Τα λιπίδια της μεμβράνης είναι αναπόσπαστα για την ενεργή μεταφορά μέσω της μεμβράνης, για πολλούς τύπους ενζυμικής δραστηριότητας και για το σχηματισμό μεμβράνης. Τα λιπίδια είναι μια ομάδα ενώσεων που περιλαμβάνουν λίπη και έλαια και είναι αδιάλυτα στο νερό, αλλά διαλυτά στο αλκοόλ. Με άλλα λόγια, τα λιπίδια δεν διαλύονται στο νερό, κάτι που φαίνεται ξεκάθαρα όταν προσθέτετε λάδι στο νερό – ανακατεύονται, αλλά παραμένουν χωριστά. Υπάρχουν πολλοί διαφορετικοί τύποι λιπιδίων, αλλά οι κύριες κατηγορίες λιπιδίων της μεμβράνης είναι τα φωσφολιπίδια, τα γλυκολιπίδια, τα σφιγγολιπίδια και η χοληστερόλη.
Τα λιπίδια είναι αμφιπαθητικά επειδή κάθε μόριο έχει δύο διακριτές περιοχές με διαφορετικές συγγένειες για το νερό και το λάδι. Η υδρόφιλη περιοχή του μορίου είναι πολική, επομένως έλκεται από το νερό. Η υδρόφοβη περιοχή δεν είναι πολική και δεν θα διαλυθεί στο νερό. Είναι αυτό το ξεχωριστό χαρακτηριστικό των λιπιδίων που προκαλεί τη δομή των ζωντανών μεμβρανών. Όταν σχηματίζεται μια μεμβράνη, τα λιπίδια της μεμβράνης διατάσσονται σε διπλή στιβάδα. Μια διπλή στιβάδα αποτελείται από δύο φύλλα λιπιδίων μεμβράνης με τις υδρόφιλες κεφαλές τους προς τα έξω και τις υδρόφοβες ουρές στη μέση της διπλής στιβάδας της μεμβράνης.
Όλες οι μεμβράνες σε ζωντανούς οργανισμούς, τόσο γύρω από τα κύτταρα όσο και μέσα σε αυτά, αποτελούνται κυρίως από λιπίδια και πρωτεΐνες. Τα λιπίδια της μεμβράνης είναι τα πιο κυρίαρχα μόρια στη μεμβράνη. Ορισμένες πρωτεΐνες είναι διάσπαρτες σε όλο το λιπιδικό στρώμα, ενώ άλλες είναι προσκολλημένες στην επιφάνειά του.
Τα περισσότερα λιπίδια της μεμβράνης σχηματίζονται από γλυκερόλη που συνδέεται με τρεις αλυσίδες λιπαρών οξέων μέσω ομοιοπολικού δεσμού. Τα μόρια που προκύπτουν ονομάζονται γλυκερίδια. Τα σφιγγολιπίδια αποτελούν εξαίρεση σε αυτόν τον κανόνα καθώς σχηματίζονται όταν η σφιγγοσίνη συνδέεται ομοιοπολικά με τις αλυσίδες των λιπαρών οξέων αντί για τη γλυκερίνη. Ο ομοιοπολικός δεσμός συμβαίνει όταν τα αντίθετα φορτισμένα άτομα μοιράζονται ζεύγη ηλεκτρονίων.
Τα φωσφολιπίδια είναι τα πιο κοινά από τα λιπίδια της μεμβράνης. Σχηματίζονται όταν μια φωσφορική ομάδα, η οποία περιέχει φώσφορο, συνδέεται με ένα διγλυκερίδιο και ένα άλλο απλό οργανικό μόριο. Ένα διγλυκερίδιο αποτελείται από δύο μόρια γλυκεριδίου. Σε ένα φωσφολιπίδιο, η κεφαλή που περιέχει τη φωσφορική ομάδα είναι πολική, επομένως έλκεται από το νερό. Οι μακριές αλυσίδες υδρογονάνθρακα των λιπαρών οξέων είναι υδρόφοβες και παραμένουν στη μέση της διπλής στιβάδας της μεμβράνης.
Τα γλυκολιπίδια σχηματίζονται όταν μια αλυσίδα υδατανθράκων προσκολλάται σε ένα φωσφολιπίδιο. Η υδατανθρακική αλυσίδα βρίσκεται στο εξωτερικό στρώμα της διπλής στιβάδας της μεμβράνης. Με αυτόν τον τρόπο, η αλυσίδα των υδατανθράκων λειτουργεί ως δείκτης για να επιτρέπει την κυτταρική αναγνώριση. Επίσης, τα γλυκολιπίδια παρέχουν ενέργεια, η οποία αποθηκεύεται στην αλυσίδα των υδατανθράκων. Τέλος, τα γλυκολιπίδια βοηθούν στη σταθεροποίηση της μεμβράνης και παρέχουν ένα μέρος για προσκόλληση σε άλλα κύτταρα ή ιστούς.
Όταν η χοληστερόλη υπάρχει σε μια μεμβράνη, δεσμεύεται ασθενώς με φωσφολιπίδια και στις δύο πλευρές της. Με τη σύνδεση με τα παρακείμενα φωσφολιπίδια, η χοληστερόλη τα σταθεροποιεί και με τη σειρά της σταθεροποιεί ολόκληρη τη μεμβράνη. Με μεγαλύτερες ποσότητες χοληστερόλης, η μεμβράνη γίνεται λιγότερο ρευστή ή ικανή να κινείται ελεύθερα και πιο μηχανικά ισχυρότερη. Η ποσότητα της χοληστερόλης που βρίσκεται στις μεμβράνες ποικίλλει ανάλογα με τον τύπο των κυττάρων. Τα φυτά δεν περιέχουν χοληστερόλη, επομένως βασίζεστε στο κυτταρικό τοίχωμα για τη σταθερότητα των κυττάρων τους.
Τέλος, τα σφιγγολιπίδια βρίσκονται κυρίως στο εξωτερικό στρώμα της διπλής στοιβάδας. Υπάρχει μια πολύ άνιση κατανομή αυτού του τύπου λιπιδίου κατά μήκος της διπλής στοιβάδας. Τα σφιγγολιπίδια σχηματίζουν λιπιδικές σχεδίες, οι οποίες είναι σημαντικές για τη σηματοδότηση και την αναγνώριση των κυττάρων. Η χοληστερόλη βρίσκεται μερικές φορές δίπλα ή κοντά στα σφιγγολιπίδια για να σταθεροποιήσει την κυτταρική μεμβράνη γύρω τους.