Ngay từ thế kỷ XIX, Overton đưa ra giả thuyết cấu trúc màng sinh chất là màng lipit và đã nêu ra các quy luật Overton về tính thấm của màng. Từ đó Mikcalit đã nghiên cứu tính thấm của màng ngoại chất.
+ Thành phần hoá học
Phân tích thành phần hoá học, màng sinh chất của nhiều kiểu tế bào khác nhau, đều có lipit, protein và gluxit, nhưng tỷ lệ phần trăm của ba loại này khác nhau ở mỗi kiểu tế bào, do chức năng của chúng khác nhau
Thông thường lipit có 3 loại chủ yếu: Photphatit, cholesterol và glycolipit. Chúng là những chất lưỡng cực: đầu kị nước không phân cực nằm ở giữa đầu ngược lại ưa nước có phân cực quay ra phía ngoài. Photpholipit là thành phần cấu trúc màng. Chúng thường có ba loại photphatit – ethanolamin, photphatit- serin, photphatit cholin. Thành phần lipit của mỗi lớp màng ngoại chất rất thay đổi. Các phân tử lipit của lớp ngoài thường bảo hoà hơn và tại đó có các nhóm amin tận cùng (-NH2) của các phân tử protêin nội vi. Lớp ngoài cũng thường có glycolipit, chiếm khoảng 5% của các phân tử lipit. Lớp trong chủ yếu là photpholipit. Gangliosit là những glycolipit phức tạp nhất chứa một hay nhiều đơn phân axit sialic (axit N-acethylneuraminic hay NANA), của glucoza, của galactoza hay của N-acétylgalactosamin. Tính bất đối xứng trong sự phân
bố chuổi hydrocacbon và của các nhóm cực của các đầu photpholipit, dẫn đến sự tích điện âm ở mặt trong của màng ngoại chất. Trong màng ngoại chất, người ta quan sát thấy một tỷ lệ giống nhau cho tất cả các màng (Glyxeraldehit – 3P – deshydrogenaza, ATPaza, protein, kinaza …) và các protein đặc thù khác nhau (các protein kênh, các protein kinaza, clathrin, spectrin, polypeptit 5. Thành phần các protein giữa hai lớp lipit của màng ngoại chất có khác nhau. Những protein thường là những glycoprotein tham gia vào sự vận động, vận chuyển các chất, sự truyền thông tin, giữ bản sắc của tế bào.
+ Cấu tạo phân tử của màng sinh chất
Màng được cấu tạo một lớp đôi lipit (photpholipit là dồi dào nhất)
trong chúng các protein hình cầu ghét nước xen vào gọi là protein nội vi và những protein ưa nước gọi là protein ngoại vi nằm trên bề mặt lớp đôi lipit ([link]). Các phân tử lipit của mỗi lớp có trục nằm thẳng góc với bề mặt của lớp kép, các đầu ưa nước phân cực quay ra ngoài và nằm trong môi trường nước, trong khi đó các đuôi ghét nước không phân cực quay về phía giữa của lớp đôi lipit, cách xa các phân tử nước. Các protein màng có tỷ trọng lớn phân phối đều đặn hay tập trung thành khối giữa các phân tử lipit. Các protein có dạng hình gậy hoặc hình cầu. ([link])
Các loại phân tử protein và lipit ở mặt ngoài và mặt trong của màng có sự khác nhau, làm cho các mặt tế bào trở nên không đối xứng và làm cho màng phân cực với sự tăng thêm tích điện âm ở mặt trong.
Sự tác động qua lại không cọng hoá trị giữa các phân tử cấu tạo nên màng, và sự chuyển động nhiệt của các phân tử lipit dẫn đến sự chuyển động liên tục của các phân tử màng. Vì vậy, màng ngoại chất không phải là cấu trúc tĩnh mà là màng thể khảm lỏng (theo Singer và Nicholson năm 1972). Sự vận động của các phần tử cấu tạo màng đã được chứng minh bằng thực nghiệm. Với việc nghiên cứu màng nhân tạo được cấu tạo chỉ một lớp lipít, người ta biết được các đặc tính lý hoá của chúng. Tiếp theo người ta nghiên cứu màng nhân tạo với hai lớp lipit, cho thấy đầu phân cực hướng vào nước và đuôi kị nước không phân cực hướng vào giữa màng. Sự hình thành tấm photpholipit hai lớp là quá trình tự động lắp ráp, có sự tác động qua lại của lớp này và lớp khác ([link]). Qua thực nghiệm, người ta thấy màng photpholipit hai lớp, các mạch hydrocacbon vẫn chuyển động thường xuyên tạo ra dòng lỏng hai chiều, mặc dù các phân tử vẫn giữ được cấu trúc hai lớp, chúng có thể thể di chuyển ngang, dọc theo một phía của màng. Các phân tử có thể di chuyển quay tròn. Sự dời chỗ của một phân tử lipit có thể đạt 107 lần/giây. Trong điều kiện bình thường mỗi phân tử photpholipit di chuyển ngang qua bề mặt tế bào nhân thực trong vài giây.
Phân tử lipit có thể di chuyển từ mặt ngoài vào mặt trong hay ngược lại gọi là di chuyển bập bênh hay Flip – Flốp. Nhờ vậy, các phân tử protein nằm trên lớp kép lipit cũng di chuyển theo bề mặt của màng. Nhờ có trạng thái lỏng của màng sinh chất, mà chúng tự động khép lại thành túi kín, không để nội chất chảy ra ngoài, nó cũng làm cho màng ngoại chất có tính linh động cao, dễ thay hình đổi dạng, mà tế bào không bị vỡ ra. ([link])
Cuối cùng sự dung hợp màng là một hiện tượng quan trọng của tế bào. Các túi lipit có thể nhập vào nhau, khi đó hai màng nối liền nhau thành tấm liên tục chung của túi lớn. Nhờ đó, vật chất từ bộ phận này có thể di chuyển sang chỗ khác như trong các hiện tượng xuất bào và nhập bào đưa các đại phân tử hay các phần tử lớn từ ngoài tế bào vào trong tế bào như trường hợp uống bào (pinocytose) hay thực bào (phagocytose) ([link])
