Die Plasmamembran, auch Zellmembran genannt, ist ein wesentlicher Bestandteil der Zelle, der die inneren Bestandteile der Zelle umschließt und nur bestimmte Teile der äußeren Umgebung durchlässt. Diese Membran ist einer der wenigen Teile, die prokaryontische, eukaryontische, pflanzliche und tierische Zellen alle gemeinsam haben. Die Plasmamembran ist weit mehr als eine einfache Barriere; es kontrolliert, was sich in die Zelle hinein und aus ihr heraus bewegt, und es steuert viele der Interaktionen, die zwischen einer Zelle und ihrer Umgebung stattfinden. Die Membran besteht aus vielen verschiedenen Molekülen und Proteinen, die sich etwas flüssig bewegen, was zu der „Fluidmosaik“-Beschreibung der Plasmamembran führt.
Die am häufigsten vorkommenden Moleküle in der Plasmamembran sind Phospholipide, die aus einem hydrophoben, „wasserfürchtigen“ Schwanz und einem hydrophilen, „wasserliebenden“ Kopf bestehen. Zwei Schichten von Phospholipiden, die mit den hydrophoben Schwänzen auf der Innenseite angeordnet sind, bilden eine Phospholipid-Doppelschicht, die die Primärstruktur der Membran bildet. Diese Doppelschicht verhindert, dass große Substanzen oder besonders polare Substanzen passiv über die Zellmembran diffundieren.
Viele Proteine, die den Transport großer oder polarer Substanzen durch die Membran ermöglichen, sind in die Phospholipid-Doppelschicht eingebettet. Einige ermöglichen die passive Diffusion von Substanzen in und aus der Zelle; dies erfordert keine Energie. Andere tragen aktiv Substanzen von einer Seite der Membran zur anderen. Dieser Vorgang, allgemein als aktiver Transport bezeichnet, erfordert einen geringen Energieaufwand. Nicht alle Substanzen können jederzeit in die Plasmamembran ein- und austreten, daher wird sie als „selektiv durchlässig“ bezeichnet.
Die Plasmamembran spielt auch eine wichtige Rolle bei der Positionierung, Verankerung und Formung der Zelle, während sie benachbarte Zellen verbindet. Extrazelluläre Strukturkomponenten, die die extrazelluläre Matrix bilden, verbinden sich mit einer Zelle an ihrer Zellmembran. Zellwände, die Pflanzenzellen und einigen Bakterien und anderen kleinen Organismen Steifigkeit verleihen, neigen auch dazu, sich mit der Plasmamembran einer Zelle zu verbinden.
Die zelluläre Kommunikation ist eine weitere wichtige Funktion der Plasmamembran. In die Membran eingebettete Proteine und Proteinrezeptoren können chemische Signale senden und empfangen. Einige dieser Signale veranlassen Zellen zu einer Aktion, wie zum Beispiel das Aufnehmen oder Ausstoßen bestimmter Substanzen. Andere chemische Signale dienen als Identifikationsmechanismen und ermöglichen es den Zellen, sich gegenseitig zu erkennen. Dies ist besonders wichtig für das Immunsystem, damit die Immunantwort des Körpers nur auf schädliche Zellen abzielt und die normalen Zellen des Körpers nicht schädigt.