生物膜是细胞和细胞器表面的膜结构，它在生命活动中扮演着至关重要的角色。从微观层面来看，生物膜就像是细胞的“城墙”，为细胞构筑起了一个相对独立且稳定的内部环境。这层“城墙”并非是完全封闭的，它具有选择透过性，能够精准地控制物质的进出。细胞在新陈代谢过程中，需要不断地从外界获取营养物质，如葡萄糖、氨基酸等，同时排出代谢废物，如二氧化碳等。生物膜上存在着各种特定的载体蛋白和通道蛋白，它们就像是城门的守卫，能够识别并允许特定的物质通过，从而保证细胞内物质的平衡和正常的生理功能。
生物膜在物质运输方面发挥着核心作用。其运输方式多样，包括被动运输和主动运输。被动运输又分为自由扩散和协助扩散。自由扩散是一些小分子物质，如氧气、二氧化碳等，顺着浓度梯度直接穿过生物膜的过程，这一过程不需要消耗能量，就像水从高处自然流向低处一样。协助扩散则需要载体蛋白的帮助，例如葡萄糖进入红细胞，载体蛋白会与葡萄糖结合，改变自身的构象，从而将葡萄糖转运到细胞内。而主动运输则是细胞逆浓度梯度运输物质的过程，需要消耗能量和载体蛋白的参与。例如，细胞通过钠 - 钾泵将钠离子排出细胞外，同时将钾离子摄入细胞内，维持细胞内外的离子浓度差，这对于神经冲动的传导、细胞的渗透平衡等生理过程都具有重要意义。
生物膜在能量转换方面具有不可替代的作用。以线粒体为例，线粒体是细胞的“动力工厂”，其内膜上分布着大量与有氧呼吸相关的酶和电子传递链。在有氧呼吸的过程中，葡萄糖等有机物被逐步氧化分解，释放出能量。这些能量通过电子传递链传递，促使质子在线粒体内膜两侧形成电化学梯度。当质子顺着电化学梯度回流时，驱动 ATP 合酶合成 ATP，将化学能转化为细胞能够直接利用的能量形式。同样，叶绿体的类囊体膜也是进行光合作用光反应的场所，在光的作用下，色素分子吸收光能，将光能转化为电能，进而转化为化学能，为暗反应提供 ATP 和 NADPH，实现了光能到化学能的转换。
生物膜在细胞间的信息传递中起着关键作用。细胞之间需要进行信息交流，以协调各种生理活动。生物膜上存在着多种受体蛋白，它们能够特异性地识别细胞外的信号分子，如激素、神经递质等。当信号分子与受体蛋白结合后，会引起受体蛋白的构象变化，进而激活细胞内的信号传导通路。例如，胰岛素与细胞膜上的胰岛素受体结合后，会激活一系列的信号分子，促进细胞对葡萄糖的摄取和利用，降低血糖浓度。此外，细胞间还可以通过细胞连接和细胞外基质进行信息传递，生物膜在这些过程中都起到了桥梁和媒介的作用。
生物膜为细胞和细胞器提供了重要的保护和支持。它可以防止细胞受到外界物理、化学因素的损伤，如机械压力、有害物质的侵入等。例如，细胞膜可以阻止细菌、病毒等病原体的直接入侵，保护细胞的内部结构和功能。同时，生物膜还能够维持细胞和细胞器的形态和结构。一些细胞的生物膜具有一定的弹性和韧性，能够承受一定的压力和变形，保证细胞在不同的生理环境下保持稳定的形态。此外，生物膜还参与了细胞的运动和迁移过程，如白细胞的变形运动，生物膜的流动性使得细胞能够改变自身的形态，穿过血管壁，到达炎症部位发挥免疫作用。