Membranlipider är integrerade för aktiv transport över membranet, många typer av enzymaktivitet och membranbildning. Lipider är en grupp föreningar som inkluderar fetter och oljor och är olösliga i vatten, men lösliga i alkohol. Lipider löser sig med andra ord inte i vatten, vilket tydligt visas när du tillsätter olja till vatten – de blandas, men förblir separata. Det finns många olika typer av lipider, men huvudklasserna av membranlipider är fosfolipider, glykolipider, sfingolipider och kolesterol.
Lipider är amfipatiska eftersom varje molekyl har två distinkta områden med olika affiniteter för vatten och olja. Molekylens hydrofila område är polärt, så det attraheras av vatten. Den hydrofoba regionen är inte polär och kommer inte att lösas upp i vatten. Det är denna distinkta egenskap hos lipider som orsakar strukturen hos levande membran. När ett membran bildas arrangeras membranlipiderna i ett dubbelskikt. Ett dubbelskikt består av två ark av membranlipider med sina hydrofila huvuden utåtriktade och hydrofoba svansar i mitten av membranets dubbelskikt.
Alla membran i levande organismer, både runt cellerna och inom dem, består till största delen av lipider och proteiner. Membranlipiderna är de mest dominerande molekylerna i membranet. Vissa proteiner är insprängda i hela lipidlagret, medan andra är fästa på dess yta.
De flesta membranlipider bildas från glycerol som länkar till tre fettsyrakedjor genom kovalent bindning. De resulterande molekylerna kallas glycerider. Sfingolipider är undantaget från denna regel eftersom de bildas när sfingosin binder kovalent till fettsyrakedjorna istället för glycerolen. Kovalent bindning uppstår när motsatt laddade atomer delar elektronpar.
Fosfolipider är de vanligaste av membranlipiderna. De bildas när en fosfatgrupp, som innehåller fosfor, binds till en diglycerid och en annan enkel organisk molekyl. En diglycerid består av två glyceridmolekyler. I en fosfolipid är huvudet som innehåller fosfatgruppen polärt, så det attraheras av vatten. Fettsyrornas långa kolvätekedjor är hydrofoba och stannar i mitten av membrandubbelskiktet.
Glykolipider bildas när en kolhydratkedja fäster till en fosfolipid. Kolhydratkedjan finns på det yttre lagret av membrandubbelskiktet. På så sätt fungerar kolhydratkedjan som en markör för att möjliggöra cellulär igenkänning. Dessutom ger glykolipider energi, som lagras i kolhydratkedjan. Slutligen hjälper glykolipider till att stabilisera membranet och ger en plats för att fästa till andra celler eller vävnader.
När kolesterol finns i ett membran binder det svagt till fosfolipider på vardera sidan av det. Genom att binda till de intilliggande fosfolipiderna stabiliserar kolesterolet dem och stabiliserar i sin tur hela membranet. Med större mängder kolesterol blir membranet mindre flytande, eller kan röra sig fritt, och mer mekaniskt starkare. Mängden kolesterol som finns i membran varierar beroende på celltyp. Växter innehåller inget kolesterol, så lita på cellväggen för stabilitet i sina celler.
Slutligen finns sfingolipider mestadels i det yttre lagret av dubbelskiktet. Det finns en mycket ojämn fördelning av denna typ av lipid över dubbelskiktet. Sfingolipider bildar lipidflottor, som är viktiga för cellsignalering och igenkänning. Kolesterol finns ibland bredvid eller nära sfingolipiderna för att stabilisera cellmembranet runt dem.