彭賽列，J.-V.
[拼音]：xibao shengwuxue
[外文]：cell biology
運用近代物理學和化學的技術成就和分子生物學的方法、概念，在細胞水平上研究生命活動的科學，其核心問題是遺傳與發育的問題。
起源和發展
從1839年M.J.施萊登和T.A.H.施萬的細胞學說問世以來，確立了細胞（真核細胞）是多細胞生物結構和生命活動的基本單位。但是長期以來，細胞學的研究偏重在結構方面。此後，在相鄰學科的進展的影響下逐漸地發展到其他方面。例如在遺傳學的帶動下發展起細胞遺傳學，加深了對染色體的認識；在生物化學的影響之下發展起細胞生化，用生化手段瞭解細胞各組分的生化組成和功能活動；在物理學、化學的滲透下形成了細胞化學，研究細胞的化學成分及其定位，這些都為細胞生物學的形成和發展打下了基礎。
20世紀50年代以來，關於細胞的超顯微結構的研究，使人們對於光學顯微鏡下看不到的精細結構有了明確的認識。分子生物學、分子遺傳學以原核生物為材料取得的成就，使人們瞭解到遺傳密碼、中心法則以及原核生物中基因表達的調節與控制等基本問題，這些都直接促進了細胞生物學的發展。但由於原核細胞不同於真核細胞，後者具有核膜，染色質除DNA外還含有組蛋白及非組蛋白，而且細胞質中的結構也比前者複雜得多。因此，還需要了解在原核生物得到的成就在多大程度上適用於真核細胞，研究遺傳和發育在真核細胞中是如何操縱的。
細胞生物學雖說是一個比較年輕的學科，從學術思想上卻可以追溯到較早的年代。1883年德國胚胎學家W.魯就闡述過關於遺傳和發育的設想。他假定受精卵中包含著所有的遺傳物質，後者在卵裂時不是平均地分配到子細胞中，這種不同質的分裂決定子細胞及其後代的命運。德國動物學家A.魏斯曼發展了這種想法，提出了種質學說，認為裂球的不均等分裂導致了細胞的分化。雖然這些見解都已證明是錯誤的，但是可以看出細胞生物學所要解決的問題在那時已被提出來了。以後E.B.威爾遜1927年在他的《細胞──在發育和遺傳中》的鉅著中明確指出：細胞是生命活動的基本單位，發育和遺傳這些生命現象應當在細胞上研究。1934年，美國遺傳學家和胚胎學家T.H.摩爾根在遺傳學取得巨大成就之後，在企圖融合發育與遺傳的《胚胎學與遺傳學》一書中寫道：“可以設想，各原生質區域在開始時的差異會影響基因的活動，然後基因又反轉過來影響原生質，後者就開始一系列新的、相應的反應。這樣，我們可以勾畫出胚胎各部分的逐步建立和分化。”但在摩爾根的年代，由於細胞學和其他相鄰學科還未發生密切的聯絡，或者說其他學科尚未能在細胞水平上開展關於發育和遺傳的研究，所以細胞生物學只能在50年代之後，各方面的條件逐漸成熟了，才得以蓬勃發展。
研究方法
細胞生物學廣泛地利用相鄰學科的成就，在技術方法上是博採眾長，凡是能夠解決問題的都會被使用。例如用分子生物學的方法研究基因的結構，用生物化學、分子生物學的方法研究染色體上的各種非組蛋白和它們對基因活動的調節和控制或者利用免疫學的方法研究細胞骨架的各種蛋白（微管蛋白、微絲蛋白、各種中等纖維蛋白）在細胞中的分佈以及在生命活動中的變化。 起源於分子遺傳學的重組DNA技術和起源於免疫學的產生單克隆抗體的雜交瘤技術，也成了細胞生物學的有力工具。顯然，一種方法所解決的問題不一定屬於原來建立這一方法的學科。例如用分子生物學的方法解決了核小體的結構，嚴格地說這應是形態學的範疇。這樣的例子並不少見，在這裡學科的界限也被抹掉了。也許可以說細胞核移植、微量注射和細胞融合是細胞生物學自身發展起來的方法，但是用這些方法進行的實驗往往也需要其他方法配合來做進一步分析。
研究物件
細胞生物學與其說是一個學科，倒不如說它是一個領域。這可以從兩個方面來理解：一是它的核心問題的性質──把發育與遺傳在細胞水平結合起來，這就不侷限於一個學科的範圍。二是它和許多學科都有交叉，甚至界限難分。例如，就研究材料而言，單細胞的原生動物稽a href='http://www.baiven.com/baike/224/276460.html' target='_blank' >仁親羆虻サ畝錚彩親罡叢擁南赴蛭羌磯喙δ苡諞簧恚揮繞涫瞧渲械南嗣媯喚齠雜諮芯磕承┪侍猓縵嗣捅廾腦碩乇鷯欣賾詵⒂鴕糯難芯懇不哿舜罅坑屑壑檔淖柿稀５欽飫嘌芯懇部梢粵腥朐鋂У姆凍搿Ｆ浯危脫芯康奈侍舛裕?a href='http://www.baiven.com/baike/220/251662.html' target='_blank' >免疫性是細胞的重要功能之一，細胞免疫應屬細胞生物學的範疇，但這也是免疫學的基本問題。
由於廣泛的學科交叉，細胞生物學雖然範圍廣闊，卻不能像有些學科那樣再劃分一些分支學科──如象細胞學那樣，根據從哪個角度研究細胞而分為細胞形態學、細胞化學等。如果要把它的內容再適當地劃分，可以首先分為兩個方面：一是研究細胞的各種組分的結構和功能（按具體的研究物件），這應是進一步研究的基礎，把它們羅列出來，例如基因組和基因表達、染色質和染色體、各種細胞器、細胞的表面膜和膜系、細胞骨架、細胞外間質等等。其次是根據研究細胞的哪些生命活動劃分，例如細胞分裂、生長、運動、興奮性、分化、衰老與病變等，研究細胞在這些過程中的變化，產生這些過程的機制等。
當然這僅是人為地劃分，這些方面都不是各自孤立的，而是相互有關連的。從細胞的各個組分講，例如表面膜與細胞外間質有密切關係，表面膜又不是簡單地覆蓋著細胞質的一層膜，而是通過一些細微結構──已經知道其中之一是肌動蛋白分子，這又聯絡到細胞骨架了──與細胞質密切相連。這樣，表面膜才能和細胞內部息息相關。另一方面，從研究的問題出發，研究分裂、分化等生命現象，離不開結構的基礎。例如研究細胞分裂就涉及到染色質怎樣包紮成染色體，染色體的分裂和運動，細胞骨架的變化包括微管蛋白的聚合和解聚，與表面膜有關的分裂溝的形成，還有細胞分裂的調節與控制。再如研究細胞分化除去要了解某種細胞在分化過程中細胞器的變化、它們所特有的結構蛋白質的變化，主要地還要了解導致分化的物質基礎以及這些物質怎樣作用於基因調控的水平，導致有關的基因被啟用。可見研究的重點儘管可以人為地劃分，但一定要把細胞作為一個整體看待，一定要把生命過程和細胞組分的結構和功能聯絡起來。
既然細胞生物學的主要任務是把發育和遺傳聯絡起來，細胞分化這個問題的重要性就不言而喻。因為就整個有機體而言，遺傳特點不僅顯示在長成的個體，而是在整個生命過程不斷地顯示出來。在細胞水平，細胞的分化也就是顯示遺傳特徵的過程，例如鳥類、爬行類的水晶體，其中所含的晶體蛋白是 α、β、δ三種，不同於哺乳類，後者含有 α、β、γ三種。在鳥類的晶體分化中首先出現大量的δ晶體蛋白，但是在哺乳類晶體分化中卻找不到這種蛋白。可見某種細胞的分化特徵的出現，也就是它們的遺傳特徵的出現。但是這僅是在細胞水平就一種生化性狀（特異的蛋白質）在一種特化細胞中的出現而言，情況當然還比較簡單，如果涉及到一個由多細胞組成的形態學性狀，情況會複雜得多，但是性狀發生的過程仍然是遺傳表現的過程。
像晶體細胞分化這樣的例子，細胞生物學的術語稱之為終末分化，也就是走向成熟的分化，其分化的產物就是這種細胞的終末產物。由於取材方便，產物比較單一易於分析等原因，細胞分化的研究中關於終末分化的研究佔很大的比重，研究得比較多的是紅細胞、肌細胞、胰臟細胞、晶體細胞、黑色素細胞、軟骨細胞等。
一個經常被引用的例子是紅細胞中血紅素的轉換。人類胚胎早期的紅細胞中首先出現胚期血紅素，後來逐漸被胎兒期血紅素所代替，胎兒三個月之後，後者又被成體型血紅素所代替。關於這些血紅素已經有很多研究。例如它們各自由那些肽鏈組成，這些肽鏈在個體發育中互動出現的情況，它們各自的氨基酸組成和排列順序，各個肽鏈的基因位點，以至基因的結構都已比較清楚，工作可以說是相當深入了。
但是，追根到底有些問題依然沒有得到明確的解答，甚至沒有解答──這也適用於關於其他細胞的終末分化的研究。例如，為什麼胚期血紅素會在紅細胞而不在其他細胞中出現？為什麼會發生血紅素的轉換？關於前一問題，有人曾分別地從雞的輸卵管細胞(不產生血紅素)和紅細胞（產生血紅素）提取染色質，用酶來切割，觀察到兩種來源的染色質對酶的抵抗力不同。來自紅細胞的易於受到酶的攻擊，推測這可能由於核小體的構型不同。紅細胞中含有珠蛋白基因段落的核小體構型較鬆弛，因而易於受到影響;構型較鬆弛也就為RNA聚合酶在上面轉錄產生信使RNA提供了條件。但是如果追問下去，為什麼單單在紅細胞裡核小體的構型比較鬆弛？ RNA聚合酶怎樣識別出這樣的段落？這些問題還需進一步研究。其次，關於胚期血紅素向胎兒期血紅素的轉換。用兩種熒光染料標記兩種免疫抗體，觀察到在同一紅細胞中有兩種血紅素的存在，說明轉換不是由於出現不同的細胞，而是由於同一細胞相繼地產生了不同的血紅素。是什麼原因使得血細胞停止生產原有的而產生出新的血紅素？也許可以說是發育的“程式”，但還要回答發育程式得以實現的物質基礎是什麼。所有這些問題的解答，將使我們對基因選擇性表達的認識有極大的邁進。
實現了終末分化的細胞，已經失去了轉變為其他細胞型別的潛能，只能向一個方面分化。例如紅細胞，雖然發生血紅素的轉換，但不能轉變為其他型別的正常細胞，與胚胎細胞相比，它們的情況要簡單些，因為胚胎細胞在尚未獲得決定的時候是具有廣泛潛能的。拿中胚層細胞來說，它們既可以分化為肌細胞，也可以分化為前腎細胞、血細胞、間質細胞等。已經初步知道，外界因素可以影響中胚層細胞向肌細胞或紅細胞的方向分化，但是這因素是什麼，怎樣作用，都一無所知。在這裡，首先要使中胚層細胞向某一方向分化，然後那一方向（例如紅細胞）所特有的一套終末分化的步驟才得以進行下去。形象化地說，中胚層細胞中似乎存在著向不同方向分化的開關，開啟某一個開關（例如紅細胞的），才能進行那一方向的分化，這當然比終末分化更復雜些，對此還一無所知。
細胞社會學
細胞生物學的研究往往樂於使用培養的細胞，它的優點是可以提供足夠量的細胞做生化分析，並且只有一種細胞，材料比較單一，分析結果方便。但是對於某些方面的研究則有不足之處，因為細胞在任何一個有機體裡都是處於一個社會之中，和別的細胞不同程度地混雜在一起，在其生命活動中不可能不受到相鄰的其他細胞的影響，甚至是相鄰的同類細胞的影響，其處境要比培養的細胞複雜得多。因此有些問題或者很難用培養的細胞進行，或者所得的結果只能部分地反映實際的情況，為了研究在一個細胞群中細胞與細胞間的相互關係，細胞社會學被提了出來。
細胞社會學的內容相當廣泛，包括不同細胞或相同細胞的相互識別，細胞的聚集與粘連、細胞間的交通和資訊交流，細胞與細胞外間質的相互影響，甚至還可包括細胞群中組織分化模式的形成。有些方面已經積累了一些資料，從細胞社會學的角度有目的地深入下去一定會提供更系統的，有用的資訊。由於細胞社會學是以細胞群體為物件，而且有些問題也是發育生物學需要了解的，發展下去很可能它會成為細胞生物學與發育生物學之間的橋樑。
展望細胞生物學的研究，除去上面的工作──關於各細胞組分的結構與功能，以及對各種生命現象的瞭解──還要繼續深入外，是什麼原因使得基因能夠有序地選擇性地表達，可能會成為今後重點研究的問題；此外，細胞社會學也會越來越受到重視。