Structuur van het celmembraan
Celmembranen scheiden verschillende gebieden van elkaar. Om dit te doen, moeten ze aan veel verschillende eisen voldoen: Ten eerste zijn celmembranen opgebouwd uit een dubbele laag van twee vetfilms, die op hun beurt weer zijn samengesteld uit individuele vetzuren. De vetzuren bestaan uit een in water oplosbaar, hydrofiel hoofd en een in water onoplosbare, hydrofobe staart.
De koppen hechten zich in één vlak aan elkaar zodat de massa staarten allemaal in één richting wijst. Daartegenover staat een andere rij vetzuren die zich in hetzelfde patroon aan elkaar hechten. Hierdoor ontstaat de dubbellaag, die aan de buitenkant wordt begrensd door de koppen en zo ontstaat aan de binnenkant een hydrofoob gebied, dat wil zeggen een gebied waarin geen water kan binnendringen.
Afhankelijk van de moleculen waaruit de hoofd van een vetzuur hebben ze verschillende namen en eigenschappen, maar deze spelen slechts een ondergeschikte rol. Vetzuren kunnen onverzadigd of verzadigd zijn, afhankelijk van de respectievelijke staart en de chemische structuur. Onverzadigde vetzuren zijn veel stijver en veroorzaken een afname van de vloeibaarheid van het membraan, terwijl verzadigde vetzuren de vloeibaarheid verhogen.
Vloeibaarheid is een maat voor de mobiliteit en vervormbaarheid van de lipidedubbellaag. Afhankelijk van de taak en voorwaarde van de cel zijn verschillende graden van mobiliteit en stijfheid vereist, die kunnen worden bereikt door de extra opname van het ene of het andere type vetzuur. In aanvulling op, cholesterol kan in het membraan worden opgenomen, wat de vloeibaarheid aanzienlijk vermindert en zo het membraan stabiliseert.
Door deze structuur kunnen alleen zeer kleine, in water onoplosbare stoffen gemakkelijk het membraan overwinnen. Aangezien echter ook aanzienlijk grotere en in water onoplosbare stoffen het membraan moeten passeren om in of uit de cel te worden getransporteerd, eiwitten en kanalen zijn nodig. Deze zijn verwerkt in het membraan tussen de vetzuren.
Aangezien deze kanalen voor sommige moleculen begaanbaar zijn en voor andere niet, spreken we van een semi-permeabiliteit van de celmembraan, dwz gedeeltelijke permeabiliteit. De laatste bouwsteen van celmembranen zijn receptoren. Receptoren zijn ook groot eiwitten, die meestal in de cel zelf worden geproduceerd en vervolgens in het membraan worden verwerkt. Ze kunnen volledig worden overspannen of alleen aan de buitenkant worden ondersteund.
Door hun chemische structuur blijven de transporters, kanalen en receptoren stevig in en op het membraan, waardoor ze er niet zo makkelijk van los te maken zijn. Ze kunnen echter lateraal naar verschillende locaties binnen het membraan worden verplaatst, afhankelijk van waar ze precies nodig zijn. Aan de buitenkant van de celmembranen kunnen nog suikerketens aanwezig zijn, bekend als glycocalyx.
Ze vormen bijvoorbeeld de basis van de bloed groepssysteem. Sinds de celmembraan bestaat uit zoveel verschillende bouwstenen die ook variabel hun exacte lokalisatie kunnen veranderen, het wordt ook wel het vloeibare mozaïekmodel genoemd. Celmembranen zijn ongeveer 7 nm dik, dus extreem dun, maar toch robuust en onoverkomelijk voor de meeste stoffen. De hoofd gebieden zijn elk ongeveer 2 nm dik, terwijl het hydrofobe staartgebied 3 nm breed is. Deze waarde varieert nauwelijks tussen de verschillende celtypen van het menselijk lichaam.
