La membrana cellulare, o plasmatica, o plasmalemma, è una struttura assai flessibile, resistente alla lacerazione e la permeabilità è altamente selettiva.
Per quanto riguarda la struttura, è formata da un doppio strato di fosfolipidi, con le teste idrofile che sporgono verso l'esterno e le code idrofobe rivolte all'interno.
Nelle cellule animali, tra le code idrofobe si inseriscono molecole di colesterolo che rendono meno fluida la membrana.
Sulle facce rivolte all'esterno e all'interno della cellula si trovano numerose proteine di tipo diverso secondo il tipo di cellula.
Le proteine integrali, o intrinseche, presentano regioni idrofobiche e regioni idrofile e questo permette loro di immergersi parzialmente o attraversare la membrana (proteine transmembrana). Alcuni biologi chiamano intrinseche quelle parzialmente immerse e integrali quelle che attraversano la membrana.
Le proteine periferiche, o estrinseche, non hanno regioni idrofobiche perciò si trovano su una delle due facce della membrana, interna (proteine intracellulari) o esterna (proteine extracellulari), collegate alle proteine intrinseche.
Le proteine di membrana svolgono diverse funzioni:
- strutturale, (o di adesione) perché stabiliscono connessioni con le cellule vicine;
- enzimatica, in quanto permettono lo svolgimento delle reazioni sulla superficie cellulare;
- recettoriale, (o comunicazione) in grado di ricevere segnali perché sono dotate di siti nei quali si legano molecole specifiche, come gli ormoni, dando l'avvio a particolari processi cellulari;
- di trasporto: canali e pompe per il passaggio delle sostanza verso l'esterno e l'interno;
- di riconoscimento, glicoproteine dotate di strutture per l'identificazione di molecole e in grado di riconoscere cellule proprie da quelle estranee.
Questo tipo di struttura è detto a mosaico fluido perché le proteine sono di diverso tipo e distribuite come in un mosaico, inoltre, galleggiano sul mare di fosfolipidi nel quale possono spostarsi lateralmente.