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細胞生物學（英語：cell biology）舊稱細胞學（cytology），是研究細胞的形態結構、生理機能、細胞週期、細胞分裂、細胞自噬、細胞凋亡，以及各種細胞器及信號轉導路徑的學科。研究範圍專注在生物學的微觀下與分子層次。細胞生物學研究包括極大的多樣性的單細胞生物，如細菌和原生動物，以及在多細胞生物如人類、植物和海綿的許多專門的細胞。
細胞生物學在顯微、亞顯微和分子水平三個層次上進行研究，並不斷向探究細胞與細胞間、細胞與細胞外界相互作用等領域拓展，向探究細胞增殖、分裂、死亡等生命活動內在規律縱深。從生命結構層次看，細胞生物學位於分子生物學與發育生物學之間，同它們相互銜接，互相滲透。[1]
細胞是生命的基本單位，細胞的特殊性決定了個體的特殊性，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。細胞生物學已經成為當代生物科學中發展最快的一門尖端學科，是生物學、農學、醫學、畜牧、水產和許多生物相關專業的一門必修課程。 50年代以來諾貝爾生理與醫學獎大都授予了從事細胞生物學研究的科學家。
細胞生物學是研究細胞結構、功能及生活史的一門科學。細胞生物學由細胞學（cytology）發展而來，細胞學是關於細胞結構與功能（特別是染色體）的研究。現代細胞生物學從顯微水平、超微水平和分子水平等不同層次研究細胞的結構、功能及生命活動。
對於所有的生物科學，了解細胞的成分和細胞是如何工作是至關重要的。賞析細胞類型之間的異同，對於細胞和分子生物學領域以及生物醫學領域，如癌症研究和發育生物學尤為重要。這些基本的相似性和差異提供了一個統一的主題，有時允許從研究一種細胞類型學到的原則進行外推並推廣到其他類型的細胞。因此，細胞生物學的研究和以下學科密切相關：遺傳學，生物化學，分子生物學，免疫學和發育生物學。
細胞的研究在分子水平上進行; 然而，細胞內的大多數過程由小有機分子，無機離子，激素和水的混合物組成。約75-85％的細胞體積是由於水使其由於水的極性和結構而成為不可缺少的溶劑[2]。細胞內作為基質的這些分子為細胞進行代謝反應和信號傳導提供了合適的環境。細胞形狀在不同類型的生物體之間變化不同，因此被分為兩類：真核生物和原核生物。在由動物，植物，真菌和原生動物細胞組成的真核細胞的情況下，形狀通常是圓形和球形的[3]，而對於由細菌和古菌構成的原核細胞，形狀是： 球形（球菌），杆狀（桿菌），彎曲狀（弧菌）和螺旋狀（Spirochaete）.[4] 。
細胞生物學更側重於真核細胞及其信號傳導途徑的研究，而不是微生物學所涵蓋的原核生物。細胞的一般分子組成的主要成分包括：自由流動或膜結合的蛋白質和脂質，以及稱為細胞器的不同內部區室。該細胞的環境由允許上述分子和離子交換的親水性和疏水性區域構成。
細胞的生長過程不是指細胞的大小，而是指在給定時間存在於生物體中的細胞數目的密度。細胞生長涉及生物體中存在的細胞數量隨着其生長和發育而增加; 隨着生物體變大，存在的細胞數量也增加。細胞是所有生物的基礎，它們是生命的基本單位。細胞的生長和發育對於宿主的維持和生物體的存活是必需的。對於該過程，細胞經歷細胞周期和發育的步驟，其涉及細胞生長，DNA複製，細胞分裂，再生，專門化和細胞死亡。細胞周期分為四個不同的階段，G1，S，G2和M。G階段 - 是細胞生長階段 - 構成約95％的周期[5]。細胞的增殖是由祖細胞發起的，細胞隨後分化成為專化的，其中相同類型的特化細胞聚集形成組織，然後器官並最終形成系統[2]。G期與S期 - DNA複製，損傷和修復 - 被認為是周期的相間階段。而M期（有絲分裂和胞質分裂）是該周期的細胞分裂部分[5]。細胞周期受一系列信號因子和複合物如CDK's，激酶，和p53的調控，僅舉幾例。當細胞完成其生長過程，並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，以消除其對生物體存活造成的威脅。
每種類型的蛋白質通常是傳送到細胞某一特定部分。細胞生物學的一個重要組成部分是研究由蛋白質移動到細胞內不同的地方，或從細胞不同的地方分泌的分子機制。
大多數蛋白質是由粗面內質網（RER）上的核糖體合成的。核糖體含有的核酸核糖核酸(RNA)，它裝配和連接的氨基酸製造蛋白質。在細胞質內以及在內質網(RER)內，它們可以被單獨的或群組的找到。這個過程被稱為蛋白質的生物合成。
細胞可能是在顯微鏡下觀察，使用多個不同的技術，這些技術包括: 光學顯微鏡，透射電子顯微鏡，掃描電子顯微鏡，熒光顯微鏡，相關光電子顯微鏡，和共聚焦顯微鏡檢查。
細胞及其部分的純化。可以使用以下方法進行純化：
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