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Bei den Algen gibt es zwei Grundtypen von Zellen, prokaryotische und eukaryotische. Prokaryotische Zellen haben keine membranumschlossenen Organellen (Plastiden, Mitochondrien, Zellkerne, Golgi-Körper und Agellen) und kommen bei den Cyanobakterien vor. Die übrigen Algen sind eukaryotisch und haben Organellen.

Eukaryotische Zelle ist oft von einer Zellwand umgeben, die aus Polysacchariden besteht, die teilweise vom Golgi-Körper produziert und sezerniert werden. Die Plasmamembran (Plasmalemma) umgibt den restlichen Teil der Zelle; diese Membran ist eine lebende Struktur, die für die Kontrolle des Zu- und Abflusses von Stoffen im Protoplasma verantwortlich ist. Fortbewegungsorgane, die Geißeln, treiben die Zelle durch ihre Schläge durch das Medium an. Die Geißeln sind von der Plasmamembran umschlossen und haben eine bestimmte Anzahl und Ausrichtung von Mikrotubuli. Der Zellkern, der das genetische Material der Zelle enthält, ist von einer Doppelmembran mit Poren umgeben. Der Inhalt des Zellkerns besteht aus einem Nukleolus, Chromosomen und dem Hintergrundmaterial oder der Karyolymphe. Die Chloroplasten haben Membransäcke, Thylakoide genannt, in denen die Lichtreaktionen der Photosynthese ablaufen. Die Thylakoide sind in das Stroma eingebettet, in dem die Dunkelreaktionen der Kohlenstofffixierung ablaufen. Das Stroma enthält kleine 70S-Ribosomen, DNA und in einigen Fällen das Speicherprodukt. Die Chloroplasten sind von den beiden Membranen der Chloroplastenhülle umgeben. Manchmal haben die Chloroplasten einen dichten proteinhaltigen Bereich, das Pyrenoid, das mit der Bildung von Speicherprodukten in Verbindung steht.
Doppelmembranumschlossene Mitochondrien haben 70S-Ribosomen und DNA und enthalten den Atmungsapparat. Der Golgi-Körper besteht aus einer Reihe von Membransäcken, den so genannten Zisternen, die übereinander gestapelt sind. Der Golgi-Körper hat eine Funktion bei der Produktion und Sekretion von Polysacchariden. Das Zytoplasma enthält auch große 80S-Ribosomen und Lipidkörperchen.