Celpolariteit verwijst naar de intrinsieke asymmetrie die in cellen wordt waargenomen, hetzij in hun vorm, structuur, hetzij in de organisatie van cellulaire componenten. De meeste epitheelcellen, migrerende cellen en cellen in ontwikkeling hebben voor hun functie een bepaalde vorm van celpolariteit nodig. Deze cellen ontvangen informatie over hun omgeving via extracellulaire biochemische en mechanische signalen en vertalen deze informatie in polariteit van het plasmamembraan, de daarmee geassocieerde eiwitten en de cytoskeletale organisatie. Eenmaal gevestigd wordt de polariteit van de cel in stand gehouden door transcytose, waarbij vesikels verkeerd gelokaliseerde membraaneiwitten naar de juiste gebieden in het plasmamembraan brengen. Bovendien wordt de asymmetrie op zijn plaats gehouden door tight junctions, die fungeren als “hekken” tegen transmembraandiffusie. Mechanobiologie speelt dus een essentiële regulerende rol in zowel het ontstaan als het behoud van celpolariteit.
Epitheelcellen raken gepolariseerd langs de apicaal-basale as. Het apicale membraan is naar het lumen gericht en is rijk aan PAR- en Crumbs-eiwitcomplexen. Het basolaterale membraan bevat het Scribble complex en is gericht op de extracellulaire matrix.
Epitheelcellen vestigen een apicaal-basale polariteit, die het resultaat is van de differentiële verdeling van fosfolipiden, eiwitcomplexen, en cytoskeletale componenten tussen de verschillende plasmamembraandomeinen, die hun gespecialiseerde functies weerspiegelen. Het membraan dat naar het lumen of vrije oppervlak is gericht, staat bekend als het apicale membraan, terwijl het membraan dat van het lumen af is gericht en in contact staat met de extracellulaire matrix, bekend staat als het basale membraan en de zijkanten van de cel die in contact staan met de aangrenzende cellen, het laterale membraan vormen. De apico-basale polarisatie van epitheelcellen is een voorwaarde voor hun fundamentele biologische functies. Deze omvatten het reguleren van het vectorieel transport van ionen over de celplaten tijdens hun barrièrefunctie, alsook het verzekeren van de directionaliteit tijdens hun secretie- en absorptiefuncties.
De ontwikkelingspolariteit wordt waargenomen langs drie assen: anterior-posterior, dorsaal-ventraal en links-rechts. Deze polariteit kan tot stand komen door concentratiegradiënten van afgescheiden eiwitten, of door asymmetrische organisatie van cellulaire componenten, zoals het cytoskelet.
In andere gespecialiseerde cellen, zoals immuuncellen en neuronen, maakt celpolariteit de korte- en lange-afstandstransmissie van diverse elektrische en biochemische signalen mogelijk. Zo heeft een typisch unipolair neuron een zeer kenmerkende vorm en structuur, waarbij het ene uiteinde is aangepast om signalen te ontvangen via sterk vertakte dendrieten. Dit signaal wordt vervolgens doorgegeven via een axon, dat zich over de hele lengte van het lichaam kan uitstrekken. Aan het andere uiteinde van de cel bevindt zich het axonuiteinde, waar de synapsen zich bevinden. Deze synapsen kunnen chemische neurotransmitters afgeven om het signaal te verspreiden of een actie te bewerkstelligen, zoals spiersamentrekking.