Une caractéristique essentielle de la vie est la capacité de séparer l’environnement externe de l’espace interne. Pour ce faire, les cellules ont développé des membranes semi-perméables qui régulent le passage des molécules biologiques. En outre, la membrane cellulaire définit la forme et les interactions d’une cellule avec l’environnement externe. Les membranes cellulaires eucaryotes servent également à compartimenter l’espace interne en organites, y compris les structures endomembranaires du noyau, du réticulum endoplasmique et de l’appareil de Golgi.

Les membranes sont principalement composées de phospholipides composées de têtes hydrophiles et de deux queues hydrophobes. Ces phospholipides s’assemblent en bicouches, avec les queues orientées vers le centre de la membrane et les têtes placées vers l’extérieur. Cet arrangement permet aux molécules polaires d’interagir avec les têtes des phospholipides à l’intérieur et à l’extérieur de la membrane, mais les empêche de se déplacer à travers le cœur hydrophobe de la membrane.

Les protéines et les glucides contribuent aux propriétés uniques de la membrane d’une cellule. Les protéines intégrales sont incorporées dans la membrane, tandis que les protéines périphériques sont attachées à la surface interne ou externe de la membrane. Les protéines transmembranaires sont des protéines intégrales qui couvrent toute la membrane cellulaire. Les protéines des récepteurs transmembranaires sont importantes pour communiquer les messages de l’extérieur à l’intérieur de la cellule. Lorsqu’ils sont liés à une molécule de signalisation extracellulaire, les récepteurs transmembranaires subissent un changement conformationnel qui sert de signal intracellulaire. D’autres protéines, comme les canaux ioniques, servent à réguler le passage de molécules grosses ou polaires à travers le cœur membranaire hydrophobe.

Les glucides sont liés à des lipides ou des protéines sur la face extérieure de la membrane de la cellule. Les motifs uniques de glycoprotéines et de glycolipides présents sur la surface extérieure d’une cellule permettent la reconnaissance cellulaire. Les cellules immunitaires humaines sont capables de distinguer le soi du non soi en reconnaissant les modifications des glucides sur les surfaces cellulaires. Ensemble, les protéines, les glucides et les lipides présents sur une membrane créent une limite fonctionnelle et flexible pour les cellules.