molekyler af cellemembraner syntetiseres for det meste i to organeller: endoplasmatisk retikulum og Golgi-apparat. På siderne, der beskæftiger sig med disse organeller, beskriver vi synteseprocesserne mere detaljeret. Således vil lipidsyntese blive undersøgt på de sider, der er dedikeret til det glatte endoplasmatiske retikulum og Golgi-apparat, proteinsyntese i de grove endoplasmatiske retikulumsider og kulhydrater på siderne om endoplasmatisk retikulum og Golgi-apparat. På de følgende sider lærer vi også de stier, som membranmolekyler følger for at nå de forskellige membranbundne rum såvel som plasmamembranen. Så her tilvejebringes kun et resume af syntesen af membranmolekyler.
membraner fornyer løbende deres molekyler. De fjernes og syntetiseres stabilt. Ved anvendelse af radioaktivt mærkede aminosyrer har det vist sig, at proteiner med høj molekylvægt i plasmamembranen fornyes hver 2-5 dag, mens proteiner med lav molekylvægt hver 7-13 dage. Lipider udskiftes hver 7-13 dage, også. Proteiner, de fleste lipider og nogle få kulhydrater af cellemembraner syntetiseres i det endoplasmatiske retikulum. Mange lipider arter og de fleste kulhydrater af membraner syntetiseres i Golgi apparatet.
de fleste membranmolekyler transporteres til deres endelige placering ved vesikulær handel. De bevæger sig som komponenter i vesikelmembranerne, der efter fusion med målmembranen vil være en del af målrummets molekylære repertoire. Imidlertid flyttes nogle molekyler mellem membraner af bærere (proteiner) eller udveksles mellem membraner, der er meget tæt på hinanden i de såkaldte membrankontaktsteder.
endoplasmatisk retikulum syntetiserer proteiner for sig selv og for resten af cellemembranerne foruden chloroplast og mitokondrier membraner. Disse organeller kan importere proteiner syntetiseret af frie cytosoliske ribosomer, eller de kan syntetisere proteiner alene, da disse de indeholder DNA, ribosomer og alle de nødvendige molekyler til proteinsyntese. Kolesterol og glycerophospholipider syntetiseres også i det endoplasmatiske retikulum, som fordeles til alle cellemembraner, inkluderet mitokondrier og chloroplaster.
som et specielt tilfælde er det værd at nævne peroksisomer. Det er blevet rapporteret, at peroksisomer stammer fra vesikler, der kommer fra det endoplasmatiske retikulum og mitokondrier. Imidlertid syntetiseres en del af molekylerne i deres membraner af frie ribosomer. Kilderne til peroksisommembranmolekyler er derfor forskellige.
størstedelen af molekylerne i plasmamembranen ankommer gennem den kontinuerlige indkommende strøm af vesikler, dvs.ved eksocytose. De rum, der sender vesikler til plasmamembranen, er endosomer og Golgi-kompleks. Fjernelse af plasmamembranmolekyler medieres stort set af endocytiske vesikler. Vesikler dannes i den plasmiske membran og ender til sidst i lysosomerne, hvor membranmolekyler nedbrydes. Balancen mellem eksocytose og endocytose bestemmer den molekylære sammensætning af plasmamembranen. Nogle molekyler fjernet som en del af endocytiske vesikler transporteres til tidlige endosomer. De kan opbevares der i et stykke tid og derefter vende tilbage til plasmamembranen som en del af andre vesikler, der afgår fra det tidlige endosom. Denne mekanisme er vigtig for cellen, fordi mængden og andelen af molekyler i plasmamembranen kan modificeres uden dyre synteseprocesser og nedbrydning.
membraner af endosomer, lysosomer og vakuoler er for det meste en konsekvens af endocytose i plasmamembranen, men de modtager også molekyler ved hjælp af vesikler, der kommer fra Golgi-apparatet.
endelig skal det påpeges, at den kemiske sammensætning af membraner, hovedsageligt lipidrepertoriet, kan ændre sig ved lokale kemiske modifikationer. For eksempel kan hovedet af flere lipidarter kemisk modificeres ved hjælp af lokale stoffer, hvilket resulterer i et nyt molekyle med forskellige egenskaber. Desuden nedbrydes nogle lipider in situ af lipaser, såsom lipaser.