生体膜
脂質二重層は、外側の小葉と内側の小葉の2つの層で構成されている。二重膜を構成する成分は、2つの表面間で不均等に分散され、外面と内面の非対称性を生み出している。このような非対称な組織は、細胞シグナル伝達などの細胞機能にとって重要である。生体膜の非対称性は、膜の2つの小葉の異なる機能を反映している。リン脂質二重膜の流体膜モデル(英語版)に見られるように、膜の外側の小葉と内側の小葉は、その組成が非対称である。特定の種のタンパク質や脂質は、膜の一方の表面だけに存在し、もう一方の表面には存在しない。
原形質膜と内膜の両方に、細胞質ゾル面と細胞質外面がある。この配向(方向性)は、細胞膜輸送の間も維持され、小胞体(ER)やゴルジ体の内腔に面したタンパク質、脂質、糖鎖は、原形質膜の外面に発現する。真核細胞では、小胞体膜の細胞質に面した部分に結合した酵素によって、新しいリン脂質が作成される。遊離脂肪酸を基質とするこれらの酵素は、新しく作られたすべてのリン脂質を二重層の細胞質ゾル側の半分に沈着させる。膜全体を均一に成長するためには、新しいリン脂質分子の半分を反対側の単分子層に移す必要がある。この移動は、フリッパーゼ(英語版)と呼ばれる酵素によって触媒される。原形質膜では、フリッパーゼが特定のリン脂質を選択的に移動させることで、それぞれの単層膜に異なる種類のリン脂質が集中する。
ただし、選択的フリッパーゼを使うことは、脂質二重膜の非対称性を作り出す唯一の方法ではない。特に、動物細胞の中で最も顕著で一貫した非対称分布を示す脂質である糖脂質については、異なるメカニズムが働いている。
生体膜(せいたいまく、英: biological membrane、英: biomembrane)、または細胞膜(英: cell membrane)は、細胞を外部環境から分離したり、細胞内区画(英語版)を形成する選択的透過性の膜である。真核細胞膜の形の生体膜は、化学物質やイオンの伝達や輸送に使われる膜内在性(英語版)あるいは膜表在性(英語版)のタンパク質が埋め込まれたリン脂質二重層によって構成されている。細胞膜に含まれる大量の脂質は、生理学的機能を果たすためにタンパク質が回転したり横方向に拡散したりするための流体マトリックスを提供する。タンパク質は、脂質二重層の高い膜流動性(英語版)環境に適応しており、内在性膜タンパク質の表面に脂質分子が強固に結合した環状脂質シェル(英語版)が存在する。細胞膜は、粘膜、基底膜、漿膜のような細胞の層で形成される隔離組織とは異なる。
たとえば頂端膜、側底膜、シナプス小胞膜(シナプス前膜およびシナプス後膜)、鞭毛膜、繊毛膜、微絨毛膜、糸状仮足および葉状仮足の膜、筋細胞のサルコメア、神経細胞の特殊なミエリン膜や樹状突起膜など、原形質膜はまた、カベオラ、シナプス後膜肥厚、ポドゾーム(英語版)、浸潤突起(英語版)、デスモゾーム、ヘミデスモゾーム、接着斑、細胞接合部など、さまざまなタイプの超膜構造を形成することができる。これらのタイプの膜は、脂質とタンパク質の組成が異なる。
異なる種類の膜も細胞内小器官を作り出している。エンドソーム、滑面小胞体および粗面小胞体、小胞体、ゴルジ体、リソソーム、ミトコンドリア(内膜と外膜)、核(内膜と外膜)、ペルオキシソーム、液胞、細胞質顆粒、細胞小胞(ファゴソーム、オートファゴソーム、クラスリン被覆小胞、COPI被覆小胞およびCOPII被覆小胞)、および分泌小胞(シナプトソーム(英語版)、アクロソーム、メラノソーム、およびクロマフィン顆粒を含む)。生体膜は、その種類によって脂質やタンパク質の組成が異なっている。膜の内容は、それらの物理的および生物学的特性を決定する。膜の構成要素の中には、薬物を細胞外に送り出す排出ポンプなど、医学において重要な役割を果たしているものがある。