Cellemembraner og plasmamembran

Den typiske struktur af cellemembranen består af et phospholipid -dobbeltlag mellem to proteinlag placeret på niveauet for adskillelsesoverfladerne mellem cellens indre og ydre faser. Lipidlaget er bimolekylært, med de polare grupper vendt mod proteinlaget, mens de apolære grupper vender mod hinanden med en isoleringsfunktion.
Cellemembraner, med deres tykkelse på kun 90 A, er ikke synlige under det transmitterede lysmikroskop. Før elektronmikroskopiens fremkomst antog cytologer, at cellen var omgivet af en usynlig film, for hvis denne hypotetiske film blev brudt, kunne celleindholdet ses sive ud.I dag med elektronmikroskopet kan membranen visualiseres som en tynd dobbelt solid linje Ifølge nuværende hypoteser består membranen i det væsentlige af molekyler af phospholipider og kolesterol arrangeret på en sådan måde, at deres hydrofobe haler vendes indad.
Polypeptidkæderne af membranproteinmolekylerne er vinkelret på lipidmolekylerne og menes at opretholde sammenhængskraft mellem de forskellige dele af plasmamembranen.
Den membranøse struktur udfører opgaven med at skulle adskille cellemiljøet fra den ekstracellulære, kernen fra cytoplasmaet og også materialet inde i de forskellige organeller fra den cytoplasmatiske matrix.
I hver celle, hvad enten det er dyr eller grøntsager, har protoplasmas perifere lag de morfologiske og funktionelle egenskaber ved en membran, der er placeret for at adskille to forskellige miljøer, som kan identificeres med løsninger, der har forskellige kemisk-fysiske egenskaber og sammensætninger. Funktionen af denne membran er at tillade passage af vand og andre små opløste stoffer inde i cellen, mens den modsætter sig opløste stoffer med høj molekylvægt. Generelt bestemmes strømningsretningen af koncentrationen af opløsningens sammensætning i siderne af membranen, sker strømningen altid i retningen fra den mest fortyndede opløsning til den mest koncentrerede: det vil sige, at den har en tendens til at afbalancere de to koncentrationer og ophører, når der opnås lighed. Det tryk, der er nødvendigt for helt at stoppe denne bevægelse, kaldes osmotisk tryk. Det er desto større, jo mere koncentreret er opløsningen.

Cellemembranen er ikke en ideel halvgennemtrængelig membran, da den er uigennemtrængelig for nogle, men ikke alle, af de tilstedeværende opløste stoffer. Membranens permeabilitet eller andet for opløste stoffer afhænger ikke udelukkende af dets kemisk-fysiske strukturelle egenskaber, men stort set af fænomener, der er tæt forbundet med cellulær metabolisme.

Cellerne er i forhold til deres adfærd i forhold til osmotisk tryk og miljøtryk opdelt i: poikilosmotisk og homoosmotisk. Førstnævnte har et osmotisk tryk svarende til eller næsten det i deres miljø, sidstnævnte er i stand til at opretholde et osmotisk tryk inden for en bred bredde af værdier, meget forskellige fra de miljømæssige. Under hensyntagen til disse egenskaber ved dyre- og plantecellernes adfærd skabte J. Traube et specielt apparat, der netop bestod af en semipermeabel membran, som kunstigt skulle gengive levende cellers adfærd i lyset af givne løsninger. Oprindeligt blev en kobberferrocyanidfilm brugt som en membran; efterfølgende blev der indført semipermeable membraner, hvormed det var muligt at fastslå, at der er betydelige osmotiske tryk.
Endelig kan det konstateres, at de forskellige stoffers passage gennem plasmamembranen kan forekomme ved simpel diffusion, lettet eller ved aktiv transport.

Enkel diffusion: passiv transport gennem lipid -dobbeltlaget. Diffusion er bevægelsen af molekyler fra et område til et andet som følge af deres tilfældige termiske omrøring.Ved simpel diffusion bestemmes membranens permeabilitet af følgende faktorer: (a) det diffunderende stofs fedtopløselighed, (b) de diffunderende molekylers størrelse og form, (c) temperaturen og (d) tykkelsen af membranen.

Lettere diffusion: passiv transport gennem membranproteiner. Forenklet diffusion drives af to typer transportproteiner: (a) transportører, der binder molekyler på den ene side af membranen og transporterer dem til den anden takket være en konformationsændring, og (b) kanaler, der danner porer, der strækker sig fra den ene siden af membranen til den anden. Ved lettere diffusion bestemmes membranens permeabilitet af to faktorer: (a) de enkelte bæreres eller kanalers transporthastighed og (b) antallet af bærere eller kanaler, der er til stede i membranen.

Aktiv transport. Der er to hovedtyper af aktiv transport: primær aktiv transport, der anvender ATP eller andre former for kemisk energi, og sekundær aktiv transport, som bruger et stoffs elektrokemiske gradient som energikilde til at fremkalde aktiv transport af et højt stof.