Las membranas celulares están formadas por lípidos, proteínas y, en menor medida, por glúcidos. La estructura y la organización de las membranas celulares, así como sus propiedades, están condicionadas fundamentalmente por los lípidos. Éstos son moléculas anfipáticas, con una parte hidrofílica y otra hidrofóbica, que se disponen formando una bicapa lipídica donde las partes hidrofóbicas se encuentran en el centro de la membrana y las hidrofílicas en contacto con el agua.
Entre los lípidos se insertan o se anclan las proteínas denominadas integrales, que son aquellas que forman parte de la membrana de manera permanente. Las proteínas transmembrana son proteínas integrales que poseen secuencias de aminoácidos hidrofóbicos que se disponen entre las cadenas de los ácidos grasos de los lípidos, y dominios hidrofílicos que están en contacto con la solución acuosa a ambos lados de la membrana.
Otras proteínas integrales se insertan sólo en una monocapa de la bicapa lipídica y otras se anclan a la membrana mediante enlaces convalentes a lípidos o a cadenas de ácidos grasos. Otro tipo de proteínas, denominadas asociadas, se unen temporalmente a una u otra superficie de la bicapa lipídica.
Los glúcidos no aparecen en todas las membranas celulares, pero son abundantes en la superficie externa de la membrana plasmática, y en algunas intracelulares. Los glúcidos se encuentran unidos covalentemente a los lípidos o a las proteínas.
