Birçok hücre, mikroskop olmaksızın görülemeyecek kadar küçüktür. Canlı hücre bir damla su içine konarak mikroskop altında incelenirse, şeffaf olarak görülebilir ya da organcık denen daha küçük yapı öğeleri kapsadığı görülür. Hücre çok ince dilimlere kesilerek, özel biyolojik boyalarla boyanırsa, mikroskopla daha birçok altyapı öğesi ortaya konur. Hücrenin karmaşık ve şaşırtıcı yapısı ancak, bu çok ince hücre kesitlerinin elektron mikroskobu altında binlerce kez büyütülmesiyle ayrıntılı olarak incelenebilir.
Hücrenin canlı bölümü olan protoplazma, yarı-sıvı kıvamdadır. Protein ve lipitlerden oluşmuş bir hücre zarıyla çevrilmiştir. Protoplazma içindeki yapı öğelerinin yani organcıkların çoğu, hiç değilse belirli bölümlerinde, bu zardan oluşur. Bitki ya da hayvan hücre protoplazması, genel olarak, küre biçiminde bir organcık olan çekirdek (nucleus) kapsar. Protoplazmanın geri kalan bölümüne sitoplazma denir. Sitoplazma içinde yer alan organcıklar arasında mitokondri, hücre içi ağ sistemi, golgi aygıtı, lizozomlar ve sarıtrioller vardır.
Mitokondri
Mitokondriler (mitochondrium) çeşitli büyüklükte oval ya da uzunca oluşumlardır . En küçük çapları ortalama 0,5 milimikron, en uzun çapları ise 2 milimikron ya da daha çoktur.
Her mitokondri, iki tabakalı bir zarla sınırlanmıştır. İç zar, içeriye doğru bükülerek krista (crista) denen küçük çıkıntıları oluşturur . Kristalar az ya da çok sayıda olurlar; biçimleri de değişiktir. Hücre solunumu için gerekli enzimleri taşıyan iç zarın yüzey alanını artırırlar. Mitokondri, hücrenin solunum organcığı ve enerji merkezidir; hücrenin, hemen tüm yaşamsal işlevlerini yerine getirmek için ihtiyaç duyduğu enerjiyi besin moleküllerinden açığa çıkaran solunum olayının yer aldığı oluşumdur. Bu enerjinin kaynağı olan madde, şeker yani glikozdur. Sitoplazma içinde glikoz, önce, glikoliz denen tepkimeyle pirüvik asit’e yıkılır. Sonra, pirüvik asit, daha çok yıkılacağı mitokondrinin içine geçer .
Mitokondrinin içinde krista’nın üstünde bulunan enzimler, pirüvik asiti, bir dizi kimyasal tepkime sonucunda su ve karbondioksite parçalar; bu yüzden, bitki ve hayvan hücrelerinin canlılıklarım sürdürebilmeleri için, mitokondri kesinlikle gereklidir.
Mitokondriler, çok enerji harcayan hücrelerde çok sayıdadırlar ve çoğunlukla, hücrenin en etkin bölgesinde demetler yapmış biçimde bulunurlar.
Hücre İçi Ağ Sistemi (Ergastoplazma)
Sitoplazmaların çoğunda, elektron mikroskobu altında görülebilen ve bir çift zardan oluşan çok karmaşık ve girintili-çıkıntılı, labirent biçiminde bir yapı vardır. Hücrenin bu yapı öğesine hücre içi ağ sistemi ya da ergastoplazma denir . Yalnızca zarlardan oluşan bir yapıysa, düzgün hücre içi ağ sistemi; zarlara yapışmış birçok tanecik taşıyorsa, pürüzlü hücre içi ağ sistemi adı verilir. Ribozom denen taneciklerin, protein bireşiminde çok önemli görevleri vardır. Hücre içi ağ sistemi, birçok organcık arasında bir bağ oluşturur; ayrıca, maddelerin hücrenin çeşitli bölgelerine taşınmasını ve hücreden dışarı atılmasını sağlar.
Golgi Aygıtı
Golgi aygıtı adım, bulucusu (1898) İtalyan bilim adamı Camillo Golgi’den almıştır. Bu organcık, hücre içi ağ sistemine benzer; ağ ya da çatkı biçiminde birbirine takılı şeritlerin oluşturduğu kıvrımlı bir yapısı vardır. Golgi aygıtı, birçok hücre çeşidinde. bulunursa da, özellikle bezlerin ve öteki salgı yapıcı hücrelerin içinde daha sık görülür. Birçok maddeyi salgılama, hatta bireşimlerini yapma ve depo etme biçiminde bir görevi olduğuna inanılmaktadır.
Lizozomlar
Elektron mikroskobuyla kese biçiminde organcıklar olarak görülen lizozomların, büyük besin moleküllerini, hücrenin sindirebileceği daha küçük moleküllere parçalayan enzimleri kapsadığına inanılmaktadır . Yaşlanmış ve görev yapamayacak hale gelmiş organcıklarda, lizozomların enzimleriyle sindirilirler.
Sentrioller
Hayvan hücrelerinin sitoplazmaları içinde, çekirdek yakınında bir çift sentriol bulunur. Silindir biçiminde olan her sentriol 9 lif kapsar. Sitoplazma’nın santriolu çeviren alanına santrozomdenin sentrioller, mitoz (hücre bölünmesi) olayında rol alırlar.
En yalın canlı olan tekhücreli organizma bile, farklı tip ve özelliklerde moleküllerden oluşan bir yapıdır. Bu moleküller arasındaki kimyasal tepkime olasılıkları öylesine çoktur ki, herhangi bir biçimde denetlenmezlerse, hücre, yarardan çok zarar getirebilecek gelişigüzel tepkimelerin düzensiz biçimde birbirini izlediği bir yer olur.