En jon är en atom som bär en specifik elektrisk laddning. Lipid-dubbelskiktet eller fosfolipid-dubbelskiktet i cellmembranet är en skyddande säck vars jobb är att hålla vatten och andra ämnen ut och cellinnehållet. Joner kan inte korsa detta lipid-dubbelskikt på egen hand: de måste bäras över genom speciella proteiner.
Avvisande membran
Fosfolipider är speciella fettmolekyler som innehåller en fosfatgrupp och två fettsyror fästade i en glycerol "ryggrad". Cellmembran består av två lager av fosfolipider. Skikten är anordnade med sina fettsyra "svansar" som pekar mot varandra för att bilda en vattenavvisande eller hydrofob yta. Detta håller cellulärt innehåll i och omgivande vätska ut. När cellen behöver transportera en jon över denna barriär, använder den en speciell dörröppning som heter ett transportprotein. Dessa proteiner finns i tre huvudtyper.
Hydrolytiska pumpar
En "gradient" innebär en förändring i graden. Kemiska koncentrationsgradienter markerar övergången mellan cellernas inre och yttre del. Ett cellmembrans "elektriska potential" avser sin elektriska laddning. Pumpar är transportproteiner som rör joner mot den kemiska gradienten eller den elektriska potentialen hos fosfolipid-dubbelskiktet. Denna aktiva transport liknar att tvinga något att flöda uppströms - koncentrationsgradienten eller elpotentialen arbetar mot jonflyttningen, så pumpen måste använda energi för att driva den genom. Denna energi genereras genom hydrolys - bryta de kemiska bindningarna - av adenosintrifosfat eller ATP, det huvudsakliga cellulära bränslet.
Korsa kanaler
Kanalproteiner är transportproteiner som rör joner över cellmembran med en kemisk gradient eller elektrisk potential. Det betyder att jonerna redan är kemiskt eller elektriskt attraherade till den plats de går - kanalproteinet öppnar bara en grind så att de kan komma dit. Kaliumkanaler är de vanligaste och är nästan alltid öppna eftersom de ingår i natriumkaliumpumpen - mekanismen som håller cellemembran intakta. Kanaler för andra element öppnas som svar på specifika biokemiska signaler.
Aktiva transportörer
Transportörer är speciella proteiner som binder till specifika joner och bär dem en efter en eller i mycket små grupper över cellmembranet . En uniporter binder till en enda jon och bär den med koncentrationsgradienten. Symptorer taggar med joner som rör sig med koncentrationsgradienten och "lånar" sin energi för att tvinga sina transporterade joner mot gradienten eller potentialen. Antiporters använder kanalen som öppnas av en jon som rör sig med gradienten eller potentialen för att tvinga sin transporterade jon i motsatt riktning över membranet.
