Biofisica
A maioria das organelas é delimitada por membranas compostas primariamente de lipídios e de proteínas. Essas membranas incluem a membrana celular, a membrana nuclear, a membrana do reticulo endoplasmático, e as membranas da mitocôndria, dos lisossomos e do complexo de Golgi.
Os lipídios das membranas constituem uma barreira que impede o movimento da água e substancias hidrossolúveis de um compartimento da célula para outro, pois a água não é solúvel em lipídios. Entretanto, moléculas de proteína na membrana geralmente penetram completamente a membrana, formando vias especializadas, geralmente organizadas em poros para a passagem de substancias especificas através da membrana. Também muitas outras proteínas de membrana são enzimas que catalisam uma serie de diferentes reações químicas.
Membrana celular
A membrana celular, que reveste inteiramente toda a célula, é uma estrutura muito delgada e elástica, com espessura entre 7,5 e 10 nanômetros. A membrana celular, também chamada de envelope nuclear é na verdade constituída por duas membranas, cada uma com a bicamada lipídica delimitando um espaço entre elas. A membrana externa é continua com o reticulo endoplasmático do citoplasma celular, e o espaço entre as duas membranas nucleares é continuo com espaço interno do reticulo endoplasmático. A membrana nuclear é vazada por vários milhares de poros nucleares. Grandes complexos de moléculas de proteínas estão ancorados as bordas dos poros de forma que a área central de cada poro tem apena cerca de 9 nanômetros de diâmetro. Este tamanho é suficientemente grande para permitir que moléculas de peso molecular de ate 44.000 passem através deles com razoável facilidade. A espessura da membrana plasmática é da ordem de 75Å e, por isso, só pode ser observada com o auxílio da microscopia eletrônica onde aparece como duas linhas escuras separadas por uma linha