A sejtbiológia az élőlények alapegységét, a sejteket tanulmányozó tudományág. A sejtek a szervezet felépítésének legkisebb önállóan működő egységei, amelyek általában egy sejtmagból állnak, amelyet citoplazma vesz körül, és membrán zár körül. A sejtbiológia mikroszkopikus és molekuláris szinten vizsgálja a szervezetek ezen alapegységeinek fiziológiai tulajdonságait, szerkezetét, organellumait (például a sejtmagot és a mitokondriumokat), kölcsönhatásait, életciklusát, osztódását és halálát. A sejtbiológiai kutatások kiterjednek mind az egysejtűek, például a baktériumok nagy változatosságára, mind a többsejtűek, például az állatok és a növények számos specializált sejtjére.
A sejtbiológia területe hagyományosan azokra a kérdésekre összpontosít, hogy hogyan működnek és működnek együtt a különböző organellák, hogyan szabályozzák ezeket a sejtfolyamatokat, és hogyan kommunikálnak egymással a szervezeten belüli különböző sejtek. A sejtek összetételének és működésének megértése alapvető fontosságú az összes biológiai és orvosi tudomány számára. A sejttípusok közötti hasonlóságok és különbségek vizsgálata különösen fontos a sejt- és molekuláris biológia területén, mivel az egyik sejttípus tanulmányozása során megismert elvek más sejttípusokra is általánosíthatók. A sejtbiológiai kutatások szorosan kapcsolódnak a genetikához, a biokémiához, a molekuláris biológiához és a fejlődésbiológiához.
A sejten belüli struktúrákat és funkciókat gyakran hasonlítják össze egy tipikus város hasonló tevékenységeivel. A mitokondriumok a sejt energiaerőművei, a növényi kloroplasztiszok a napenergia-erőművek, a kromoszómák tartalmazzák a város eredeti tervrajzait, az endoplazmatikus retikulum képviseli az úthálózatot, a Golgi-készülék a postahivatal, a sejtmag pedig a városháza. A fehérjék azonban gyakorlatilag a sejtváros minden funkciójában részt vesznek – más szóval ők a téglák és a faanyagok, a hírvivők, a másológépek, a hulladék újrahasznosítók és még sok más. Minden sejt jellemzően több százféle fehérjét tartalmaz, amelyek együttesen működnek a sejt viselkedésének kialakításában. A sejtbiológia fontos része azoknak a molekuláris mechanizmusoknak a vizsgálata, amelyek révén a fehérjék a sejtek belsejében különböző helyekre kerülnek, illetve a sejtekből kiválasztódnak.
A legtöbb fehérjét a citoplazmában lévő riboszómák szintetizálják. Ezt a folyamatot fehérje-bioszintézisnek vagy fehérje-transzlációnak is nevezik. Egyes fehérjéket, például a membránokba beépítendő fehérjéket (membránfehérjék) a szintézis során az endoplazmatikus retikulumba (ER) szállítják, és a Golgi-apparátusban dolgozzák fel tovább. A Golgiból a membránfehérjék a plazmamembránba vagy más szubcelluláris kompartmentumokba kerülhetnek, vagy szekretálódhatnak a sejtből. A fehérjék rendszeresen mozognak ezeken a kompartmenteken keresztül. Az ER- és Golgi-rezidens fehérjék társulnak más fehérjékkel, de a saját kompartmentjükben maradnak. Más fehérjék az ER-en és a Golgin keresztül jutnak a plazmamembránba.
A sejtben lévő genetikai információ nagy része a sejtmagban található, és a kromoszómák tartalmazzák (a mitokondriumok is hordoznak némi saját DNS-t). A sejtosztódás mikroszkóposan látható szakaszainak tanulmányozását a mitózis és a meiózis során általában a sejtbiológia részének tekintik, míg a DNS-replikáció és a fehérjeszintézis tényleges, szubmikroszkopikus tevékenységét a molekuláris biológia részének.
A sejtbiológia aldiszciplínái
Az aktív és passzív transzport
A molekulák sejtbe és sejtből történő mozgását jelenti.
Celladhézió
Ez a sejtek és szövetek összetartása.
Cellosztódás
Ez annak tanulmányozása, hogy a sejtek hogyan sokszorozódnak.
Cellás jelátvitel
Ez a sejtek viselkedésének a sejten kívülről érkező molekuláris jelek általi szabályozása.
Celluláris anyagcsere
Az energia létrehozásával és felhasználásával kapcsolatos folyamatok.
Kapcsolódó diszciplínák
Biokémia
Ez az élő szervezetekben lejátszódó kémiai folyamatok és átalakulások tanulmányozása.
Developmentális biológia
Ez azoknak a folyamatoknak a tanulmányozása, amelyek révén a szervezetek növekednek és fejlődnek.
Genetika
Ez a gének, az öröklődés és a szervezetek változatosságának tudománya.
Molekuláris biológia
Ez a molekulák kölcsönhatásainak tanulmányozása a sejt különböző rendszerei között, beleértve a DNS, az RNS és a fehérjeszintézis összefüggéseit, valamint e kölcsönhatások szabályozását.
Szerkezetbiológia
Ez a biológiai makromolekulák – különösen a fehérjék és a nukleinsavak – felépítésének és alakjának tanulmányozása, valamint annak vizsgálata, hogy mi okozza a szerkezetüket.