Three-dimensional structure of a recombinant cardiac gap junction membranechannel determined by electron crystallography. Ezek a csatornák lehetővé teszik az ionok és kismolekulák közvetlen cseréjét a szomszédos sejtek között. Minden csatorna hat, egyenként négy α hélixet tartalmazó connexin alegység asszociációjával jön létre az egyik plazmamembránban, egy hasonló szerkezetű szomszédos sejt plazmamembránjában.
A plazmamembrán egy szelektíven permeábilis gát a sejt és azextracelluláris környezet között. Permeabilitási tulajdonságai biztosítják, hogy az olyan esszenciális molekulák, mint a glükóz, az aminosavak és a lipidek könnyen bejussanak a sejtbe, a metabolikusintermediátumok a sejtben maradjanak, a hulladékvegyületek pedig elhagyják a sejtet. Röviden, a plazmamembrán szelektív permeabilitása lehetővé teszi a sejt számára, hogy állandó belső környezetet tartson fenn. Több korábbi fejezetben megvizsgáltuk a sejtmembránok összetevőit és szerkezeti felépítését (lásd a 3-32. és 5-30. ábrát). A foszfolipid kettősréteg – a biomembránok alapvető szerkezeti egysége – lényegében átjárhatatlan a legtöbb vízben oldódó molekula, például a glükóz és az aminosavak, valamint az ionok számára. Az ilyen molekulák és ionok transzportját minden sejtmembránon keresztül az alapul szolgáló kettősréteghez kapcsolódó transzportfehérjék közvetítik.Mivel a különböző sejttípusok különböző kis molekulatömegű vegyületek különböző keverékeit igénylik, az egyes sejttípusok plazmamembránja a transzportfehérjék meghatározott készletét tartalmazza, amelyek csak bizonyos ionokat vagy molekulákat engednek át. Hasonlóképpen, a sejten belüli organellák gyakran más belső környezettel rendelkeznek, mint a környező citoszol, és az organellamembránok specifikus transzportfehérjéket tartalmaznak, amelyek fenntartják ezt a különbséget.
Az állatokban hámsejtek lapjai bélelik az összes testüregeket (pl. a gyomor, a belek, a húgyhólyag) és a bőrt (lásd a 6-4. ábrát). A hámsejtek gyakran szállítanak ionokat vagy kismolekulákat egyik oldalról a másikra. A vékonybelet bélelő sejtek például az emésztési termékeket (pl. glükózt és aminosavakat) szállítják a vérbe, a gyomrot bélelő sejtek pedig sósavat választanak ki a gyomornyálkahártyába. Ahhoz, hogy a hámsejtek el tudják látni ezeket a transzportfunkciókat, a plazmamembránjuknak legalább két különálló régióra kell szerveződnie, amelyek mindegyike különböző transzportfehérje-készletekkel rendelkezik. Ezenkívül a plazmamembrán speciális régiói összekötik a hámsejteket, szilárdságot és merevséget kölcsönözve a lemeznek, és megakadályozva, hogy az egyik oldalon lévő anyag a sejtek között a másik oldalra kerüljön.
A fejezet első két szakaszában a kis hidrofób molekulák fehérjefüggetlen mozgását tárgyaljuk a foszfolipid kettősrétegeken keresztül, és áttekintést adunk a sejtmembránokban jelen lévő különböző típusú transzportfehérjékről. A továbbiakban ismertetjük a transzportfehérjék minden egyes fő típusát. Azt is elmagyarázzuk, hogy a különböző szubcelluláris membránokban lévő transzportfehérjék sajátos kombinációi hogyan teszik lehetővé a sejtek számára, hogy alapvető élettani folyamatokat hajtsanak végre, beleértve a citoszolikus pH fenntartását, a glükóz transzportját a felszívódó bélhámon keresztül, a szacharóz és a sók felhalmozódását a növényi sejtek vakuolumaiban, valamint a víz irányított áramlását növényekben és állatokban egyaránt. Gyakran ugyanaz a típusú transzportfehérje egészen különböző élettani folyamatokban vesz részt.