moleculele membranelor celulare sunt în mare parte sintetizate în două organite: reticulul endoplasmatic și aparatul Golgi. În paginile care se ocupă de aceste organele, vom descrie mai detaliat procesele de sinteză. Astfel, sinteza lipidelor va fi studiată în paginile dedicate reticulului endoplasmatic neted și aparatului Golgi, sinteza proteinelor în paginile reticulului endoplasmatic dur și carbohidrații în paginile despre reticulul endoplasmatic și aparatul Golgi. În paginile următoare, vom învăța, de asemenea, căile pe care moleculele de membrană le urmează pentru a ajunge la diferitele compartimente legate de membrană, precum și la membrana plasmatică. Deci, aici este furnizat doar un rezumat al sintezei moleculelor de membrană.
membranele își reînnoiesc continuu moleculele. Ele sunt îndepărtate și sintetizate în mod constant. Prin utilizarea aminoacizilor radiomarcați, s-a demonstrat că proteinele cu greutate moleculară mare ale membranei plasmatice sunt reînnoite la fiecare 2-5 zile, în timp ce proteinele cu greutate moleculară mică la fiecare 7-13 zile. Lipidele sunt înlocuite la fiecare 7-13 zile. Proteinele, majoritatea lipidelor și câțiva carbohidrați ai membranelor celulare sunt sintetizați în reticulul endoplasmatic. Multe specii de lipide și majoritatea carbohidraților membranelor sunt sintetizate în aparatul Golgi.
majoritatea moleculelor de membrană sunt transportate la locația lor finală prin trafic vezicular. Ei călătoresc ca componente ale membranelor veziculelor care, după fuziunea cu membrana țintă, vor face parte din repertoriul molecular al compartimentului țintă. Cu toate acestea, unele molecule sunt deplasate între membrane de către purtători (proteine) sau sunt schimbate între membrane care sunt foarte apropiate unele de altele în așa-numitele site-uri de contact cu membrana.reticulul endoplasmatic sintetizează proteinele pentru sine și pentru restul membranelor celulare, pe lângă membranele cloroplastice și mitocondriale. Aceste organite pot importa proteine sintetizate de ribozomi citosolici liberi sau pot sintetiza proteine singure, deoarece acestea conțin ADN, ribozomi și toate moleculele necesare pentru sinteza proteinelor. Colesterolul și glicerofosfolipidele sunt, de asemenea, sintetizate în reticulul endoplasmatic, care sunt distribuite tuturor membranelor celulare, inclusiv mitocondriile și cloroplastele.
ca un caz special, merită menționat peroxizomii. S-a raportat că peroxizomii provin din vezicule provenite din reticulul endoplasmatic și mitocondrii. Cu toate acestea, o parte din moleculele membranelor lor sunt sintetizate de ribozomi liberi. Sursele moleculelor de membrană peroxizom sunt, prin urmare, diverse.
majoritatea moleculelor membranei plasmatice ajung prin fluxul continuu de vezicule, adică prin exocitoză. Compartimentele care trimit vezicule la membrana plasmatică sunt endozomii și complexul Golgi. Îndepărtarea moleculelor de membrană plasmatică este în mare măsură mediată de vezicule endocitare. Veziculele se formează în membrana plasmică și în cele din urmă se vor termina în lizozomi unde moleculele de membrană vor fi degradate. Echilibrul dintre exocitoză și endocitoză determină compoziția moleculară a membranei plasmatice. Unele molecule îndepărtate ca parte a veziculelor endocitare sunt transportate la endozomii timpurii. Acestea pot fi ținute acolo pentru o perioadă de timp și apoi se pot întoarce la membrana plasmatică ca parte a altor vezicule care pleacă de la endosomul timpuriu. Acest mecanism este important pentru celulă, deoarece cantitatea și proporția moleculelor membranei plasmatice pot fi modificate fără procese costisitoare de sinteză și degradare.
membranele endozomilor, lizozomilor și vacuolelor sunt în mare parte o consecință a endocitozei în membrana plasmatică, dar primesc și molecule prin intermediul veziculelor provenite din aparatul Golgi. în cele din urmă, trebuie subliniat faptul că compoziția chimică a membranelor, în principal repertoriul lipidic, se poate schimba prin modificări chimice locale. De exemplu, capul mai multor specii lipidice poate fi modificat chimic de enzime locale, rezultând o nouă moleculă cu proprietăți diferite. Mai mult, unele lipide sunt degradate in situ de enzime, cum ar fi lipazele.