v./m./o. (-branen), 1. (fysiologie) laagje, vliesachtig omhulsel van cellen en celorganen, zoals kern, mitochondriën e.d.
© Recente onderzoekingen waren onder meer gericht op de structuur en de biosynthese (d.w.z. de opbouw in de levende cel) van polymeren, zoals DNA (desoxyribonucleïnezuur),RNA (ribonucleïnezuren) en eiwitten, alsmede de plaats en de functie van deze essentiële bestanddelen in de cel. Het is duidelijk geworden, dat de membranen een belangrijke rol spelen voor het correct functioneren van deze bestanddelen in de cel. Er zijn membranen die de cel afsluiten van de omgeving, en andere die de cel onderverdelen in compartimenten met vaak elk een eigen gespecialiseerde taak. Zo zijn o.a. de celkern (de bewaarplaats van het DNA), de mitochondriën (de energieproduktie-eenheden) en de zgn. lysosomen (de opslagplaatsen voor o.a. voedselverterende enzymen) alle omringd door een eigen membraan, met een eigen specifieke samenstelling. Zowel deze intracellulaire (d.w.z. binnen de cel liggende membranen) als de celmembranen (die het gehele cytoplasma van de cel omringen) zijn vnl. opgebouwd uit lipiden (vetten; 30-40 %) en eiwitten (60-70 %). Als voornaamste lipiden vindt men naast cholesterol grote hoeveelheden fosfolipiden, die onderling verschillen wat betreft de aard van de polaire (d.w.z. met een elektrische ladingsverdeling in het molecule) groep en de vetzuurketens; zij zijn geordend in een laag die twee moleculen dik is.
In deze ‘fosfolipidendubbellaag’ vormen de vetzuurketens een apolaire kern, die naar buiten wordt afgeschermd door twee polaire, door het fosfaat en de andere polaire groepen in de fosfolipiden gevormde oppervlakken: een in contact met de omgeving en een in contact met het cytoplasma. Door deze rangschikking ontstaat een hechte structuur, die vooral wordt gestabiliseerd door vanderwaalskrachten tussen de apolaire vetzuurketens. Bovendien vormt deze apolaire laag een ondoordringbaar geheel voor ionen en polaire moleculen: de membraan is selectief doorlaatbaar. Aan deze selectieve doorlaatbaarheid wordt bijgedragen door eiwitten die geheel of gedeeltelijk in de lipidendubbellaag zijn ingebed: voor de toegang van de meeste voedingsstoffen naar de cel bestaan er specifieke transporteiwitten, terwijl ook afvalstoffen op een dergelijke manier de cel verlaten. De lipidendubbellaag vormt hiernaast een matrix voor een groot aantal enzymen (ook eiwitten) die betrokken zijn bij processen in de cel, als ademhaling, biosynthese en afbraak van celbestanddelen, regulatie e.d.
Een van de interessante mogelijkheden die de membraan aan de cel biedt, is het opslaan van energie. De Engelse biochemicus F.D.Mitchell meent dat specifieke eiwitten in een dubbele membraan van het mitochondrium waterstofionen naar buiten transporteren. Deze ophoging van positieve ionen buiten veroorzaakt een potentiaalverschil over de membraan, dat ook wel de ‘proton motive force’ wordt genoemd, naar analogie van elektromotorische kracht. De kracht die nodig is om deze potentiaal op te bouwen komt uit de ademhaling (oxidatie van voedingsstoffen); de waterstofionen zijn afkomstig uit de moleculen die bij de ademhaling betrokken zijn of uit ATP (adenosinetrifosfaat) dat wordt afgebroken. De potentiaalgradiënt zou de drijvende kracht kunnen zijn voor de transportprocessen door de membraan.
Tenslotte is het cytoplasmamembraan, dat de hele cel omringt, de plaats waar de communicatie met andere cellen plaatsvindt. Het coördineren van de processen die in een ingewikkeld organisme als b.v. de mens plaatsvinden, gebeurt o.a. door middel van stoffen in het bloed (b.v. hormonen). Celmembranen blijken voor elk hormoon specifieke receptoren te kunnen bezitten. Wanneer de binding tussen hormoon en receptor heeft plaatsgevonden, wordt hierdoor het sein gegeven om een intracellulair proces te starten ofte stoppen. Van adrenaline, acetylcholine, histamine en noradrenaline zijn de receptoren bekend en in een aantal gevallen reeds geïsoleerd. Het directe gevolg van de hormoonbinding aan de receptor (dus aan het celoppervlak) is voor deze stoffen verschillend.
Zo wordt door het adrenaline het intracellulaire enzym adenylcyclase, dat een essentiële functie heeft in de regulatie van de levensprocessen in de cel, gestimuleerd. Een ander voorbeeld vormt het antidiuretische (d.w.z. de urinevorming remmend) hormoon vasopressine, dat door zijn binding aan het membraan de structuur hiervan zodanig wijzigt dat de doorlaatbaarheid van water toeneemt, waardoor de cel meer water kan opnemen.
