Bilayer lipid (atau bilayer fosfolipid) adalah membran polar tipis yang terbuat dari dua lapisan molekul lipid. Membran ini adalah lembaran datar yang membentuk penghalang terus menerus di sekitar semua sel. Membran sel hampir semua organisme hidup dan banyak virus terbuat dari bilayer lipid, seperti membran yang mengelilingi inti sel dan struktur sub-seluler lainnya.
Bilayer lipid adalah penghalang yang menyimpan ion, protein, dan molekul lain di mana mereka dibutuhkan dan mencegahnya menyebar ke area di mana seharusnya tidak.
Bilayers lipid ideal untuk peran ini, meskipun mereka hanya beberapa nanometer lebar, mereka kedap untuk sebagian besar molekul yang larut dalam air (hidrofilik). Bilayers secara khusus kedap terhadap ion, yang memungkinkan sel untuk mengatur konsentrasi garam dan pH dengan mengangkut ion melintasi membran mereka menggunakan protein yang disebut pompa ion.
Bilayers biologis biasanya terdiri dari fosfolipid amphiphilic yang memiliki kepala fosfat hidrofilik dan ekor hidrofobik yang terdiri dari dua rantai asam lemak. Fosfolipid dengan kelompok kepala tertentu dapat mengubah kimia permukaan bilayer dan dapat, misalnya, berfungsi sebagai sinyal serta “jangkar” untuk molekul lain dalam membran sel. Sama seperti kepala, ekor lipid juga dapat mempengaruhi sifat membran, misalnya dengan menentukan fase bilayer.
Bilayer dapat mengadopsi keadaan fase gel yang solid pada suhu yang lebih rendah tetapi mengalami transisi fase ke keadaan cairan pada suhu yang lebih tinggi, dan sifat-sifat kimiawi dari pengaruh ekor lipid di mana suhu ini terjadi.
Pengemasan lipid dalam bilayer juga mempengaruhi sifat mekanisnya, termasuk ketahanannya terhadap peregangan dan lentur. Banyak dari sifat-sifat ini telah dipelajari dengan penggunaan bilayers “model” buatan yang diproduksi di laboratorium. Vesikel dibuat oleh model bilayers juga telah digunakan secara klinis untuk memberikan obat-obatan.
Membran biologis biasanya termasuk beberapa jenis molekul selain fosfolipid. Contoh yang sangat penting dalam sel hewan adalah kolesterol, yang membantu memperkuat bilayer dan menurunkan permeabilitasnya. Kolesterol juga membantu mengatur aktivitas protein membran integral tertentu. Fungsi protein membran integral ketika dimasukkan ke dalam bilayer lipid, dan mereka dipegang erat dengan bilayer lipid dengan bantuan lipid lipatan annular. Karena bilayer menentukan batas-batas sel dan kompartemennya, protein membran ini terlibat dalam banyak proses pensinyalan intra dan inter-seluler.
Beberapa jenis protein membran terlibat dalam proses peleburan dua bilayer bersama. Fusi ini memungkinkan penggabungan dua struktur yang berbeda seperti dalam pembuahan telur dengan sperma atau masuknya virus ke dalam sel. Karena bilayers lipid cukup rapuh dan tidak terlihat dalam mikroskop tradisional, mereka merupakan tantangan untuk dipelajari. Percobaan pada bilayers sering membutuhkan teknik-teknik canggih seperti mikroskopi elektron dan mikroskop kekuatan atom.