Levende cellen zijn van twee hoofdtypen, prokaryoten en eukaryoten. Ongeveer 2 miljard jaar geleden bewoonden alleen prokaryoten onze wereld. Het belangrijkste verschil tussen prokaryoten en eukaryoten is dat eukaryoten een kern hebben en prokaryoten niet. In de biologie betekent "pro" "voor" en "eu" betekent "waar", terwijl "karyote" verwijst naar de kern. Het biologische bewijs wijst op de evolutie van de grotere, complexere eukaryoot van de kleinere, eenvoudigere prokaryoot.
Membranen
De meeste prokaryoten zijn bacteriën, terwijl mensen, dieren, planten en schimmels eukaryoten zijn. De prokaryotische cel heeft slechts één membraan, het plasmamembraan, dat de celinhoud omringt. De eukaryote cel heeft ook een plasmamembraan, maar is daarnaast gevuld met veel membraan-omsloten compartimenten. De membranen van zowel de prokaryote als de eukaryote cel bestaan uit een lipide dubbellaag. De oorsprong van de membraanstructuren in de eukaryote cel kan worden verklaard door een vroege grote prokaryotische cel die kleinere prokaryotische cellen overspoelt, volgens de endosymbiosetheorie.
DNA
Zowel prokaryotische als eukaryote cellen bevatten DNA, dat de werking van de cel stuurt. De identieke genetische code wordt gebruikt in prokaryote en eukaryote cellen. Hoewel hetzelfde soort DNA wordt gevonden in prokaryotische en eukaryote cellen, is het DNA naakt en vormt het een lus of cirkel in prokaryoten, terwijl het is samengesteld uit lineaire strengen en bedekt met eiwit in eukaryoten.
ribosomen
Zowel prokaryotische als eukaryote cellen bevatten ribosomen. Ribosomen zijn opgebouwd uit eiwitten en RNA en zijn de plaats van eiwitsynthese in beide celtypen. De bouwstenen om eiwitten te maken zijn aminozuren. De prokaryotische en de eukaryote cellen gebruiken dezelfde 20 aminozuren om eiwitten te maken, wat wijst op verwantschap.
Mitochondriën en chloroplasten
Eukaryoten bevatten mitochondriën of chloroplasten. Mitochondriën in dierlijke cellen en chloroplasten in plantencellen zien eruit als prokaryoten. Mitochondriën en chloroplasten zijn qua grootte en kenmerken vergelijkbaar met prokaryoten. De diepe plooien van het binnenste mitochondriale membraan, cristae genaamd, lijken op de plooien in de prokaryotische cel, mesosomen genoemd. Zowel cristae als mesosomen functioneren bij aërobe cellulaire ademhaling. Cellulaire ademhaling genereert energie voor de cel of het organisme. Omdat aerobe ademhaling (met zuurstof) meer energie oplevert dan anaerobe ademhaling (zonder zuurstof), gaat de endosymbiosetheorie dat mitochondriën werden verkregen toen een anaërobe prokaryotische cel aerobe prokaryoten overspoelde en zo de voordelen van aerobe plukte ademhaling. Chloroplasten produceren, net als mitochondriën, energie voor plantencellen. Zowel mitochondriën als chloroplasten hebben hun eigen circulair DNA en kunnen onafhankelijk van de eukaryote gastheercel functioneren.