細胞膜は全ての物質を通すわけではなく、特定の物質だけを通します。
これを選択的透過性といいます。
細胞膜のリン脂質部分を通過できるのは小さな分子である酸素や二酸化炭素、または疎水性の分子です。
アミノ酸や糖やイオンはリン脂質部分を透過できないので、膜を貫通した輸送タンパク質部分を通過します。
輸送タンパク質には、チャネル、担体、ポンプがありますが、ポンプ以外での輸送は基本的に受動輸送になります。
水分子はアクアポリンというチャンネルを通過します。
(チャンネルとは「水路」や「通路」を意味します。)
また Na+ (ナトリウムイオン)や K+ (カリウムイオン)などの特定のイオンを通すチャンネルもあります。
アミノ酸やグルコースなどの大きな分子を運ぶ「担体」と呼ばれるタンパク質もあります。
細胞膜には選択的透過性があり、細胞への出入りを調節し、生存に必要な物質の輸送を促進している。膜を越える物質移動は、細胞からのエネルギー入力なしに起こる「受動輸送」と、輸送のために細胞がエネルギーを消費する必要がある「能動輸送」のいずれかによって行われる。また、膜は細胞内外の電位差 (膜電位) を保っている。細胞膜は選択的フィルターとして働き、特定のものだけが細胞へ出入りするようになっている。細胞は、生体膜が関与する輸送メカニズムとして次のようなものを利用する。受動的な浸透と拡散: 二酸化炭素 (CO2) や酸素 (O2) などのいくつかの物質は、拡散によって細胞膜を通過することができ、これは受動的な輸送プロセスである。膜は特定の物質やイオンに対する障壁として働くため、膜の両側では異なった濃度となる。拡散は、低分子やイオンが高濃度側から低濃度側へ自由に移動するときに起こる。このプロセスはエネルギーを必要とせず、膜の両側で作り出された濃度勾配によって推進されるため、受動輸送であると考えられる[23]。半透膜を挟んだ濃度勾配は、水の浸透流を引き起こす。生体における浸透は溶媒の半透膜の通過を伴うが、溶媒は濃度勾配に従って移動しエネルギーを必要としないため、同様に受動的である。細胞内の溶媒は水が最も一般的であるが、他の液体や超臨界流体、ガスであることも可能である[24]。膜貫通チャネルと輸送体: 膜貫通タンパク質は、分子の膜通過のために膜の両側で機能する[25]。糖やアミノ酸のような栄養素は細胞へ入る必要があり、特定の代謝産物は細胞から出て行く必要がある。このような分子は、アクアポリンのようなタンパク質チャネルを受動的に通過して促進拡散されるか、膜貫通輸送体によって膜を越えて汲み上げられる。タンパク質チャネルは透過酵素 (permease) とも呼ばれ、通常は極めて特異性が高く、限られた種類の化学物質だけ (1種類の物質に限られることも多い) を認識して輸送する。膜貫通タンパク質の他の例としては細胞表面の受容体があり、シグナル伝達物質を利用して細胞間のコミュニケーションを行う[25]。エンドサイトーシス: エンドサイトーシスは、細胞が分子を包み込んで吸収するプロセスである。細胞膜は陥入 (invagination) と呼ばれる、内側への小さな変形を作り出し、輸送される物質がそこへ捕捉される。この陥入は細胞膜の外側に位置するタンパク質によって引き起こされ、それらは受容体のように機能して窪みへ集合し、細胞膜の内側へのタンパク質や脂質の蓄積を促進する[26]。その後、変形部は細胞の内側へくびれて膜から切り離され、捕捉された物質を内側に含む小胞が作り出される。エンドサイトーシスは、固形の粒子を取り込んだり (食作用)、低分子やイオン (飲作用)、高分子を取り込む経路である。エンドサイトーシスはエネルギーを必要とし、そのため能動輸送の一形態である。エキソサイトーシス: 陥入や小胞形成によって細胞に物質が取り込まれるのと同じように、小胞の膜は細胞膜と融合し、内容物を外部へ排出することができる。これがエキソサイトーシスのプロセスである。エキソサイトーシスは、エンドサイトーシスによって取り込まれた物質の未消化残留物を除去したり、ホルモンや酵素のような物質を分泌したり、物質を細胞の障壁を越えて輸送したりといった目的で、さまざまな細胞で行われる。エキソサイトーシスのプロセスでは、未消化残留物を含む食胞やゴルジ体から出芽した分泌小胞は、まず細胞骨格によって細胞内部から表面へ移動し、小胞の膜と細胞膜が接触するようになる。2つの脂質二重層の脂質分子は互いに組み替えられ、2つの膜は融合する。膜の融合によって通り道が形成され、小胞はその内容物を細胞外へ廃棄する。https://ja.wikipedia.org/wiki/%E7%B4%B0%E8%83%9E%E8%86%9C膜は真核生物や原核生物の細胞で多様な機能を果たしている。重要な機能の1つは、物質の細胞への出入りを調節することである。特定の膜タンパク質を持つリン脂質の二重層構造 (流動モザイクモデル) は、膜の選択的透過性と受動輸送、能動輸送のメカニズムを説明する。それに加え、原核生物や、真核生物のミトコンドリアと葉緑体の膜は、化学浸透(英語版)によってATPの合成を促進している。
浸透率(permeability)
岩石など多孔質物体の物理的性質の一つで多孔質物体内における流体の流れやすさを表現する語。断面積 A〔cm2〕、長さL〔cm〕の多孔質物体内を粘度がμ〔cp〕の一種類の流体が水平に流動している場合、両端の流体圧の差が△P〔気圧〕ならば、それらの値とその流量 Q〔cc / 秒〕との間には
Q = K × A / μ × △P / L
という関係がある(図参照)。この関係式はその法則性を発見したフランス人 Henry Darcy の名にちなみ、ダルシーの式(Darcy's equation)と呼ばれる。このダルシーの式中にある K を絶対浸透率と呼び、その多孔質物体固有のものでダルシー(darcy)またはその 1/1,000 であるミリダルシー(md)という単位で取り扱われる。通常、浸透率といえばこの絶対浸透率を指すが、浸透率にはほかに有効浸透率と相対浸透率と呼ばれるものがある。原油・天然ガス貯留岩の孔隙{こうげき}内は地層水、原油、ガスなど多相共存状態にあるが、このように多孔質物体内に2種類以上の流体が存在して流動しているときに、それぞれの流体に対する浸透率をその流体の有効浸透率といい、この有効浸透率と絶対浸透率の比を相対浸透率と呼ぶ。通常、コア試験では絶対浸透率測定には空気または水を、相対浸透率測定には水/油、水/ガス、油/ガスの組合せを測定用流体として用いる。Levorsen(1967)によると、石油・ガスの貯留岩となるための浸透率としては 1 ~ 10md では可、10 ~ 100md は良、100 ~ 1,000md は優である。
https://www.weblio.jp/content/Permeability
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