Los lípidos de la membrana son esenciales para el transporte activo a través de la membrana, muchos tipos de actividad enzimática y formación de membranas. Los lípidos son un grupo de compuestos que incluyen grasas y aceites y son insolubles en agua, pero solubles en alcohol. En otras palabras, los lípidos no se disuelven en agua, lo que se muestra claramente cuando agrega aceite al agua: se mezclan, pero permanecen separados. Hay muchos tipos diferentes de lípidos, pero las clases principales de lípidos de membrana son los fosfolípidos, glicolípidos, esfingolípidos y colesterol.
Los lípidos son anfipáticos porque cada molécula tiene dos áreas distintas con diferentes afinidades por el agua y el aceite. El área hidrofílica de la molécula es polar, por lo que es atraída por el agua. La región hidrofóbica no es polar y no se disuelve en agua. Es esta característica distintiva de los lípidos la que causa la estructura de las membranas vivas. Cuando se forma una membrana, los lípidos de la membrana se organizan en una bicapa. Una bicapa está formada por dos láminas de lípidos de membrana con sus cabezas hidrófilas apuntando hacia afuera y colas hidrófobas en el medio de la bicapa de membrana.
Todas las membranas de los organismos vivos, tanto alrededor de las células como dentro de ellas, están compuestas principalmente de lípidos y proteínas. Los lípidos de la membrana son las moléculas más predominantes en la membrana. Algunas proteínas se intercalan a lo largo de la capa lipídica, mientras que otras se adhieren a su superficie.
La mayoría de los lípidos de membrana se forman a partir de glicerol que se une a tres cadenas de ácidos grasos mediante enlaces covalentes. Las moléculas resultantes se llaman glicéridos. Los esfingolípidos son la excepción a esta regla, ya que se forman cuando la esfingosina se une covalentemente a las cadenas de ácidos grasos en lugar del glicerol. El enlace covalente se produce cuando los átomos con carga opuesta comparten pares de electrones.
Los fosfolípidos son los más comunes de los lípidos de membrana. Se forman cuando un grupo fosfato, que contiene fósforo, se une a un diglicérido y otra molécula orgánica simple. Un diglicérido se compone de dos moléculas de glicérido. En un fosfolípido, la cabeza que contiene el grupo fosfato es polar, por lo que es atraída por el agua. Las largas cadenas de hidrocarburos de los ácidos grasos son hidrófobas y permanecen en el medio de la bicapa de la membrana.
Los glicolípidos se forman cuando una cadena de carbohidratos se une a un fosfolípido. La cadena de carbohidratos se encuentra en la capa exterior de la bicapa de la membrana. De esta forma, la cadena de carbohidratos actúa como marcador para permitir el reconocimiento celular. Además, los glicolípidos proporcionan energía, que se almacena en la cadena de carbohidratos. Finalmente, los glicolípidos ayudan a estabilizar la membrana y proporcionan un lugar para adherirse a otras células o tejidos.
Cuando el colesterol está presente en una membrana, se une débilmente a los fosfolípidos a ambos lados. Al unirse a los fosfolípidos adyacentes, el colesterol los estabiliza y, a su vez, estabiliza toda la membrana. Con mayores cantidades de colesterol, la membrana se vuelve menos fluida o capaz de moverse libremente y mecánicamente más fuerte. La cantidad de colesterol que se encuentra en las membranas varía según el tipo de célula. Las plantas no contienen colesterol, por lo que dependen de la pared celular para la estabilidad de sus células.
Finalmente, los esfingolípidos se encuentran principalmente en la capa externa de la bicapa. Hay una distribución muy desigual de este tipo de lípidos en la bicapa. Los esfingolípidos forman balsas de lípidos, que son importantes en la señalización y el reconocimiento celular. A veces, el colesterol se encuentra al lado o cerca de los esfingolípidos para estabilizar la membrana celular que los rodea.