Iba veľmi tenká, ohybná bariéra oddeľuje obsah bunky od jej prostredia. Funkcia bunkovej membrány selektívne umožňuje výmenu a prechod určitých molekúl a zároveň vylučuje nežiaduce látky. Časti bunkovej membrány tiež umožňujú bunke komunikovať s ostatnými bunkami a okolitým prostredím. Rastliny aj zvieratá majú bunkové membrány, ale ich štruktúra a organizácia sa líšia, napr rastliny, kvasinky a baktérie majú tuhú bunkovú stenu mimo membrány pre ďalšiu podporu a štruktúru. Unikátne funkcie bunkovej membrány diktujú jej štruktúru a vlastnosti.
Fosfolipidová zložka
Dvojvrstvová štruktúra špeciálnych lipidových molekúl, nazývaných fosfolipidy, tvorí bunkovú membránu. Každý fosfolipid má dva reťazce mastných kyselín pripojené k fosfát-glycerolovej hlave. Mastné kyseliny sú hydrofóbne (nenávidia vodu), zatiaľ čo fosfátová hlava je hydrofilná (milujúca vodu). Dve vrstvy fosfolipidov sú umiestnené tak, že mastné kyseliny sú vo vnútri vrstiev alebo letákov. Podľa „Carnegie-Mellon: Štruktúra a funkcia bunkovej membrány“, keď dôjde k dvojvrstvovej membráne pri kontakte s vodou sa molekuly fosfolipidu preusporiadajú tak, aby od koncov mastných kyselín upustili voda.
Proteínová zložka
Po bunkovej membráne sú rozptýlené dva druhy proteínov: integrálne proteíny a periférne proteíny. Integrálne proteíny vyrobené z dlhých reťazcov aminokyselín prechádzajú celou membránou. Niektoré časti proteínu interagujú s vonkajším prostredím a iné časti interagujú s bunkovým interiérom. Preto sa integrálne proteíny tiež nazývajú transmembránové proteíny. Integrované proteíny majú dve hlavné funkcie. Pôsobia ako póry, ktoré prepúšťajú určité „ióny alebo živiny do bunky“, a „prenášajú signály do a z bunky“, uvádza James Burnette III v článku Carnegie-Mellon.
Naproti tomu periférne proteíny sa pripájajú iba k povrchu membrány a slúžia ako kotvy pre cytoskelet alebo extracelulárne vlákna.
Sacharidy a cholesterol
Sacharidový obal známy ako glykokalyx pokrýva povrch bunky. Glykokalyx je vyrobený z krátkych oligosacharidov pripojených k určitým typom transmembránových proteínov. Podľa „The Cell: Structure of the Plasma Membrane“ poskytuje glykokalyx identitu bunky. V zásade poskytuje sadu markerov, ktoré rozlišujú medzi rovnakými bunkami a cudzími alebo napadajúcimi bunkami. Glykokalyx tiež slúži na ochranu bunkového povrchu.
Cholesteroly sú ďalším typom lipidov nachádzajúcich sa na bunkovej membráne. Cholesteroly rozptýlené vo vnútri mastných kyselín zabraňujú prílišnému zabaleniu chvostov a pomáhajú udržiavať membránovú tekutinu.
Mozaikové vlastníctvo
Bunková membrána, ktorú pôvodne navrhli Singer a Nicolson („Science“, 18. februára 1972) ako model fluidnej mozaiky, má dve základné vlastnosti, ktoré jej umožňujú vykonávať svoje funkcie. Po prvé, bunková membrána je mozaiková štruktúra rôznych molekúl. Každý typ bunky v mnohobunkových a jednobunkových organizmoch bude mať jedinečnú zbierku a kombináciu bielkovín, sacharidov a lipidov. Napríklad Burnette z Carnegie-Mellona uvádza, že membrána červených krviniek obsahuje viac ako 50 druhov bielkovín.
Fluidný majetok
Druhou vlastnosťou bunkovej membrány je jej tekutosť. Fosfolipidy sa voľne pohybujú okolo a preskupujú sa v každej vrstve membrány, ale zriedka prechádzajú cez hydrofóbnu oblasť a prenášajú sa do opačnej vrstvy, tvrdí Burnette. Hydrofilné hlavy sú vždy na vonkajšom obvode a hydrofóbne konce zostávajú v jadre dvojvrstvy.
Výsledkom tekutej vlastnosti membrány sú asymetrické dvojvrstvy. Burnette popisuje, že v reakcii na meniace sa prostredie alebo odlišné teploty vo vnútri a mimo bunky môže byť viac proteíny alebo molekuly uhľohydrátov na každej vrstve naraz, čo umožňuje selektívny prechod molekúl a iónov cez membrána.
Ilustráciu vlastností tekutej mozaiky bunkovej membrány predstavuje „Carnegie-Mellon: Štruktúra a funkcia bunkovej membrány“.