Cellebiologi er den akademiske disciplin, der studerer den grundlæggende enhed i levende væsener, celler. Celler er den mindste selvstændigt fungerende enhed i en organismes struktur og består normalt af en kerne omgivet af cytoplasma og omsluttet af en membran. Cellebiologi undersøger på mikroskopisk og molekylært niveau de fysiologiske egenskaber, struktur, organeller (f.eks. kerner og mitokondrier), interaktioner, livscyklus, deling og død i disse grundlæggende enheder i organismer. Den cellebiologiske forskning omfatter både den store mangfoldighed af encellede organismer, f.eks. bakterier, og de mange specialiserede celler i flercellede organismer, f.eks. dyr og planter.
Feltet cellebiologi har traditionelt fokuseret på spørgsmål om, hvordan de forskellige organeller fungerer og arbejder sammen, hvordan disse cellulære processer reguleres, og hvordan de forskellige celler i organismen kommunikerer med hinanden. Forståelsen af cellers sammensætning og af, hvordan celler fungerer, er grundlæggende for alle de biologiske og medicinske videnskaber. Undersøgelse af ligheder og forskelle mellem celletyper er særlig vigtig inden for celle- og molekylærbiologi, fordi de principper, som man lærer ved at studere en celletype, kan generaliseres til andre celletyper. Forskning i cellebiologi er tæt forbundet med genetik, biokemi, molekylærbiologi og udviklingsbiologi.
Strukturerne og funktionerne i en celle sammenlignes ofte med lignende aktiviteter i en typisk by. Mitokondrier er cellens energiplanter, plantekloroplaster er solenergiplanter, kromosomer indeholder byens oprindelige tegninger, det endoplasmatiske retikulum repræsenterer vejsystemet, Golgi-apparatet er posthuset og kernen er rådhuset. Proteinerne deltager imidlertid i stort set alle funktioner i cellebyen – med andre ord er de mursten og tømmer, budbringere, kopimaskiner, affaldsgenvindingsmaskiner og meget mere. Hver celle indeholder typisk hundredvis af forskellige slags proteiner, der fungerer sammen for at skabe cellens adfærd. En vigtig del af cellebiologien er undersøgelse af de molekylære mekanismer, hvormed proteiner flyttes til forskellige steder i cellerne eller udskilles fra cellerne.
De fleste proteiner syntetiseres af ribosomer i cytoplasmaet. Denne proces er også kendt som proteinbiosyntese eller proteinoversættelse. Nogle proteiner, f.eks. dem, der skal inkorporeres i membraner (membranproteiner), transporteres ind i det endoplasmatiske retikulum (ER) under syntesen og bearbejdes yderligere i Golgi-apparatet. Fra Golgi-apparatet kan membranproteinerne bevæge sig til plasmamembranen eller til andre subcellulære rum, eller de kan blive udskilt fra cellen. Der sker en regelmæssig bevægelse af proteiner gennem disse rum. ER- og Golgi-proteiner associerer sig med andre proteiner, men forbliver i deres respektive rum. Andre proteiner passerer gennem ER og Golgi til plasmamembranen.
Det meste af den genetiske information i cellen befinder sig i kernen og er indeholdt i kromosomerne (mitokondrier bærer også selv noget DNA). Studiet af de mikroskopisk synlige stadier af celledelingen under mitose og meiose betragtes generelt som en del af cellebiologien, mens selve den submikroskopiske aktivitet af DNA-replikation og proteinsyntese betragtes som en del af molekylærbiologien.
Underdiscipliner af cellebiologien
Aktiv og passiv transport
Dette er molekylers bevægelse ind og ud af celler.
Cell Adhesion
Dette er den måde, hvorpå celler og væv holder sammen.
Celledeling
Dette er studiet af, hvordan celler duplikerer sig selv.
Cellesignalering
Det er reguleringen af cellens adfærd ved hjælp af molekylære signaler udefra.
Cellulær metabolisme
Det er de processer, der er involveret i at skabe og forbruge energi.
Relaterede discipliner
Biokemi
Dette er studiet af de kemiske processer og omdannelser i levende organismer.
Udviklingsbiologi
Dette er studiet af de processer, hvormed organismer vokser og udvikler sig.
Genetik
Dette er videnskaben om gener, arvelighed og variation i organismer.
Molekylærbiologi
Dette er studiet af molekylers interaktioner mellem de forskellige systemer i en celle, herunder sammenhængen mellem DNA, RNA og proteinsyntese, og hvordan disse interaktioner reguleres.
Strukturbiologi
Dette er studiet af arkitekturen og formen af biologiske makromolekyler – især proteiner og nukleinsyrer – og hvad der får dem til at have de strukturer, de har.