Gli organismi che hanno cellule che contengono un nucleo si chiamano eucarioti. Animali, piante, funghi e protoctisti hanno tutti cellule eucariotiche. La complessità di una cellula eucariotica non è pienamente visibile utilizzando un microscopio ottico composto, ma con il microscopio elettronico, che ha una risoluzione molto più elevata, sono emerse le strutture chiamate organelli, ciascuna delle quali forma uno scomparto, dove si svolgono specifiche funzioni, separate ma concorrenti ( Fig.04.01).Gli organelli più importanti sono: il nucleo, con i cromosomi e l’involucro nucleare, il reticolo endoplasmatico, l’apparato di Golgi, i mitocondri, la membrana plasmatica, i lisosomi, i mitocondri, il citoplasma. Questa compartimentazione consente a una cellula eucariotica di eseguire varie reazioni o processi chimici in parti separate della cellula, che fanno tutte parte dello stesso sistema( Fig.04.02).. Diversi tipi di cellule hanno diversi organelli in proporzioni diverse, a seconda del ruolo della cellula. La struttura più grande in una cellula eucariotica è il nucleo, che contiene i cromosomi della cellula. I cromosomi sono composti da DNA combinato con proteine istoniche, formando un materiale noto come cromatina. Il nucleo è circondato da una membrana a doppio strato, l’involucro nucleare. Sono visibili piccoli spazi nell’involucro, chiamati pori nucleari, ed è attraverso questi che il materiale passa tra il nucleo e il resto della cellula. Una caratteristica distintiva del nucleo è il nucleolo di colorazione scura. Questo è il sito di produzione dei ribosomi. Associato all’involucro nucleare è una serie di membrane note come reticolo endoplasmatico (ER). I ribosomi si attaccano a questa rete per formare il reticolo endoplasmatico ruvido (rER), il sito della sintesi proteica. Man mano che le proteine vengono prodotte, si raccolgono negli spazi tra le membrane, noti come cisterne. Da qui possono essere trasportati in vescicole ad altre parti della cellula come l’apparato di Golgi. L’ ER che non ha ribosomi attaccati è noto come reticolo endoplasmatico liscio (sER). Le membrane di sER hanno molti enzimi sulla loro superficie. L’ER liscio ha funzioni diverse in diversi tipi di cellule: nelle cellule del fegato, è dove le tossine vengono scomposte; nelle ovaie, è il sito di produzione di estrogeni. L’ apparato di Golgi è simile nell’aspetto al SER, composto da pile di membrane ingrassate e piegate. Elabora le proteine prodotte nel rER, raccogliendole, impacchettandole e modificandole, quindi rilasciandole in vescicole per il trasporto in varie parti della cellula o per la secrezione dalla cellula. Il pancreas contiene molte cellule secretorie, che hanno ampie aree dell’apparato di Golgi, quindi rilasciandole in vescicole per il trasporto in varie parti della cellula o per la secrezione dalla cellula. Le cellule eucariotiche contengono anche mitocondri. Queste sono strutture allungate circondate da una doppia membrana che si trovano in tutto il citoplasma. I mitocondri sono conosciuti come le “centrali energetiche” della cellula perché sono il sito della respirazione aerobica. La membrana interna è ripiegata per formare creste, che aumentano notevolmente la superficie per la produzione di ATP nella cellula. Le cellule che respirano rapidamente, come le cellule muscolari, hanno numerosi mitocondri I lisosomi sono organelli sferici con poca struttura interna, che sono prodotti dall’apparato di Golgi. Contengono enzimi idrolitici per abbattere i componenti delle cellule. Sono importanti nella morte cellulare, nella scomposizione dei vecchi organelli e, nei globuli bianchi, nella digestione dei batteri che sono stati fagocitati dalla fagocitosi. Le cellule vegetali normalmente non contengono lisosomi. I ribosomi sono il sito della sintesi proteica nelle cellule. Le cellule eucariotiche contengono ribosomi 80S, che sono più grandi di quelli trovati nei procarioti.

Come nelle cellule procariotiche, la membrana plasmatica controlla il movimento di materiali dentro e fuori la cellula, e il citoplasma gelatinoso, che riempie gran parte del volume della cellula, fornisce un mezzo per molte reazioni metaboliche. Le cellule vegetali hanno tre strutture aggiuntive. Tutte le cellule vegetali hanno una parete cellulare esterna di cellulosa e la maggior parte ha un grande vacuolo centrale. Alcune cellule vegetali, come le cellule del mesofillo a palizzata , contengono cloroplasti. I cloroplasti si trovano nelle cellule esposte alla luce, in quanto sono i siti della fotosintesi. I cloroplasti hanno una doppia membrana e hanno all’incirca le stesse dimensioni dei batteri. Sia i cloroplasti che i mitocondri hanno il proprio DNA e ribosomi e sono in grado di riprodursi indipendentemente dalla cellula. Il grande vacuolo centrale contiene acqua e sali. La membrana che lo circonda è sotto pressione dall’interno ed esercita una forza sul citoplasma, che a sua volta esercita una forza sulla parete cellulare, rendendo la cellula turgida e compatta. La parete cellulare esterna è composta da cellulosa e altri carboidrati come lignina e pectina, che conferiscono alle cellule vegetali un ulteriore sostegno e una struttura più rigida rispetto alle cellule animali. Le pareti cellulari e il turgore delle cellule vegetali danno forza e sostegno ai tessuti come le foglie, mantenendole nella posizione ottimale per catturare l’energia della luce solare per la fotosintesi.  Sebbene siano entrambe cellule eucariotiche, ci sono diverse differenze chiave tra cellule animali e vegetali. Questi sono riassunti nella Tabella 04.03.

Il confronto delle immagini di cellule procariotiche ed eucariotiche mostra numerose differenze tra loro. Questi sono riassunti nella Tabella 04.02. Si noti, ad esempio, la differenza nella dimensione dei ribosomi tra cellule procariotiche ed eucariotiche.

La cellula animale contiene i ribosomi, dove vengono sintetizzate le proteine. Sono costituiti da RNA ribosomiale e oltre 50 proteine. Si trovano o liberi nel citoplasma o attaccati al reticolo endoplasmatico, nei mitocondri e nei cloroplasti. I mitocondri sono la centrale energetica della cellula. Sono presenti il citoscheletro, formato da microtubuli, che ha il compito di sostenere la cellula e di aiutarla nei suoi movimenti, la membrana plasmatica, che regola il flusso di materiali dall’interno e l’esterno, i centrioli, chehanno un ruolo molto importante nella divisionenucleare e il nucleo, dove si trova la maggior parte del DNA, che con le proteine, forma la cromatina. Il reticolo endoplasmatico ruvido dove si svolge gran parte della sintesi proteica.

Le cellule vegetali hanno tre strutture aggiuntive. Una parete cellulare esterna di cellulosa, che ha il compito di sostenere, di fare da barriera contro le infezioni fungine e di dare forma la pianta e la maggior parte ha un grande vacuolo centrale. Alcune cellule vegetali, come le cellule del mesofillo a palizzata, contengono cloroplasti. I cloroplasti si trovano nelle cellule esposte alla luce, in quanto sono i siti della fotosintesi. I cloroplasti hanno una doppia membrana e hanno all’incirca le stesse dimensioni dei batteri. Sia i cloroplasti che i mitocondri hanno il proprio DNA e sono in grado di riprodursi indipendentemente dalla cellula. Il grande vacuolo centrale contiene acqua e sali. La membrana che lo circonda è sotto pressione dall’interno ed esercita una forza sul citoplasma, che a sua volta esercita una forza sulla parete cellulare, rendendo la cellula turgida e compatta. Le pareti cellulari e il turgore delle cellule vegetali danno forza e sostegno ai tessuti come le foglie, mantenendole nella posizione ottimale per catturare l’energia della luce solare per la fotosintesi. Al microscopio elettronico possiamo riconoscere i plasmodesmi, piccoli canali che permettono a 2 cellule vegetali di scambiarsi proteine, ioni, acqua, macromolecole, e RNA( Fig.04.03).