Samo vrlo tanka, fleksibilna barijera dijeli sadržaj stanice iz njenog okruženja. Funkcija stanične membrane selektivno omogućuje razmjenu i prolazak određenih molekula, istodobno zadržavajući neželjene tvari van. Dijelovi stanične membrane također omogućuju stanici da komunicira s drugim stanicama i okolinom oko sebe. I biljke i životinje posjeduju stanične membrane, ali se struktura i organizacija staničnih membrana razlikuje, kao biljke, kvasac i bakterije imaju krutu staničnu stijenku izvan membrane za dodatnu potporu i strukturu. Jedinstvene funkcije stanične membrane diktiraju njezinu strukturu i svojstva.
Komponenta fosfolipida
Dvoslojna struktura posebnih molekula lipida, nazvana fosfolipidi, čini staničnu membranu. Svaki fosfolipid ima dva lanca masnih kiselina vezana za fosfat-glicerol. Masne kiseline su hidrofobne (mrze vodu), dok je kao fosfatna glava hidrofilne (vole vodu). Dva sloja fosfolipida postavljaju se tako da su masne kiseline unutar slojeva ili letaka. Prema "Carnegie-Mellon: Struktura i funkcija stanične membrane", kada dođe do dvoslojne membrane u dodiru s vodom molekule fosfolipida preuređuju se kako bi odmaknule repove masnih kiselina voda.
Proteinska komponenta
Dvije su vrste proteina raspršene po staničnoj membrani: integralni proteini i periferni proteini. Integralni proteini, izrađeni od dugih lanaca aminokiselina, prolaze kroz cijelu membranu. Neki dijelovi proteina komuniciraju s vanjskim okolišem, a drugi dijelovi s unutrašnjošću stanice. Stoga se integralni proteini nazivaju i transmembranskim proteinima. Integralni proteini imaju dvije glavne funkcije. Djeluju kao pore koji propuštaju određene "ione ili hranjive tvari u stanicu" i "prenose signale u i iz stanice", prema Jamesu Burnetteu III u članku Carnegie-Mellon.
Suprotno tome, periferni se proteini vežu samo za površinu membrane i služe kao sidrišta citoskeleta ili izvanstaničnih vlakana.
Ugljikohidrati i kolesteroli
Ugljikohidratni omotač poznat kao glikokaliks pokriva staničnu površinu. Glikokaliks je građen od kratkih oligosaharida vezanih uz određene vrste transmembranskih proteina. Prema "Stanica: struktura plazmatske membrane", glikokaliks pruža identitet stanice. U osnovi pruža skup markera koji mogu razlikovati identične stanice od stranih ili invazivnih stanica. Glikokaliks također služi za zaštitu stanične površine.
Kolesteroli su druga vrsta lipida koja se nalazi na staničnoj membrani. Raspršeni po unutrašnjosti masnih kiselina, holesteroli sprječavaju prekomjerno pakiranje repova i pomažu u zadržavanju membranske tekućine.
Mozaik svojstvo
Prvo su je predložili Singer i Nicolson ("Science", 18. veljače 1972.) kao model fluidnog mozaika, stanična membrana ima dvije bitne značajke koje joj omogućuju izvršavanje svojih funkcija. Prvo, stanična membrana je mozaična struktura različitih molekula. Svaka vrsta stanica u višećelijskim i jednoćelijskim organizmima imat će jedinstvenu kolekciju i kombinaciju proteina, ugljikohidrata i lipida. Kao primjer, Burnette iz Carnegie-Mellona spominje da membrana crvenih krvnih stanica ima više od 50 vrsta proteina.
Svojstvo fluida
Drugo svojstvo stanične membrane je njezina fluidnost. Fosfolipidi se slobodno kreću i preuređuju unutar svakog sloja membrane, ali rijetko prelaze hidrofobno područje i prenose se u suprotni sloj, prema Burnetteu. Hidrofilne glave su uvijek na vanjskoj periferiji, a hidrofobni repovi ostaju u jezgri dvosloja.
Tekuće svojstvo membrane rezultira asimetričnim dvoslojima. Burnette opisuje da, kao odgovor na promjenu okruženja ili različite temperature unutar i izvan stanice, može ih biti i više proteini ili molekule ugljikohidrata na svakom sloju u bilo kojem trenutku, što omogućava selektivni prolazak molekula i iona kroz membrana.
Ilustracija svojstava fluidnog mozaika stanične membrane predstavljena je u "Carnegie-Mellon: struktura i funkcija stanične membrane".