적혈구 막을 전자 현미경에 의해 관찰해 보면 3개의 층으로 보인다. 이들의 층에서 바깥쪽의 친수성층은 화학적으로 glycolipid, glycoprotein과 댄백질로 구성되어 있고 중앙의 소수성층은 단백질 등으로 구성되어 있으며 내부의 친수성층은 단백질로 구성되어 있다. 적혈구 막은 단백질망과 같은 세포골격 구조와 반투과성의 지질 이중층으로 되어 있다.
유동성 지질층은 불규칙적으로 산재되어 잇는 단백질과 함께 구성된다. 적혈구의 세포질 안쪽에서 막을 관통하여 외부까지 뻗어나간 단백질은 integral막 단백질이라고 한다. 적혈구 막 단백질의 또 다른 것으로 peri-pheral막 단백질은 막의 세포질 표면에 느슨하게 붙어 있으면서 지질 이중층 밑에서 적혈구의 세포 골격을 이룬다. 세포막의 화학적 구성물질의 양은 42%의 지질, 50%의 단백질과 8%의 탄수화물로 이루어져 있다.
인지질
적혈구 막 지질은 ester화 되지 않은 cholesterol과 glycolipid 분자가 산재된 인지질 이중층으로 구성된다. 2가지 인지질은 group은 적혈구의 이중층 안에서 서로 비대칭적으로 분포되어 있다.
주로 지질 이중층 바깥으로 향하여 있어서 외부 환경과 쉽게 접촉한다. 지질 이중층에서 외부 쪽 위치하기 때문에 혈장 지방산과 적혈구 막 사이에서 교환하는 지방 재생의 주된 경로에서 조절부위로 나타난다. 지방산은 에너지를 이용하여 막 인지질과 결합한다. 그러므로 인체에서 지방전달과 대사의 변화는 혈장 인지질 농도를 변화시키고 뒤이어서 적혈구의 구성에 변화를 가져와 순환하는 적혈구 수명을 단축시킨다.
적혈구 막의 세포질 쪽이나 안쪽에 대부분 다 존재한다. 이 같이 인지질의 특이한 방향은 순환 도중 정상 적혈구 수명을 유지시키기 위해 필수적인 lipid pattern을 정확하게 유지한다.
지질 이중층의 바깥 표면에서 비정상적인 변화의 결과는 혈액응고의 활성화를 촉진시키고 혈관내 용혈을 야기하게 된다. 적혈구 막에서 이 인지질의 비대칭성의 안정화는 특이한 peripheral protein의 상호작용을 통해 이루어진다.
Cholesterol과 Glycolipids
당지질의 대부분은 지질 이중층의 바깥쪽에 위치하고 적혈구 항원의 많은 형태인 글리코프로테인과 상호작용을 한다.
콜레스테롤은 콜린과 aminophospholipids 사이에 삽입된 지질 이중층의 양쪽에 거의 똑같은 양으로 분포되어 있다. 콜레스테롤은 적혈구 막 지질의 25% 차지하고 인지질과의 분자 비율은 1:1이다 적혈구 막 콜레스테롤은 혈장 콜레스테롤과 끊임없이 교환되며 인체의 지방 수송변화에 의해 영향을 받는다. 콜레스테롤의 축적은 적혈구의 형태학적 변화를 야기하고 적혈구 막에 손상을 일으킨다.
예를들어 acanthocyte는 적혈구 막에 spicules이라고 불려지는 불규칙한 spiny 돌기가 있고 막 콜레스테롤의 과도한 축적과 연관되어지며 간질환과 같은 특별한 지방 대사에 장애 질환에서 볼 수 있다. 이 같은 적혈구의 모두는 과도한 지방이 세포막의 변형능을 적게하므로써 적혈구 수명을 단축시킨다. 또 다른 예로써 L:CAT가 선천적으로 결핍되면 혈장과 적혈구 막에 프리 콜레스테롤이 과도해져서 만성 용혈성 빈혈을 초래한다. 보통 이 같은 지질의 모두는 적혈구 막의 동일 평면 내에서 이동하고, 그리고 그결과 적혈구 막은 특징적으로 viscous 해지고 이차원적인 액체가 된다.
이 지질 이중층은 또한 통과할 수 없는 울타리로도 작용한다. 결과적으로 적혈구 막을 통과하는 대부분은 소송에 의해 일어난다.