Le cellule, in base alla loro organizzazione interna, possono essere distinte in due grandi categorie: le cellule procariote (per esempio, i batteri) e le cellule eucariote (quelle che formano il corpo delle piante, degli animali e dell'uomo). La maggiore differenza tra le cellule di questi due gruppi di organismi sta nel fatto che i procarioti presentano il materiale genetico libero nel citoplasma, mentre negli eucarioti esso si trova segregato allinterno di un nucleo circondato da membrana. Questa differenza strutturale comporta anche piccole variazioni nei processi di trascrizione e traduzione descritti. Negli eucarioti, infatti, la trascrizione del DNA in mRNA avviene nel nucleo; poi le molecole di mRNA vengono traslocate nel citoplasma, dove ha luogo la sintesi delle proteine.
Le cellule procariote, oltre ad essere normalmente assai più piccole di quelle eucariote (con un diametro generalmente compreso fra 1 e 5 µm), hanno una struttura interna alquanto semplice. Il loro DNA si trova concentrato in una regione del citoplasma, senza essere delimitato da alcuna membrana. Sono prive di organuli, a eccezione dei ribosomi, preposti alla sintesi delle proteine. Le funzioni cellulari sono comunque effettuate da complessi enzimatici analoghi a quelli delle cellule eucariote.
Struttura dei cianobatteri (o alghe azzurre)
Le cellule dei procarioti (tra cui i batteri) mancano di molte delle strutture interne tipiche di quelle degli organismi eucarioti. Pur essendo dotate di membrana plasmatica ed eventuale parete cellulare, sono prive di membrana nucleare; la molecola di DNA circolare si trova, pertanto, libera nel citoplasma. Sono pure assenti i mitocondri, il reticolo endoplasmatico, i cloroplasti e lapparato di Golgi. Benché generalmente non vi siano strutture interne limitate da membrane, nei cianobatteri (qui illustrati) si trovano invece numerose strutture membranose, chiamate tilacoidi, contenenti clorofilla e altri pigmenti fotosintetici necessari a catturare lenergia solare per la sintesi degli zuccheri.
Le cellule eucariote presentano un'organizzazione più complessa e sono molto più grandi (solitamente il loro asse maggiore è compreso fra i 10 e i 50 µm). Le cellule eucariote si distinguono nettamente da quelle procariote per la presenza di organuli cellulari, cioè di corpuscoli ben differenziati e provvisti di una loro membrana di separazione dal citoplasma. Gli organuli hanno la funzione di separare fisicamente complessi di reazioni specifiche, in modo che esse si svolgano indipendentemente le une dalle altre. Ciò conferisce alle cellule eucariote la possibilità di svolgere, contemporaneamente, più funzioni, anche se incompatibili tra di loro.
Cellula eucariota
Tutti gli organismi sono costituiti da una o più unità fondamentali dette cellule. Negli eucarioti - ossia protisti, animali, piante e funghi - la cellula è caratterizzata da un nucleo, in cui è racchiuso il patrimonio genetico, e da organuli membranosi deputati allo svolgimento di specifiche funzioni. Queste strutture sono protette dalla massa gelatinosa del citoplasma e da un involucro detto membrana plasmatica. Dunque, le cellule eucariote sono suddivise in zone funzionali in cui possono avvenire contemporaneamente reazioni metaboliche che richiedono differenti condizioni; per tale proprietà, definita compartimentazione, risulta più efficiente delle cellule dei procarioti (batteri e alghe azzurre), prive di organuli (possiedono solo ribosomi) e di nucleo. Rispetto al modello cellulare qui illustrato, tra gli eucarioti si possono riscontrare diversità nel numero e nell'effettiva presenza di tutti gli organuli: ad esempio, molte cellule fungine, così come le fibre muscolari umane, possiedono numerosi nuclei; cellule dotate di mobilità, come molti protisti e gameti, sono dotate di flagelli e ciglia; le cellule vegetali, inoltre, possiedono alcune strutture caratteristiche (parete, cloroplasti e vacuoli).