Cellbiologi är den akademiska disciplin som studerar den grundläggande enheten i levande organismer, celler. Celler är den minsta självständigt fungerande enheten i en organisms struktur och består vanligtvis av en kärna omgiven av cytoplasma och innesluten av ett membran. Cellbiologin undersöker på mikroskopisk och molekylär nivå de fysiologiska egenskaperna, strukturen, organellerna (t.ex. kärnor och mitokondrier), interaktionerna, livscykeln, delningen och döden hos dessa grundläggande enheter i organismerna. Cellbiologisk forskning omfattar både den stora mångfalden av encelliga organismer, t.ex. bakterier, och de många specialiserade cellerna i flercelliga organismer, t.ex. djur och växter.
Fältet cellbiologi har traditionellt fokuserat på frågor som rör hur de olika organellerna fungerar och samverkar, hur dessa cellprocesser regleras och hur de olika cellerna i organismen kommunicerar med varandra. Att förstå cellernas sammansättning och hur cellerna fungerar är grundläggande för alla biologiska och medicinska vetenskaper. Att undersöka likheter och skillnader mellan celltyper är särskilt viktigt för områdena cell- och molekylärbiologi, eftersom de principer man lärt sig genom att studera en celltyp kan generaliseras till andra celltyper. Forskning inom cellbiologi är nära relaterad till genetik, biokemi, molekylärbiologi och utvecklingsbiologi.
Strukturerna och funktionerna inom en cell jämförs ofta med liknande aktiviteter i en typisk stad. Mitokondrier är cellens energifabriker, växtkloroplaster är solenergifabriker, kromosomer innehåller stadens ursprungliga ritningar, det endoplasmatiska retikulumet representerar vägsystemet, Golgiapparaten är postkontoret och kärnan är stadshuset. Proteiner deltar dock i praktiskt taget alla funktioner i cellstaden – med andra ord är de tegelstenar och virke, budbärare, kopieringsmaskiner, avfallsåtervinnare med mera. Varje cell innehåller vanligtvis hundratals olika typer av proteiner som fungerar tillsammans för att generera cellens beteende. En viktig del av cellbiologin är att undersöka de molekylära mekanismer genom vilka proteiner flyttas till olika platser i cellerna eller utsöndras från cellerna.
De flesta proteiner syntetiseras av ribosomer i cytoplasman. Denna process kallas också för proteinbiosyntes eller proteinöversättning. Vissa proteiner, t.ex. de som ska införlivas i membraner (membranproteiner), transporteras till det endoplasmatiska retikulumet (ER) under syntesen och bearbetas vidare i Golgiapparaten. Från Golgianordningen kan membranproteiner förflyttas till plasmamembranet eller till andra subcellulära avdelningar, eller så kan de utsöndras från cellen. Det sker en regelbunden förflyttning av proteiner genom dessa avdelningar. Proteiner som finns i ER och Golgi associerar sig med andra proteiner men stannar kvar i sina respektive avdelningar. Andra proteiner passerar genom ER och Golgi till plasmamembranet.
Det mesta av den genetiska informationen i cellen finns i cellkärnan och ingår i kromosomerna (mitokondrier bär också på en del eget DNA). Studiet av de mikroskopiskt synliga stegen i celldelningen under mitos och meios anses i allmänhet vara en del av cellbiologin, medan den faktiska submikroskopiska aktiviteten av DNA-replikation och proteinsyntes anses vara en del av molekylärbiologin.
Tidigare discipliner inom cellbiologin
Aktiv och passiv transport
Dessa är förflyttningen av molekyler in i och ut ur celler.
Celladhesion
Detta är hur celler och vävnader håller ihop.
Celldelning
Detta är studiet av hur celler duplicerar sig själva.
Cellsignalering
Detta är regleringen av cellens beteende genom molekylära signaler från utsidan av cellen.
Cellulär ämnesomsättning
Detta är processerna för att skapa och förbruka energi.
Relaterade discipliner
Biokemi
Detta är studiet av de kemiska processerna och omvandlingarna i levande organismer.
Utvecklingsbiologi
Detta är studiet av de processer genom vilka organismer växer och utvecklas.
Genetik
Detta är vetenskapen om gener, ärftlighet och variationen hos organismer.
Molekylärbiologi
Detta är studiet av molekylers samverkan mellan de olika systemen i en cell, inklusive det inbördes förhållandet mellan DNA, RNA och proteinsyntesen och hur denna samverkan regleras.
Strukturellbiologi
Detta är studiet av arkitekturen och formen hos biologiska makromolekyler – framför allt proteiner och nukleinsyror – och vad som gör att de får den struktur de har.