Las membranas plasmáticas median en el intercambio de moléculas entre los ambientes interno y externo de la célula, de las siguientes formas:

- Transporte pasivo:

Se trata de un proceso que no requiere energía, puesto que las moléculas se desplazan espontáneamente a través de la membrana a favor de gradiente de concentración (desde una zona de concentración elevada a otra de concentración más baja):

• difusión simple o pasiva: mediante este sistema pasan las moléculas no polares (oxígeno, nitrógeno, éter...), y algunas moléculas polares pequeñas, como urea, agua y CO2.
  
  
• difusión facilitada: también es dependiente de la concentración, y tiene que ver con el transporte de metabolitos hidrofílicos de mayor tamaño, como glucosa y aminoácidos. Aunque es un proceso pasivo requiere de la presencia de "transportadores", a los que el metabolito se liga, como son las proteínas transportadoras específicas, que se unen a la molécula que han de transportar permitiendo su paso a través de la membrana. Cada proteína transporta sólo un tipo de ión o molécula o un grupo de moléculas estrechamente relacionadas, y existe una velocidad máxima de transporte que se alcanza cuando el transportador está saturado.

- Transporte activo:

Tiene lugar mediante aporte energético suministrado en forma de ATP. Las proteínas transportadoras que intervienen se llaman "bombas". A veces ocurre en contra de gradientes extremos de concentración, como es el caso del transporte de sodio hacia fuera de la célula mediante la llamada "bomba de Na+-K+".

La mayoría de las células animales tienen altas concentraciones de potasio y bajas de sodio respecto a su medio externo; el movimiento de ambos iones se produce simultáneamente, de manera que se bombean 3 Na+ hacia el exterior y dos K+ hacia el interior, con la hidrólisis de ATP. Las principales funciones de esta bomba son:

• controla el volumen celular. La expulsión de sodio es necesaria para mantener el balance osmótico y estabilizar el volumen celular. De hecho, si se bloquea esta bomba, las células animales, como no tienen paredes celulares se hinchan y revientan.
  
  
• permite que las células nerviosas y musculares sean eléctricamente excitables.
  
  
• impulsa el transporte activo de glucosa y aminoácidos hacia dentro de las células, ya que estas moléculas se aprovechan en cierto sentido de este transporte de sodio.

Transporte de macromoléculas y partículas

Las grandes moléculas o pequeñas partículas que quedan atrapadas por la membrana plasmática, forman vacuolas o endosomas (vesículas) limitadas por membranas. El proceso por el que se ingieren moléculas se este tipo se llama endocitosis, y el proceso por el que se segregan se llama exocitosis.

a) Endocitosis

- pinocitosis: cuando se crean pequeñas vacuolas (vacuolas líquidas de unos 150 nm de diámetro). La pinocitosis tiene lugar en zonas especializadas de la membrana plasmática denominadas depresiones revestidas, recubiertas en su cara citoplasmática por una proteína llamada clatrina. Esta clatrina se organiza formando como un cesto responsable de la invaginación de la membrana.


- fagocitosis: cuando se trata de grandes vacuolas (como microorganismos o restos de células, endosomas de más de 250 nm de diámetro). Para que ocurra la fagocitosis deben existir en la superficie de la célula receptores específicos para las sustancias que se van a englobar. De ese modo, cuando una partícula se une a los receptores de la superficie de la célula, ésta emite pseudópodos que engloban a esa partícula formando un fagosoma.

En ambos casos, las vesículas resultantes descargan su contenido directamente en el citoplasma o se fusionan con lisosomas que contienen enzimas capaces de digerir azúcares, lípidos, proteínas y otras moléculas orgánicas.

b) Exocitosis

Se trata del proceso inverso y ocurre en dirección opuesta, de manera que una vesícula revestida de membrana se fusiona con la membrana plasmática para descargar su contenido al espacio extracelular. Las moléculas segregadas se adhieren a la superficie celular y pasan a formar parte del glucocáliz, o bien se incorporan directamente a la matriz extracelular.

Tanto en la endo como en la exocitosis, generalmente la membrana de la vesícula retorna a la superficie celular. Existe, por tanto, un continuo intercambio de membrana entre la superficie de la célula y su interior.