Ökaryotik hücrelerin ayırt edici özelliklerinden biri, belirli işlevleri yerine getiren —çekirdek ve mitokondri gibi— zara bağlı organelleri içermeleridir. Biyolojik zarlar yalnızca az sayıda maddeyi geçirdiğinden, bir organel etrafındaki zar, içinde kontrollü koşullara sahip bir bölme oluşturur. Bu mikro ortamlar, genellikle sitozolü çevreleyen ortamdan farklıdır ve organelin belirli işlevlerine göre uyarlanmıştır.

Örneğin, lizozomlar — molekülleri ve hücresel kalıntıları sindiren hayvan hücrelerindeki organeller— sitozolü çevreleyen ortamdan daha asidik bir ortam sağlar, çünkü onun enzimleri, reaksiyonları katalize etmek için daha düşük bir pH’a ihtiyaç duyar. Benzer şekilde pH, mitokondri içinde düzenlenir ve bu da onların enerji üretme işlevlerini yerine getirmelerine yardımcı olur.

Ek olarak, bazı proteinler düzgün katlanma ve çalışma için oksidatif bir ortama ihtiyaç duyarlar, ancak sitozol genellikle indirgeyicidir. Bu nedenle, bu proteinler, gerekli ortamı sağlayan endoplazmik retikulumda (ER) ribozomlar tarafından üretilir. Proteinler genellikle hücre içinde zara bağlı veziküller yoluyla taşınır.

Ökaryotik hücrelerin genetik materyali, çekirdek zarı adı verilen çift zarla çevrili çekirdek içinde bölümlere ayrılmıştır. Zardaki küçük gözenekler, hangi moleküllerin veya iyonların çekirdeğe girip çıkabileceğini kontrol eder. Örneğin haberci RNA (mRNA), DNA’da kodlanmış genetik talimatları proteine çevrilebilecekleri ribozomlara götürmek için bu gözenekler boyunca çekirdekten çıkar.

Organeller, tehlikeli maddeleri hapsederek ve etkisiz hale getirerek de bir hücreyi koruyabilir. Örneğin, peroksizomlar, hidrojen peroksit — hücreler için toksik olan— üreten oksidasyon reaksiyonları gerçekleştirir ama aynı zamanda onu zararsız oksijene ve suya dönüştüren enzimler de içerirler. Bu nedenle, bölümlere ayırma, ökaryotik hücrelerin aksi takdirde gerekli ortamlar veya üretilen yan ürünler açısından uyumsuz olabilecek çeşitli farklı işlevleri yerine getirmesine olanak tanır.