细胞学说-生物演变进行曲
在细胞研究上首先建立功勋的是德国植物学家施莱登(1804～1881年)，他用显微镜观察各种植物的表皮，发现无论是木本植物还是草本植物，都是由虎克命名的细胞构成的。这难道是偶然的巧合吗？他又开始研究植物的根、茎、叶和花。但是这些部分放在镜下却是乌黑一片，施莱登百思不得其解。一天，他发疯似的挥动刀片切割起来，以发泄心中的怨气。突然，几个几乎透亮的薄片吸引住了他的眼睛。放到显微镜下一看，啊，植物的嫩茎也是由一个一个细胞构成的。接着，他进行大量观察，画出大量细胞图谱，终于得出细胞是构成植物体基本单位的结论，并把研究结果写进《植物发生论》和《植物学概论》等书中。
还有一个德国的动物学家施旺(1810～1882年)，他在显微镜下发现了奇异的动物细胞世界：球形的血细胞、纤维状的肌肉细胞……施旺记录着，描画着，只用三年时间，就得出了结论：动物体也是由细胞构成的；一本划时代的著作出现了，《关于动植物的结构和生长的一致性的显微研究》轰动了科学界。
施莱登和施旺创立的细胞学说被恩格斯誉为19世纪的三大发现之一。它开辟了生物学发展的新阶段，为达尔文进化论奠定了微观物质基础。今天，对细胞内部结构及其功能的深入研究，又促进了生命科学的发展。
细胞的形态
自然界的生物，都是由细胞构成的。细胞是生命的基本单位。当你吃西瓜时，可以看到果肉上许多发亮的小圆球，这是成熟西瓜的果肉细胞团，因为一个个细胞松散开来，所以吃起来很爽口。
绝大多数植物细胞，直径一般为10—100u(1u=1/1000毫米)；动物的细胞更小，一般只有1011左右；细菌只有一个细胞，比动物细胞还要小。细胞这么小，所以只能在显微镜下才能看到。
生物界里也有很大的细胞。如苎麻的韧皮纤维细胞长达55厘米，可以用来纺织；未受精的鸵鸟蛋，也是一个细胞，算上各种附属物，直径可达10厘米。
细胞的形态也不一样，这种差别是与细胞的功能相适应的。洋葱的表皮细胞是扁平状的，细胞与细胞之间非常紧密，没有空隙，有保护内部细胞的功能。植物的根毛，是根毛区的某些表皮细胞的外壁向外突出形成的一条又细又长的毛状物，这样可以扩大细胞同环境的接触面积，有利于吸取水和无机盐。果肉的细胞，壁薄，体积较大，有贮存营养的功能。
根、茎和叶脉里的导管，最初是长筒状细胞，后来细胞壁加厚，细胞质和细胞核逐渐分解，只剩下加厚的细胞壁，最后上下细胞相连接，成为相通的长管，水和无机盐可以在导管里畅行无阻。筛管细胞，也是长筒状，上下相邻的两个细胞的壁形成筛板，筛板上有小孔叫筛孔，上下细胞借孔相连，有输导有机物的功能。
动物胃壁上的平滑肌细胞是长梭形的，收缩时可以变短。神经细胞是多角星形，有许多树状突起和一个非常长的轴突，能很快地传导刺激所引起的兴奋。红细胞是圆饼状的，白细胞形状则不规则。
细胞的结构
20世纪30年代以前，人们用光学显微镜观察细胞时，只能把细胞放大几百倍到一千倍，它所看到的细胞称为细胞的显微结构。如果观察人的口腔粘膜细胞，可以看到细胞膜、细胞质和细胞核三个部分。
正当生物学家们为不能看到细胞更小的结构而苦恼时，物理学家们想到了电子。电子波比光波要短得多，用电子束代替光波，就能制造出放大倍数更高的显微镜了。1935年，德国科学家鲁斯卡第一个设计制造了电子显微镜，电子束透过超薄切片打到荧光屏上，成为肉眼可观察到的影像。经过许多科学家的努力，近代电子显微镜分辨率已达到1.4埃(1埃=10-8cm)，这已同原子的直径相当了。
有了电子显微镜，可把细胞放大几万倍，甚至几十万倍，看到更加复杂精巧的结构，称为细胞的亚显微结构。从动物细胞亚显微结构图中发现，细胞质中还有形态各异的结构叫做细胞器，如线粒体、内质网、核糖体、高尔基体和中心体等，它们都有自己的分工。还发现细胞核由核膜、核仁、染色质，核液儿部分组成。电子显微镜下的细胞简直是一个奇异的王国：细胞膜是王国的国境线；细胞质是王国的国土；细胞器是林立的工厂，生产井井有条；细胞核是王国的都城，是权力机构。
植物细胞亚显微结构与动物细胞略有不同，细胞膜外面多了细胞壁；细胞器中有能进行光合作用的叶绿体，没有中心体；特别是植物细胞有大型的中央液泡。
细胞膜
细胞这个微小的国度，既奇妙又奥秘，许许多多未知数正等待科学家去开发，去研究。就拿细胞膜来说，光学显微镜下只是一层极薄的膜；但到电子显微镜下一看，原来所谓的细胞膜只是膜外附属装置——多糖被；真正的细胞膜是两暗一明共三层，经过生物化学分析，明带是磷脂分子，暗带是蛋白质分子。1935年英国科学家丹尼尔提出“单位膜”理论，认为细胞膜是蛋白质——磷脂——蛋白质三夹板式的片层结构。
20世纪70年代美国科学家辛格又有新发现，他认为膜的骨架是磷脂双分子层，两层磷脂分子都是亲水的头在外，疏水的尾在里。外层和内层的蛋白质分子大部分伸人磷脂分子在环流的磷脂分子层中转动或移动。这些蛋白质不是静止的，而是不断运动，从细胞外到细胞内，或从细胞内到细胞外，成为重要的载体。这就是辛格的“生物膜流动镶嵌理论”。
载体蛋白是名副其实的卫土，它们把守着国境线上的一个个哨口，把对细胞有害的分子拒之于国境线外；把对细胞有用的分子扣押在国境线内，不许出境；对细胞急需的营养物质，则负责安全接送，及时送进细胞里面。例如海带含碘量很高，有时高于海水几万倍，蛋白质卫士照旧只准碘进不准碘出。
基因
在遗传学和基因工程领域，基因这个概念是经常要用的。要了解基因工程，先了解“基因”是必不可少的，否则，你就无法弄清与此有关的生物技术的奥秘了。
所谓基因，在生物遗传学上是指的遗传功能单位。最早提出基因这个概念的是丹麦科学家约翰逊，这是1909年的事。当时他是这样定义的：基因是用来表示任何一种生物中控制任何性状及其遗传规律又符合孟德尔定律的遗传因子。说得通俗些，生物的性状如高矮、花色、籽粒大小、动物的肤色、毛色等等都是由基因控制的。
到了1910年，美国杰出的遗传学家摩尔根在研究果蝇的遗传现象时，发现基因会发生突变。本来是白色复眼的果蝇，在它的后代中突然出现红色复眼果蝇。究其原因，是控制白色复眼这一性状的基因发生变化，变成控制红色复眼性状了。摩尔根认定，基因还是突变单位。同时这告诉人们，改变基因，就有可能得到新的性状，培育出新的生物种。这对于包括基因重组技术的基因工程技术来说，是极为重要的。
在很长一段时间内，虽然知道基因是怎么回事，但它是什么具体的物质，却并不清楚。直到1944年一个著名的实验之后，才明确DNA是遗传即基因的物质基础。DNA有4种核苷酸构成，4种核苷酸固定配对形成密码。它们就是一切生物所以会遗传的密码。
