没有液晶就没有生命！细胞膜就趸液畐态，神经冲动的传导，脂肪的消化等生命现象都与液晶有关。事实上，1855年德国眼科医生梅特黑默（Mettenheimer）用偏光显微镜首次观察到的能像液体一样流动，又像晶体一样有双折射的物质髓磷脂（后被命名为液晶）即是神经纤维的外层的主要成分。现在我们已知道，髓磷脂分子构成膜，后者层层有规律的堆积而成液晶，膜内分子可自由移动。
生物膜是极为复杂而精细的，1972年加州的S. 辛格（S. Singer）和G · 尼考逊（G. Nicholson）提出
细胞膜的液态镶嵌模型对其加以描述，他们认为所有生物膜都由二维有序的液体构成，不同的球蛋白嵌于其上、为简便起见，现在许多研究工作先忽略蛋白成分，而着重研究膜的液晶结构，先从液晶生化及物理效应建立与细胞的联系，以期最终解释生物膜的行为功能。
自然选择了像小蝌蚪样的分子作为构建生物膜的材料，这些分子由两部分组成，一是具强亲水性的头部，另一是碳氢原子构成的油性尾部，具强疏水性。这些双亲性分子的CH链尾部是散松的。这些分子显然完全不同于作液晶显示器的刚性棒状分子，它们形成的液晶结构类型相当复杂。
在水环境中，由于疏水效应使双亲性分子并列在一起，头部向外疏水链在内形成双层脂分子层。生物体中广泛存在的DOPC等磷脂类分子，胆碱磷酸基团的头部在外，两个油酸碳氢链在内构成双层，层层叠加堆积，层与层之间为水分子。层内磷脂分子以荧光标记，证明可以1000 nm/S的速度运动，而层分子间的交换很慢。在活细胞生活的温度范围内，CH链的摆动是磷脂分子层内运动的原因。不像神经髓鞘，绝大多数细胞都由一个脂双层片层构成细胞膜。如DOPC加以足量的水，堆积片层会愈合成单一的片层小囊——一个原始细胞（图1）。热导致的单一双层脂膜的起伏波动沿膜方向的传播使其变形，变形力足够大时，片层小囊就会“出芽”虽然这原始细胞（单一双层小囊）较之真正的细胞过于简单，但它无疑在生命起源前期起重要作用。由于细胞不会出现在膜之前，因而膜必须能构建自身。DOPC即是细胞膜的合适人选、可以设想，在地球上生命前期，它形成小囊，重要的生物大分子偶然陷于其中即形成第一个前细胞。细胞膜的液晶性质允许细胞产生足够的变形分裂为两个细胞而膜并不解体，嵌于膜上的大分子可在脂双层中移动，对保证两个细胞上都有一份蛋白组分，是非常必要的。
细胞膜是液晶的典型情况，而近年来，鲁兹梯（Luzzati）等率先发现，不同生物双亲物质溶于水中，可形成更为复杂的液晶结构，如立方相。立方相中，脂双层复杂结合，从拓扑学上说，其外表形成一个单一的连续表面。一种立方结构，很像一束管道相联，通常称为“联管梦魇”，另一种是“双钻石相”。这两种结构都有两个连续的但完全分离的水通道，由脂双分子层弯曲分隔而成（图2，a、b）。另外，还有一种奇异的结构，即CH链向外，头部向内构成单层脂分子管道，堆切成六角型，管道中间为水通道，称为六角结构（hexagonal phase，HH）（见图3）。
液晶的这些结构在生物体中有什么重要意义吗？答案是肯定的。1962年W · 斯托肯纽斯（W. Stoeckenius）和鲁兹梯等发现大脑中分离的磷脂能形成HH结构；1985年格宁（Guning）发现“联管梦魇”存在于一定的植物细胞器内；哈佛的J · 帕通（J. Patton）等在显微镜下观察到脂肪消化过程中有立方相存在。近几年，鲁兹梯及其小组观察到生活在热硫泉的细菌质膜以立方相为其主要结构。基于非片层主要出现在细胞必威在线网站首页网址 过程，如膜分裂、膜融合中出现类似结构，以及生物膜所含近半数种类的脂都能形成非片层结构，70年代中叶后，一般认为非片层相在调节细胞膜的活性及稳定性上有深远的意义。
以上构型主要依赖于脂分子的化学结构。DOPE分子中乙醇胺取代了DOPC的胆碱，头部亲水性降低、结合水减少，头部较尾部所占空间变小，因而双层方向各向水相翘起，与原方向相反（图4）。所以，CH链尾向外伸展，头向内构成水通道，形成HH结构。单油酰甘油酯，只有一个CH，头部较D0 PC亲水性低，又由于尾较DOPE所占空间小，则脂双层形成鞍状区域，为使CH不暴露于水中，则形成“双钻石相”，呈脂双层相互连接管状构建。非片层结构除脂分子化学结构外，温度、压力、酸度、盐和其它溶于脂相中的分子等都能导致液晶结构的变化。
与DOPE相似的高对称性脂和单油酸甘油酯在细胞膜上的存在使得它对环境变化有极其敏感性。G－林德伯龙（G. Lindblom）等，在不同的温度下培养原始细菌（Acholeplasma laidlawii），发现细胞膜脂组分不同，其组分恰好使得膜在转变成非片层相的温度下几度，这即说明细胞可调节膜脂组分以保持膜的稳定性。1985年，S · 格鲁纳（S. Gruner）提出一个模型，解释细胞膜如何在有形成非片层相的脂存在下保持稳定。他认为DOPE、单油酸甘油酯等类似脂分子产生一种跨双层的力，使得埋于膜中的蛋白质有一个来自膜内的构建力，以易发挥其生物化学活性。设想一个细胞膜仅有DOPC和DOPE两种脂，嵌入其中的蛋白质对DOPE的产量起调节作用。当蛋白“打开”时，DOPE大量合成，DOPE使得产生非片层的力增大，最后导致蛋“关闭”，产生的DOPE减少，力就减小。这样蛋白就以负反馈的形式调节膜脂组分。细胞膜接近相变点就使得细胞可随时参入必威在线网站首页网址 过程，如细胞相互作用或分裂。细胞膜如前所述可调节自身，然而如环境变化速度过快，细胞膜即可发生相变，双层即可破裂。当细胞发生融合时，如在有性繁殖过程中，两个脂双层膜通道形成非常类似立方相。显然，我们对自然赋予液晶的独特性质的研究刚刚开始。
[New Scientist，1991年]