Hauptmerkmal einer Zelle höherer Organismen (Eukaryoten) ist ihre Untergliederung in Cytoplasma und Zellkern. Der Zellkern enthält dabei die Chromosomen als Träger der Erbinformation; sie werden nur während der Mitose sichtbar. Der Zellkern ist von einer Kernhülle umgeben, die durch ihre Poren und verschiedene Kanäle für große und kleine Moleküle sowie für Ionen passierbar ist. Im Cytoplasma der Zelle lassen sich andere Organellen erkennen, wie z. B. Mitochondrien, Plastiden (in Pflanzen), das endoplasmatische Reticulum oder der Golgi-Apparat. Dabei verfügen die Mitochondrien und Plastiden über ein eigenes kleines Genom, das unabhängig vom Kerngenom an die Tochterzellen weitergegeben wird. Der mitotische Zellzyklus startet in der G1-Phase. In der anschließenden S-Phase wird die DNA repliziert, und nach der G2-Phase erfolgt die eigentliche Zellteilung. Der programmierte Zelltod (Apoptose) ist eng mit der Regulation des Zellzyklus verknüpft. Verschiedene Modellorganismen werden vorgestellt, die in der genetischen Forschung häufig benutzt werden, und die zum tieferen Verständnis grundsätzlicher biologischer Prozesse beigetragen haben.