Ketika istilah protoplasma pertama kali digunakan pada tahun 1835, istilah itu merujuk pada zat semi-cair yang bening di dalam membran sel semua makhluk hidup. Pada saat itu, para ilmuwan percaya bahwa hanya ada satu jenis cairan di dalam sel, dan bertanggung jawab atas semua fungsi. Konsep ini telah direvisi sejak perkembangan peralatan ilmiah telah memungkinkan para peneliti untuk menemukan kompleksitas sel yang luar biasa. Sekarang, istilah tersebut tidak lagi memiliki arti teknis khusus, tetapi digunakan untuk menggambarkan semua materi di dalam dinding sel, termasuk sitoplasma, nukleus, dan berbagai organel.
Protoplasma terdiri dari 90% air, garam mineral, gas seperti oksigen dan karbon dioksida, protein, lipid, atau lemak, karbohidrat, asam nukleat dan enzim. Di dalam unit kompleks ini terdapat banyak badan kecil yang disebut sebagai organel, struktur yang memiliki tujuan berbeda. Organel pertama yang ditemukan adalah nukleus. Lainnya termasuk mitokondria, retikulum endoplasma (ER), aparatus Golgi, kloroplas dan plastida. Cairan bening seperti jeli yang mengisi sel sekarang disebut sebagai sitoplasma.
Otak sel, nukleus, mengontrol semua aktivitas sel, dan bertanggung jawab untuk transmisi karakteristik herediter melalui proses reproduksi pembelahan sel yang disebut mitosis. Di dalam nukleus terdapat nukleolus, pusat RNA, dan jaringan kromatin, yang terbentuk dari DNA dan mensintesis protein yang membentuk kromosom. Ini juga mengontrol enzim yang mengatur fungsi bagian lain dari sel.
Pembangkit tenaga sel adalah mitokondria yang mengandung enzim yang dibutuhkan untuk respirasi sel, proses di mana sel menghasilkan ATP dan melepaskan limbah. ATP, yang terdiri dari adenin, ribosa dan tiga fosfat, adalah sumber energi utama untuk semua reaksi seluler lainnya. Jumlah mitokondria yang ada dalam sel bervariasi, tergantung pada jenis sel dan kebutuhan energi yang dimilikinya. Beberapa sel mungkin hanya memiliki satu mitokondria, sementara sel lain mungkin memiliki ribuan.
Organel lain yang terletak di protoplasma adalah aparatus Golgi, atau badan Golgi, dinamai menurut ilmuwan Italia Carmillo Golgi, yang menemukannya. Aparatus Golgi terdiri dari kantung-kantung bermembran yang terlipat yang menyimpan dan akhirnya mengangkut protein yang dihasilkan oleh retikulum endoplasma (ER) sel. Sebelum melepaskan protein untuk digunakan di tempat lain di dalam sel, badan Golgi membuat beberapa modifikasi. Selain itu, struktur penting ini menghasilkan gula kompleks dan lisosom, molekul yang bertindak seperti pembuangan sampah, mencerna komponen mati atau tidak dibutuhkan di dalam sel.
RE dalam protoplasma bertanggung jawab untuk memproduksi sebagian besar protein dan lipid yang digunakan oleh organel lain di dalam sel. Ada dua jenis RE; RE kasar yang ditempeli ribosom dan RE halus yang tidak ditempeli ribosom. RE kasar menghasilkan protein dan mengirimkannya ke aparatus Golgi. RE halus adalah fasilitas penyimpanan yang menyimpan ion dan membuat serta menyimpan steroid untuk penggunaan di masa mendatang.
Beberapa organel hanya ditemukan di protoplasma sel tumbuhan. Ini termasuk kloroplas dan plastida. Kloroplas mengandung klorofil tumbuhan dan merupakan pusat proses fotosintesis. Plastida adalah organel tumbuhan yang terlibat dalam sejumlah fungsi penting, termasuk penyerbukan, fotosintesis, dan sintesis lemak, pati, dan protein.