Membranski lipidi su sastavni dio aktivnog transporta kroz membranu, mnoge vrste enzimske aktivnosti i stvaranje membrane. Lipidi su skupina spojeva koji uključuju masti i ulja i netopivi su u vodi, ali topljivi u alkoholu. Drugim riječima, lipidi se ne otapaju u vodi, što se jasno vidi kada u vodu dodate ulje – miješaju se, ali ostaju odvojeni. Postoji mnogo različitih vrsta lipida, ali glavne klase membranskih lipida su fosfolipidi, glikolipidi, sfingolipidi i kolesterol.
Lipidi su amfipatski jer svaka molekula ima dva različita područja s različitim afinitetima za vodu i ulje. Hidrofilno područje molekule je polarno, pa ga privlači voda. Hidrofobna regija nije polarna i neće se otopiti u vodi. Upravo ta izrazita karakteristika lipida uzrokuje strukturu živih membrana. Kada se formira membrana, membranski lipidi se slažu u dvosloj. Dvosloj se sastoji od dva lista membranskih lipida čiji su hidrofilni vrhovi usmjereni i hidrofobni repovi u sredini dvosloja membrane.
Sve membrane u živim organizmima, kako oko stanica tako i unutar njih, većinom su sastavljene od lipida i proteina. Membranski lipidi su najdominantnije molekule u membrani. Neki proteini su prošarani kroz lipidni sloj, dok su drugi pričvršćeni na njegovu površinu.
Većina membranskih lipida nastaje iz glicerola koji se kovalentnom vezom povezuje s tri lanca masnih kiselina. Nastale molekule nazivaju se gliceridi. Sfingolipidi su iznimka od ovog pravila jer nastaju kada se sfingozin kovalentno veže na lance masnih kiselina umjesto na glicerol. Kovalentna veza nastaje kada suprotno nabijeni atomi dijele elektronske parove.
Fosfolipidi su najčešći od membranskih lipida. Nastaju kada se fosfatna skupina, koja sadrži fosfor, veže na diglicerid i drugu jednostavnu organsku molekulu. Diglicerid se sastoji od dvije molekule glicerida. U fosfolipidu, glava koja sadrži fosfatnu skupinu je polarna, pa je privlači voda. Dugi ugljikovodični lanci masnih kiselina su hidrofobni i ostaju u sredini dvosloja membrane.
Glikolipidi nastaju kada se ugljikohidratni lanac veže na fosfolipid. Lanac ugljikohidrata nalazi se na vanjskom sloju dvosloja membrane. Na taj način, lanac ugljikohidrata djeluje kao marker koji omogućuje prepoznavanje stanica. Također, glikolipidi daju energiju, koja je pohranjena u lancu ugljikohidrata. Konačno, glikolipidi pomažu u stabilizaciji membrane i osiguravaju mjesto za pričvršćivanje na druge stanice ili tkiva.
Kada je kolesterol prisutan u membrani, slabo se veže s fosfolipidima s obje strane membrane. Vezivanjem na susjedne fosfolipide, kolesterol ih stabilizira i zauzvrat stabilizira cijelu membranu. S većim količinama kolesterola, membrana postaje manje tekuća, ili se može slobodno kretati, a mehanički jača. Količina kolesterola u membranama varira ovisno o vrsti stanice. Biljke ne sadrže kolesterol, stoga se oslanjajte na staničnu stijenku za stabilnost svojih stanica.
Konačno, sfingolipidi se uglavnom nalaze u vanjskom sloju dvosloja. Postoji vrlo neravnomjerna raspodjela ove vrste lipida po dvosloju. Sfingolipidi tvore lipidne splavi, koji su važni u staničnom signaliziranju i prepoznavanju. Kolesterol se ponekad nalazi pored ili blizu sfingolipida kako bi stabilizirao staničnu membranu oko njih.