Nếu tách vách ra khỏi tế bào vi khuẩn,chúng ta sẽ thấy màng sinh chất bao bọc sinh chất.Muốn quan sát màng sinh chất,người ta đặt tế bào vi khuẩn trong dung dịch ưu trương(dung dịch có nồng độ chất tan lớn hơn nồng độ chất tan tương ứng có trong tế bào chất),thì nước trong sinh chất thoát khỏi tế bào vi khuẩn.Sinh chất vi khuẩn co lại và có một màng chiết quang hơn bọc sinh chất tách rời vách.Màng này có thể được nhuộm màu rõ.Nếu ta nhúng tế bào vi khuẩn này trở lại trong dung dịch nhược trương(dung dịch có nồng độ chất tan bé hơn nồng độ chất tan tương ứng trong tế bào chất) thì tế bào vi khuẩn sẽ phương trình lên và tế bào vi khuẩn sẽ bị nổ vỡ.Có thể thu hồi riêng màng sinh chất nhờ các phương pháp li tâm sau khi đã phá vỡ các tế bào vi khuẩn.Dưới kính hiển vi điện tử,màng sinh chất có bề dày khoảng 10nm.Màng gồm có 3 miền:hai miền ngoài và trong có màu đục tối,miền giữa dày hơn màu sáng.Phân tích hoá học người ta thấy màng bao gồm một lơp kép photpholipit là chủ yếu.Ở trên lớp kép photpholipit này còn có các phân tử protein sắp xếp rác thải,đó là các phân tử protein xuyên màng.Ở rìa ngoài cũng như ở rìa trong của lớp kép photpholipit,người ta còn tìm thấy các phân tử protein rìa màng.Loại nằm ở miền ngoài gọi là rìa màng ngoài,loại nằm ở miền trong gọi là rìa màng trong.Cũng có người xem màng như một biển lỏng photpholipit,mà trên "biển" lỏng đó có các "đảo" protein.Và nếu xem màng như khảm lỏng cũng có thể gần đúng.Kiểu cấu tạo màng vi khuẩn mô tả ở trên cũng hệt như kiểu màng sinh chất của các tế bào động vật và thực vật bậc cao khác.

Chức năng của màng sinh chất ở tế bào nhân sơ

Chức năng thấm chọn lọc:Màng sinh chất có chức năng như một hàng rào thẩm thấu.Nó cho phép một số chất hoà tan cần thiết cho tế bào vi khuẩn đi vào được trong tế bào vi khuẩn,đồng thời nó cũng cho phép một số chất khác hoà tan có hại cho tế bào vi khuẩn đi ra khỏi tế bào vi khuẩn(các độc tố đối với tế bào vi khuẩn...)

Trên màng sinh chất phân bổ nhiều các loại enzym chuyển hoá các chất và trao đổi năng lượng như các enzym thuộc nhóm xitôcrôm,các enzym hoạt động trong chu kỳ Krebs.

Đối với sự phân chia của tế bào vi khuẩn,màng nguyên sinh cùng "màng" mạc thể cũng còn gọi là mảnh giữa(mêxôsôme) có chức năng chỉ đạo sự phân chia tế bào vi khuẩn.Mêxôsôme như là khâu trung gian của sự liên kết không đổi giữa các chất nhân và màng sinh chất.

Tóm lại màng sinh chất và mêxôsôme của tế bào vi khuẩn đóng vai trò như ti thể ở các loại tế bào khác và cũng tham gia vào quá trình phân chia của tế bào.