Las células están delimitadas por la membrana plasmática. Es esta envoltura la que regula el intercambio de sustancias con el exterior, lo cual hace posible que la célula mantenga su integridad estructural y funcional. Esta regulación depende de las interacciones entre la membrana y los materiales que pasan a través de ella.
Una de las substancias principales que entra y sale de la célula es el agua. El potencial hídrico determina el sentido del movimiento del agua, es decir, el agua se desplaza desde un lugar con un potencial hídrico mayor hacia otro menor.
El movimiento del agua se produce por corriente de flujo y por difusión. La corriente de flujo es el movimiento global de sus moléculas y los solutos en disolución en masa, como ocurre cuando el agua fluye por gravedad o presión. La circulación de la sangre por el cuerpo humano es un ejemplo de corriente de flujo.
La difusión implica un movimiento al azar de las moléculas individuales de agua o iones, y da como resultado un movimiento neto a favor de un gradiente. La difusión es más eficaz cuando la superficie a través de la cual se produce, es grande en relación al volumen, cuando la distancia implicada es corta y cuando el gradiente de concentración es grande.
Con sus actividades metabólicas las células mantienen gradientes grandes de concentración para muchas sustancias, tanto en la membrana plasmática, como en partes diferentes del citoplasma.
La ósmosis es la difusión del agua a través de una membrana semipermeable, que deja circular el agua pero no a los solutos más comunes. En ausencia de otras fuerzas, el movimiento neto del agua durante la osmosis es de na zona co una concentración de solutos menos, y por lo tanto con un mayor potencial hídrico, a una zona con la concentración mayor, y por tanto con un potencial hídrico menor. La turgencia de las células vegetales es una consecuencia de la ósmosis.
Las moléculas cruzan la membrana plasmática por simple difusión o bien son conducidas por proteínas integrales de membrana. Si el transporte facilitado es conducido por el gradiente de concentración, el proceso se denomina difusión facilitada. Si en transporte precisa cierta energía que aporta la célula, se denomina transporte activo. El transporte activo puede mover sustancias contra el gradiente de concentración. Uno de los sistemas más abundantes en la célula de transporte activo es la bomba sodio-potasio que consigue mantener concentraciones bajas de sodio y altas de potasio en el citoplasma.
El control del paso de sustancias en la célula puede ser también gracias a la endocitosis o a la exocitosis en las que las sustancias viajan en vacuolas o vesículas formadas por porciones de membrana plasmática. Las tres formas de endocitosis son la fagocitosis, en la que las partículas solidas pueden penetrar en la célula; la pinocitosis en la que pueden captarse líquidos; y la endocitosis mediante receptores, en la cual moléculas o iones que van a ser transportados se enlazan a receptores específicos de la membrana plasmática.
En los organismos pluricelulares la comunicación entre células es indispensable para la coordinación de las distintas actividades celulares de los tejidos u órganos. La mayor parte de esta comunicación se produce por agentes químicos que cruzan la membrana plasmática o interactúan con los receptores de superficie. La comunicación también se produce directamente, mediante canales de plasmodesmos o en uniones gap.
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