Клетъчната мембрана на животните е бариера между вътрешността на клетката и външната среда, подобно на това как кожата действа като бариера за телата на гръбначните животни. The структура на клетъчната мембрана е течна мозайка, направена от три вида органични молекули: липиди, протеини и въглехидрати. Клетъчната мембрана контролира движението на вещества като хранителни вещества и отпадъци през мембраната, в и извън клетката.
Двуслоен фосфолипид
Основните градивни елементи на клетъчната мембрана са фосфолипиди. Фосфолипидите съдържат хидрофобен (неразтворим във вода) край, съставен от две вериги на мастни киселини от неполярни молекули като въглерод и водород. Другият край е хидрофилен (разтворим във вода) и съдържа полярни фосфатни молекули. Тези фосфолипиди са подредени в двуслой с тяхната хидрофилна крайна група, изложена на вода от всяка страна на мембраната и хидрофобните неполярни молекули, защитени вътре в двойния слой. Липидният слой обхваща приблизително половината от цялата маса на мембраната, в зависимост от типа мембрана. Холестеролът е друг вид липид в клетъчната мембрана. Молекулите на холестерола са разположени в двуслоя, за да свържат молекулите на мастните киселини и да стабилизират и укрепят мембраната.
Вградени протеини
Протеините съставляват между 25% и 75% от масата на клетъчната мембрана, в зависимост от типа мембрана. Мембранните протеини се вкарват във фосфолипидния бислой на откритите повърхности и изпълняват различните функции на клетката. Протеините се считат за интегрални или периферни, в зависимост от тяхната връзка с мембраната. Периферните протеини седят от едната страна на мембранната повърхност и се свързват индиректно чрез взаимодействия между протеин-протеин. Интегралните или трансмембранни протеини са вградени в мембраната, изложени на околната среда от двете страни.
Гликопротеини и гликолипиди
Въглехидратите съдържат само малък процент от клетъчната мембрана, но имат важни функции. Въглехидратните молекули обикновено са къси, разклонени вериги от прости захарни единици и са ковалентно свързани върху повърхността на клетъчната мембрана към повечето интегрални мембранни протеини и от време на време до липидния бислой себе си. Когато въглехидратите са свързани с протеините или липидите, те се наричат гликопротеини и гликолипиди. Въглехидратите на повърхността на клетъчната мембрана се различават значително при отделните клетки, клетъчни типове, индивиди от един и същи вид и видове към видове. Това разнообразие позволява въглехидратите да функционира като маркери за разграничаване на една клетка от друга.
Функции и взаимодействия
Основната функция на фосфолипидния двуслой е да защитават и поддържат клетъчната структура. Двуслоят позволява плавност и движение на свързаните протеини за необходимите протеинови взаимодействия. Протеиновите взаимодействия са от съществено значение за клетъчната функция.
Периферните протеини действат като рецептори за химикали като хормони и позволяват клетъчна сигнализация или разпознаване. На вътрешната повърхност на клетката те се прикрепят към цитоскелет, спомагащи за поддържане на формата или катализиране на реакциите в цитоплазмата. Интегралните протеини транспортират молекули през повърхността на мембраната, а тези, които са свързани с въглехидратите, тъй като гликопротеините участват в разпознаването от клетка до клетка.
Без разнообразните въглехидратни маркери на повърхността на извънклетъчната мембрана клетките не биха могли да сортират и диференцират клетките по време на развитието на ембриона например или позволяват на имунната система да разпознава чужди клетки.