細胞生物(wù)學(xué)（英語：cell biology）舊稱細胞學(xué)（cytology），是研究細胞的形态結構、生理(lǐ)機能(néng)、細胞周期、細胞分(fēn)裂、細胞自噬、細胞凋亡，以及各種胞器及訊息傳遞路徑的學(xué)科(kē)。研究範圍專注在生物(wù)學(xué)的微觀下與分(fēn)子層次。細胞生物(wù)學(xué)研究包括極大的多(duō)樣性的單細胞生物(wù)，如細菌和原生動物(wù)，以及在多(duō)細胞生物(wù)如人類、植物(wù)和海綿的許多(duō)專門的細胞。

細胞生物(wù)學(xué)在顯微、亞顯微和分(fēn)子水平三個層次上進行研究，并不斷向探究細胞與細胞間、細胞與細胞外界相互作(zuò)用(yòng)等領域拓展，向探究細胞增殖、分(fēn)裂、死亡等生命活動内在規律縱深。從生命結構層次看，細胞生物(wù)學(xué)位于分(fēn)子生物(wù)學(xué)與發育生物(wù)學(xué)之間，同它們相互銜接，互相滲透。

細胞是生命的基本單位，細胞的特殊性決定了個體(tǐ)的特殊性，因此，對細胞的深入研究是揭開生命奧秘、改造生命和征服疾病的關鍵。細胞生物(wù)學(xué)已經成為(wèi)當代生物(wù)科(kē)學(xué)中(zhōng)發展最快的一門尖端學(xué)科(kē)，是生物(wù)學(xué)、農學(xué)、醫(yī)學(xué)、畜牧、水産(chǎn)和許多(duō)生物(wù)相關專業的一門必修課程。 50年代以來諾貝爾生理(lǐ)與醫(yī)學(xué)獎大都授予了從事細胞生物(wù)學(xué)研究的科(kē)學(xué)家。

細胞生物(wù)學(xué)是研究細胞結構、功能(néng)及生活史的一門科(kē)學(xué)。細胞生物(wù)學(xué)由細胞學(xué)（cytology）發展而來，細胞學(xué)是關于細胞結構與功能(néng)（特别是染色體(tǐ)）的研究。現代細胞生物(wù)學(xué)從顯微水平、超微水平和分(fēn)子水平等不同層次研究細胞的結構、功能(néng)及生命活動。

對于所有(yǒu)的生物(wù)科(kē)學(xué)，了解細胞的成分(fēn)和細胞是如何工(gōng)作(zuò)是至關重要的。賞析細胞類型之間的異同，對于細胞和分(fēn)子生物(wù)學(xué)領域以及生物(wù)醫(yī)學(xué)領域，如癌症研究和發育生物(wù)學(xué)尤為(wèi)重要。這些基本的相似性和差異提供了一個統一的主題，有(yǒu)時允許從研究一種細胞類型學(xué)到的原則進行外推并推廣到其他(tā)類型的細胞。因此，細胞生物(wù)學(xué)的研究和以下學(xué)科(kē)密切相關：遺傳學(xué)，生物(wù)化學(xué)，分(fēn)子生物(wù)學(xué)，免疫學(xué)和發育生物(wù)學(xué)。

内部細胞結構

細胞的一般結構和分(fēn)子組分(fēn)

化學(xué)和分(fēn)子環境

細胞的研究在分(fēn)子水平上進行; 然而，細胞内的大多(duō)數過程由小(xiǎo)有(yǒu)機分(fēn)子，無機離子，激素和水的混合物(wù)組成。約75-85％的細胞體(tǐ)積是由于水使其由于水的極性和結構而成為(wèi)不可(kě)缺少的溶劑。細胞内作(zuò)為(wèi)底物(wù)的這些分(fēn)子為(wèi)細胞進行代謝(xiè)反應和信号傳導提供了合适的環境。細胞形狀在不同類型的生物(wù)體(tǐ)之間變化不同，因此被分(fēn)為(wèi)兩類：真核生物(wù)和原核生物(wù)。在由動物(wù)，植物(wù)，真菌和原生動物(wù)細胞組成的真核細胞的情況下，形狀通常是圓形和球形的，而對于由細菌和古菌構成的原核細胞，形狀是： 球形（球菌），杆狀（杆菌），彎曲狀（弧菌）和螺旋狀（Spirochaete）. 。

細胞生物(wù)學(xué)更側重于真核細胞及其信号傳導途徑的研究，而不是微生物(wù)學(xué)所涵蓋的原核生物(wù)。細胞的一般分(fēn)子組成的主要成分(fēn)包括：自由流動或膜結合的蛋白質(zhì)和脂質(zhì)，以及稱為(wèi)細胞器的不同内部區(qū)室。該細胞的環境由允許上述分(fēn)子和離子交換的親水性和疏水性區(qū)域構成。

細胞結構

中(zhōng)心體(tǐ) - 一組相關的圓柱形蛋白質(zhì)結構（中(zhōng)心粒），其組織微管并幫助在真核生物(wù)細胞分(fēn)裂期間形成有(yǒu)絲分(fēn)裂紡錘體(tǐ)

細胞膜（細胞膜） - 細胞的一部分(fēn)，其将細胞與外部環境隔開并保護細胞，以及調節進入和離開細胞的部分(fēn)

細胞壁 - 為(wèi)細胞提供結構支持和保護，同時也是一種過濾機制（存在于植物(wù)、真菌和細菌等生物(wù)的細胞外）

葉綠體(tǐ) - 光合作(zuò)用(yòng)的關鍵細胞器（僅存在植物(wù)細胞中(zhōng)）

纖毛 - 具(jù)有(yǒu)細胞骨架的真核生物(wù)的運動結構，軸突。

細胞質(zhì) - 細胞内主要流體(tǐ)填充空間的内容，化學(xué)反應也發生在這種果凍樣物(wù)質(zhì)中(zhōng)。

細胞骨架 - 細胞内的蛋白質(zhì)細絲（微絲，微管和中(zhōng)間細絲）

内質(zhì)網（粗糙） - 膜蛋白合成的主要位點

内質(zhì)網（平滑） - 脂質(zhì)合成的主要部位

核内體(tǐ) - 囊泡，其運輸膜和内和外細胞内容物(wù)用(yòng)于通過溶酶體(tǐ)再循環或降解

鞭毛 - 細菌，古菌和真核生物(wù)的活動結構

高爾基體(tǐ) - 内膜系統中(zhōng)蛋白質(zhì)糖基化的位點

磷脂雙分(fēn)子層 - 細胞膜的基本組織結構

溶酶體(tǐ) - 酸性細胞器，其将細胞廢物(wù)和碎片分(fēn)解成簡單的化合物(wù)（僅存在于動物(wù)細胞中(zhōng)）

微絨毛 - 增加從周圍介質(zhì)吸收營養物(wù)的表面積

線(xiàn)粒體(tǐ) - 通過釋放三磷酸腺苷(ATP)形式的能(néng)量産(chǎn)生主要能(néng)量的細胞器

細胞核 - 含有(yǒu)由DNA組成的染色體(tǐ)，生命的基石。細胞核組織對于規定細胞核功能(néng)很(hěn)重要。

細胞器 - 用(yòng)于主要亞顯微細胞結構的術語

過氧化物(wù)酶體(tǐ) - 一種非常小(xiǎo)的細胞器，使用(yòng)氧氣來分(fēn)解和解毒長(cháng)脂肪酸和其他(tā)分(fēn)子

性菌毛 - 也稱為(wèi)fimbria用(yòng)于共轭和有(yǒu)時運動

核糖體(tǐ) - 細胞中(zhōng)蛋白質(zhì)合成所需的核糖核酸(rRNA)和蛋白質(zhì)複合物(wù)

澱粉顆粒 - 存在于典型植物(wù)細胞的細胞質(zhì)中(zhōng)，它儲存植物(wù)的化學(xué)能(néng)。

液泡 - 含有(yǒu)細胞液或其他(tā)儲存材料。

囊泡 - 運輸物(wù)質(zhì)的細胞内的小(xiǎo)膜球體(tǐ)。

過程

生長(cháng)和發育

細胞周期的一般概念。

細胞的生長(cháng)過程不是指細胞的大小(xiǎo)，而是指在給定時間存在于生物(wù)體(tǐ)中(zhōng)的細胞數目的密度。細胞生長(cháng)涉及生物(wù)體(tǐ)中(zhōng)存在的細胞數量随着其生長(cháng)和發育而增加; 随着生物(wù)體(tǐ)變大，存在的細胞數量也增加。細胞是所有(yǒu)生物(wù)的基礎，它們是生命的基本單位。細胞的生長(cháng)和發育對于宿主的維持和生物(wù)體(tǐ)的存活是必需的。對于該過程，細胞經曆細胞周期和發育的步驟，其涉及細胞生長(cháng)，DNA複制，細胞分(fēn)裂，再生，專門化和細胞死亡。細胞周期分(fēn)為(wèi)四個不同的階段，G1，S，G2和M。G階段 - 是細胞生長(cháng)階段 - 構成約95％的周期。細胞的增殖是由祖細胞發起的，細胞随後分(fēn)化成為(wèi)專化的，其中(zhōng)相同類型的特化細胞聚集形成組織，然後器官并最終形成系統。G期與S期 - DNA複制，損傷和修複 - 被認為(wèi)是周期的相間階段。而M期（有(yǒu)絲分(fēn)裂和胞質(zhì)分(fēn)裂）是該周期的細胞分(fēn)裂部分(fēn)。細胞周期受一系列信号因子和複合物(wù)如CDK's，激酶，和p53的調控，僅舉幾例。當細胞完成其生長(cháng)過程，并且如果發現其被損壞或改變，則其通過細胞凋亡或壞死發生細胞死亡，以消除其對生物(wù)體(tǐ)存活造成的威脅。

蛋白質(zhì)的運動

顯微鏡下觀察内皮細胞。細胞核被染成藍色的微管被标記為(wèi)綠色，由抗體(tǐ)和肌動蛋白絲與熒光鬼筆(bǐ)環肽（紅色）。

每種類型的蛋白質(zhì)通常是傳送到細胞某一特定部分(fēn)。細胞生物(wù)學(xué)的一個重要組成部分(fēn)是研究由蛋白質(zhì)移動到細胞内不同的地方，或從細胞不同的地方分(fēn)泌的分(fēn)子機制。

大多(duō)數蛋白質(zhì)是由粗面内質(zhì)網（RER）上的核糖體(tǐ)合成的。核糖體(tǐ)含有(yǒu)的核酸核糖核酸(RNA)，它裝(zhuāng)配和連接的氨基酸制造蛋白質(zhì)。在細胞質(zhì)内以及在内質(zhì)網(RER)内，它們可(kě)以被單獨的或群組的找到。這個過程被稱為(wèi)蛋白質(zhì)的生物(wù)合成。

其他(tā)的細胞過程

主動運輸和被動運輸 - 移進和移出細胞的分(fēn)子運動。

自噬 - 使細胞“吃”自己的内部元件或入侵微生物(wù)的過程。

細胞粘附 - 保持細胞和組織在一起。

細胞運動 - 趨化性，收縮，纖毛和鞭毛。

細胞信号傳送 - 來自外部的信号調控細胞行為(wèi)。

DNA修複 - 細胞程序性死亡，和細胞衰老。

代謝(xiè) - 糖酵解, 呼吸作(zuò)用(yòng), 光合作(zuò)用(yòng), 和化能(néng)合成。

轉錄和RNA剪接 - 基因表達

用(yòng)于研究細胞的技(jì )術

參見：綠色熒光蛋白和螢光顯微鏡

血液細胞凝固的電(diàn)子顯微鏡照片。

使用(yòng)熒光染色特定結構，研究細胞分(fēn)裂。

細胞可(kě)能(néng)是在顯微鏡下觀察，使用(yòng)多(duō)個不同的技(jì )術，這些技(jì )術包括: 光學(xué)顯微鏡，透射電(diàn)子顯微鏡，掃描電(diàn)子顯微鏡，熒光顯微鏡，相關光電(diàn)子顯微鏡，和共聚焦顯微鏡檢查。

細胞培養是在實驗室中(zhōng)獨立于生物(wù)體(tǐ)的生長(cháng)細胞的基本技(jì )術。

免疫染色，也稱為(wèi)免疫組織化學(xué)染色法，是用(yòng)于定位細胞或組織切片中(zhōng)的蛋白質(zhì)的專門的組織學(xué)方法。

計算基因組學(xué)用(yòng)于查找基因組信息中(zhōng)的模式。

DNA微陣列鑒定在不同的實驗條件之間的轉錄水平的變化。

基因敲落突變一個選擇的基因。

聚合酶鏈式反應(PCR)可(kě)以被用(yòng)來确定細胞中(zhōng)一個基因存在多(duō)少拷貝。

轉染将新(xīn)基因引入細胞，通常是表達構建體(tǐ)。

細胞及其部分(fēn)的純化。可(kě)以使用(yòng)以下方法進行純化：

細胞分(fēn)離

通過細胞破壞釋放細胞器。

通過離心分(fēn)離不同的細胞器。

流式細胞術(flow cytometry)

免疫沉澱法(Immunoprecipitation, IP)

抗體(tǐ)與靶蛋白的結合。

通過洗脫收集靶蛋白。

通過洗滌劑和鹽或其他(tā)類型的化學(xué)物(wù)質(zhì)從細胞膜提取的蛋白質(zhì)。

著名(míng)的細胞生物(wù)學(xué)家

彼得·阿格雷

古特·布洛伯爾

克裏斯汀·德(dé)·迪夫

羅伯特·胡克

H·羅伯特·霍維茨

安(ān)東尼·範·列文(wén)虎克

彼得·米切爾

保羅·納斯

喬治·埃米爾·帕拉德(dé)

錢永健