Esiste, comunque, un gruppo di batteri , gli Archeobatteri ( organismi che vivono in condizioni estreme di Ph, temperatura, concentrazione salina, etc.) che presentano delle variazioni sostanziali nella struttura dei lipidi di membrana: il glicerolo legato alle lunghe catene idrocarburiche, che presentano ramificazioni laterali ogni 4 atomi di carbonio, è di tipo etere e non estere, come normalmente avviene in tutti gli eucarioti e negli eubatteri. Tale struttura si pensa conferisca a questi microorganismi la capacità di vivere in condizioni limite.

Dalla membrana citoplasmatica prendono origine delle invaginazioni che si approfondiscono nel citoplasma, dette "Mesosomi". Questi, in quanto appaiono associati al cromosoma batterico, sono da mettere in relazione con la divisione cellulare.

Se dal punto di vista stutturale le differenze con la membrana degli eucarioti è essenzialmente chimico, una notevole differenza esiste, invece, dal punto di vista funzionale. La mancanza di alcuni organuli citoplasmatici, infatti, concentra sulla membrana varia funzioni. Ad essa, oltre che le attività collegate con la permeabilità o il trasporto di sostanze ( attivo e passivo) sono affidate anche la funzione respiratoria e quella fotosintetica( nei batteri che la presentano), la secrezione di enzimi idrolitici( per la digestione extracellulare, tipica dei batteri) e la biosintesi dei costituenti cellulari.