Een ion is een atoom dat een specifieke elektrische lading draagt. De lipide dubbellaag, of fosfolipide dubbellaag, van het celmembraan is een beschermende zak waarvan het de taak is om water en andere stoffen buiten te houden en de celinhoud erin. Ionen kunnen deze lipidedubbellaag niet alleen passeren: ze moeten worden overgebracht door speciale eiwitten.

Afstotend membraan

Fosfolipiden zijn speciale vetmoleculen die één fosfaatgroep bevatten en twee vetzuren die aan een glycerol "ruggengraat" zijn bevestigd. Celmembranen bestaan ​​uit twee lagen fosfolipiden. De lagen zijn gerangschikt met hun vetzuur "staarten" naar elkaar gericht om een ​​waterafstotend of hydrofoob oppervlak te vormen. Hierdoor blijft de celinhoud in en omvloeiend vocht achter. Wanneer de cel een ion door deze barrière moet transporteren, gebruikt het een speciale deuropening, een transporteiwit genaamd. Deze eiwitten zijn er in drie hoofdtypen.

Hydrolytische pompen

Een "verloop" houdt een verandering in graad in. Chemische concentratiegradiënten markeren de overgang tussen het binnenste en buitenste van cellen. Het "elektrisch potentieel" van een celmembraan verwijst naar zijn elektrische lading. Pompen zijn transporteiwitten die ionen verplaatsen tegen de chemische gradiënt of het elektrische potentieel van de fosfolipide dubbellaag. Dit actieve transport is vergelijkbaar met het dwingen van iets dat stroomopwaarts stroomt - de concentratiegradiënt of het elektrische potentieel werkt tegen het ion dat naar binnen beweegt, dus de pomp moet energie gebruiken om het door te duwen. Deze energie wordt gegenereerd door hydrolyse - het verbreken van de chemische bindingen - van adenosine trifosfaat, oftewel ATP, de belangrijkste cellulaire brandstof.

Kanalen doorkruisen

Kanaaleiwitten zijn transporteiwitten die ionen over de hele wereld verplaatsen celmembraan met een chemische gradiënt of elektrisch potentieel. Dit betekent dat de ionen zich al chemisch of elektrisch aangetrokken voelen tot de plaats waar ze naartoe gaan - het kanaalproteïne opent eenvoudigweg een poort zodat ze daar kunnen komen. Kaliumkanalen zijn de meest voorkomende en zijn bijna altijd open omdat ze deel uitmaken van de natriumkaliumpomp - het mechanisme dat de celmembranen intact houdt. Kanalen voor andere elementen openen in reactie op specifieke biochemische signalen.

Actieve transporters

Transporters zijn speciale eiwitten die zich binden aan specifieke ionen en deze één voor één of in zeer kleine groepen over het celmembraan dragen . Een uniporter bindt zich aan een enkel type ion en draagt ​​het met de concentratiegradiënt. Symporters taggen samen met ionen die met de concentratiegradiënt bewegen en "lenen" hun energie om hun getransporteerde ionen tegen het gradiënt of potentiaal te dwingen. Antiporters gebruiken het kanaal dat wordt geopend door een ion dat beweegt met de gradiënt of het potentiaal om het getransporteerde ion in de tegenovergestelde richting over het membraan te forceren.