A membrana plasmática é uma barreira dinâmica composta por lipídios, proteínas e carboidratos. É o epicentro de muitos processos celulares necessários para o crescimento e sobrevivência celular. Os carboidratos têm propriedades estruturais e químicas únicas que ajudam a membrana plasmática a desempenhar suas funções de forma eficaz.

Os carboidratos de membrana não possuem nenhuma região hidrofóbica e estão localizados exclusivamente na superfície externa da célula. A adição de moléculas de açúcar ou glicosilação de proteínas ocorre nos lúmens do retículo endoplasmático e do aparelho de Golgi, enquanto a glicosilação de lipídios ocorre apenas no lúmen do aparelho de Golgi. Portanto, quando as vesículas brotam do aparelho de Golgi, os glicolipídios e glicoproteínas estão presentes na camada interna. No entanto, quando as vesículas se fundem com a membrana plasmática, a camada interna e os glicolipídios e glicoproteínas associados são expostos ao lado exoplasmático; a razão pela qual as glicoproteínas e glicolipídios são encontrados exclusivamente na camada externa. Algumas células eucarióticas e bacterianas secretam uma grande quantidade de carboidratos fora da célula, formando uma camada de açúcar ao redor da célula, conhecida como glicocálice.

Os carboidratos são estruturalmente mais diversos do que as proteínas e o DNA. Nas proteínas e no DNA, principalmente ligações covalentes peptídicas e fosfodiéster são observadas, respectivamente. Em contraste, cada molécula de açúcar pode formar vários tipos de ligações covalentes e permite a formação de diferentes estruturas de oligossacarídeos a partir das mesmas moléculas de açúcar. A diversidade estrutural dos carboidratos ajuda a fornecer a cada tipo de célula uma identidade distinta e desempenha um papel essencial em diversas funções celulares. Por exemplo, dependendo do antígeno presente na superfície dos glóbulos vermelhos humanos (RBC), o grupo sanguíneo é classificado em quatro tipos – A, B, AB e O. Uma pessoa com o grupo sanguíneo A tem o antígeno A presente em suas hemácias e carrega anticorpos para o antígeno B. Uma pessoa com o grupo sanguíneo B tem o antígeno B presente em suas hemácias e carrega anticorpos para o antígeno A. Uma pessoa com o grupo sanguíneo AB tem os antígenos A e B presentes em suas hemácias e não possui anticorpos para nenhum dos antígenos. Por outro lado, as hemácias de uma pessoa com o grupo sanguíneo O não possuem antígenos A ou B, e essa pessoa carrega anticorpos para ambos.