Ett djurcellmembran är barriären mellan cellens insida och den yttre miljön, liknande hur huden fungerar som en barriär för ryggradsdjurens kroppar. Cellmembranstrukturen är en flytande mosaik gjord av tre typer av organiska molekyler: lipider, proteiner och kolhydrater. Cellmembranet styr rörelsen av ämnen som näringsämnen och avfall över membranet, in och ut ur cellen.
Fosfolipid Bilayer
De grundläggande byggstenarna i ett cellmembran är fosfolipider. Fosfolipider innehåller en hydrofob ände (olöslig i vatten) som består av två fettsyrakedjor av icke-polära molekyler som kol och vätgas. Den andra änden är hydrofil (löslig i vatten) och innehåller polära fosfatmolekyler. Dessa fosfolipider är arrangerade i ett tvåskikt med deras hydrofila ändgrupp exponerade för vatten på varje sida av membranet och de hydrofoba icke-polära molekylerna skyddade inuti det dubbla skiktet. Lipidskiktet innefattar ungefär hälften av hela membranmassan, beroende på membrantypen. Kolesterol är en annan typ av lipid i ett cellmembran. Kolesterolmolekyler är placerade i tvåskiktet för att länka fettsyramolekylerna och stabilisera och stärka membranet.
Inbyggda proteiner
Proteiner utgör mellan 25 procent och 75 procent av cellmembranmassan, beroende på membrantyp . Membranproteiner sätts in i fosfolipid-skikt på de utsatta ytorna och utför cellens olika funktioner. Proteiner anses antingen vara integrerade eller perifera, beroende på deras associering med membranet. Perifera proteiner sitter på ena sidan av membranytan och associerar indirekt genom protein-till-protein-interaktioner. Integrerade, eller transmembrane, proteiner är inbäddade i membranet, utsatta för miljön på båda sidor.
Glycoproteins och Glycolipids
Kolhydrater utgör endast en liten procentandel av cellmembranet men har viktiga funktioner. Kolhydratmolekyler är i allmänhet korta, grenade kedjor av enkla sockerenheter och är kovalent fästa på cellmembranytan till de flesta av de integrerade membranproteinerna och ibland till själva lipid-skiktet. När kolhydrater är bundna till proteinerna eller lipiderna kallas de glykoproteiner och glykolipider. Kolhydrater på ytan av ett cellmembran varierar avsevärt mellan enskilda celler, celltyper, individer i samma art och art till art. Denna mångfald gör det möjligt för kolhydraterna att fungera som markörer för att differentiera en cell från en annan.
Funktioner och interaktioner
Fosfolipid tvåskiktets huvudfunktion är att skydda och upprätthålla cellstrukturen. Dubbelskiktet tillåter fluiditet och rörelse av de tillhörande proteinerna för nödvändiga proteininteraktioner. Proteininteraktioner är viktiga för cellfunktion.
Perifera proteiner fungerar som receptorer för kemikalier som hormoner och möjliggör cellsignalering eller igenkänning. På den inre ytan av cellen fäster de sig till cytoskelettet, vilket hjälper till att bibehålla form eller katalysera reaktioner i cytoplasma. Integrerade proteiner transporterar molekyler över membranytan, och de som är bundna till kolhydrater som glykoproteiner är involverade i cell-till-celligenkänning.
Utan de olika kolhydratmarkörerna på den extracellulära membranytan skulle celler inte kunna att till exempel sortera och differentiera celler under embryoutveckling eller låta immunsystemet känna igen främmande celler.
