Ett djurcellmembran är barriären mellan cellens insida och den yttre miljön, liknande hur huden fungerar som en barriär för ryggradsdjurens kroppar. De cellmembranstruktur är en flytande mosaik gjord av tre typer av organiska molekyler: lipider, proteiner och kolhydrater. Cellmembranet styr förflyttningen av ämnen som näringsämnen och avfall över membranet, in i och ut ur cellen.
Fosfolipid tvåskiktsmembran
De grundläggande byggstenarna i ett cellmembran är fosfolipider. Fosfolipider innehåller en hydrofob (olöslig i vatten) ände som består av två fettsyrakedjor av icke-polära molekyler, såsom kol och väten. Den andra änden är hydrofil (löslig i vatten) och innehåller polära fosfatmolekyler. Dessa fosfolipider är ordnade i ett dubbelskikt med deras hydrofila ändgrupp exponerad för vatten på vardera sidan av membranet och de hydrofoba icke-polära molekylerna skyddade inuti dubbelskiktet. Lipidskiktet innefattar ungefär hälften av hela membranets massa, beroende på membrantypen. Kolesterol är en annan typ av lipid i ett cellmembran. Kolesterolmolekyler är placerade i dubbelskiktet för att länka fettsyramolekylerna och stabilisera och stärka membranet.
Inbäddade proteiner
Proteiner utgör mellan 25 procent och 75 procent av cellmembranmassan, beroende på membrantypen. Membranproteiner sätts in i fosfolipid-dubbelskiktet vid de exponerade ytorna och utför cellens olika funktioner. Proteiner anses antingen integrerade eller perifera, beroende på deras associering med membranet. Perifera proteiner sitter på ena sidan av membranytan och associeras indirekt genom protein-till-protein-interaktioner. Integrerade eller transmembrana proteiner är inbäddade i membranet, utsatta för miljön på båda sidor.
Glykoproteiner och glykolipider
Kolhydrater utgör endast en liten andel av cellmembranet men har viktiga funktioner. Kolhydratmolekyler är i allmänhet korta, grenade kedjor av enkla sockerenheter och är kovalent bundna på cellmembranytan till de flesta av de integrerade membranproteinerna och ibland till lipidbiskiktet sig. När kolhydrater är bundna till proteinerna eller lipiderna kallas de glykoproteiner och glykolipider. Kolhydrater på ytan av ett cellmembran varierar signifikant mellan enskilda celler, celltyper, individer i samma art och art till art. Denna mångfald tillåter kolhydrater att fungera som markörer för att skilja en cell från en annan.
Funktioner och interaktioner
Fosfolipid dubbelskiktets huvudsakliga funktion är att skydda och upprätthålla cellstrukturen. Dubbelskiktet tillåter fluiditet och rörelse av de associerade proteinerna för nödvändiga proteininteraktioner. Proteininteraktioner är väsentliga för cellfunktionen.
Perifera proteiner fungerar som receptorer för kemikalier som hormoner och möjliggör cellsignalering eller igenkänning. På cellens inre yta fäster de på cytoskelett, hjälper till att bibehålla form eller katalysera reaktioner i cytoplasman. Integrerade proteiner transporterar molekyler över membranytan och de som är bundna till kolhydrater som glykoproteiner är inblandade i cell-till-cell-igenkänning.
Utan de olika kolhydratmarkörerna på den extracellulära membranytan skulle celler inte kunna sortera och differentiera celler till exempel under embryoutveckling, eller låta immunsystemet känna igen främmande celler.