Třírozměrná struktura rekombinantního srdečního membránového kanálu gap junction určená pomocí elektronové krystalografie. Tyto kanály umožňujípřímou výměnu iontů a malých molekul mezi sousedními buňkami. Každý kanál je tvořen asociací šesti podjednotek konexinu, z nichž každá obsahuje čtyři šroubovice α, v jedné plazmatické membráně s podobnou strukturou v plazmatické membráně sousední buňky.
Plasmatická membrána je selektivně propustná bariéra mezi buňkou a extracelulárním prostředím. Její propustné vlastnosti zajišťují, že základnímolekuly, jako je glukóza, aminokyseliny a lipidy, snadno vstupují do buňky, metabolickéintermediáty zůstávají v buňce a odpadní sloučeniny buňku opouštějí. Stručně řečeno, tato selektivní propustnost plazmatické membrány umožňuje buňce udržovat stálé vnitřní prostředí. V několika předchozích kapitolách jsme se zabývali složkami a strukturálním uspořádáním buněčných membrán (viz obrázky 3-32 a 5-30). Fosfolipidová dvojvrstva – základní strukturní jednotka biomembrán – je v podstatě nepropustná pro většinu ve vodě rozpustných molekul, jako je glukóza a aminokyseliny, a pro ionty. Transport těchto molekul a iontů přes všechny buněčné membrány je zprostředkován transportními proteiny spojenými se základní dvojvrstvou.Protože různé typy buněk vyžadují různé směsi nízkomolekulárních sloučenin, obsahuje plazmatická membrána každého typu buněk specifickou sadu transportních proteinů, které umožňují průchod pouze určitým iontům nebo molekulám. Podobně mají organely v buňce často jiné vnitřní prostředí než okolní cytosol a membrány organel obsahují specifické transportní proteiny, které tento rozdíl udržují.
U živočichů lemují všechny tělní dutiny (např. žaludek, střeva, močový měchýř) a kůži listy epitelových buněk (viz obrázek 6-4). Epitelové buňky často přenášejí ionty nebo malémolekuly z jedné strany na druhou. Ty, které vystýlají tenké střevo, například transportují produkty trávení (např. glukózu a aminokyseliny) do krve a ty, které vystýlají žaludek, vylučují kyselinu chlorovodíkovou do žaludečního světla. Aby mohly epitelové buňky vykonávat tyto transportní funkce, musí být jejichplazmatická membrána uspořádána nejméně do dvou oddělených oblastí, z nichž každá má odlišné sady transportních proteinů. Kromě toho specializované oblasti plazmatické membrány propojují epiteliální buňky, dodávají listu pevnost a tuhost a zabraňují pohybu materiálu na jedné straně mezi buňkami na druhou.
V prvních dvou částech této kapitoly se zabýváme na proteinech nezávislým pohybem malých hydrofobních molekul přes fosfolipidové dvojvrstvy a uvádíme přehled různých typů transportních proteinů přítomných v buněčných membránách. Popíšeme jednotlivé hlavní typy transportních proteinů. Vysvětlíme také, jak specifické kombinace transportních proteinů v různých subcelulárních membránách umožňují buňkám provádět základní fyziologické procesy, včetně udržování cytosolického pH, transportu glukózy přes absorpční střevní epitel, akumulace sacharózy a solí ve vakuolách rostlinných buněk a usměrněného toku vody u rostlin i živočichů. Často se stejný typ transportního proteinu podílí na zcela odlišných fyziologických procesech.