菌、植物の細胞に見られる、硬い一番外側の構造層です。
構造的な支持と保護は、細胞壁によって行われる。
また、細胞の過剰な膨張を防ぐ圧力容器の役割も果たしている。
構造と組成は生物種によって異なる。
細胞壁の構造と構成
植物細胞壁
植物の細胞壁は、薄く柔軟な層である一次細胞壁、厚い層である二次細胞壁、ペクチンを多く含む中間層の3層から構成されています。
一次細胞壁は木材からなり、セルロース、ヘミセルロース、ペクチンなどの炭水化物を含んでいる。
二次細胞壁は、セルロース、キシラン、リグニン、およびいくつかの構造タンパク質を含む。
木部の二次細胞壁にはリグニンが含まれる。
細胞質分裂の際、細胞板には中層が形成される。
植物細胞壁の構造を図2に示す。
：図2 植物細胞壁
- 真菌の細胞壁は、キチン、グルカン、タンパク質の3大成分により構成されている。
- 藻類の細胞壁は、セルロースとその他の糖タンパク質で構成されている。
- バクテリアの細胞壁はムレインなどのペプチドグリカンから構成されている。
- アルカイック細胞壁は、プセドミュリンや糖タンパク質で構成されている。
細胞壁の機能
細胞壁は、細胞に剛性と強度を与えている。
また、機械的なストレスから細胞を保護する。
細胞壁は、かなりの引張強度で曲げることができる。
リグニンやセルロースなどの細胞壁二次成分は、植物に剛性を与える。
細胞内には水面下の圧力がかかり、剛性が生まれる。
細胞壁が細胞の形状を決定的にする。
また、二次的な細胞壁には防水性があります。
一方、細胞壁は完全に透過性のある構造です。
しかし、毒素のような大きな分子が細胞内に侵入するのを防いでいる。
ほとんどの植物では、一次細胞壁は小分子に対して完全に透過性を持っています。
細胞壁は、浸透圧による溶解を防ぎ、水分を保持するのに役立つため、安定した浸透圧環境を作り出す。
細胞膜と細胞壁の違い
プレゼンス
細胞膜。
細胞膜は、すべての生細胞に共通する機能です。
細胞壁。
細胞壁は、バクテリア、古細菌、真菌、植物細胞に存在し、動物細胞には存在しない。
構造
細胞膜。
細胞膜は、幅5〜10nmの薄く繊細な構造をしている。
細胞壁 細胞壁は厚く硬い構造で、幅は4〜20μm。
観察
細胞膜の観察 細胞膜：電子顕微鏡で観察することができる。
細胞壁 細胞壁：光学顕微鏡で観察することができる。
最外層
細胞膜。
細胞膜は、動物細胞の最外層です。
細胞壁。
細胞壁：バクテリア、古細菌、菌類、植物細胞の最外層。
機能
細胞膜 細胞膜は、原形質の保護膜として機能し、原形質内の環境を一定に保つ。
細胞壁 細胞壁は、細胞膜の保護膜として機能し、細胞の形状を維持する。
セルの形状
細胞膜。
細胞膜は、細胞に丸い柔軟な形状を与えている。
細胞壁。
細胞壁：細胞の形が固定されている。
組成
細胞膜。
細胞膜は、脂質、タンパク質、糖質で構成されている。
細胞壁 細胞壁は、細菌ではペプチドグリカン、真菌ではキチン、植物ではセルロースで構成されている。
透磁率
細胞膜。
細胞膜は選択的に透過し、選択した分子を透過させることができる。
細胞壁。
細胞壁は高分子に対して完全に透過性があります。
生活状況
細胞膜。
細胞膜が生きており、代謝が活発です。
細胞壁。
細胞壁は非生命であり、代謝が不活性です。
レセプター
細胞膜のこと。
細胞膜にある受容体により、細胞は外部環境からのシグナルを受け取る。
細胞壁。
細胞壁には受容体がない。
べん毛と繊毛
細胞膜のこと。
細胞膜から鞭毛と毛細が発生し、それぞれ細胞の移動と接着を助ける。
細胞壁。
細胞壁は、小さな開口部を通して鞭毛や繊毛の移動を容易にする。
厚さ
細胞膜。
細胞膜：生涯を通じて同じ厚さを保つ。
細胞壁。
細胞壁は時間の経過とともに厚みを増し、細胞全体を覆うようになり、特に植物細胞では細胞死を引き起こす。
栄養所要量
細胞膜。
細胞膜は細胞からの栄養を必要とし、乾燥状態では収縮する。
細胞壁 細胞壁は物質が堆積しているだけなので、細胞からの栄養は必要ない。
結論
細胞膜と細胞壁は、細胞の最外層として識別することができる。
細胞壁は、植物、バクテリア、菌類を含むほとんどの細胞の外側の層です。
動物細胞は細胞壁を持たないため、細胞膜が外層を形成している。
細胞壁は物質に対して完全に透過性があり、受容体は存在しない。
細胞膜は物質に対して半透過性であり、原形質内の環境を一定に保っている。
細胞膜には受容体も存在し、外部環境の変化に対応できる。
細胞内では、細胞膜ではなく細胞壁によって規則正しい形を保つことができる。
細胞膜と細胞壁の大きな違いは、特定の細胞の特徴として普遍性を持っていることである。
2016. 2017年3月01日アクセス
2. “細胞壁”. フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』。
