細胞の防壁

原核細胞を“見学”するには，体の大きさを1㍉の1000分の1以下にまで小さくしなければなりません。まず目の前に立ちはだかるのは，強靱な細胞膜です。ちょうど，工場を取り囲むレンガの壁のような役目をしています。紙の1万分の1ほどの薄さしかありませんが，レンガの壁よりもはるかに精巧です。

工場を囲む防壁のように，細胞膜は周囲に潜む危険から内部を守っています。とはいえ，細胞膜は隙間が全くないわけではありません。酸素などの小さな分子を出入りさせて，細胞が“呼吸”できるようにしています。でも，より複雑で危険性のある分子はブロックし，許可なく進入させることはありません。必要な分子を細胞外へ流出させることもありません。どういう仕組みになっているのでしょうか。

実際の工場では，防壁に出入り口が幾つか設けられていて，警備員が物品の搬入や搬出を見守っています。同じように，細胞膜には特別なタンパク質分子が埋め込まれていて，出入り口と警備員の役目を果たしています。

そうしたタンパク質の中には，真ん中に穴が開いていて，特定の分子だけが出入りできるようになっているもの（1）があります。また，細胞膜の一方の側が開いていて，もう一方の側が閉じているタンパク質（2）もあります。それらは特定の物質に適合する形をした結合部（3）を持っていて，その物質が結合すると，タンパク質の反対側が開き，物質が膜を通って放たれます（4）。制御されたこのような出入りが，最も単純な細胞の膜でも起きているのです。