Algcellen
Algceller är eukaryota och innehåller tre typer av dubbelmembranbundna organeller: kärnan, kloroplasten och mitokondrien. I de flesta algceller finns det bara en enda kärna, även om vissa celler är flerkärniga. Dessutom är vissa alger siphonaceus, vilket innebär att de många kärnorna inte är separerade av cellväggar. Kärnan innehåller det mesta av cellens genetiska material, eller desoxyribonukleinsyra (DNA). I de flesta alger existerar DNA-molekylerna som linjära strängar som kondenseras till tydliga kromosomer först vid kärndelningen (mitos). Det finns dock två taxonomiskt omtvistade klasser av alger, Dinophyceae och Euglenophyceae, där kärn-DNA alltid är kondenserat till kromosomer. Hos alla alger kallas de två membranen som omger kärnan för kärnhöljet. Kärnhöljet har vanligtvis specialiserade kärnporer som reglerar molekylers rörelse in i och ut ur kärnan.
Khloroplaster är platsen för fotosyntesen, den komplexa uppsättning biokemiska reaktioner som använder ljusets energi för att omvandla koldioxid och vatten till sockerarter. Varje kloroplast innehåller tillplattade, membranösa säckar, så kallade thylakoider, som innehåller de fotosyntetiska pigmenten som samlar in ljus, klorofyller, karotenoider och fykobiliproteiner (se nedan Fotosyntes).
Mitokondrierna är de ställen där födoämnesmolekylerna bryts ner och koldioxid, vatten och energi från kemiska bindningar frigörs, en process som kallas cellulär respiration (se nedan Cellulär respiration). Fotosyntes och andning är ungefär motsatta processer, den förstnämnda bygger upp sockermolekyler och den sistnämnda bryter ner dem. Mitokondrions inre membran är till stor del veckat, vilket ger den yta som behövs för andningen. De utvikningar som kallas cristae har tre morfologier: (1) tillplattade eller arkliknande, (2) fingerliknande eller rörformiga och (3) paddelliknande. Mitokondrierna hos landväxter och djur har däremot i allmänhet platta cristae.
Khloroplaster och mitokondrier har också ett eget DNA. Detta DNA är dock inte som kärn-DNA eftersom det är cirkulärt (eller rättare sagt i ändlösa slingor) snarare än linjärt och liknar därför prokaryoternas DNA. Likheten mellan kloroplastiskt och mitokondriellt DNA och prokaryotiskt DNA har fått många forskare att acceptera hypotesen om endosymbios, enligt vilken dessa organeller utvecklades som ett resultat av en lång och framgångsrik symbiotisk förening av prokaryota celler inuti eukaryota värdceller.
Algalceller har också flera organeller som är bundna till ett enda membran, bland annat endoplasmatiskt retikulum, Golgiapparaten, lysosomer, peroxisomer, kontraktila eller icke-kontraktila vakuoler och, i vissa fall, utkastbara organeller. Det endoplasmatiska retikulumet är ett komplext membransystem som bildar intracellulära avdelningar, fungerar som ett transportsystem inom cellen och fungerar som en plats för syntes av fetter, oljor och proteiner. Golgiapparaten, en serie tillplattade, membranösa säckar som är ordnade i en stapel, utför fyra olika funktioner: den sorterar många molekyler som syntetiserats på andra ställen i cellen; den producerar kolhydrater, t.ex. cellulosa eller sockerarter, och fäster ibland sockerarterna till andra molekyler; den paketerar molekylerna i små vesiklar; och den markerar vesiklarna så att de leds till rätt destination. Lysosomen är en specialiserad vakuol som innehåller matsmältningsenzymer som bryter ner gamla organeller, celler eller cellkomponenter under vissa utvecklingsstadier, och partiklar som intas hos arter som kan sluka föda. Peroxisomer är specialiserade på att metaboliskt bryta ner vissa organiska molekyler och farliga föreningar, t.ex. väteperoxid, som kan bildas under vissa biokemiska reaktioner. Vacuoler är membranösa säckar som lagrar många olika ämnen, beroende på organismen och dess metaboliska tillstånd. Kontraktila vakuoler är specialiserade organeller som reglerar cellernas vatteninnehåll och är därför inte involverade i långtidslagring av ämnen. När för mycket vatten kommer in i cellerna tjänar de kontraktila vakuolerna till att kasta ut det. Vissa alger har speciella utkastande organeller som tydligen fungerar som skyddande strukturer. Dinophyceae har harpunliknande trichocyster under cellytan som kan explodera från en störd eller irriterad cell. Trichocysterna kan tjäna till att fästa bytet vid algcellerna innan bytet äts upp. Ejectosomer är strukturer som är analoga med utkastbara organeller och finns i klassen Cryptophyceae. Flera klasser av alger i divisionen Chromophyta har slemmiga organeller som utsöndrar slem. Gonyostomum semen, en sötvattensmedlem i klassen Raphidophyceae, har många mucocystor som, när sådana celler samlas in i ett planktonnät, släpper ut och gör nätet och dess innehåll något gummiaktigt.
De icke-membranbundna organellerna hos alger omfattar ribosomer, pyrenoider, mikrotubuli och mikrofilament. Ribosomerna är platsen för proteinsyntesen, där genetisk information i form av budbärarribonukleinsyra (mRNA) översätts till protein. Ribosomerna tolkar DNA:s genetiska kod noggrant så att varje protein tillverkas exakt enligt de genetiska specifikationerna. Pyrenoiden, en tät struktur inuti eller bredvid kloroplasterna hos vissa alger, består till stor del av ribulosebifosfatkarboxylas, ett av de enzymer som är nödvändiga i fotosyntesen för kolfixering och därmed sockerbildning. Stärkelse, en lagringsform av glukos, finns ofta runt pyrenoiderna. Mikrotubuli, rörliknande strukturer som bildas av tubulinproteiner, finns i de flesta celler. I många alger dyker mikrotubuli upp och försvinner vid behov. Mikrotubuli utgör en styv struktur, eller cytoskelett, i cellen som hjälper till att bestämma och bibehålla cellens form, särskilt hos arter utan cellväggar. Mikrotubuli utgör också ett slags ”rälssystem” längs vilket vesiklar transporteras. Spindelapparaten, som separerar kromosomerna under kärndelningen, består av mikrotubuli. Slutligen utgör vissa typer av mikrotubuli också flagellens grundstruktur, eller axonem, och de är en viktig komponent i det rotsystem som förankrar en flagell i cellen. Mikrofilament bildas genom polymerisering av proteiner som t.ex. aktin, som kan dra ihop sig och slappna av och därför fungerar som små muskler inuti cellerna.
