En dyrecellemembran er barrieren mellom innsiden av cellen og det ytre miljøet, i likhet med hvordan huden fungerer som en barriere for virveldyrenes kropper. De cellemembranstruktur er en flytende mosaikk laget av tre typer organiske molekyler: lipider, proteiner og karbohydrater. Cellemembranen styrer bevegelsen av stoffer som næringsstoffer og avfall over membranen, inn og ut av cellen.
Fosfolipid dobbeltlag
De grunnleggende byggesteinene i en cellemembran er fosfolipider. Fosfolipider inneholder en hydrofob (uoppløselig i vann) ende som består av to fettsyrekjeder av ikke-polare molekyler som karbon og hydrogen. Den andre enden er hydrofil (løselig i vann) og inneholder polære fosfatmolekyler. Disse fosfolipidene er anordnet i et dobbeltlag med deres hydrofile endegruppe utsatt for vann på hver side av membranen og de hydrofobe ikke-polare molekylene beskyttet inne i dobbeltlaget. Lipidlaget omfatter omtrent halvparten av hele massen av membranen, avhengig av membrantypen. Kolesterol er en annen type lipid i en cellemembran. Kolesterolmolekyler er plassert i dobbeltlaget for å knytte fettsyremolekylene og stabilisere og styrke membranen.
Innebygde proteiner
Proteiner utgjør mellom 25 og 75 prosent av cellemembranmassen, avhengig av membrantypen. Membranproteiner settes inn i fosfolipid-dobbeltlaget på de eksponerte overflatene og utfører cellens forskjellige funksjoner. Proteiner betraktes som enten integrerte eller perifere, avhengig av deres tilknytning til membranen. Perifere proteiner sitter på den ene siden av membranoverflaten og assosieres indirekte gjennom protein-til-protein-interaksjoner. Integrerte eller transmembrane proteiner er innebygd i membranen, utsatt for miljøet på begge sider.
Glykoproteiner og glykolipider
Karbohydrater utgjør bare en liten prosentandel av cellemembranen, men har viktige funksjoner. Karbohydratmolekyler er generelt korte, forgrenede kjeder av enkle sukkerenheter og er kovalent festet på cellemembranoverflaten til de fleste av de integrerte membranproteinene og noen ganger til lipid-dobbeltlaget seg selv. Når karbohydrater er bundet til proteinene eller lipidene, kalles de glykoproteiner og glykolipider. Karbohydrater på overflaten av en cellemembran varierer betydelig mellom individuelle celler, celletyper, individer i samme art og art til art. Dette mangfoldet tillater karbohydrater å fungere som markører for å skille en celle fra en annen.
Funksjoner og interaksjoner
Fosfolipid-dobbeltlagets hovedfunksjon er å beskytte og vedlikeholde cellestrukturen. Dobbeltlaget tillater det flyt og bevegelse av de tilknyttede proteinene for nødvendige proteininteraksjoner. Proteininteraksjoner er avgjørende for cellefunksjon.
Perifere proteiner fungerer som reseptorer for kjemikalier som hormoner og tillater cellesignalering eller gjenkjenning. På den indre overflaten av cellen, fester de seg til cytoskelett, hjelper til med å opprettholde form eller katalysere reaksjoner i cytoplasmaet. Integrerte proteiner transporterer molekyler over membranoverflaten, og de som er bundet til karbohydrater som glykoproteiner er involvert i gjenkjenning fra celle til celle.
Uten de forskjellige karbohydratmarkørene på den ekstracellulære membranoverflaten, ville ikke celler være i stand til å sortere og differensiere celler under fosterutvikling, for eksempel, eller la immunforsvaret gjenkjenne fremmed celler.