Jede Zelle und jedes Organelle ist von einer umgrenzenden Zellmembran umgeben
Jede pflanzliche und tierische Zelle ist von einer Membran umgeben. Die meisten Zellen von verfügen über eine Vielzahl unterschiedlicher Membransysteme, die dem einfacheren Stofftransport dienen, oder aber zur Abgrenzung bestimmter Stoffwechselräume. Das Ziel von Membranen ist es das Zellinnere vom Zelläusseren abzutrennen, und somit den Stofftransport in die Zelle wie z.B. Wasser und aus der Zelle z.B. Stoffwechselabfallprodukte zu regulieren. Die Zellmembran dient somit auch dem Schutz vor der Umwelt und bietet zahlreichen Angreifern wie Bakterien die Stirn. Ohne eine Zellmembran wäre eine rasche Umsetzung von Stoffen in wichtige Systemkomponenten sehr umständlich und würde zu viel Zeit in Anspruch nehmen. Die Wahrscheinlichkeit, dass Stoffwechselprodukte mit Enzymen zusammentreffen ist auf kleinerem Raum höher als auf großen Raum. Somit erfolgt eine raschere Umsetzung der Substanzen, was essentiell wichtig für das Leben ist.
Zellinnere Membranen werden als intrazelluläre Membranen bezeichnet. Ihre Aufgabe ist es reaktionsräume einzugrenzen und somit Kompartimente zu schaffen. Dies wären z.B. Mitochondrien, Chloroplasten und Vakuolen. Membranen bestehen aus Phospholipiden. Phospholipide bestehen aus zwei Teilen, einer wasserabweisende, hydrophobe, und eine wasserliebende , hydrophile, Seite. Aufgrund dieser polaren ausrichtung lagern sich Teile zu hydrophilen Köpfen und hydrophoben Schwänzen zusammen. Da das innere und äussere der Zelle von Wasser umgeben ist, lagert sich an die hydrophobe Seite der Phospholipide eine zweite Schicht von Phospholipiden an, ebenfalls mit der hydrophoben Seite. Es liegt also eine Doppelmembran vor mit der polaren Ausrichtung: hydrophil – hydrophob – hydrophobe – hydrophil. Die Hydrophoben Anteile sind nach innen gerichtet und die hydrophilen Teile nach aussen zum Wasser hin. Dieses Phospholipid-Doppelschicht geht auf ein Modell von Davson-Danielli zurück. Erweitert wurde dieses Modell von Singer und Nicolson 1972 zum Flüssig-Mosaik-Modell. Es beschreibt die Membran als flüssiges Mosaik. Es bedeutet, dass die Phospholipide nicht statisch sind, sondern zusammen ein zähflüssiges Gebilde bilden in dem zusätzliche Proteine verankert sind. Die Membranoberfläche ist daher in ständiger Bewegung.
Die Proteine werden als integrale Membranproteine bezeichnet. Einige sind von der Innenseite oder Aussenseite angelagert, einige durchdringen die Membran komplett oder schwimmen innerhalb dieses hin und her. Der Sinn und Zweck der Proteine liegt im Stoff austausch. Die Proteine bilden in dem Fall eine Pore die selektiv bestimmte Stoffe mit polaren Eigenschaften oder Größe durchlassen.
Neben dem Stofftransport dienen die Proteine auch der Fremdzellerkennung, bzw der Zell zu Zell Interaktion. Dies bedeutet, dass wenn beispielsweise ein Virus sich der Zelle nähert diese das Virus erkennt und Abwehrmassnahmen einleiten kann. Zu dem Zweck sind auch Zuckerketten die Glykoproteine auf der Zellmembran verankert. Diese bilden ebenfalls ein charakteristisches Muster der Zelle oder des Organells ab.
