生命的基本单位就是细胞。所有的生命形式，基本上都是以细胞为基础的。细胞也是一个小小的王国：它自己的最高统帅部有自己的“海关”，有“动力”部，有“传达室”……细胞也在不断地复制自己，不断地生存灭亡。而神秘的染色体、基因，只是其中的一部分内容。
1.细胞ABC：活跃的微观世界
细胞是组成有机体形态和功能的基本单位。可是，当英国物理学家列文·胡克在1677年用自己制造的简单显微镜观察到动物的“精虫”。时一点未意识到所观察到的就是细胞；他把软木塞切片上的一个个空泡称为细胞，但却一点也不知道这就是构成生命体的最基本的单位。直到一个半世纪后的1872年贝尔发现哺乳类动物的卵子，才开始对细胞本身进行认真的研究。这时的无色差物镜比胡克时代的显微镜高级多了。加上细胞染色差技术和切片技术的出现，为人们对细胞进行更为精细的观察创造了有利条利，亦为施莱登和施旺创立细胞学说打下了基础。20世纪40年代电子显微镜的出现，更使人们对细胞结构和认识向前大大地迈进了一步。
的确，作为基本单位，细胞是非常微小的。一个多细胞生物个体可有上百万亿个细胞。其中，形态、功能相同的细胞集合形成组织，不同的组织一起构成执行某一功能的器官，种种功能各异的器官再组成复杂的多细胞有机体；而作为结构和机能整体，细胞本身又是更小的生物分子的集合体，核酸、蛋白质、多糖、脂类等有机大分子以一定的数量和严格的方式，组成具有一定形态和功能亚细胞结构（细胞器），各种细胞器官再构成一个完整的细胞。因此，多细胞生物体的结构实际上是从生物大分子→亚细胞→细胞→组织→器官→整体。
在活细胞内部，每时每刻都在进行着大量复杂的生化代谢活动。各种细胞器官和生物大分子就像一台日夜运转的精密机器上的一个个零件，保质量，准确无误地执行着各种功能。这些活动高度复杂而又井然有序。科学家们早就发现，在细胞内部有一个作为调控中心的司令部，这就是细胞核。例如，如果一个卵细胞的核被破坏，这个卵就不可能继续发育成一个新的个体；去核后的单细胞生物即使还可以再活几天，但它既不能摄食，也不能生殖，终将死去；利用现代遗传工程技术，将一种生物的细胞核取出，注入到另一种生物的细胞中，这种细胞便可产生前一种生物的某些性状。这些有趣的发现使我们认识到细胞对于整个细胞有重要作用。
真核细胞都有核，但核的数目和大小则因生物种类而不同。在人类，除成熟的红细胞无核外，绝大多数细胞都有一个核。在细胞分裂间期，核的形态多为球状，由核膜、染色质和核质组成。核膜为双层质膜结构，将核与胞质分开，整个核膜并不连续，有些地方形成核膜孔，成为核与胞质间核与胞质间的通道。在核膜孔中央弃有中央颗粒和无定形基质，此结构可能对膜两侧间的物质交流起控制作用。核膜内有斗流动的核质，染色质即悬浮其中。染色质是核内能被碱性度卷曲螺旋化成为染色体。染色体由脱氧核糖核酸到有丝分裂期则高度卷曲螺旋化成为染色体。染色体由脱氧核酸（DNA）、组蛋白、非组蛋白及少量核糖核酸（RNA）组成，这些大分子以一定的方式联结成一长串链珠状复合体，成对出现于分裂期核中，不同的生物其染色体数不同。染色体是生物体遗传物的存在形式，是遗传物质的存在形式，是遗传信息的载体，染色体中的DNA能够以处身为模板进行复制。这样当细胞分裂埋，子代的两个细胞便可得到与亲代完全不同的遗传物质。另外，DNA又是合成信使核糖核酸（mRNA）的模板。核仁是一个或数个球状颗粒，核中的位置和大小常有变化，并随有丝分裂时期的不同或出现或消失。核仁无膜，其中含有核糖体核糖核酸（rRNA）前物和作为模板的部分DNA。rRNA前体在核仁中合成并加工，然后转运到胞浆装配成核糖体（蛋白质合成的场所）。
细胞核是细胞的调控中心，是遗传信息贮存、复制和表达的场所，而染色体则是细胞核功能的核心部分，其上的DNA贮存着生物个体的全部遗传信息。另一方面通过精确地自身复制，保证了遗传传递，另一方面通过转录mRNA间接指导着蛋白质的合成，进面控制着整个细胞的活动和功能。因为mRNA是翻合成蛋白质的直接模板，DNA转录成什么样的mRNA便决定了合成什么样的蛋白质，从而完成细胞的许多功能。例如，人体的胰腺之所以具有调节血糖的作用，是因为胰岛的两种不同细胞的染色体中，分别开放着高血糖素和胰岛素基因（前者可使血糖长升高而后者则使血糖降低），当它们转录生成相应的mRNA后，便可指导细胞合成高血糖素或胰岛素，从而发挥调节血糖的作用。
我们可以把细胞核比作细胞生命活动的“最高统帅部”。生物在自然界漫长的进化过程中，有由一个细胞构成的单细胞生物如变形虫，也有由上百亿个细胞组成的复杂多细胞生物如哺乳动物：在多细胞生物体内，由于分化的结果，形成具有特殊功能的各种组织细胞，它们一开头也千姿百态，如呈纤维状的肌细，扁平状的上皮细胞等；此外，细胞的大小也根据需要相有效很大，一般的细胞都必须在显微镜才可看到，而某些动物的卵细胞（如鸡蛋），由于必须贮存供胚胎发育所需的营养而特别大。这一切，都是在细胞核这个最高统帅部的指挥下进行的。细胞内高度复杂而有序的微观生命活动，奏出了自然界生命活动美妙的“协奏曲”。
为了进一步认识细胞，我们还可以从以下两个方面进行描述。
首先，生物细胞也拥有自己的神圣的“海关”。
海关是主权国家设置的一个重要机构。它代表着一个国家或民族的尊严。任何一样物品，无论是从陆地、海洋，还是从天空出入一个国家，都必须报关。海关允许哪种物品出关，允许哪种物品入关，国家的有关法律文件都有明确的规定。谁违反了这些规定，海关就会以走私论处。
细胞每时每刻都在进行着各种各样复杂的代谢活动，与此相适应，细胞必须不断从外界环境摄取养料原料，输出某些产物和排除废物，这样，才能使正常的生命活动连续不断地进行下去。由于细胞是被质膜将其内部与环境隔开，因此，细胞和它周围环境间的任何交流都必须通过膜来完成。
由于生物膜的复杂结构和化学组成特点，加上细胞内外各种物质的浓度和性的影响，使细胞膜对物质具有选择地、而且是可变化地通透作用，朝着内外两个方向都可进行。概括起来，物质和水分子，以浓度高一侧通过膜运输到浓低的一侧，是一种单纯的自由扩散作用。其二，某些非脂溶性的物质，也可以从高浓度一侧运到浓度一侧，但需要借助细胞膜上的某种载体蛋白。这些载体蛋白通过构象变化，暂时与被动物质结合或开放某些通道，使物质通过细胞膜，引称为促进扩散或协助扩散，血液中的葡萄糖分子即可经此种方式进入细胞。其三，有些物质要从浓度低处由细胞膜运往浓度高的一侧，此时需要耗能做功来克服浓度梯度造成的阻力以完成逆浓度总是处于胞内钾高钠低，胞外则钾低钠高的状况。可能想象这种浓度差的维持一定是细胞膜不断由内向外输出钠离子，由外向内输入钾离子的结果。现在认为，钾、钠离子的逆浓度输正是通过膜上一种称为“钾钡泵”的四聚体蛋白ATP分解提供的能量完成的主动运输。其四为细胞的内吞和外排作用，这是对不能透过细胞膜的大分子物质的运输形式。当某些大分子需进入细胞时，通过与膜上某种蛋白质特异的亲唾图片附着在膜上，随后附着处质膜便内陷形成小囊，将物质包入其内，最后小囊从膜上分离下来成为小泡并进入细胞内部。被远送的物质若为液体，此过程称为胞饮，若为固体则称为吞噬，两者合称为内吞作用。外排作用基本上与内吞过程相反。某些排出细胞的物质在细胞内成为由膜包裹的小泡，然后渐移向细胞表面，当与质膜接触时，在接触点上两者的蛋白质发生构象变化，小泡膜与质融合在一起，并产生向外张开小孔道，使内容物排出细胞外。
细胞膜就是通过上述复杂的方式来完成物质的跨膜运输，进而维持了细胞内环境的恒定，保证了细胞生命活动的正常进行。在这里，细胞膜既不像砖块水泥砌成的墙，仅仅作为物质出入的机械屏障，也不像无人看管的开放大门，任各种物质出入，而是恰如细胞与外部世界之间的一道把守严格的“海关”，控制和规定着出入物的种类、方式和速度。
其次，我们看细胞生活动的“动力”是好何产生的。
对于生命活动来说，无论何时都在消耗着能量。说话、走路、吃饭乃至睡觉都在消耗着能量。这些能量来何处，是一种什么性质的能量？它是如何产生，又是如何被机体利用的等等，都是我们关心的问题。
地球上所有的生命形式及与其相互作用的外部环境，包括水、空气、泥土等，构成一个生物圈，太阳能通过植物细胞中叶绿体的光合作用源源不断地进入这个生物圈，并支持其中一切的生命活动。具体地说，植物细胞的叶绿体通过光合作将太阳能贮存在有机分子的化学能中，其他的生物则通直接可地以植物为食获得这种化学能。然而，食物中的化学能并不能直接被生物体用来进行各种生命活动，生物体需要更简单、更直接的能量形式。线粒体是完成这一使命的另一个与能量有关的细胞器。它将食物中的化学能转变成可被生物利用的生物能，并贮存在一个叫“三磷酸腺苷”（又称ATP）的有机小分子中，随时向细胞提供足量而合适的能量。因此，假如我们把线粒体比作“发电厂”，那ATP就像是“供电所”或“蓄电池”。
ATP是供给生物可利用能量的主要物质。在叶绿体中，由叶绿素和胡萝卜素分子捕捉光量子，并转化成化学自由能，发射出激发电子，在电子传递过程中建立起质子的跨膜梯度（即叶绿体中类囊体膜两侧质子浓度不同），质子顺梯度流动而做功，驱动AOP磷酸大量ATP将CO2变成葡萄糖。于是光能最终变成了化学能贮存在葡萄糖中。另一方面，对不能进行光合作用的生物，以及在没有光源情况下、光合作用无法进行的植物而言，线体就是氧化分解营养物质并合成ATP的主要场所。当有机体摄入的食物经胃肠道消化吸收，在细胞浆酶的作用下进一步分解成小分子后，直接透入或经主动运输进入线粒体，在线粒体内膜和基质相应酶系的作用酸酶复合体的作用下将ADP合成ATP。足量的ATP游离在细胞的各个角落，当生物体需要能量时（如进行生物合成、肌肉收缩等活动），便由ATP酶将ATP分解成ADP，放能以供使用。
生物就是这样通过叶绿体和线粒体为机体提供“生命核能”，从而点燃了自然界千千万万盏生命的灯。
2.细胞里到底有什么成分
别看细胞个头很小，但是细胞中的化学成分是极为复杂的，有无机物，也有机物，种类很多。
生物化学以研究生命的物质基础和阐明过程中基本化学变化规律为主要目的，直接涉及生命的本质问题。生物化学是一门年轻的学科，尽管约于1900年才出现“生物化学”一词，但其起源可能追溯到300多年前，那时就有人试图用化学理论来解释生物学现象。
生物体内物质的新陈代谢是维持生命的重要保证。生物化学的成就揭示了细胞内新陈代谢是数以千计的互相联系的化学变化交织而成的，其中每一个具体的化学反应几乎都由具有专一性的生物催化剂——酶所催化。整个新陈代谢能够有条不紊地进行，是由于受着酶体系引起的化学反应本身的反馈调节、神经以及各种激素的调节和基因的控制。
蛋白质、淀粉、纤维素、脂肪和核酸等系生化物质是生命现象的基础物质，关于这些物质研究的进一步深入，对于了解生命现象是至关重要，是现代生物化学的基础研究。
（1）蛋白质
蛋白质是细胞中的一种极其重要的物质，“生命是蛋白体的存在方式”。
19世纪，化学家和生物学实验分析研究了像鸡蛋蛋白、血液、奶、骨髓和神经等的成分，认识到含氮的蛋白质类化合物的重要性。他们很早就注意到了这种特别的物质，即对这些物质加热时，它们会从液态变为固态，而不发生逆变化。于是，1836年瑞典化学爱柏尔采留斯将这种物质命名为蛋白质。1842年德国化学家李比希在他的名著《动物化学》中用了蛋白这一名词，并把它列为生命系统中最重要的物质。
蛋白质是含碳、氢、氧、氮和硫的化合物，大多数生特体中的蛋白质占总干重的一半以上。蛋白质种类繁多，据估计，在人体中蛋白质的种类不下10万。例如，血红蛋白、纤维蛋白、组蛋白、各种色素、各种酶等。蛋白质的各类和数量不仅因生物种属不同而有差异，就是在不同个体间，甚至在同一个个体的不同发育时期都有变化。一个小小的细胞可以含有几千种蛋白质和多肽。这些蛋白质又根据它们在生物体内所起作用的不同，分成五大类。
①酶蛋白：生物体内进行着成千上万种化学反应，这些反应是在一类叫做酶的特殊蛋白质生物催化剂的作用下进行的，反应速度很快，往往是体外速度几百倍甚至上千倍。
②运载蛋白：动物中氧气的运输是靠血液中的血红色素，对于高等哺乳动物来说就是血红蛋白。生物的细胞膜上含有各种各样的运载蛋白质，它们在生物的物质代谢中起着重要的作用。
③结构蛋白：生物体的细胞结构，包括细胞膜、细胞核、质体、线粒体、核糖体、内膜系统，以至真核类的染色体等在结构上都含有大量由蛋白质组成的亚基，形成了细胞的框架结构。
④抗体：生物体内的免疫防御系统：外界的病原体入侵生物体时，生物体便产生一种特异蛋白质能与它们对抗，使其解体，这就是抗体。
⑤激素：生物体内某一部分可以产生一类特种的蛋白质，通过循环，释放到血液中，调节其他部分的生命活动。
蛋白质是由氨基酸组成的大分子物质，是许多种不同的氨基酸组成的。蛋白质的种类虽多，但它们水解的产物都是氨基酸。20世纪30年代，人类已经搞清楚，生物的氨基酸仅20种，它们是甘氨酸、丙氨酸、缬氨酸、半胱氨酸、甲硫氨酸、赖氨酸、精氨酸、组氨酸、天冬氨酸、谷氨酸、色氨酸、脯氨酸。
要弄清蛋白质的结构，就要弄清楚在蛋白分子的链中各个氨基酸是怎样连在一起的。现在人们已经了解，蛋白由许多氨基酸以肽键形式连接成长的多肽链。肽键是一个氨基酸分子上的羧基同另一个氨基酸相连结成的化学键，即COCH。，其中CO为羧基，C。H为氨基。许多氨基酸并不直接形成蛋白质，它们先组成蛋白质的次级结构多肽，再由多肽组成蛋白质。多肽没有明显的蛋白质特性，多肽呈螺旋状结构。一种特定的蛋白质特性，除决定于构成它的多肽链的氨基酸的数目、种类和比例之外，还和它们的排列次序及四级空间结构有关。小的蛋白质分子量只有几千，所含的氨基酸也不超过50个，有的蛋白质的分子量达几十万至几百万，含有几千、几万个氨基酸。每一种蛋白质的性质，取决于所有各种氨基酸要分子链上按什么次序排列。即便每一种氨基酸只出现了一次，19个氨基酸只出现一次，19个氨基酸在一个链上可能有的排列接近12亿亿种，而由500多个氨基酸组成的血蛋白那么大的蛋白质，可能有的排列是10600种，这个数目比整个已知的宇宙中的亚原子粒子的数目还多得多。
从1959年开始，美国生物化学家梅里菲尔德所领导的一个小组开创了一个新的合成蛋白质的方法，把想要制造的那个链上头一个氨基酸连到聚苯乙烯树胶小颗粒上。然后，再加上第二个氨基酸的溶液，这个氨基酸就会接到第一个的上面，此后再加上一个。这种往上面添加的步骤既简单又迅速，并且能自动化，还几乎没有什么损耗。1965年，我国科学工作者就用这种方法合成了具有活性的人工胰岛素，为人类开创了人工合成蛋白质的前景。1969年，合成的链更长，为124个氨基酸的核糖核酸酶。1970年，中国血统的美国生物化学家李卓浩合成了链上有188个氨基酸的生长激素。
除了对蛋白质的研究之外，酶作为一种特殊的蛋白质，已经成了一个专门的学科，即现代生物化学进一步发展的重要基础研究的分支——酶化学。
酶是蛋白质分子的一种，它能在没有高湿、高压、强化物质的条件下，在严格而又灵活的控制下，进行体内多种复杂的化学反应，维持生命的各个方面。生物内的几乎每一种化学反应步骤都有一种专一的酶在起催化作用，其催化效率比一般催化剂高约106～1010倍。
酶就是“蛋白质催化剂”。目前已知酶有2800多种，酶是有机体的催化剂。酶和无机物的催化剂不同，它有着高度的专一性。每一种酶都有特定结构的表面，以便和一种特殊的化合物结合。起催化作用的不是整个酶分子，而只是酶分子的一部分。后来，人们进一步发现一个有趣的现象：可能把酶分子大大地砍掉一段，而不影响它的活性。例如有一种同胃蛋白酶差不多的“木瓜蛋白酶”，从一端去掉胃蛋白酶分子180个氨基酶中的80个，它的活性还看不出降低多少。这样，至少可以把酶简化到便于人工合成的程度，变成相当简单的有机化合的合成酶，就可以大量生产，用于各个方面。这将是一种“化学上的小型化”，能反整个化学工业推向一个新的发展阶段。
由于酶的研究工作的发展，能够利用微生物来生产酶，出现酶制剂工业，在酶制剂广泛应用的基础上，逐渐形成专门酶的生产、提取和应用的新技术学科，即酶工程学。目前，关于水溶性酶的研究，主要集中在开拓新的食品来源，治疗难以治愈的疾病和处理工业三废。据估计，全世界纤维素的年产量约为1090亿吨，如用上述纤维素水解，可制得10亿吨糖。水溶性酶虽然应用广泛，但都存在着稳定性差、回收困难、成本高等缺点，20世纪50年代初期，人们研究出了将水溶性酶制成不溶于水的固定化酶的新技术，固定化酶不溶于水，但是仍具有催化活性，并且稳定性高，容易从产品中回收，可反复利用，使用寿命一般长达几个月以上，并便于实现酶反就的边续化、自动化。
（2）单糖和多糖
在细胞中的糖类可分为两种，单糖和多糖，其中多糖是由单糖聚合而成的。
单糖在细胞中是用作能源来利用的。最主要的单糖有两种，五碳糖和六碳糖。顾名思义，在五碳糖分子中，含有五个碳原子，而在六碳糖分子中，含有六个碳原子。
葡萄糖是细胞中最重要的单糖之一，也是供给生物能量的重要物之一。葡萄糖在体内代谢途径的阐明，在整个新陈代谢问题的研究中占有极为重要的地位，现在已经清楚地了解，糖在生物体内的氧化，包括不需氧的氧化和需氧的氧化两个过程。
多糖在细胞中的用途更广泛一些，主要可以分为两种，一是作为食物储存，二是参加细胞的结构组成。多糖在植物细胞中表现为淀粉，而在动物细胞中表现为糖原。
淀粉和纤维要素都是多糖类化合物，是生物细胞的重要组成部分，人类自古以来熟悉它们。但是这些物质的成成分和结构也是到19世纪以后才逐渐认识的。19世中叶发现不论是淀粉还是纤维素，水解后的产物都是葡萄糖。它们的化学都是由碳、氢、氧组成，其中氢氧之比同水分子一样，所以长期以来称这类化合物碳水化合物。
淀粉在生物体内有两类分子，均由葡萄糖分子聚合而成，一类淀粉是不分枝的分子，所以人们将其称为直链分子：另一类淀粉分子为有分枝的多糖，称为支链淀粉。支链淀粉的分子要比直链淀粉的分子大，在直莲淀粉分子中每一分子含有250～300葡萄糖单元，而在支链淀粉分子中，每一分子含有1000个以上的葡萄糖单元。
（3）脂类
细胞内脂类化合物的种类很多，包括有脂肪，脂肪酸在细胞和组织中的含量极微，它的重要性在于它是若干种脂类的基本成分。脂肪酸类是由碳氢链组成的，一头溶于水，另一头不溶于水，所以，当脂肪脂肪酸在水中，是一头扎在水里的模样，可溶性的一头扎入水中，而另一头则露在水表面外面。
脂肪酸甘油酯是动、植物体内脂肪的主要贮存形式。当生物体内碳水化合物、蛋白质或脂类过剩时，即可形成甘油酯贮存。脂肪酸甘油酯为能源物质，氧化时可比蛋白质多释放出两倍的能量。
此外，磷脂是构成细胞膜系统的主要成分。动物细胞膜的主要磷脂成分为脑磷脂和卵磷脂。在细菌细胞膜和叶绿体、线粒体膜还有一种心磷脂。
（4）核酸
核酸是另一种重要的生命物质，它的发现比蛋白质要晚30年。1869年，瑞士年轻的科学家米歇尔用胃蛋白酶水解从外科绷带上取得的脓细胞，发现这种酶不能分解细胞核，核缩小了一点，可是仍保持完整。经过化验分析，米歇尔发现，细胞核主要是由一种含磷的物质构成的，它的性质完全不像蛋白质。他把这种物质叫做“核质”，不久又有人发现“核质”呈酸性，故名“核酸”。在20世纪50年代中期，生物化学家们发现，核酸的分子量大到600万，可见，核酸的分子确实和蛋白质一样大，甚至更大一些。
德国化学家福尔根用染色法发现核酸在细胞里的位置：DNA位于细胞核里，特别是在染色体里；动物和植物的细胞里有DNA，但不同种的细胞含量不同，核酸是更本质的生命物质，遗传学证实了这一点。我们还知道，只含核酸的病毒能感染寄生细胞，并产生完整的包括核酸和蛋白质的子代病毒。近年来发现的一种微小生命体灰病毒是仅仅由数百个核苷酸组成的核酸分子。可见，核酸的研究对生命现象的研究，具有根本性的重要意义。
核酸是由更简单的核苷酸组成，核酸能分解成含有一个嘌呤（或一个密啶）、一个核糖（或一个脱氧核糖）和一个磷酸的核苷酸。
核苷酸主要由四种不同的碱基组成。碱基是含氮的杂环化合物嘌呤的衍物，因呈碱性，故称碱基。核苷酸中的咸基次为“腺嘌呤”、“鸟嘌呤”、“胞嘧啶”和“胸腺嘧啶”。
核苷酸所含的糖，不是六碳糖，而是五碳糖，称为核糖。在核酸中由于所含五碳糖的性质不同，形成两种不同的核酸。酵母核酸含有“核糖”，称“核糖核酸”（RNA）；胸腺核酸里的糖很类似，糖只有一个原子，所以称为“脱氧核糖酸”（DNA）。
到20世纪40年代，生物化学家们发现，染色体里的蛋白质和RNA的数量可以完全不同，可是DNA的数量则总是不变，这表明DNA和基因有密切的关系。现代生物学家证明，DNA起基因的作用，是遗传物质。1967年狄诺发现马铃薯纺锤状茎病毒，是只有核酸而没有蛋白质的类病毒后，又接连发现7种只有核酸而没有蛋白质的类病毒，这就证明生命是以核酸的形式存在着。
随着对RNA和DNA的分子结构与功能的研究，分子生物学的诞生，遗传密码的发现，基因工程的建立，对生命奥秘的探索越来越深入，把人类、动物、微生物、病毒（非细胞生物）在核酸分子的水平上统一起来了。
但是，可能核酸也不是产生病毒效应所必不可少的。1967年，发现羊的蹭痒病是由比毒还小的颗粒引起的。这种小颗类没有核酸，却能通过改变细胞基因的作用而形成。这就吸引一些科学为更深入地探索生命奥秘踏上了新的征途。
3.细胞的寿命有多长
我们知道19世纪有三大发现：细胞学说、进化论和能量转换定律。经过100多年的努力，在生命科学领域内，这三大发现都有不同程度的进展。达尔文的进化论进入了分子进化研究阶段：生物能力学出现了Mirchell学说（虽然这个学说有待进一步完善）；而细胞生物学的研究却显得有些缓慢。在最近的10多年间，由于采用了分子生物学的一些成果、技术和方法，使细胞的分子生物学研究，尤其是关于细胞周期的研究蓬勃开展了起来。
有人认为，细胞周期的分子生物研究将对21世纪的生命科学产生革命性的影响，因为细胞周期研究已显露出了与胚胎发育，肿瘤的发生发展，细胞分化和增殖，神经细胞的生存，细胞生长因子的作用，生物膜的降解、生成以及代谢平衡等重大生命科学有密切的关系。
我们知道，新陈代谢是生命的基本特征之一，生活在自然界的各种生物都随着时间的流逝而趋于衰老，作为生物体基本的单位的细胞也是如此。每个细胞都有一定的生命期，细胞长到一定的阶段，不是繁殖，就是死亡。细胞的繁殖是通过分裂的方式进行的，母细胞平均分裂成两处和自身相同的子细胞，子细胞逐渐长大，重复母细胞的生命过程，由此生命得以世代繁衍，生生不息。细胞的这种生长与分裂的周期就叫做细胞周期，具体地讲，细胞周期就是指一个活细胞从上次分裂结束开始，到下一次分裂为止所经历的过程。
一个细胞周期可人为地划分为几个时期。开始人们按照细胞所处的形态变化，将细胞周期划分；而现代分析细胞周期的各期是以细胞核的遗传物质DNA的复制和分裂作为主要标界的，并按时间顺序将细胞周期确定为四个期：DNA合成前期（G1期），DNA合成期（S期），DNA合成后期（G2期）和分裂期（M期）。在M期或G1期之间有一个静止期称为G0期。在G1期，经上一次分裂形成的子细胞始生长，逐步达到母细胞原有的体积，功能也趋于完善。在此阶段，除DNA外，三种不同的RNA以及细胞所需的各种蛋白南和梅类都进行合成。处于G1期的细胞可分为三种不同的类型：（1）进入G0期，不能继续增殖分裂，通过分、衰老至死亡的细胞，如神经细胞；（2）暂时进入G0期，不继续增殖，仅在需要进再进入增殖周期的细胞，如肝胞，只有不当肝组织内细胞大量损伤，需要补充时才进行增殖；（3）继续进行增殖，离开G1进入其他各期并完成分裂的细胞，如消化道粘膜细胞，因经常脱落、损伤，需不断更新而具有很强的繁殖能力。S期以DNA复制为主要标志，在此期染色体通过精确复制使细胞内的DNA变为完全相同的两套，另外，还有些RNA和蛋白质也在此期合成。关于G2期，至今还不甚了解。有实验证明，此期合成代谢虽不旺盛，但却是进入分裂期所必须的阶段。M期是细胞分裂期，前染色体凝缩、分离，到染色质与胞质都平均分配成两份，进而形成两个完全相同的子细胞为止，又可分为前、中、末四个期，其间染色质及其他细胞结构都有复杂而明显的形态学变化。然后，一个完整的细胞周期便告结束。
细胞周期的长短随细胞的种类而异，短的仅为数小时，长的则可达几十年。细胞周期的长短随细胞便告结不。细胞周期的长短主要取决于是否进入G0期，且G0期有多长。某些不进入G0期的细胞，G1仅数小时，因而整个细胞周期也较短；而像神经细胞这样的“不育细胞”，其G0期可长达几十年，甚至与整体的生命相伴随，常有人说脑细胞死一个便少一个。即是依据上述道理。
研究细胞周期主要目的的就是要搞楚细胞周期是如何开关的，以期能够找到控制细胞周期的方法。近年最为激动人心的研究成果就是各类细胞生长因子与癌基因的关系。不同的癌基因可以表达多种与细胞周期有关的蛋白因子，如生长因子、生长因子受体、酷氨酸激酶、信息通路中的蛋白激酶C、G蛋白的类似物及细胞核作用因子，从而在多种水平上对细胞增殖产生影响。假如我们能对这些作用的机制了解透彻，也许就能找到控制癌细胞增殖的方法了。其次是对胚胎神经元在发育过种中的分化与分裂机制的研究，期望有一天能在特定的条件下，使神经元的重新分裂成为现实，届时，脑细胞就不再是“死一个便少一个了”。
近年还发现了大量的细胞周期蛋白等细胞周期内源性调控因子。这种因子由某细胞表达，只作用于这个细胞，因此称为内源性调控因子。长期以来人都认为周期调控中至少有一处为调控点，即从G2期进入M期这一限制点，涉及细胞周期蛋白B0.而现在普遍认为细胞周期调控点可能有三处：第二处为M期结束，由G0到G1期；第三处为G1后期进入S期。
揭示细胞周期调控机制的帷幕已经拉开，细胞周期与癌基因、抑癌基因、知长因子以及细胞增殖与分化的关系分子是生物学家们十分关切的生大生命课题。相信不久的将来，科学家们一定能找到控制细胞周期的神奇“开关”。
