Buněčná biologie je vědní obor, který studuje základní jednotku živých organismů, buňky. Buňky jsou nejmenší samostatně fungující jednotkou ve struktuře organismu a obvykle se skládají z jádra obklopeného cytoplazmou a uzavřeného membránou. Buněčná biologie zkoumá na mikroskopické a molekulární úrovni fyziologické vlastnosti, strukturu, organely (např. jádra a mitochondrie), interakce, životní cyklus, dělení a smrt těchto základních jednotek organismů. Výzkum buněčné biologie zasahuje jak do velké rozmanitosti jednobuněčných organismů, jako jsou bakterie, tak do mnoha specializovaných buněk mnohobuněčných organismů, jako jsou živočichové a rostliny.
Obor buněčné biologie se tradičně zaměřuje na otázky týkající se fungování a spolupráce různých organel, způsobu regulace těchto buněčných procesů a vzájemné komunikace různých buněk v organismu. Pochopení složení buněk a jejich fungování má zásadní význam pro všechny biologické a lékařské vědy. Zkoumání podobností a rozdílů mezi jednotlivými typy buněk je zvláště důležité pro obory buněčné a molekulární biologie, protože principy získané při studiu jednoho typu buněk lze zobecnit na jiné typy buněk. Výzkum v oblasti buněčné biologie úzce souvisí s genetikou, biochemií, molekulární biologií a vývojovou biologií.
Struktury a funkce uvnitř buňky se často srovnávají s podobnými činnostmi v typickém městě. Mitochondrie jsou energetické elektrárny buňky, rostlinné chloroplasty jsou solární elektrárny, chromozomy obsahují původní plány města, endoplazmatické retikulum představuje silniční systém, Golgiho aparát je pošta a jádro je radnice. Proteiny se však podílejí prakticky na všech funkcích buněčného města – jinými slovy, jsou to cihly a dřevo, poslové, kopírky, recyklátory odpadu a další. Každá buňka obvykle obsahuje stovky různých druhů proteinů, které společně vytvářejí chování buňky. Důležitou součástí buněčné biologie je zkoumání molekulárních mechanismů, kterými se proteiny přesouvají na různá místa uvnitř buněk nebo se z buněk vylučují.
Většina proteinů je syntetizována ribozomy v cytoplazmě. Tento proces je také znám jako biosyntéza bílkovin nebo translace bílkovin. Některé proteiny, například ty, které mají být zabudovány do membrán (membránové proteiny), jsou během syntézy transportovány do endoplazmatického retikula (ER) a dále zpracovávány v Golgiho aparátu. Z Golgiho aparátu se mohou membránové proteiny přesunout do plazmatické membrány nebo do jiných subcelulárních kompartmentů, nebo mohou být z buňky vylučovány. V těchto kompartmentech dochází k pravidelnému pohybu proteinů. Proteiny sídlící v ER a Golgiho membráně se spojují s jinými proteiny, ale zůstávají v příslušných kompartmentech. Jiné proteiny procházejí přes ER a Golgiho do plazmatické membrány.
Většina genetické informace v buňce se nachází v jádře a je obsažena v chromozomech (mitochondrie nesou také určitou vlastní DNA). Studium mikroskopicky viditelných fází buněčného dělení během mitózy a meiózy je obecně považováno za součást buněčné biologie, zatímco vlastní submikroskopická činnost replikace DNA a syntézy bílkovin je považována za součást molekulární biologie.
Subdisciplíny buněčné biologie
Aktivní a pasivní transport
Jde o pohyb molekul do buněk a z buněk.
Buněčná adheze
Jedná se o to, jak buňky a tkáně drží pohromadě.
Buněčné dělení
Jedná se o studium toho, jak se buňky zdvojují.
Buněčná signalizace
Jedná se o regulaci buněčného chování pomocí molekulárních signálů přicházejících z vnějšku buňky.
Buněčný metabolismus
Jedná se o procesy spojené s tvorbou a výdejem energie.
Související disciplíny
Biochemie
Jedná se o studium chemických procesů a přeměn v živých organismech.
Vývojová biologie
Jedná se o studium procesů, kterými organismy rostou a vyvíjejí se.
Genetika
Jedná se o vědu o genech, dědičnosti a variabilitě organismů.
Molekulární biologie
Jedná se o studium interakcí molekul mezi různými systémy buňky, včetně vzájemných vztahů DNA, RNA a syntézy bílkovin a toho, jak jsou tyto interakce regulovány.
Strukturní biologie
Jedná se o studium architektury a tvaru biologických makromolekul – zejména bílkovin a nukleových kyselin – a toho, co způsobuje jejich strukturu.