生体膜と物質の出入り｜高校生物

根拠は高等学校学習指導要領（平成30年告示）「生物」の内容 (2) ア (ｱ) ㋐「生体物質と細胞」。
内容の取扱いは「生体膜を扱うこと」を求めている。

0. どういう論点か

細胞膜も、核膜も、ミトコンドリアや葉緑体の膜も、同じ作りの膜（生体膜）です。
基本はリン脂質の二重層で、そこにタンパク質が浮かんでいます（流動モザイクモデル）。

何が通れて、何が通れないかが問われます。

通り方	エネルギー	方向	例
単純拡散	要らない	濃度の高い → 低い	酸素・二酸化炭素
促進拡散（輸送体・チャネル）	要らない	濃度の高い → 低い	グルコース・イオン
能動輸送	ATP を使う	濃度の低い → 高い	ナトリウムポンプ

引っかけの分かれ目は次の 3 つ。

能動輸送だけがエネルギーを使う（濃度勾配に逆らうため）
チャネルとポンプは別物（チャネルは通り道、ポンプは汲み上げる装置）
膜は「半透膜」ではなく選択的透過性をもつ（何を通すかをタンパク質が決めている）

1. 生体膜の構造

根拠: 学習指導要領生物-(2)-ア-(ア)-㋐

細胞膜や細胞小器官の膜をまとめて何という？

生体膜

いずれもリン脂質二重層を基本とし、同じ作りをしている。

生体膜の基本構造は？

リン脂質の二重層

親水性の部分を外側（水に面する側）、疎水性の部分を内側に向けて並ぶ。

リン脂質が二重層を作るのは、分子のどんな性質による？

1 つの分子に親水性の部分と疎水性の部分があるから

水中では疎水性の尾どうしが内側を向いて並ぶ。

生体膜は、リン脂質とタンパク質が流動的に動いているとする考えを何という？

流動モザイクモデル

膜タンパク質は膜の中を移動でき、固定されていない。

生体膜が「選択的透過性をもつ」とはどういうこと？

物質によって通しやすさが違うということ

何を通すかは膜タンパク質が決めている。

2. 物質の出入り

根拠: 学習指導要領生物-(2)-ア-(ア)-㋐

酸素や二酸化炭素が、タンパク質を使わずに膜を通過できるのはなぜ？

分子が小さく、疎水性の部分を通り抜けられるから

濃度の高い側から低い側へ移動する（単純拡散）。

グルコースやイオンが、輸送タンパク質を通って濃度勾配に従って移動することを何という？

促進拡散

エネルギーを使わないが、通り道としてタンパク質が要る。

濃度勾配に逆らって物質を運ぶことを何という？　必要なものは？

能動輸送。ATP のエネルギーが必要

細胞内外の濃度差を作り、維持するのに使われる。

ナトリウムポンプは、Na⁺ と K⁺ をどちらへ運ぶ？

Na⁺ を細胞外へ、K⁺ を細胞内へ

ATP を使う能動輸送。細胞内外のイオン濃度差を作る。

チャネルとポンプの違いは？

チャネルは開閉する通り道（受動的）、ポンプは ATP を使って汲み上げる装置（能動的）

どちらも膜タンパク質だが、エネルギーを使うかどうかが違う。

水が細胞膜を速く通るときに使われる、水専用のチャネルを何という？

アクアポリン

腎臓の尿細管など、水を大量に移動させる場所で多い。

細胞が大きな物質を膜で包んで取り込むこと・放出することをそれぞれ何という？

エンドサイトーシス（取り込み）とエキソサイトーシス（放出）

膜そのものが変形するので、輸送タンパク質は通らない。

動物細胞を蒸留水に入れると破裂するのはなぜ？

細胞内のほうが濃度が高く、水が細胞内へ浸透するから

植物細胞は細胞壁があるため破裂せず、膨圧が高まる。