細胞膜（プラズマレンマ）は、厚さ7.5 nmの半透性脂質二重層であり、細胞の境界として機能し、構造と機能の完全性を維持するために不可欠です。その構造は流動モザイクモデルによって記述され、リン脂質、コレステロール、糖脂質が動的に集合して二重層を形成し、その中に内在性タンパク質と外縁性タンパク質が埋め込まれています。これらのタンパク質は膜質量の約50%を占め、輸送、シグナル伝達、細胞接着などの重要な機能を担っています。
細胞膜は、受動輸送（単純拡散および促進拡散）とエネルギー依存性能動輸送を通じて物質の通過を厳密に制御します。アクアポリンやNa⁺-K⁺ポンプといった特定のチャネルやキャリアタンパク質が、イオンや分子の移動を媒介します。細胞膜は細胞間コミュニケーションにおいても中心的な役割を果たし、チャネル結合型受容体、触媒受容体、Gタンパク質結合型受容体など、様々な表面受容体を用いて細胞外シグナルを受信し、セカンドメッセンジャーを介して細胞内応答を引き起こします。
構造的には、細胞膜はインテグリンタンパク質を介して細胞骨格に固定されており、これは細胞の形状と安定性を維持するために不可欠な結合です。細胞膜の臨床的意義は深く、その構成要素の欠陥は、遺伝性球状赤血球症（スペクトリンの欠陥）、シスチン尿症（キャリアタンパク質の欠陥）、そしてコレラ毒素や特定の毒液の標的となるGタンパク質や受容体の機能不全に起因する様々な疾患など、多くの疾患に関与しています。
