Mitte des 19. Jahrhunderts entwickelten der Botaniker Matthias Schleiden und der Physiologe Theodor Schwann die sogenannte Zelltheorie. Diese besagt, dass alle Organismen - Pflanzen, Tiere, Pilze - aus mikroskopisch kleinen Zellen aufgebaut sind. Diese Zellen arbeiten natürlich sehr koordiniert zusammen, sind aber in vielerlei Hinsicht abgrenzbare Funktionseinheiten. Pflanzen- und Pilzzellen besitzen eine relativ feste Schale, wohingegen tierische Zellen nur von einer Membran umgeben sind, die im Prinzip aus Fett besteht. Diese Membran stellt die Außengrenze der Zelle dar, erfüllt aber gleichzeitig noch eine ganze Reihe von wichtiger Funktionen.

Die Zellmembran

Eine der wichtigsten Aufgaben dieser Zellmembran ist die Aufnahme von Information über die Außenwelt und ihre Weiterleitung ins Innere der Zelle. Zu diesem Zweckt trägt eine jede Zelle Rezeptoren in ganz unterschiedlicher Zusammensetzung. Rezeptoren sind Proteine, die zumindest zu einem Teil an der Außenseite der Zellmembran liegen bzw aus ihr herausragen. An diesen extrazellulären Teil des Proteins können nun Stoffe binden, die sich außerhalb der Zelle befinden. Unsere Geschmacksknospen beispielsweise enthalten derartige Rezeptoren, die Zucker oder Proteine binden können und die Grundlage für unser Geschmacksempfinden bilden. Auch Hormone und Neurotransmitter werden mittels Rezeptoren registriert und veranlassen Zellen dazu, auf diese Signale zu reagieren. In unserer Embryonalentwicklung gibt es unzählige Signalstoffe, die zunächst oft noch ungeordnete und ununterscheidbare Stammzellen dazu bringen in bestimmte Richtung zu wandern, sich zu teilen und/oder sich zu bestimmten Zellen des Körpers zu entwickeln (wir nennen diesen Prozess Differenzierung). Aber auch in den bereits fertig ausdifferenzierten Geweben des erwachsenen Körpers prasseln ständig Siganlstoffe von außen auf die Zellen ein. Ohne diese Signalstoffe wäre es nicht möglich, dass alle Zellen des Orgaismus ihre spezifische Funktion ausüben. Fast alle dieser Signalstoffe wirken auch auf das Genom der Zelle und sorgen dafür, dass genau die richtigen Gene abgelsen werden und andere Gene eben nicht. Es wäre fatal, wenn die Zellen in unserem Auge oder in unserem Magen dieselben Gene aus ihrem Genom ablesen würde, wie die Zellen die für die Verknöcherung unseres Skeletts zuständig sind.

Neben der Signalwahrnehmung erfüllt die Zellmembran aber noch eine ganze Reihe anderer Funktionen. Sie trennt ganz klar das Zellinnere vom Zellzwischenraum ab. Diese beiden verschiedenen Kompartimente sind ganz unterschiedlich zusammengesetzt und dadurch dass die Zellemembran regelt welche Stoffe von drinnen nach draußen und welche Stoffe von draußen nach drinnen kommen sollen, erhält die Zellmembran diese Ordnung aufrecht oder ändert sie auch ganz dynamisch je nach Gegebenheiten. Durch die Ungleichverteilung von geladenen Teilchen wird auch eine bestimmte elektrische Potentialdifferenz an der Zellmembran erzeugt. Auf einen bestimmten Reiz hin kann sich dieses Membranpotential auch extrem rasch ändern; in unserem  Nervensystems beispielsweise stellt dies die Grundlage der Kommunikation zwischen Nervenzellen untereinander oder auch mit einem Muskel dar.

Aufgebaut ist die Zellmembran aus einer Doppelschicht von Phospholipiden, fettartigen Molekülen, die wasseranziehende Abschnitte haben, welche sich Richtung Zelläußeres oder Zellinneres anordnen und wasserabweisende Abschnitte, die das Innere der etwa 6nm dicken Membran bilden. Und in die Zellmembran eingebttet liegen Proteine, die eben als Kanäle für bestimmte Stoffe dienen können oder auch Stoffe an der Membran registrieren oder verankern. Von fundamentaler Bedeutung für die Stabilität aber auch die Flexibilität ist das Zytoskelett, welches die ganze Zelle durchragt. Dieses Zytoskelett kann rasant umgebaut werden wodurch Bewegung in die Zellen kommen kann.

Die wichtigsten Organellen

Die Zelle ist gefüllt mit einer wässrigen Lösung, dem Zytoplasma. Aber der Zellinnenraum stellt keinen homogenen Bereich dar, sondern ist in weitere Kompartimente unterteilt, die wiederum von Membranen umschlossen sind. Ganz analog zu den Organen eines Organismus hat also auch die Zelle Zellorganellen. Im folgenden werden die vier bedeutendsten Organellen einer tierischen Zelle vorgestellt: die Mitochondrien, das endoplasmatische Retikulum, der Golgi-Apparat und die Lysosomen. Von manchen Autoren wird auch der Zellkern zu den Organellen gezählt; der bekommt in diesem Artikel allerdings wegen seiner besonderen Bedeutung einen eigenen Abschnitt.

Die Grundlage dafür, wie wir (und andere Tiere) aus dem von den Pflanzen geildeten Zucker Energie gewinnen können liegt in der Zellatmung. Darunter versteht man eine Abfolge von chemischen Reaktionen, die eben in unseren Zellen ablaufen und in deren Folge aus Zucker und Sauerstoff Kohlendioxid und Wasser entsteht. Der überwiegende Teil dieser Reaktionen findet in den Mitochondrien ab, die deswegen auch manchmal als Kraftwerke der Zelle bezeichnet werden. Wir gehen heute davon aus, dass Mitochondrien früher einmal selbstständige Bakterienzellen waren und dann von größeren Zellen aufgenommen wurden. Dafür spricht auch die Tatsache, dass Mitochondrien noch über Reste von eigener DNA verfügen und diese auch noch nutzen. Da Mitochondrien nur von der Mutter vererbt werden und nicht vom Vater, verwendet man sie manchmal um weibliche Familienstammbäume zu rekonstruieren. Auch kennen wir einige Krankheiten, die mit Defekten auf der mitochondriellen DNA zusammenhängen und die von Müttern an ihre Kinder weitergegeben werden können.

Das endoplasmatische Retikulum kann man sich als ein Membransystem vorstellen, das in Lappen große Teile der Zelle durchzieht. An ihm sitzen oft in hoher Dichte Ribosomen und synthetisieren Proteine. Einige Proteine werden dabei direkt in die Membran hineinragend gebildet, sodass sie wenn ein Membranbläschen abgeschnürt wird in diesem Bläschen (Vesikel) enthalten ist. Vesikel können in weiterer Folge zum Beispiel mit der Zellmembran verschmelzen, wodurch die Proteine freigesetzt werden. Auf diesem Weg können zum Beispiel Proteine der Verdauung in den Gastrointestinaltrakt abgegeben werden. Aber auch innerhalb unserer Zellen müssen Stoffe verdaut, also abgebaut werden. Dazu dienen Lysosomen, die von einem weiteren Membranstapel, dem Golgi-Apparat abschnürt werden. Von dort abgeschnürte Membranbläschen müssen allerdings zunächst eine Weile reifen, wobei der pH-Wert in ihrem Inneren stetig abnimmt. Es wenn das Milieu innerhalb dieses Vesikel so richtig sauer und unwirtlich ist, ist das Lysosom fertig herangereift und kann seine Funtion als Stoffzersetzerbläschen richtig erfüllen. Alles Material, dass von der Zelle als nicht mehr gerbaucht registriert wurde, wird in solche Lysosomen geschickt und dort abgebaut.

Der Zellkern

Das Herzstück einer jeden tierischen, pflanzlichen oder Pilzzelle ist der Zellkern. Mehr noch: das Vorhandensein eines echten Zellkerns (griech. echt: eu, Kern: karyon) ist das definitorische Kriterium nach dem all diese Lebewesen mit der Bezeichnung Eukaryoten (manchmal auch Eukaryonten) zusammengefasst werden. Dieser Gruppe gegenüber stehen die Prokaryoten, die für den Hausgebrauch auch als "Bakterien" bezeichnet werden können. In der Bakterienzelle liegt die DNA sozusagen nackt vor, d.h. sie ist nicht von einer speziellen Hülle umgeben. Ganz im Gegensatz dazu ist der Zellkern bei uns Tieren, wie auch bei unseren grünen Verwandten den höheren Pflanzen von einer doppelten Membran umgeben. In seinem Inneren befindet sich das Chromatin, die DNA-Stränge die das Genom darstellen. Auf bestimmte Signale hin werden von bestimmten Bereichen dieser DNA RNA-Abschriften erzeugt. Diese einzelsträngigen RNA Transkripte werden daraufhin aus dem kern transportiert. Dazu verfügt der Zellkern über so genannte Kernporen, also Kanäle durch die die RNA hindurch ins Cytoplasma gelangt. Denn im Cytoplasma befinden sich die Ribosomen, die die RNA ablesen und ein Protein zusammenstellen, dass genau dem dort codierten Bauplan entspricht.