К одномембранным органелл клетки относят гранулярную и гладкую эндоплазматической сети, аппарат Гольджи, лизосомы, вакуоли т.д.. Эти структуры окружены мембраной полыми пузырьками.
Структурной единицей гранулярной эндоплазматической сети (ЭПС) является цистерна - уплощенный мешочек, связан с внешней мембраной ядра или расположен в цитозоле вблизи ядра. К ее поверхности прикрепляются рибосомы, которые осуществляют синтез белков и имеют вид гранул.
Синтезированные белки или встраиваются в мембрану ЭПС или поступают в ее полость. После окончания синтеза происходит созревание белков. При этом к ним могут присоединяться различные компоненты, например углеводы, или от них могут отрезаться определенные участки. После созревания белки окружаются мембраной, в результате чего образуются микропузырьков, которые с помощью микро-трубочек и белков-моторов цитоскелета транспортируются к аппарату Гольджи. Гранулярная ЭПС синтезирует не только белки. На ее внешней поверхности синтезируются фосфолипиды, которые встраиваются в мембрану.
Гладкая эндоплазматическая сеть образуется из гранулярной результате потери ею способности присоединять рибосомы. Превратиться обратно в гранулярную ЭПС гладкая ЭПС не может. Она состоит из небольших полостей неправильной формы, которые расположены рядом с гранулярной ЭПС. Основная функция гладкой ЭПС - синтез углеводов и липидов. Кроме того, цистерны гладкой ЭПС накапливают ионы кальция, которые регулируют работу цито-скелета.
Аппарат Гольджи состоит из стопок уплощенных цистерн, расположенных возле ядра. В одной стопке может быть от трех до пятидесяти цистерн. У каждой цистерны может находиться много микропузырьков. Аппарат Гольджи обеспечивает созревание, распределение и транспорт синтезированных клеткой веществ.
После того как микропухирець доставит синтезированную в ЭПС вещество к аппарату Гольджи, к ней прикрепляется специальная «метка», указывающая куда это вещество следует транспортировать. Меченая вещество переходит к следующей цистерны аппарата Гольджи, где модифицируется нужным образом. В последний цистерне происходит накопление и упаковки готовых веществ в микропузырьков для дальнейшей транспортировки к месту назначения.
Лизосомы являются небольшими округлыми тельцами, в которых накопленные ферменты, способные расщеплять белки, полисахариды и нуклеиновые кислоты до их мономеров. Полученные мономеры могут использоваться клеткой в ее биохимических реакциях. В первую очередь лизосомы разрушают вещества, поступающие в клетку из внешней среды. Например, пищеварительные вакуоли одноклеточных раз и образуются из лизосом, когда те сливаются с поглощенными частицами пищи. Но клетка использует эти органеллы и для разрушения собственных структур, которые уже не нужны или не способны выполнять свои функции. Так, в случае голодания именно лизосомы расщепляют запасные вещества для получения энергии.
Вакуоли выглядят достаточно больших полостей, заполненных жидкостью. Наиболее известные вакуоли растений, заполненные клеточным соком. В состав этого сока входят минеральные соли, органические кислоты, сахара, аминокислоты, белки, пигменты и т.д.. Растения используют вакуоли как место накопления продуктов обмена и запасных питательных веществ. Кроме того, они активно участвуют в осмотических процессах и обеспечивают тургор тканей.