Le zelo tanka, prožna pregrada ločuje vsebino celice od njenega okolja. Funkcija celične membrane selektivno omogoča izmenjavo in prehod določenih molekul, hkrati pa neželene snovi zadrži. Deli celične membrane celici omogočajo tudi komunikacijo z drugimi celicami in okoljem okoli nje. Tako rastline kot živali imajo celične membrane, vendar se njihova struktura in organizacija celičnih membran razlikujeta rastline, kvas in bakterije imajo zunaj membrane trdo celično steno za dodatno podporo in strukturo. Edinstvene funkcije celične membrane narekujejo njeno strukturo in lastnosti.
Komponenta fosfolipida
Dvoslojna struktura posebnih lipidnih molekul, imenovana fosfolipidi, predstavlja celično membrano. Vsak fosfolipid ima dve verigi maščobnih kislin, pritrjeni na fosfatno-glicerolno glavo. Maščobne kisline so hidrofobne (sovražne), pri čemer je fosfatna glava hidrofilna (vodoljubna). Dve plasti fosfolipidov se postavita tako, da so maščobne kisline znotraj plasti ali letakov. Po "Carnegie-Mellon: Struktura in delovanje celične membrane", ko pride do dvoslojne membrane v stiku z vodo se molekule fosfolipidov prerazporedijo, da zadržijo rep maščobnih kislin vode.
Beljakovinska komponenta
Dve vrsti beljakovin sta razpršeni po celični membrani: integralni proteini in periferni proteini. Integralni proteini, izdelani iz dolgih verig aminokislin, prehajajo skozi celotno membrano. Nekateri deli beljakovin sodelujejo z zunanjim okoljem, drugi deli pa z notranjostjo celice. Zato se integralni proteini imenujejo tudi transmembranski proteini. Sestavni proteini imajo dve glavni funkciji. Delujejo kot pore, ki prepuščajo določene "ione ali hranila v celico" in "prenašajo signale v celico in iz nje", pravi James Burnette III v članku Carnegie-Mellon.
Nasprotno pa se periferni proteini pritrdijo le na membransko površino in služijo kot sidra za citoskelet ali zunajcelična vlakna.
Ogljikovi hidrati in holesteroli
Ogljikohidratni plašč, znan kot glikokaliks, pokriva celično površino. Glikokaliks je sestavljen iz kratkih oligosaharidov, pritrjenih na določene vrste transmembranskih beljakovin. Glede na "Celica: zgradba plazemske membrane" glikokaliks zagotavlja identiteto celice. V bistvu ponuja nabor markerjev, ki lahko ločijo med enakimi celicami in tujimi ali invazivnimi celicami. Glikokaliks služi tudi za zaščito celične površine.
Holesteroli so druga vrsta lipidov, ki jih najdemo na celični membrani. Razpršeni po notranjosti maščobnih kislin, holesteroli preprečujejo, da bi se repi preveč tesno spakirali in pomagajo ohranjati membransko tekočino.
Mozaična lastnina
Celična membrana je prvič predlagala Singer in Nicolson ("Science", 18. februar 1972) kot model tekočega mozaika, ima celična membrana dve bistveni značilnosti, ki ji omogočata, da opravlja svoje funkcije. Prvič, celična membrana je mozaična struktura različnih molekul. Vsaka vrsta celic v večceličnih in enoceličnih organizmih bo imela edinstveno zbirko in kombinacijo beljakovin, ogljikovih hidratov in lipidov. Kot primer Burnette iz Carnegie-Mellona omenja, da ima membrana rdečih krvnih celic več kot 50 vrst beljakovin.
Lastnost tekočine
Druga lastnost celične membrane je njena fluidnost. Fosfolipidi se prosto gibljejo in prerazporedijo znotraj vsake plasti membrane, vendar le redko prečkajo hidrofobno regijo in se prenesejo v nasprotno plast, pravi Burnette. Hidrofilne glave so vedno na zunanjem obrobju, hidrofobni repi pa ostanejo v jedru dvosloja.
Zaradi fluidne lastnosti membrane nastanejo asimetrični dvosloji. Burnette opisuje, da jih je lahko v odgovor na spreminjajoče se okolje ali različne temperature znotraj in zunaj celice več beljakovin ali molekul ogljikovih hidratov na vsaki plasti hkrati, kar omogoča selektivni prehod molekul in ionov skozi membrano.
Ilustracija mozaičnih lastnosti tekočine v celični membrani je predstavljena v "Carnegie-Mellon: Struktura in delovanje celične membrane".