Las células mantienen su organización morfofuncional debido a que poseen una membrana que las limita y que previene la dispersión de sus componentes en el medio.
Todas las células eucariontes y procariontes están delimitadas por una membrana. En los procariontes la estructura de las membranas está confinada solamente a la barrera externa que rodea las células, en cambio en las células de eucariontes esta estructura es también responsable de la compartimentalización interna (organelos membranosos).
Las membranas biológicas contienen una gran divrsidad de lípidos y de proteínas y, en menor cantidad hidratos de carbono.
La primera mención de la existencia de una membrana celular se atribuye generalmente a Schwann, quien en 1839 postula que la membrana célular no sólo tiene la capacidad de separar los contenidos celulares del medio externo, sino también "el poder de alterar químicamente las sustancias con las cuales entra en contacto". En las décadas siguientes se proponen distintos modelos que tratan de explicar de mejor manera los resultados experimentales que se obtenían; y no fué hasta 1972, cuando gracias a observaciones sobre dinámica de proteínas y lípidos, es propuesto el modelo de Mosaico Fluído de Singer y Nicholson actualmente aceptado (con algunas modificaciones).
De acuerdo a este modelo la membrana es una solución bidimensional de lípidos en el cual se encuentran sumergidas las proteínas globulares que se mueven en el plano de la membrana.
El marco estructural básico de las membranas biológicas está conformado por lípidos, siendo los componentes mayoritarios los lípidos anfifílicos conocidos con el nombre de fosfolípidos, moléculas que presentan una cabeza polar y una cola no polar formada por 2 ácidos grasos de cadena larga. La tendencia de esta doble cadena anfifílica de formar una bicapa en soluciones acuosas y a sellarse formando vesículas es la propiedad física crucial que determina que se forme una membrana. La principal fuerza impulsora para la formación de la membrana es el conocido "efecto hidrofóbico", junto con las interacciones apolares entre las cadenas acil lipídicas de los fosfolípidos (de Van der Waals), y las interacciones de naturaleza electrostática entre las cabezas polares (puentes de hidrógeno, entre otras). El movimiento térmico permite a las moléculas de fosfolípidos rotar alrededor de ejes y difundir lateralmente dentro de la bicapa. Se ha calculado que una molécula de fosfolípidos intercambia lugar con sus vecinas 107 veces y se desplaza varios µm a 37° C.
Las membranas de las células eucarióticas contienen colesterol, una molécula determinante en la fluidez de la bicapa. Este esteroide es bastante hidrofóbico y se inserta entre las moléculas de fosfolípidos. Su grupo hidroxilo está en contacto con los grupos polares de los fosfolípidos mientras que los anillos esteroidales interactúan con las cadenas hidrocarbonadas disminuyendo su movilidad.
