内膜系统(endomembrane system）是通过细胞膜的内陷而演变成的复杂系统。它构成各种细胞器（organelle)，如内质网、线粒体、高尔基复合体、溶酶体等。这些细胞器均是互相分隔的封闭性区室，各具备一套独特的酶系，执行着专一的生理功能。 （endoplasmic reticulum，ER）是扁平囊状或管泡状膜性结构，它们以分支互相吻合成为网络，其表面有附着核糖核蛋白s体者称为粗面内质网（rough endoplasmic reticulum，RER），膜表面不附着核糖核蛋白体者称为滑面内质网（smooth endoplasmic reticulum，SER），两者有通连。
核糖核蛋白体附着在内质网上，其主要功能是合成分泌蛋白质( 如免疫球蛋白、消化酶等），但也制造某些结构蛋白质(如膜镶嵌蛋白质、溶酶体酶等）。粗面内质网分布于绝大部分细胞中，而在分泌蛋白旺盛的细胞（如浆细胞、腺细胞），粗面内质网特别发达，其扁囊密集呈板层状，并占据细胞质很大一部分空间。一般说来，可根据粗面内质网的发达程度来判断细胞的功能状态和分化程度。
滑面内质网多是管泡状，仅在某些组胞中很丰富，并因含有不同的酸类而功能各异，①类固醇激素的合成，在分泌类固醇激素的细胞中；滑面内质网膜上有合成胆固醇所需的酶系，在此合成的胆固醇再转变为类固醇激素；②脂类代谢，小肠吸收细胞摄入脂肪酸、甘油及甘油一酯，在滑面内质网上酯化为甘油三酯，肝细胞摄取的脂肪酸也是在滑面内质网上被氧化还原酶分解，或者再度酯化；③解毒作用，肝细胞的滑面内质网含有参与解毒作用的各种酶系，某些外来药物、有毒代谢产物及激素等在此经过氧化、还原，水解或结合等处理，成为无毒物质排出体外；④离子贮存与调节，横纹肌细胞中的滑面内质网又称肌浆网，其膜上有钙泵，可将细胞质基质中的Ca2+泵入、贮存起来，导致肌细胞松弛，在特定因素作用下，贮存的Ca2+释出，引起肌细胞收缩。胃底腺壁细胞的滑面内质网有氯泵，当分泌盐酸时将CIˉ释放，参与盐酸的形成。 （lysosome)为有膜包裹的小体，内含多种酸性水解酶，如酸性磷酸酶 、组织蛋白酶、胶原蛋白酶、核糖核酸酶、葡萄糖苷酸和脂酶等，能分解各种内源性或外源性物质。它们的最适ph为5.0。不向细胞中的溶酶体不尽相同，（但均含酸性磷酸酶，故该酶为溶酶体的标志酶。按溶酶体是否含有被消化物质（底物）可将其分为初级溶酶体(primary lysosme)和次级溶酶体(secondary lysosome)。
(1)初级溶酶体：也称原溶酶体(protolysosome)。一般呈圆形或椭圆形，直径多介于25～50nm现如今发现亦有长杆状或缓状溶酶体。其内容物呈均质状，电子密度中等或较高不含底物。在少数细胞，如破骨细胞和炎症部位的中性粒细胞，溶酶体酶可被释放到细胞外发挥水解作用
(2)次级溶酶体：也称吞噬性溶酶体(phagolysosome),是由次级溶酶体和将被水解的各种吞噬底物融合而构成，因此其体积较大，形态多样，内容物为非均质状。根据其作用废物的来源不同，分为自噬性溶酶体和异噬性溶酶体。自噬性溶酶体（autophago lysosome)的作用底物是内源性的，即来自细胞内的衰老和崩解的细胞器或局部细胞质等。异噬性溶酶体（heterophago lysosome）的作用底物是经由细胞的吞饮或吞噬而被摄入细胞内的外源性物质，是溶酶体与吞噬体融合而成，多见于吞噬了细菌的中性粒细胞和吞噬了异物的巨噬细胞。并噬性溶酶体与自噬性溶酶体中的底物有的被分解为单糖、氨基酸等小分子物质，它们可通过溶酶体膜进入细胞质基质，被细胞利用；有的则不能被消化（如尘埃、金属颗粒等异物、衰老细胞器的某些类脂成分），它们残留于溶酶体中，当溶酶体酶活性耗竭，溶酶体内完全由残留物占据，则称之为残余体（residual body）。在哺乳动物，残余体滞留在细胞中，常见的残余体有脂褐素颗粒和髓样结构。均由自噬性溶酶体演化而来。脂褐素颗粒（lipofuscin granule)为不规则形，由电子密度不同的物质及脂滴构成，在光镜下呈褐色，多见于神经细胞、心肌细胞、肝细胞及分泌类固醇激素的细胞，并随年龄增长而增多。髓样结构(myelin figure）的内部为大量板层排列的膜，可能因膜性成分消化不全所致。初级溶酶体与吞饮小泡或其它小泡融合形成多泡体（multivesicular body），其外有界膜，内含很多低电子密度小泡，基质具有酸性鳞酸酶活性。 （mitochondria) 常为杆或椭圆形，横径为 0.5～1ηm 长2～6ηm但在不同类型激胞中线粒体的形状、大小和数量差异甚大。电镜下，线粒体具有双层膜，外膜光滑，厚6～7nm，膜中有2～3nm小孔，分子量为1万以内的物质可自由通过；内膜厚5～6nm，通透性较小。外膜与内膜之间有约8nm。膜间腔，或称外腔。由膜向内折叠形成线粒体嵴（mitochohdrial crista），嵴之间为嵴间腔，或称内腔，充满线粒体基质。基质中常可见散在的，直径25～50nm。电子致密的嗜饿酸基质颗粒（matrix granule），主要由磷脂蛋白组成，并含有钙、镁、磷等元素。基质中除基质颗粒外还含有脂类、蛋白质、环状DNA分子核糖体。线粒体嵴膜上有许多有柄小球体，即基粒（elementary particle) ，其直径为8～10nm，它由头、柄和基片三部分组成。球形的头与柄相连而突出于内膜表面，基片镶嵌于膜脂中。
基粒中含有ATP合成酶，能利用呼吸链产生的能量合成ATP， 并把能量贮存于ATP中。细胞生命活动所需能量的约95%由线粒体以ATP的方式提供，因此，线粒体是细胞能量代谢中心，线粒体嵴实为扩大了内膜面积，故代谢率高，耗能多的细胞。嵴多而密集大部分细胞的线粒体嵴为板层状。杆状线粒体的嵴多与其长轴垂直排列，圆形线粒体的嵴多以周围向中央放射状排列；在少数细胞，主要基分泌类固醇激素的细胞（如肾上腺皮质细胞等），线粒体峭多呈管状或泡状；有些细胞（如肝细胞）的线粒体兼有板层状和管状两种。
线粒体另一个功能特点是可以合成一些蛋白质。现如今，科学家推测，在线粒体中合成的蛋白质约占线粒体全部蛋白的10%，这些蛋白疏水性强，和内膜结合在一起。线起体合成蛋白质均是按照细胞核基因组的编码辑导合成。如果没有细胞核遗传系统，线粒体RNA则不能表达。因此表明线粒体会成蛋白质的半自主性。
关于线粒体形成的机制，较普遍接受的看法是，线粒体依靠分裂而进行增殖。线粒体的发生过程可分为两个阶段，在第一阶段中，线粒体的膜进行生长和复制，然后分裂增殖。第二阶段包括线粒体本身的分化过程，建成能够行使氧化磷酸化功能的机构。线粒体生长和分化阶段分别接受两个独立遗传系统的控制，因此，它不是一个完全自我复制的实体。 （microtubule）是细而长的中空圆柱状结构。管径约15nm,长短不等，常数根平行排列。微管由微管蛋白（thbulin）聚合而成。微管蛋白单体为直径约5nm的球形蛋白质，它们串连成原纤维，13条原纤维纵向平行排列围成微管。微管有单微管、二联微管和三联做管三种类型。细胞中绝大部分微管为单微管，在低温、Ca2+和秋水仙素作均下易解聚为微管蛋白，故属于不稳定微管。二联微管主要位于纤毛与精子鞭毛中，三联微管参与构成中心体和基体，均为稳定微管。
微管具有多种功能。微管的支架作用可保持细胞形状，如血小板周边部的环行微管使其呈双凸圆盘状，神经细胞的微管支撑其突起，如果加入秋水仙素使微管解聚，则血小板变圆，神经细胞突起缩回。微管参与细胞的运动，如细胞分裂时，由微管组成的纺锤体可使染色体向两极移动，如果加入秋水仙素则分裂停止于中期，纤毛和鞭毛的摆动、胞吞和胞吐作用、细胞内物质的运送都需要微管参与。 （microfilament）广泛存在于多种细胞中，微丝常成群或成束存在，在一些高度特化的细胞（如肌细胞），它们能形成稳定的结构，但更常见的是形成不稳定的束或复杂的网。它们可根据细胞周期和运动状态的需要，改变其在细胞内的形态和空间位置，并能够根据在细胞的不同状态而聚合或解聚。
分布于肌细胞和非肌细胞中的微丝分细丝和粗丝两种。细丝（thin filament）直径约6nm，长约lμm，主要由肌动蛋白（actin）组成，故又称肌动蛋白丝（actinfilament），通常所说的微丝指此而言。细胞松弛素B能使细丝解聚，从而抑制细胞运动；粗丝（thick filament）直径侧10～15nm，长约1.5μm，主要由肌球蛋白（myosin）组成，故又称肌球蛋白丝（myosinfilament）。微丝是肌细胞内的恒定结构。在横纹肌细胞内；细丝与粗丝以一定比例（约为2:1）有规则排列成肌原纤维，其收缩机制已明确。平滑肌细胞内细丝与粗丝之比约为15:1，二者的排列不规则。非肌细胞中一般只能看到细丝，粗丝可能因存在时间短暂，或于电镜标本制备过程中解聚为肌球蛋白，难于观察到。在某些因素作用下，非肌细胞中的微丝迅速解策为其结构蛋白；在相反因素作用下，结构蛋白又装配成微丝。其中细丝交联成网以构成细胞骨架的一部分，并维持细胞质基质的胶质状态；细丝与粗丝的局部相互作用能引发运动。在活跃运动的细胞（主要在细胞质周边部）或细胞局部（如伪足），以及需察机械支持的部位（如微绒毛)，都有丰富的微丝。因此，微丝除具有支持作用外，还参与细胞的收缩、变形运动、细胞质流动、细胞质分裂以及胞吞、胞吐过程。 (intermediate filament)又称中等纤维，直径约为8～11nm，介于细丝与粗丝之间，因而得名。中间丝可分为五种，各由不同蛋白质构成。在成体中绝大部分细胞仅含有一种中间丝，故具有组织特异性，且较稳定。五种中间丝的形态相仿，难于分辨。但用免疫组织化学方法则能将它们区分，从而可进一步分析细胞的类型。
(1) 角质蛋白丝（keratin filament）： 分布于上皮细胞，在复层扁平上皮细胞内尤其丰富，常聚集成束，又称张力丝（tonofilament)。张力丝附着于桥粒（一种细胞连接），能加固细胞间的连接。张力丝除起支持作用外，还有助于保持细胞的韧性和弹性。
(2) 结蛋白丝（desmin filament)：分布于肌细胞，在横纹肌细胞内，结蛋白丝所形成的细网连接相邻肌原纤维并使肌节位置对齐；在Z膜股处，细网包围肌原纤维并与细胞膜连接。在平滑肌细胞内，结蛋白丝连接在密体与密斑之间形成立体网架，并与肌动蛋白丝相连。总之，结蛋白丝作为肌细胞的细胞骨架网，发挥固定和机械性整合作用。
(3) 波形蛋白丝(vimentin filament）：主要存在于成纤维细胞和来自胚胎间充质的细胞。在少数含有两种中间丝的细胞中，波形蛋白丝是其中的一种，波形蛋白丝主要在核周形成网架，对核起机械性支持，并稳定其在细胞内的位置。
(4) 神经丝（neurofilament):存在于神经细胞的胞体与突起中，由神经丝蛋白组成，与微管共同构成细胞骨架，并协助物质运输。
(5) 神经胶质丝（neurogial filament)：主要存在于星形胶质细胞内，由胶质原纤维酸性蛋白组成，多聚集成束，交织走行于胞体，并伸入突起内。 （microtrabecular lattict）是用超高压电镜等技术在完整细胞中观察到的由直径3～6nm的纤维交织形成的立体网架。有人认为它是一种镶嵌在其 它纤维系统中的微梁网格。也有人认为，它是微管、微丝和中间丝系统紧密联系和交错相插，或是某些被磨
损的细胞骨架所显示的图像。总之，它仍是一个有争议的结构。
