Biologia celulară este disciplina academică care studiază unitatea de bază a ființelor vii, celulele. Celulele sunt cea mai mică unitate care funcționează independent în structura unui organism și constau, de obicei, dintr-un nucleu înconjurat de citoplasmă și închis de o membrană. Biologia celulară examinează, la nivel microscopic și molecular, proprietățile fiziologice, structura, organitele (cum ar fi nucleele și mitocondriile), interacțiunile, ciclul de viață, diviziunea și moartea acestor unități de bază ale organismelor. Cercetările în domeniul biologiei celulare se extind atât la marea diversitate a organismelor unicelulare, cum ar fi bacteriile, cât și la numeroasele celule specializate din organismele multicelulare, cum ar fi animalele și plantele.
Domeniul biologiei celulare s-a concentrat în mod tradițional asupra întrebărilor referitoare la modul în care funcționează și colaborează diversele organite, la modul în care sunt reglementate aceste procese celulare și la modul în care comunică între ele diversele celule din cadrul organismului. Înțelegerea compoziției celulelor și a modului în care funcționează celulele este fundamentală pentru toate științele biologice și medicale. Examinarea asemănărilor și diferențelor dintre tipurile de celule este deosebit de importantă pentru domeniile biologiei celulare și moleculare, deoarece principiile învățate din studiul unui tip de celule pot fi generalizate la alte tipuri de celule. Cercetarea în domeniul biologiei celulare este strâns legată de genetică, biochimie, biologie moleculară și biologia dezvoltării.
Structurile și funcțiile din cadrul unei celule sunt adesea comparate cu activități similare dintr-un oraș obișnuit. Mitocondriile sunt centralele energetice ale celulei, cloroplastele plantelor sunt centralele de energie solară, cromozomii conțin schițele originale ale orașului, reticulul endoplasmatic reprezintă sistemul rutier, aparatul Golgi este oficiul poștal, iar nucleul este primăria. Cu toate acestea, proteinele participă practic la fiecare funcție a orașului celular – cu alte cuvinte, ele sunt cărămizile și cheresteaua, mesagerii, copiatoarele, reciclatorii de deșeuri și multe altele. Fiecare celulă conține, de obicei, sute de tipuri diferite de proteine care funcționează împreună pentru a genera comportamentul celulei. O parte importantă a biologiei celulare este investigarea mecanismelor moleculare prin care proteinele sunt mutate în diferite locuri în interiorul celulelor sau secretate din celule.
Majoritatea proteinelor sunt sintetizate de ribozomi în citoplasmă. Acest proces este cunoscut și sub numele de biosinteză proteică sau traducere proteică. Unele proteine, cum ar fi cele care urmează să fie încorporate în membrane (proteine de membrană), sunt transportate în reticulul endoplasmatic (RE) în timpul sintezei și prelucrate ulterior în aparatul Golgi. Din aparatul Golgi, proteinele membranare se pot deplasa către membrana plasmatică sau către alte compartimente subcelulare, sau pot fi secretate din celulă. Există o mișcare regulată a proteinelor prin aceste compartimente. Proteinele rezidente în ER și Golgi se asociază cu alte proteine, dar rămân în compartimentele lor respective. Alte proteine trec prin ER și Golgi spre membrana plasmatică.
Cei mai mulți dintre informațiile genetice din celulă rezidă în nucleu și sunt conținute în cromozomi (mitocondriile poartă, de asemenea, o parte din propriul ADN). Studiul etapelor vizibile la microscop ale diviziunii celulare în timpul mitozei și meiozei este considerat, în general, parte a biologiei celulare, în timp ce activitatea submicroscopică propriu-zisă de replicare a ADN-ului și de sinteză a proteinelor este considerată parte a biologiei moleculare.
Subdiscipline ale biologiei celulare
Transportul activ și pasiv
Este vorba de mișcarea moleculelor în interiorul și în afara celulelor.
Adeziunea celulară
Acesta este modul în care celulele și țesuturile se mențin împreună.
Diviziunea celulară
Este studiul modului în care celulele se dublează.
Semnalizarea celulară
Aceasta este reglarea comportamentului celular prin semnale moleculare din afara celulei.
Metabolismul celular
Aceste sunt procesele implicate în crearea și consumarea energiei.
Discipline conexe
Biochimie
Este studiul proceselor și transformărilor chimice din organismele vii.
Biologia dezvoltării
Este studiul proceselor prin care organismele cresc și se dezvoltă.
Genetica
Este știința genelor, ereditatea și variația organismelor.
Biologie moleculară
Este studiul interacțiunilor moleculelor între diferitele sisteme ale unei celule, inclusiv interrelația dintre ADN, ARN și sinteza proteinelor și modul în care sunt reglementate aceste interacțiuni.
Biologie structurală
Este studiul arhitecturii și formei macromoleculelor biologice – în special a proteinelor și a acizilor nucleici – și a ceea ce le determină să aibă structurile pe care le au.
.