原形質膜は、脂質、タンパク質、炭水化物で構成される動的バリアです。それは、細胞の成長と生存に必要な多くの細胞プロセスの震源地です。炭水化物は、原形質膜がその機能を効果的に果たすのを助ける独特の構造的および化学的特性を持っています。

膜状炭水化物は疎水性領域を持たず、細胞の外面にのみ存在します。糖分子の添加またはタンパク質のグリコシル化は、小胞体とゴルジ装置の両方の内腔で起こりますが、脂質のグリコシル化はゴルジ装置の内腔でのみ発生します。したがって、小胞がゴルジ装置から芽を出したとき、糖脂質と糖タンパク質は内層に存在します。しかし、小胞が原形質膜と融合すると、内層と関連する糖脂質および糖タンパク質が外形質側にさらされます。糖タンパク質と糖脂質が外層にのみ存在する理由。一部の真核細胞や細菌細胞は、細胞の外部に大量の炭水化物を分泌し、グリコカリックスとして知られる細胞の周りに糖衣を形成します。

炭水化物は、タンパク質やDNAよりも構造的に多様です。タンパク質とDNAでは、主にペプチドとホスホジエステルの共有結合がそれぞれ観察されます。対照的に、各糖分子は複数のタイプの共有結合を形成することができ、同じ糖分子から異なるオリゴ糖構造を形成することができます。炭水化物の構造的多様性は、各細胞タイプに明確なアイデンティティを提供するのに役立ち、多様な細胞機能において重要な役割を果たします。例えば、ヒト赤血球(RBC)の表面に存在する抗原によって、血液型はA、B、AB、Oの4種類に分類されます。A型血液型の人は、赤血球にA抗原が存在し、B抗原に対する抗体を保有しています。B型血液型の人は、RBCにB抗原が存在し、A抗原に対する抗体を保有しています。AB型血液型の人は、赤血球にA抗原とB抗原の両方があり、どちらの抗原に対する抗体も持っていません。一方、O型血液型の人の赤血球はA抗原もB抗原も持たず、この人は両方に対する抗体を持っています。