Proteiny
Zastoupení proteinů v membráně se liší podle typu buňky. Jejich úlohy jsou velmi rozmanité, vytvářejí buněčné receptory, transportní a iontové kanály, sídla enzymů pro aktivní transport. V membráně stále probíhají aktivní procesy, jimž lépe odpovídá současná představa dynamické struktury plazmatické membrány jako “tekuté membránové mozaiky”. Proteiny musí být v membráně vysoce mobilní.
Molekuly glykolipidů, glykoproteinů a oligosacharidů tvoří vnější vrstvu cytoplazmatické membrány – její plášť. Na dlouhé řetězce oligosacharidů se mohou reversibilně vázat ionty Na+, K+ a Ca2+, což způsobuje konformační změny v membráně a vyvolá koncentrační změny v mimobuněčném prostoru.