Клеточное ядро
В ядре находится большая часть генетического материала клетки, представленного множеством линейных молекул ДНК, которые организованы в структуры, известные как хромосомы. Суммарная длина молекул ДНК клетки человека составляет около . В течение большей части клеточного цикла данные молекулы в комплексе с белками формируют так называемый хроматин, а при клеточном делении хромосомы предстают в виде отдельных хорошо различимых хромосом, составляющих кариотип. Небольшое количество клеточного генетического материала располагается в митохондриях и, в случае растительной клетки, в хлоропластах.
Цианеллы
Наиболее изучены цианеллы пресноводной водоросли . Её клетка содержит две крупные цианеллы; их геном был полностью секвенирован в 1995 году. Геном (как и у клеток цианобактерий) представлен одной кольцевой хромосомой, сконцентрированной в центре органеллы, и содержит 135 599 пар нуклеотидных оснований (размер генома, типичный для нормальных хлоропластов). Число генов в геноме также сильно редуцировано: в цианеллах и других хлоропластах их около 200, в то время как геном цианобактерий содержит свыше 3000 генов; при этом в геноме цианелл имеется ряд генов, которые у высших растений содержатся в ядре или отсутствуют. Среди них есть гены специфичных для цианелл транспортных белков, участвующих в импорте белков из цитоплазмы. Интересно, что в цианеллах нет генов, отвечающих за синтез пептидогликана; путь его синтеза и отвечающие за него ферменты у "Cyanophora" в настоящее время не изучены.