细胞膜是防止细胞外物质自由进入细胞的屏障,它保证了细胞内环境的相对稳定,使各种生化反应能够有序运行。但是细胞必须与周围环境发生信息、物质与能量的交换,才能完成特定的生理功能,因此细胞必须具备一套物质转运体系,用来获得所需物质和排出代谢废物。据估计细胞膜上与物质转运有关的蛋白占核基因编码蛋白的15~30%,细胞用在物质转运方面的能量达细胞总消耗能量的三分之二。
(1)细胞的界膜,这是细胞膜最重要的功能。
(2)物质的跨膜运输膜的存在使细胞成为一个相对独立的系统,但细胞不是一个封闭的系统,细胞的生存、生长和发育依赖于细胞内外的物质交流。膜对于物质的运输具有选择性,只有在需要时,物质才会被运转。物质既可以从浓度高的一侧转运到浓度低的一侧,也可以从浓度低的一侧转运到浓度高的一侧。前者属被动运输,不需要细胞提供代谢能量;后者属主动运输,需要细胞提供代谢能量。对于大分子的运输,细胞采用的是内吞与外排的方式,通过将物质包裹在囊泡中进行转运。
(3)信号转导膜上的某些蛋白属于信号受体蛋白,这些蛋白与胞外信号分子相结合被激活,然后将信号转入胞内,再通过胞内信号转导分子沿信号通路传递,最终产生特定的生物学效应。例如,某些信号分子激活细胞膜上的受体后,可促进细胞增殖。
(4)胞间连接与通讯多细胞生物体内,细胞通过细胞膜进行细胞间的多种相互作用。动物细胞间有多种连接方式,概括起来为:紧密连接、锚定连接和间隙连接,植物细胞间主要是通过细胞壁连接在一起。有些细胞连接方式主要是为细胞间的通讯提供结构基础,如动物细胞的间隙连接,在相邻细胞间形成孔道结构;植物细胞间的胞间连丝,也成为细胞间物质转运和信息交流的通道。
(5)胞间的识别,识别是指细胞对同种或异种细胞、同源或异源细胞以及对自己或异己分子的认识和鉴别。通过细胞表面受体与胞外信号分子的选择性相互作用,导致一系列的生理生化反应,从而实现信号传递。细胞识别是细胞发育和分化过程中一个十分重要的环节,细胞通过识别和黏着形成不同类型的组织。