La composición de la membrana está constituida por lípidos, glúcidos y proteínas.

• LÍPIDOS. Los lípidos de membrana pueden ser de tres tipos:
  • Fosfoglicéridos
  • Esfingolípidos (Esfingomielinas y Glucoesfingolípidos)
  • Esteroles.

Las proporciones de lípidos y proteínas que están presentes varían según el tipo de célula.

Fosfolípidos (Fosfoglicéridos y Esfingomielinas)

Son los más abundantes en las membranas. Están formados por una cabeza hidrófila o polar (con un grupo fosfato) y dos colas hidrófobas o apolares; es decir, son moléculas anfipáticas. Debido a esta característica, los fosfolípidos se disponen con las cabezas hidrófilas en contacto con el medio acuoso y con las colas hidrófobas en oposición a este medio.

A menudo, las colas apolares están formadas por una cadena de ácidos grasos saturada; es decir, que no presenta dobles enlaces, y otra insaturada; o sea, con dobles enlaces. Esta última cadena presenta codos, por lo que da lugar a una ligera curvatura que tiene importancia para el acoplamiento de los lípidos a la hora de formar la estructura de la membrana.

La estructura que forman los lípidos de membrana no es rígida, ya que estas moléculas pueden presentar movimientos:

• Difusión lateral: Un fosfolípido intercambia su posición con otro que está situado en la misma monocapa, mediante un desplazamiento lateral.
• Rotación de fosfolípidos: Las moléculas giran sobre su eje longitudinal.
• Flexión de las cadenas hidrocarbonadas: Los fosfolípidos aumentan o disminuyen el grado de separación de las colas hidrófobas.
• Flip-flop: Un fosfolípido se desplaza verticalmente y ocupa un lugar en la monocapa opuesta. Este tipo de movimiento es muy poco frecuente.

Como veremos más adelante, estos movimientos intervienen decisivamente en los mecanismos de transporte de sustancias a través de la membrana.

Glucoesfingolípidos
Los esfingolípidos se estructuran a partir de la esfingosina y pueden formar glucolípidos, como los cerebrósidos y gangliósidos.

Los glucolípidos se sitúan en la parte exterior (no se produce movimiento de flp-flop) de las membranas y pueden representar hasta el 5 % del total de lípidos de la membrana en las células animales. El tipo de glucolípidos que podemos encontrar en las membranas varía según la especie, e incluso según el tipo de tejido que analicemos.
Los glucolípidos tienen funciones diversas:

• Algunos han sido identificados como receptores químicos, es decir, moléculas exteriores a las células con capacidad para unirse a otros compuestos y provocar un cambio en la célula.
• También hay glucolípidos que determinan la individualidad antigénica de la célula (animales).

Colesterol
Se encuentra en una proporción del 20 % en las membranas de las células eucariotas de animales vertebrados. Las moléculas de colesterol se disponen de forma intercalada entre los fosfolípidos. Esta disposición limita la movilidad de los fosfolípidos, lo cual proporciona estabilidad a la membrana y también reduce su permeabilidad.

Si no fuera por el colesterol, cuando bajase la temperatura, las membranas serían muy rígidas, y cuando subiese, serían excesivamente fluidas. Podemos decir que el colesterol aumenta la estabilidad mecánica de la bicapa.

Como ya sabes, el colesterol es una molécula exclusiva de las células animales. No está presente en los vegetales. ¿Cómo se mantienen estables las membranas vegetales?

Fitoesteroles

A diferencia de las células de animales (colesterol) y hongos (ergosterol) que contienen un esterol principal, las células de plantas sintetizan una variedad de mezclas de esteroles en las que predominan el sitoesterol y el estigmaesterol.​

Sus funciones son:

• El sitoesterol regula la fluidez y permeabilidad de las membranas en forma similar al colesterol en las membranas celulares de los mamíferos.​
• Los esteroles vegetales también modulan la actividad de las enzimas ligadas a membranas.​
• Los fitoesteroles también están asociados a las adaptaciones de las plantas a la temperatura y a la inmunidad contra patógenos.

Los fitoesteroles, tienen una estructura similar al colesterol, sin embargo el organismo humano no puede absorberlos. De hecho, cuando estas sustancias son ingeridas en el contexto de una dieta normal, los fitoesteroles interfieren en la absorción del colesterol en el intestino humano, causando un descenso en las concentraciones de colesterol en sangre.

Además de los lípidos hay otras biomoléculas que se encuentran en la membrana y tienen una importante función:

• Proteínas. Confieren a las membranas plasmáticas sus funciones específicas y son características de cada célula.

La mayoría presenta estructura globular y se pueden clasificar según el lugar que ocupen en la membrana en integrales o periféricas.

• Glúcidos. Son oligosacáridos en su mayoría unidos covalentemente a los dominios extracelulares de las proteínas y los lípidos (formando glucoproteínas y glucolípidos). Su distribución es asimétrica y solo se encuentra en la cara extracelular de la membrana.

Constituyen el llamado glucocálix o cubierta celular. Sus funciones son:

• Proteger a la célula de posibles lesiones.
• Se relaciona con las moléculas de la MEX (matriz extracelular).
• Confiere viscosidad a las superficies celulares.
• Presenta propiedades inmunitarias (antígenos de los eritrocitos).
• Interviene en fenómenos de reconocimiento celular.
• Contribuye al reconocimiento y la fijación de determinadas sustancias que la célula incorpora mediante fagocitosis o pinocitosis.