Клеточная мембрана состоит из двойного слоя фосфолипидов. Во внешнем слое молекулы расположены так, что полярные головки молекул смотрят наружу, а неполярные хвосты направлены в сторону цитоплазмы. За первым слоем следует небольшая щель, а затем — внутренний слой фосфолипидов. В этом слое хвосты молекул направлены наружу, то есть к таким же хвостам внешнего слоя, а головки — внутрь клетки, в цитоплазму. Таким образом, с обеих сторон липидного слоя находятся полярные головки, а между ними — неполярные хвосты.
Для этой структуры полярные головки имеют принципиальное значение. Каждая из них имеет положительно и отрицательно заряженные стороны. Так как одинаковые заряды отталкиваются, а противоположные — притягиваются, липидный слой представляет собой непроходимый барьер для проникновения любых заряженных ионов — как органических, так и неорганических.