细胞是生物体结构和功能的最小单位。它是一个由膜包裹的微小隔室，内部保存着自身的遗传物质，以及将能量转化为功、合成自身组分和自我复制所需的分子机器。所有生物都由一个或多个细胞构成。有些生物只是单个独立生活的细胞，大多数微生物即是如此；另一些生物，如植物和动物，则由数以万亿计、各司其职的细胞组成。研究细胞的学科称为细胞生物学或细胞学，是生物学的核心领域之一，与生物化学、遗传学和分子生物学有大量交叉。
发现史
细胞的发现得益于显微镜。1665年，英国自然哲学家罗伯特·胡克观察软木薄片时，看到了许多微小的空腔。这些空腔让他联想到蜂巢的巢室，于是他借用拉丁语中意为“小房间”的词，将其命名为“cell”（细胞）。17世纪70年代，安东尼·范·列文虎克用自制的单透镜显微镜观察并描述了活的单细胞生物，其中包括细菌和原生生物。
19世纪，这些观察结果被整合为细胞学说。1838至1839年间，植物学家马蒂亚斯·施莱登和动物学家特奥多尔·施万提出，植物和动物都由细胞构成。1855年，鲁道夫·菲尔绍补充了“omnis cellula e cellula”这一原则，即一切细胞都来自已有的细胞。细胞学说通常概括为三点：所有生物都由细胞构成；细胞是生命的基本单位；所有细胞都由先前存在的细胞产生。20世纪，电子显微术、细胞分级分离和各种分子技术相继问世，使人们得以在单个分子的尺度上认识细胞的内部结构。
基本结构
所有细胞都具有若干共同特征。细胞膜（又称质膜）是镶嵌着蛋白质的脂质双层，它将生命的分子机器与外界环境隔开，同时允许营养物质、代谢废物和离子进出。膜内是细胞质，这是一种拥挤的水溶液体系，其中含有酶、代谢物和结构性纤维。遗传信息储存在脱氧核糖核酸（DNA）中，其中的基因先转录为RNA，再由所有细胞都具有的核糖体翻译成蛋白质。许多细胞在膜外还有一层坚硬的细胞壁：植物细胞壁主要由纤维素构成，真菌细胞壁由几丁质构成，细菌细胞壁则由肽聚糖构成。
原核细胞与真核细胞
细胞在组织方式上大致分为两类。原核细胞包括细菌域和古菌域的生物，真核细胞则属于真核生物域。原核生物没有细胞核，其DNA位于一个没有膜包被的区域，称为拟核；它们也没有膜包被的细胞器。原核细胞的直径通常只有几微米，核糖体属于较小的70S型，主要以二分裂方式繁殖。细菌和古菌在显微镜下看起来很相似，但两者的膜化学组成和分子机器差异极大。1977年，卡尔·乌斯通过核糖体RNA序列证明它们是彼此独立的演化谱系。
真核细胞的直径一般为10至100微米，动物、植物、真菌和原生生物都由真核细胞构成。真核细胞的DNA存放在由双层膜包围的细胞核中。细胞内部由内膜系统分隔成各种细胞器：内质网和高尔基体负责合成、修饰和分选蛋白质与脂质；溶酶体和液泡负责分解或储存物质；线粒体承担细胞大部分有氧细胞呼吸，生成ATP；在植物和藻类中，叶绿体进行光合作用。由肌动蛋白丝、微管和中间丝组成的细胞骨架维持细胞形态，在细胞内运输物质，并驱动细胞运动。
起源与演化
一般认为，现存所有细胞都起源于同一个早期细胞群体，通常称为最后共同祖先。化石和地球化学证据表明，早在35亿多年前，地球上就已出现微生物生命。真核细胞则出现得晚得多。根据主要由琳·马古利斯发展的内共生学说，真核细胞中的两种主要细胞器——线粒体和叶绿体——是曾经独立生活的细菌的后代：线粒体源自一种α-变形菌，叶绿体源自一种蓝细菌。支持这一学说的证据包括：这些细胞器拥有自己的环状基因组，具有双层膜，而且分裂方式与细菌十分相似。马古利斯的观点起初备受质疑，但如今内共生学说已在科学界得到广泛认可。真核细胞的兴起最终使多细胞性得以多次独立起源，进化所造就的大量复杂性也由此而来。
细胞分裂与细胞周期
细胞通过细胞分裂增殖。真核细胞的细胞周期依次经历生长期、DNA复制期（S期）和有丝分裂；在有丝分裂中，复制好的染色体被平均分配到两个子细胞中。减数分裂是一种特殊的分裂方式，产生染色体数目减半的配子，并重组遗传变异。细胞周期的推进受检查点蛋白调控。一旦调控失灵，细胞便可能无限分裂，这正是癌症的标志性特征。细胞还能通过程序性细胞死亡（细胞凋亡）有序地自我毁灭，这一过程在发育中有助于塑造组织形态。
多细胞生物中的细胞
在多细胞生物中，细胞会发生特化（即分化），并组织成组织和器官。根据2013年的一项估算，成年人体内平均约有37.2万亿个细胞。其中大部分是红细胞，按数量计占全身细胞的80%以上，按质量计却只占约4%。科学家通常估计人体约有200种细胞类型，从大脑中的神经元到免疫系统中的各类细胞，它们全都由一个受精卵发育而来。干细胞保有自我更新和分化为特化细胞的能力，对发育和组织修复至关重要。细胞之间通过化学信号、电信号和直接接触进行通讯，从而使整个机体维持稳态。
概念的边界
病毒通常不被视为细胞，因为它们没有自身的代谢，只能在宿主细胞内复制。细胞大小差异极大：最小的细菌（如支原体）直径仅几百纳米，而有些神经元伸出的纤维却长达一米以上。如今，人类细胞图谱等大型国际项目正利用单细胞RNA测序技术，对整个生物体中的细胞类型和细胞状态进行编目。
参考来源
- 1.2: Cellular Organization - Prokaryotic and Eukaryotic Cells - Biology LibreTextsbio.libretexts.org
- Difference between Prokaryotic and Eukaryotic Cellsbyjus.com
- Prokaryotic & Eukaryotic Cells Quiz #7 Flashcardspearson.com
- Prokaryotic vs Eukaryotic Cells - Similarities and Differencessciencenotes.org
- Prokaryotic & Eukaryotic Cells Explained: Definition, Examples, Practice & Video Lessonspearson.com
- Prokaryotic and Eukaryotic Cells - Types, Examples and Definitionflexbooks.ck12.org
- Lynn Margulisbritannica.com
- Endosymbiosis theory (video)khanacademy.org
- How many cells are in the human body?medicalnewstoday.com
- How Many Cells Are in the Human Body? |biologydictionary.net
- The human body contains some 37 trillion cells. Scientists are working to map every one of them - MaRS Discovery Districtmarsdd.com