Biologiska membran ligger till grund för många viktiga egenskaper hos cellen, inte minst för att fysiskt definiera cellgränsen, och hos eukaryoter, gränserna för varje intracellulär organell. De är dock inte helt ogenomträngliga gränser, och genom inbäddade proteiner fungerar membranet som portvakt för passage av specifika molekyler in i (t.ex. näringsämnen) och ut ur (t.ex. avfall) cellen. Andra inbäddade proteiner kan identifiera cellen för andra celler och delta i många interaktioner med omgivningen eller andra celler. Slutligen är membranet, eller närmare bestämt de kemiska gradienterna över membranet, en viktig energikälla för cellen.
- 4.1: Membranets struktur och sammansättning Eftersom de flesta celler lever i en vattenhaltig miljö och innehållet i cellen också till största delen är vattenhaltigt, står det klart att ett membran som skiljer den ena sidan från den andra måste vara hydrofobt för att bilda en effektiv barriär mot oavsiktligt läckage av material eller vatten. Cellmembranen definierades delvis som huvudsakligen bestående av fosfolipider: molekyler som består av en fosforylerad polär huvudgrupp som är fäst vid en glycerolryggrad som har två långa kolväteändar.
- 4.2: Membranens genomsläpplighet Ett rent fosfolipiddubbelskikt, oavsett lipidsammansättning, är ett halvgenomsläppligt membran som i allmänhet är avvisande för stora molekyler och för joner. Små polära molekyler kan ibland passera lätt (t.ex. etanol), men oftare passerar de med låg hastighet, om alls (t.ex. vatten). Små opolära molekyler kan dock passera genom membranet relativt lätt. Orsakerna borde vara självklara: större molekyler kan helt enkelt inte få plats mellan lipidmolekylerna för att ta sig igenom.
- 4.3: Membrantransportproteiner Membranproteiner finns i två grundtyper: integrala membranproteiner (ibland kallade intrinsiska), som är direkt infogade i fosfolipiddubbelskiktet, och perifera membranproteiner (ibland kallade extrinsiska), som är placerade mycket nära eller till och med i kontakt med membranets ena sida, men som inte sträcker sig in i den hydrofoba kärnan i dubbelskiktet. Integrala membranproteiner kan sträcka sig helt genom membranet och komma i kontakt med både den extracellulära miljön och cytoplasman.
- 4.4: Handlingspotentialen i neuroner Transporten av lösningsmedel in i och ut ur cellerna är avgörande för livet. I neuroner har emellertid jonernas rörelse en annan avgörande funktion hos metazoer: produktion av aktionspotentialer som används för neurotransmission. Denna specialisering möjliggör extremt snabb överföring av information över långa avstånd. Ett exempel som min mentor brukade använda när han undervisade skolbarn i grundläggande neurovetenskap var en bipolär neuron som sträcker sig från tån till hjärnan.
Miniatyrbild: Cellmembranet, även kallat plasmamembran eller plasmalemma, är ett halvgenomsläppligt lipiddubbelskikt som är gemensamt för alla levande celler. Det innehåller en mängd olika biologiska molekyler, främst proteiner och lipider, som är inblandade i ett stort antal cellprocesser. Den fungerar också som fästpunkt för både det intracellulära cytoskelettet och, om det finns, cellväggen. (Public Domain; LadyofHats via Wikipedia.