脂質的多形性 生物膜的基質是極性脂質：磷脂、膽固醇和糖脂。其分子形態包括一個親水性的極性頭部和疏水性的脂肪酰鏈尾部。這種兩親性特性維持了膜結構的穩定性。親水性頭部朝向水相，疏水性尾部避水彼此聚集，這種作用稱為疏水相互作用。脂質分子的雙分子層排列實質上是一種熵的效應，滿足熱力學的穩定性要求，是溶液中氫鍵、分子間的范德瓦耳斯力、色散力等作用的綜合結果。具有兩條疏水性尾巴的磷脂分子在水相中彼此形成穩定的雙分子層；對于只有一條疏水性尾巴的去垢劑、溶血磷脂等兩親性分子，則形成微團的結構；而那些尾部截面積大于頭部的磷脂，則往往能形成另一種相──六角形Ⅱ相（HⅡ相）（圖1）。就形成雙分子層的“脂質-水”系而言，根據濃度、溫度、溶液中離子種類和pH等，又會形成Lα（脂肪酰鏈呈液狀自由運動的片層）、L'（脂肪酰鏈呈直伸狀且和膜面成一定傾角的片層）、L（脂肪酰鏈呈垂直于膜面的直伸狀片層）、P'（膜面呈波紋彎曲的片層）等各種相。生物膜的脂質組成種類繁多，而且，還包含一定數量的膽固醇，所以“相”的類別多而復雜。
相變 脂肪酰鏈中的C-C單鍵可以旋轉，產生旋轉異構體。因為受到鄰近基團的空間阻礙，旋轉不是所有角度都能進行的。反式構象時系統的位能最小，性質最穩定；其他角度時位能都較高。一種幾率較大的形式是：旋轉120°后的扭轉式構象。對于正丁烷，反式轉為扭轉式的位壘約 2.4千卡·摩爾。因而，低溫時雙分子層中脂肪酰鏈呈全反式的“僵直”狀態，溫度升高后鏈變得“柔軟”。這樣的轉變過程不是漸行的，而是在某個溫度時發生突變，該溫度Tc稱之為相變溫度。例如DMPC（豆蔻酰磷脂酰膽堿）的Tc為23℃，DPPC（棕櫚酰磷脂酰膽堿）的Tc為41℃。低于Tc時的雙分子層結構稱為固相或晶體相（L'、L）；高于Tc時稱為流動相或液晶相(Lα）。用激光拉曼光譜等方法確認了對于DPPC分子，L'-Lα相變時每條脂肪酰鏈大約平均新形成 6.5個扭轉式鍵。從固相轉變到流動相是個吸熱的過程，相變的焓近似等于扭轉式異構化所需能量與破壞相鄰脂肪酰鏈之間的范德瓦爾斯力所需能量和脂質頭部基團周圍有序溶劑去結構所需能量的總和。如DPPC雙分子膜，該焓值約為8.7千卡·摩爾。影響脂質分子Tc的主要因子是：①脂肪酰鏈的長度（長度越長，Tc越高）；②脂肪酰鏈的飽和程度（飽和度越高，Tc越高）；③脂質頭部基因的種類（如，頭部較小的PE（磷脂酰乙醇胺）和PC相比，Tc要高20多度。