С внешней стороны мембраны часто формируются надмембранные структуры – клеточные оболочки, или клеточные стенки. Основные функции клеточных оболочек: механическая и защитная. У животных клеточные оболочки, как правило, отсутствуют. Существует несколько основных типов клеточных оболочек:
1. У прокариот клеточная оболочка многослойная. Внутренний слой построен на основе муреина. Внешние слои имеют разнообразный химический состав. У многих видов имеется слизистая капсула из полисахаридов.
2. У большинства низших эукариот (у водорослей, у низших грибов и грибоподобных организмов) клеточная оболочка состоит из целлюлозы (клетчатки) и гемицеллюлоз (целлюлозоподобных веществ).
3. У высших грибов клеточная оболочка содержит грибную клетчатку, лигнин и хитин (у дрожжеподобных грибов лигнина и хитина почти нет).
4. У высших растений первичная клеточная оболочка состоит из целлюлозы (клетчатки). Вторичные оболочки содержат суберин или лигнин. Смежные клетки разделены срединными пластинками из пектинов. У многих низших и высших растений в состав оболочек входят минеральные вещества: кремнезем, известь и др.