Selektivt permeabla membran är uppbyggda av ett fosfolipiddubbelskikt, som är ett dubbelt skikt av fosfolipider. Fosfolipider är molekyler med ett hydrofilt (vattenälskande) huvud och en hydrofob (vattenhatande) svans. De hydrofila huvudena är vända utåt, där de interagerar med vatten, och de hydrofoba svansarna är vända inåt, där de undviker vatten.
Detta arrangemang av fosfolipider skapar en barriär som är ogenomtränglig för de flesta molekyler, inklusive vatten. Men vissa molekyler, såsom syre, koldioxid och glukos, kan passera genom membranet genom diffusion. Diffusion är förflyttning av molekyler från ett område med hög koncentration till ett område med låg koncentration.
Andra molekyler, såsom natrium- och kaliumjoner, kan inte passera genom membranet genom diffusion. Dessa molekyler kan bara passera genom membranet genom kanaler eller pumpar. Kanaler är proteiner som bildar porer i membranet, vilket gör att specifika molekyler kan passera igenom. Pumpar är proteiner som använder energi för att flytta molekyler mot sin koncentrationsgradient, från ett område med låg koncentration till ett område med hög koncentration.
Den selektiva permeabiliteten hos cellmembran är väsentlig för att upprätthålla en korrekt funktion av celler och organismer. Det gör att celler kan ta i sig näringsämnen och göra sig av med slaggprodukter. Det tillåter också celler att upprätthålla en korrekt vattenbalans och att reagera på förändringar i sin miljö.