Cellemembranen består av to lag fosfolipider (fig. 3). Fettsyrene i hvert lag vender mot hverandre. Dermed blir overflaten på hver side av membranen vannløselig – hvilket er fornuftig, da miljøet inni og utenfor cellene stort sett består av vann. Membranens indre er med andre ord fettløselig. En slik organisering av cellemembranen betyr blant annet at membranen er myk og fleksibel, fordi de enkelte fettmolekylene er løst bundet. I tillegg vil ikke cellemembranen la hva som helst passere fritt over den; store molekyler som er vannløselige kan ikke passere uten videre, fordi det er fett inni membranen.
Med andre ord: cellemembranen fungerer som en myk vegg som regulerer hva som slipper inn og ut av cellen. Dette er helt essensielt for cellens eksistens.
Men la oss understreke det med en gang: både vann og gasser, som oksygen og karbondioksid passerer relativt enkelt gjennom membranen. Om du nå tenker at det egentlig er ulogisk at vann slipper gjennom (i og med membranen består av fett inni), så er forklaringen på dette at vannmolekylene er små, samt at membranen hele tiden lager små porer eller kanaler mellom fettmolekylene der vann kan slippe gjennom. Dette er en av fordelene ved at membranen er myk og fleksibel. Fettstoffer kan ofte også passere gjennom membranen av seg selv uten hjelp. Kjønnshormonene våre er eksempler på det. De er laget av et fettløselig stoff, kolesterol, og passerer rett gjennom membranen og inn i cellene.
Fig.3 Cellemembran
Cellemembranen er full av proteiner (fig. 3). Slike membranproteiner har en rekke funksjoner. Noen fungerer som festeanordninger for cellene til omliggende vev, noen fungerer som receptorer og overfører signaler over membranen, og andre fungerer som transportproteiner. Det er sistnevnte som i stor grad står for inn- og ut-transport av ulike stoffer over cellemembranen. Særlig gjelder det store molekyler, som aminosyrer og sukker, men også små ioner, for eksempel natriumioner (Na+), kaliumioner (K+) og kalsiumioner (Ca2+). Disse ionene er ladde (det ser vi av +-tegnet) og har følgelig vanskelig for å passere cellemembranene av seg selv på grunn av fettlaget i membranen, som er uladd. Derfor trenger vi membranproteiner som transporterer ioner. Disse proteinene kaller vi ionekanaler (fig. 3). Ionekanaler er særlig viktig å kjenne til for å kunne forstå nevro- og hjertefysiologi.
Det finnes flere ulike transportmekanismer som flytter stoffer fra den ene siden av membranen til den andre. Vi kan dele dem inn i to hovedgrupper:
- passiv transport
- aktiv transport.
Mens passiv transport av molekyler inn eller ut av cellene går spontant, uten bruk av energi, krever aktiv transport ATP som energikilde. Ionekanalene, som nevnt over, kan tilhøre begge disse hovedgruppene. For eksempel krever det energi å transportere kalium inn i en celle, mens å transportere kalium ut av en celle krever ikke energi.
Vi går ikke videre inn i detaljene omkring aktiv transport. Vi skal nå se nærmere på to passive transportmekanismer som er svært viktige i forståelsen av flere fysiologiske prosesser: diffusjon og osmose.
For øvrig kommer vi tilbake til proteiners rolle i transport av ioner over cellemembranen flere ganger i senere temaer.