Лише дуже тонкий, гнучкий бар’єр відокремлює вміст клітини від оточення. Функція клітинної мембрани вибірково дозволяє обмінюватися і проходити певні молекули, одночасно утримуючи небажані речовини. Частини клітинної мембрани також дозволяють клітині взаємодіяти з іншими клітинами та навколишнім середовищем. Як рослини, так і тварини мають клітинні мембрани, але структура і організація клітинних мембран відрізняється, як рослини, дріжджі та бактерії мають жорстку клітинну стінку зовні мембрани для додаткової підтримки та структури. Унікальні функції клітинної мембрани диктують її структуру та властивості.
Компонент фосфоліпідів
Двошарова структура особливих молекул ліпідів, звана фосфоліпідами, становить клітинну мембрану. Кожен фосфоліпід має два ланцюги жирних кислот, прикріплені до фосфатно-гліцеринової головки. Жирні кислоти є гідрофобними (ненавидячи воду), де як фосфатна головка є гідрофільними (водолюбивими). Два шари фосфоліпідів розташовуються так, що жирні кислоти знаходяться всередині шарів або листочків. Відповідно до "Карнегі-Меллона: будова і функції клітинної мембрани", коли надходить двошарова мембрана при контакті з водою молекули фосфоліпідів переставляються, щоб уникнути хвостів жирних кислот води.
Білковий компонент
Два види білків розкидані по клітинній мембрані: цілісні білки та периферичні білки. Цілісні білки, виготовлені з довгих ланцюгів амінокислот, проходять через всю мембрану. Деякі частини білка взаємодіють із зовнішнім середовищем, а інші частини - з клітиною. Отже, цілісні білки також називають трансмембранними білками. Цілісні білки виконують дві основні функції. Вони діють як пори, що пропускають певні "іони або поживні речовини в клітину", і вони "передають сигнали всередину і з клітини", згідно з Джеймсом Бернеттом III у статті Карнегі-Меллона.
На відміну від цього, периферійні білки прикріплюються лише до поверхні мембрани і служать якорями для цитоскелета або позаклітинних волокон.
Вуглеводи та холестероли
Вуглеводна оболонка, відома як глікокалікс, покриває поверхню клітини. Глікокалікс складається з коротких олігосахаридів, приєднаних до певних типів трансмембранних білків. Згідно з «Клітиною: будова плазматичної мембрани», глікокалікс забезпечує ідентичність клітини. В основному він забезпечує набір маркерів, за допомогою яких можна розрізнити однакові клітини від чужорідних клітин або клітин, що вторглися. Глікокалікс також служить для захисту клітинної поверхні.
Холестероли - це інший тип ліпідів, що містяться на клітинній мембрані. Розкидані по внутрішній частині жирних кислот, холестероли запобігають занадто щільному укладанню хвостів і допомагають утримувати рідину мембрани.
Властивість мозаїки
Вперше запропонована Сінгером та Нікольсоном (“Science”, 18 лютого 1972 р.) Як Модель Рідкої Мозаїки, клітинна мембрана має дві основні характеристики, які дозволяють їй виконувати свої функції. По-перше, клітинна мембрана - це мозаїчна структура з різних молекул. Кожен тип клітин у багатоклітинних та одноклітинних організмах матиме унікальну колекцію та поєднання білків, вуглеводів та ліпідів. Як приклад, Бернет з Карнегі-Меллона згадує, що мембрана еритроцитів містить понад 50 видів білків.
Властивість рідини
Другою властивістю клітинної мембрани є її плинність. Фосфоліпіди вільно рухаються і переставляють себе в межах кожного шару мембрани, але вони рідко перетинають гідрофобну область і переносяться на протилежний шар, за словами Бернет. Гідрофільні головки завжди знаходяться на зовнішній периферії, а гідрофобні хвости залишаються в ядрі двошару.
Рідка властивість мембрани призводить до асиметричних двошарів. Бернетт описує, що у відповідь на зміну середовища або різну температуру всередині і зовні клітини може бути і більше білки або молекули вуглеводів на кожному шарі в будь-який час, що дозволяє селективно пропускати молекули та іони через мембрана.
Ілюстрація рідинних мозаїчних властивостей клітинної мембрани представлена в "Карнегі-Меллон: структура і функції клітинної мембрани".