膜脂质

膜脂主要有两种，磷脂而且固醇(一般胆固醇)．这两种类型共享定义特征脂质——它们很容易溶解在有机溶剂中——但除此之外，它们都有一个被吸引并溶于其中的区域水．这种“两亲性”属性(具有双重吸引力;即，同时包含脂溶性和水溶性区域)是脂质作为细胞膜构建块作用的基础。磷脂分子有一个头(通常为甘油)，它们连着两个长脂肪酸看起来很像尾巴的链子。这些尾巴被水排斥，很容易溶解在有机溶剂中，给分子它的脂质的性格。头部的另一部分附着一个带负电荷的磷基;这个基团又连着另一个带正电荷或中性电荷的基团。磷脂的这一部分溶解在水中，从而完成分子的两亲性。而甾醇的脂溶区为复杂的烃类环结构，水溶性区为羟基结构。

当干磷脂或磷脂和胆固醇的混合物在实验室条件下浸泡在水中时，它们自发地形成球状结构脂质体．对脂质体的研究表明，它们是由同心球体构成的，一个球体套在另一个球体里面，每个球体形成半个球形双层墙。双分子层由两层磷脂分子组成，每一层的所有分子都朝同一方向排列。在水介质中，两张纸上的磷脂排列在一起，使它们的防水、脂溶性尾部翻转，并松散地结合在另一张纸上的分子尾部。水溶性的头部向外进入水中，它们被水所吸引。这样，两片薄片形成了一种流体，三明治状的结构，中间的脂肪酸链在有机介质中混合，同时封闭了水介质。

这种脂质双分子层由脂质分子自组装而成，是脂质双分子层的基本结构细胞膜．它是磷脂-水混合物所能具有的最稳定的热力学结构:每个分子的脂肪酸部分溶解在有机相中，由其他分子的相同区域和被水包围并远离脂肪酸区域的吸水区域形成。化学亲和力两亲性分子的每个区域都满足于双分子层结构。

膜蛋白质

膜蛋白也有两种一般类型。一种叫做外在的蛋白质，通过离子键或钙桥松散地附着在双分子层的带电磷基表面。它们也可以附着在第二种蛋白质，称为内在的蛋白质．的内在蛋白质，顾名思义，牢固地嵌入磷脂双分子层中。几乎所有的内在蛋白质都含有特异蛋白氨基酸序列，通常约20- 24个氨基酸长，通过细胞膜的内部区域延伸。

大多数内源性和外源性蛋白质的外表面都带有延伸到水溶液中的复糖侧链环境在细胞周围。因此，这些蛋白质通常被称为糖蛋白。一些糖蛋白参与细胞间的识别(见下文细胞基质和细胞间通讯)．

膜流动性

其中之一胜利的细胞生物学从1965年到1975年的十年间，人们认识到细胞膜是两亲性分子的流体集合。这组蛋白质、固醇和磷脂被组织成一个液晶这种结构很容易形成快速细胞增长．测量膜的粘度把它作为一种粘度是水的一百倍的流体，类似于稀薄的油。磷脂分子容易在双分子层平面内扩散。细胞膜上的许多蛋白质也有这种运动自由，但有些蛋白质通过与细胞的相互作用而固定在细胞膜上细胞骨架．新合成磷脂很容易插入现有的细胞膜。内禀蛋白在合成过程中被插入核糖体绑定到内质网，而在细胞膜内表面发现的外源蛋白质是在自由或未附着的核糖体上合成的，释放到细胞内细胞质，然后带到膜上。