Výkres buněčné membrány
Složka každé biologické buňky, selektivně propustná buněčná membrána (nebo plazmová membrána nebo plasmalemma) je tenká a strukturovaná dvouvrstva molekul fosfolipidů a proteinů, která obklopuje buňku. Odděluje vnitřek buňky od jejího okolí a kontroluje, co se pohybuje dovnitř a ven. Buněčné povrchové membrány často obsahují receptorové proteiny a buněčné adhezní proteiny. Existují také další proteiny s různými funkcemi.
Tyto membránové proteiny jsou důležité pro regulaci buněčného chování a organizaci buněk ve tkáních.
V živočišných buňkách buněčná membrána vytváří tuto separaci sama, zatímco v kvasinkách, bakteriích a rostlinách tvoří vnější hranici další buněčná stěna, která poskytuje primárně mechanickou podporu. Plazmatická membrána je silná jen asi 10 nm a může být rozeznána jen slabě transmisním elektronovým mikroskopem. Jednou z klíčových rolí membrány je udržovat buněčný potenciál.
Nový materiál je do membrány včleněn, nebo z ní odstraněn, různými mechanizmy. i) Spojení intracelulárních váčků s membránou nejen vylučuje obsah váčků, ale také včlení složky váčkové membrány do buněčné membrány. Membrána může vytvářet skvrny, které se uskřípnou a stanou se váčky. ii) Pokud je membrána spojitá s tubulární strukturou vyrobenou z membránového materiálu, pak může být materiál z trubice do membrány vtahován nepřetržitě. iii) Ačkoli koncentrace složek membrány ve vodné fázi je nízká (stabilní složky membrány mají nízkou rozpustnost ve vodě), výměna molekul s tímto malým zásobníkem je možná. Ve všech případech má mechanické napětí v membráně vliv na rychlost výměny. V některých buňkách, které mají obvykle hladký tvar, jsou membránové napětí a plocha vzájemně propojeny elastickými a dynamickými mechanickými vlastnostmi a na čase závislá vzájemná vazba se někdy nazývá homeostáza, regulace plochy nebo regulace napětí.
Transport přes membrány
Jako lipidová dvouvrstva je buněčná membrána polopropustná. To znamená, že pouze některé molekuly mohou bez překážek procházet buňkou nebo ven z ní. Tyto molekuly jsou buď malé, nebo lipofilní. Jiné molekuly mohou procházet buňkou nebo ven z ní, pokud existují specifické transportní molekuly.
V závislosti na molekule probíhá transport různými mechanismy, které lze rozdělit na ty, které nespotřebovávají energii ve formě ATP (pasivní transport) a ty, které ji spotřebovávají (aktivní transport).
Pasivní transport je prostředek pro přesun různých chemických látek přes membrány prostřednictvím difuze hydrofobních (nepolárních) a malých polárních molekul, nebo zprostředkované difuze polárních a iontových molekul, která spoléhá na transportní protein, který poskytuje kanál nebo se váže na specifické molekuly. Tento spontánní proces snižuje volnou energii a zvyšuje entropii v systému. Na rozdíl od aktivního transportu tento proces nezahrnuje žádnou chemickou energii (ATP).
Obvykle se pohybují molekuly proti jejich elektrochemickému gradientu, což je proces, který by byl entropicky nepříznivý, kdyby nebyl stechiometricky spojen s hydrolýzou ATP. Toto spojení může být primární nebo sekundární. V primárním aktivním transportu transportéry, které pohybují molekulami proti jejich elektrickému/chemickému gradientu, hydrolyzují ATP. V sekundárním aktivním transportu transportéry využívají energii získanou z transportu jiné molekuly ve směru jejich gradientu, aby posunuly jiné molekuly ve směru proti jejich gradientu. To může být buď symport (ve stejném směru) nebo antiport (v opačném směru).