Trójwymiarowa struktura rekombinowanego kanału błonowego cardiac gap junction określona za pomocą krystalografii elektronowej. Kanały te umożliwiają bezpośrednią wymianę jonów i małych cząsteczek pomiędzy sąsiadującymi komórkami. Każdy kanał powstaje w wyniku asocjacji sześciu podjednostek koneksyn, z których każda zawiera cztery helisy α, w jednej błonie plazmatycznej z podobną strukturą w błonie plazmatycznej sąsiedniej komórki.
Błona plazmatyczna jest selektywnie przepuszczalną barierą pomiędzy komórką a środowiskiem pozakomórkowym. Jej właściwości przepuszczalności zapewniają, że niezbędne molekuły, takie jak glukoza, aminokwasy i lipidy łatwo wchodzą do komórki, pośrednicy metaboliczni pozostają w komórce, a związki odpadowe opuszczają komórkę. Krótko mówiąc, ta selektywna przepuszczalność błony plazmatycznej pozwala komórce na utrzymanie stałego środowiska wewnętrznego. W kilku wcześniejszych rozdziałach badaliśmy składniki i organizację strukturalną błon komórkowych (patrz rysunki 3-32 i 5-30). Dwuwarstwa fosfolipidowa – podstawowa jednostka strukturalna biomembrany – jest zasadniczo nieprzepuszczalna dla większości cząsteczek rozpuszczalnych w wodzie, takich jak glukoza i aminokwasy, oraz dla jonów. Ponieważ różne typy komórek wymagają różnych mieszanek związków o małej masie cząsteczkowej, błona plazmatyczna każdego typu komórki zawiera specyficzny zestaw białek transportowych, które pozwalają na przejście tylko niektórym jonom lub cząsteczkom. Podobnie, organelle w komórce często mają inne środowisko wewnętrzne niż otaczający je cytozol, a błony organelli zawierają specyficzne białka transportowe, które utrzymują tę różnicę.
U zwierząt, arkusze komórek nabłonkowych wyściełają wszystkie jamy ciała (np. żołądek, jelita, pęcherz moczowy) i skórę (patrz Rysunek 6-4). Komórki nabłonkowe często transportują jony lub małe cząsteczki z jednej strony na drugą. Na przykład te, które wyściełają jelito cienkie, transportują produkty trawienia (np. glukozę i aminokwasy) do krwi, a te, które wyściełają żołądek, wydzielają kwas solny do światła żołądka. Aby komórki nabłonkowe mogły pełnić te funkcje transportowe, ich błona plazmatyczna musi być podzielona na co najmniej dwa odrębne regiony, z których każdy zawiera inny zestaw białek transportowych. Ponadto, wyspecjalizowane regiony błony plazmatycznej łączą komórki nabłonka, nadając jej wytrzymałość i sztywność oraz zapobiegając przemieszczaniu się materiału z jednej strony między komórkami na drugą.
W pierwszych dwóch częściach tego rozdziału omówiliśmy niezależne od białek przemieszczanie się małych cząsteczek hydrofobowych przez dwuwarstwy fosfolipidowe i przedstawiliśmy przegląd różnych typów białek transportowych obecnych w błonach komórkowych. Opisujemy każdy z głównych typów białek transportowych. Wyjaśniamy również, w jaki sposób specyficzne kombinacje białek transportowych w różnych błonach subkomórkowych umożliwiają komórkom przeprowadzanie istotnych procesów fizjologicznych, w tym utrzymywanie cytozolowego pH, transport glukozy przez chłonny nabłonek jelitowy, gromadzenie sacharozy i soli w wakuolach komórek roślinnych oraz ukierunkowany przepływ wody zarówno u roślin, jak i zwierząt. Często ten sam typ białka transportowego jest zaangażowany w zupełnie inne procesy fizjologiczne.