En dyrecellemembran er barrieren mellem indersiden af cellen og det ydre miljø, svarende til hvordan hud fungerer som en barriere for hvirveldyrs kroppe. Det cellemembranstruktur er en flydende mosaik lavet af tre typer organiske molekyler: lipider, proteiner og kulhydrater. Cellemembranen styrer bevægelsen af stoffer som næringsstoffer og affald over membranen, ind i og ud af cellen.
Fosfolipid dobbeltlag
De grundlæggende byggesten i en cellemembran er fosfolipider. Phospholipider indeholder en hydrofob (uopløselig i vand) ende, der består af to fedtsyrekæder af ikke-polære molekyler såsom carbonatomer og hydrogener. Den anden ende er hydrofil (opløselig i vand) og indeholder polære phosphatmolekyler. Disse phospholipider er arrangeret i et dobbeltlag med deres hydrofile endegruppe udsat for vand på hver side af membranen og de hydrofobe ikke-polære molekyler beskyttet inde i dobbeltlaget. Lipidlaget omfatter ca. halvdelen af hele massen af membranen afhængigt af membrantypen. Kolesterol er en anden type lipid i en cellemembran. Kolesterolmolekyler er placeret inden i dobbeltlaget for at forbinde fedtsyremolekylerne og stabilisere og styrke membranen.
Indlejrede proteiner
Proteiner udgør mellem 25 procent og 75 procent af cellemembranmassen afhængigt af membrantypen. Membranproteiner indsættes i phospholipid-dobbeltlaget på de eksponerede overflader og udfører cellens forskellige funktioner. Proteiner betragtes som enten integrerede eller perifere afhængigt af deres tilknytning til membranen. Perifere proteiner sidder på den ene side af membranoverfladen og associeres indirekte gennem protein-til-protein-interaktioner. Integrerede eller transmembrane proteiner er indlejret i membranen, udsat for miljøet på begge sider.
Glykoproteiner og glycolipider
Kulhydrater udgør kun en lille procentdel af cellemembranen, men har vigtige funktioner. Kulhydratmolekyler er generelt korte, forgrenede kæder af enkle sukkerenheder og er kovalent bundet på cellemembranens overflade til de fleste af de integrerede membranproteiner og lejlighedsvis til lipid-dobbeltlaget sig selv. Når kulhydrater er bundet til proteinerne eller lipiderne, kaldes de glycoproteiner og glycolipider. Kulhydrater på overfladen af en cellemembran varierer betydeligt mellem individuelle celler, celletyper, individer i samme art og art til art. Denne mangfoldighed tillader kulhydrater at fungere som markører for at differentiere en celle fra en anden.
Funktioner og interaktioner
Fosfolipid dobbeltlagets vigtigste funktion er at beskytte og vedligeholde cellestruktur. Dobbeltlaget tillader det fluiditet og bevægelse af de associerede proteiner til nødvendige proteininteraktioner. Proteininteraktioner er vigtige for cellefunktion.
Perifere proteiner fungerer som receptorer for kemikalier som hormoner og tillader cellesignalering eller genkendelse. På den indre overflade af cellen fastgøres de til cytoskelet, der hjælper med at opretholde form eller katalysere reaktioner i cytoplasmaet. Integrerede proteiner transporterer molekyler over membranoverfladen, og dem, der er bundet til kulhydrater som glycoproteiner, er involveret i genkendelse fra celle til celle.
Uden de forskellige kulhydratmarkører på den ekstracellulære membranoverflade ville celler ikke være i stand til at sortere og differentiere celler under fosterudvikling, for eksempel, eller lade immunsystemet genkende fremmed celler.