Solo una barrera muy delgada y flexible separa el contenido de una célula de su entorno. La función de la membrana celular permite de forma selectiva el intercambio y el paso de ciertas moléculas mientras mantiene fuera las sustancias no deseadas. Partes de la membrana celular también permiten que la célula se comunique con otras células y el entorno que la rodea. Tanto las plantas como los animales poseen membranas celulares, pero su estructura y organización de la membrana celular difiere, ya que las plantas, las levaduras y las bacterias tienen una pared celular rígida fuera de la membrana para brindar soporte y estructura adicionales. Las funciones únicas de la membrana celular dictan su estructura y propiedades.
Componente fosfolípido
Una estructura de dos capas de moléculas lipídicas especiales, llamadas fosfolípidos, constituye la membrana celular. Cada fosfolípido tiene dos cadenas de ácidos grasos unidas a una cabeza de fosfato-glicerol. Los ácidos grasos son hidrófobos (odian el agua) mientras que la cabeza de fosfato es hidrófila (ama el agua). Las dos capas de fosfolípidos se colocan de tal manera que los ácidos grasos se encuentran dentro de las capas o valvas. Según "Carnegie-Mellon: La estructura y función de la membrana celular", cuando la membrana bicapa llega en contacto con el agua, las moléculas de fosfolípidos se reorganizan para mantener las colas de ácidos grasos alejadas de agua.
Componente proteico
Hay dos tipos de proteínas dispersas por la membrana celular: proteínas integrales y proteínas periféricas. Las proteínas integrales, hechas de largas cadenas de aminoácidos, atraviesan toda la membrana. Algunas partes de la proteína interactúan con el entorno exterior y otras partes interactúan con el interior de la célula. Por tanto, las proteínas integrales también se denominan proteínas transmembrana. Las proteínas integrales tienen dos funciones principales. Actúan como poros que permiten que ciertos "iones o nutrientes entren en la célula" y "transmiten señales dentro y fuera de la célula", según James Burnette III en el artículo de Carnegie-Mellon.
Por el contrario, las proteínas periféricas se unen solo a la superficie de la membrana y sirven como anclajes para el citoesqueleto o las fibras extracelulares.
Carbohidratos y Colesteroles
Una capa de carbohidratos conocida como glucocáliz cubre la superficie celular. El glucocáliz está formado por oligosacáridos cortos unidos a ciertos tipos de proteínas transmembrana. Según “La célula: estructura de la membrana plasmática”, el glucocáliz proporciona la identidad de una célula. Básicamente, proporciona un conjunto de marcadores que pueden distinguir entre células idénticas y células extrañas o invasoras. El glucocáliz también sirve para proteger la superficie celular.
Los colesteroles son otro tipo de lípidos que se encuentran en la membrana celular. Dispersos por todo el interior de los ácidos grasos, los colesteroles evitan que las colas se aprieten demasiado y ayudan a mantener la membrana fluida.
Propiedad de mosaico
Propuesto por primera vez por Singer y Nicolson (“Science”, 18 de febrero de 1972) como el modelo de mosaico fluido, la membrana celular tiene dos características esenciales que le permiten realizar sus funciones. Primero, la membrana celular es una estructura de mosaico de diferentes moléculas. Cada tipo de célula en organismos multicelulares y unicelulares tendrá una colección y combinación únicas de proteínas, carbohidratos y lípidos. Como ejemplo, Burnette de Carnegie-Mellon menciona que la membrana de los glóbulos rojos tiene más de 50 tipos de proteínas.
Propiedad fluida
La segunda propiedad de la membrana celular es su fluidez. Los fosfolípidos se mueven libremente y se reorganizan dentro de cada capa de la membrana, pero rara vez cruzan la región hidrófoba y se transfieren a la capa opuesta, según Burnette. Las cabezas hidrófilas están siempre en la periferia exterior y las colas hidrófobas permanecen en el núcleo de la bicapa.
La propiedad fluida de la membrana da como resultado bicapas asimétricas. Burnette describe que, en respuesta a entornos cambiantes o temperaturas diferentes dentro y fuera de la celda, puede haber más proteínas o moléculas de carbohidratos en cada capa en cualquier momento, lo que permite el paso selectivo de moléculas e iones a través del membrana.
Una ilustración de las propiedades de mosaico de fluidos de la membrana celular se presenta en "Carnegie-Mellon: La estructura y función de la membrana celular".