a sejtmembránok molekuláit többnyire két organellában szintetizálják: endoplazmatikus retikulumban és Golgi készülékben. Az ezekkel az organellákkal foglalkozó oldalakon részletesebben leírjuk a szintézis folyamatokat. Így a lipidszintézist a sima endoplazmatikus retikulum és a Golgi apparátus, a fehérje szintézis a durva endoplazmatikus retikulum oldalakon, és a szénhidrátok az endoplazmatikus retikulum és a Golgi apparátus oldalain fogják tanulmányozni. A következő oldalakon megtanuljuk azokat az utakat is, amelyeket a membránmolekulák követnek, hogy elérjék a különböző membránhoz kötött rekeszeket, valamint a plazmamembránt. Tehát itt csak a membránmolekulák szintézisének összefoglalása áll rendelkezésre.
a membránok folyamatosan megújítják molekuláikat. Ezeket eltávolítják és fokozatosan szintetizálják. Radioaktív izotóppal jelölt aminosavak alkalmazásával kimutatták, hogy a plazmamembrán nagy molekulatömegű fehérjéi 2-5 naponként megújulnak, míg az alacsony molekulatömegű fehérjék 7-13 naponként. A lipideket is 7-13 naponta cserélik. A fehérjék, a legtöbb lipid és a sejtmembránok néhány szénhidrátja az endoplazmatikus retikulumban szintetizálódik. Számos lipidfaj és a membránok legtöbb szénhidrátja szintetizálódik a Golgi készülékben.
a legtöbb membránmolekulát vezikuláris kereskedelem útján szállítják végső helyükre. A vezikulummembránok komponenseiként haladnak, amelyek a célmembránnal való fúzió után a céltér molekuláris repertoárjának részét képezik. Egyes molekulákat azonban hordozók (fehérjék) mozgatnak a membránok között, vagy cserélnek olyan membránok között, amelyek nagyon közel vannak egymáshoz az úgynevezett membrán érintkezési helyeken.
az endoplazmatikus retikulum a kloroplaszt és mitokondrium membránok mellett saját maga és a többi sejtmembrán számára szintetizálja a fehérjéket. Ezek az organellák képesek importálni a szabad citoszolos riboszómák által szintetizált fehérjéket, vagy önmagukban szintetizálni tudják a fehérjéket, mivel ezek DNS-t, riboszómákat és a fehérjeszintézishez szükséges összes molekulát tartalmaznak. A koleszterin és a glicerofoszfolipidek szintén szintetizálódnak az endoplazmatikus retikulumban, amelyek az összes sejtmembránon eloszlanak, beleértve a mitokondriumokat és a kloroplasztokat.
különleges esetként érdemes megemlíteni a peroxiszómákat. Beszámoltak arról, hogy a peroxiszómák az endoplazmatikus retikulumból és mitokondriumokból származó vezikulákból származnak. A membránok molekuláinak egy részét azonban szabad riboszómák szintetizálják. A peroxiszóma membránmolekulák forrásai tehát változatosak.
a plazmamembrán molekuláinak többsége a vezikulák folyamatos bejövő fluxusán keresztül érkezik, azaz exocitózissal. A rekeszek, amelyek vezikulákat küldenek a plazmamembránba, endoszómák és Golgi komplexek. A plazmamembrán molekulák eltávolítását nagyrészt endocita vezikulák közvetítik. Vezikulák képződnek a plazmamembránban, és végül a lizoszómákban végződnek, ahol a membránmolekulák lebomlanak. Az exocitózis és az endocitózis közötti egyensúly határozza meg a plazmamembrán molekuláris összetételét. Az endocita vezikulák részeként eltávolított egyes molekulákat a korai endoszómákba szállítják. Lehet, hogy egy ideig ott tartják őket, majd visszatérnek a plazmamembránba a korai endoszómából induló más vezikulák részeként. Ez a mechanizmus azért fontos a sejt számára, mert a plazmamembrán molekuláinak mennyisége és aránya drága szintézis és lebomlás nélkül módosítható.
az endoszómák, lizoszómák és vacuolák membránjai többnyire a plazmamembrán endocitózisának következményei, de molekulákat is kapnak a Golgi-készülékből származó vezikulák útján.
végül meg kell jegyezni, hogy a membránok kémiai összetétele, elsősorban a lipid repertoár, helyi kémiai módosításokkal megváltozhat. Például több lipidfaj feje kémiailag módosítható helyi enzimekkel, ami új, különböző tulajdonságokkal rendelkező molekulát eredményez. Ezenkívül egyes lipideket in situ lebontanak enzimek, például lipázok.