细胞膜（cell membrane）为细胞与环境之间以及细胞器与细胞质之间的分界，能够调节物质的进出，而膜上的蛋白质有许多种类，有的可以适时协助物质进出，有的能够传递讯息，有的则负责防御（免疫系统）的功能。细胞膜（又称原生质膜）为细胞结构中分隔细胞内、外不同介质和组成成分的界面。原生质膜普遍认为由磷脂质双层分子作为基本单位重复而成，其上镶嵌有各种类型的膜蛋白以及与膜蛋白结合的糖和糖脂。 原生质膜是细胞与周围环境和细胞与细胞间进行物质交换和信息传递的重要通道。原生质膜通过其上的孔隙和跨膜蛋白的某些性质，达到有选择性的，可调控的物质运输作用。
细胞质
细胞膜就像一个塑料袋一样，装着满满的液状、胶体状的细胞质（cytoplasm），可粗略分为细胞质基质和细胞器。细胞质含有维持生命现象所需要的基本物质，例如糖类、脂质、蛋白质、与蛋白质合成有关的核糖核酸，因此也是整个细胞运作的主要场所，透过细胞膜外接收的讯息、细胞内部的物质，共同调节基因的表现，影响生理活动。另外，细胞质内部也有多种网状构造，称为细胞骨架（Cytoskeleton），可以协助维持细胞形状，也能引导内部物质的移动，一些细胞骨架会于细胞分裂时，形成可以透过染色而观察的纺锤丝，有一些骨架更能帮助细胞运动。
细胞器（Organelles）
细胞核（Nucleus）——具有双层膜的细胞器，细胞核是橾控整个细胞的控制站，主要携带遗传物质（DNA），包括染色体（Chromosomes，脱氧核糖核酸加上一些特殊的蛋白质）、核糖核酸等，核膜上有许多小孔称做核孔，由数十种特殊的蛋白组成特别的构造，容许一些物质自由通过，但是分子量很大的核糖核酸、蛋白质就必须依赖这些蛋白辅助，以消耗能量的主动运输，来往于细胞质跟细胞核之间。细胞分裂的期间可以看到细胞核中最显著的构造——核仁，其组成为核糖体RNA，以及合成核糖体所需的蛋白质。除核仁外，细胞核中还有许多其它核细胞器，如柯浩体（Cajal body）, PML体等。有趣的是，有些细胞为了执行特别的工作而没有细胞核：哺乳纲动物的红细胞为了减少消耗携带的氧气，所以成熟后没有细胞核；植物的筛管、导管、假导管为了运输功能，成熟后没有细胞核。
核仁（Nucleolus）——是真核细胞的细胞核中最巨大的结构，其主要功能是核糖体的合成与组装。其他功能还包括组装信号识别颗粒，同时也是细胞压力反应的一部分。
内质网（Endoplasmic reticulum）——有一部分的细胞核核膜会向细胞质延伸，形成许多相通的小管与囊袋，构成迷宫状的网络，称为内质网，部分内质网上附着著核糖体（Ribosomes），称为粗面内质网（Rough Endoplasmic reticulum），其他的部分则称为滑面内质网（Smooth Endoplasmic reticulum）。而光面内质网上有特殊的酶系统，负责合成脂质，也能够氧化有毒物质以减低毒性，在肝脏协助可调节血糖，在肌肉细胞可储存许多钙离子协助肌肉收缩；粗面内质网则和蛋白质的合成有密切关联，附着在粗面内质网的核糖体所制造的蛋白质，主要运送到膜上，或是分泌出细胞之外。
核糖体（Ribosomes）——负责合成蛋白质的细胞器，由大、小两个次单元组成，次单元之中有核糖体RNA和核糖体特有的蛋白质，在细胞质中，接受细胞核的遗传讯息、细胞外的刺激讯息，以合成蛋白质，可分为游离核糖体（Free ribosomes）与附着核糖体（Bound ribosomes），前者所制造之蛋白质专用于细胞质内部（不含细胞器内部），后者则先经过内质网腔修饰，以小囊泡运输到高尔基体（Golgi apparatus）做进一步的分类与修饰，完成的蛋白质主要包装在细胞器之中、运到膜上、或是运出细胞之外。
高尔基体（Golgi bodies）——是好几个扁平的囊袋相叠而成，而且有固定的方向性，彼此之间并不相通。主要负责蛋白质的修饰、分类与输送，从粗面内质网合成的蛋白质被包在小囊泡中首先送到高尔基体，在这里一些酶会将蛋白质修饰，例如加上一段特别的糖类标记，而许多脂质、糖类也会在这里合成并且修饰，随后再利用小囊泡（vesicles）往外运输。
溶酶体（Lysosomes）——称“溶酶体”是单层膜的囊状细胞器，内部含有数十种从高尔基体送来的水解酶（hydrolytic enzymes），这些酶（或是称做酵素）在弱酸的环境之下（通常为PH值5.0）能有效分解生命所需的有机物质，许多透过细胞吞噬的物质，会先形成食泡（Food vacuole），然后跟溶酶体融合并且进行消化。另外溶酶体也对老旧、损坏的细胞器和细胞质进行分解，产生的小分子随后可再次被细胞利用，一旦溶酶体破裂释放出水解酶，细胞就会被分解，许多细胞凋亡的程序都与溶酶体有关，例如：蝌蚪变成青蛙尾巴的消失、人类胚胎手指的形成。
液泡（Vacuole）——是另一种囊状的单层膜细胞器，在细胞中扮演不同角色，形状可大可小。通常植物的液泡较大。在原生动物，例如草履虫，液泡扮演伸缩泡的功能，将过多的水分收集并排出体外；大多数植物细胞液泡在细胞成熟后，占有大部分的细胞体积，可以储存水分、存放色素，有些种类植物的液泡更能够协助光合作用的进行，另外液泡也有一个很大的功能：协助细胞往大体积的方向演化同时，能够使得细胞质的表面积变大，有利物质交换。
线粒体（Mitochondria）——主要协助细胞呼吸（cellular respiration），并且产生细胞使用能量最直接的形式，三磷酸腺苷。特别的是线粒体有自己的遗传分子，与细胞核的遗传物质不同，只遗传到这个细胞器的子代细胞器，而不是子代细胞，能够让线粒体自我分裂增殖，制造本身需要的一些蛋白质，但是仍有一些调节控制的过程受到细胞核的影响，更重要的是，线粒体基因只在母系遗传，不遵守孟德尔遗传律，有助于研究人类演化的研究。必须特别注意的是，“线”粒体不应该误写为“腺”粒体。线粒体之所以如此称呼，是因为在显微镜下有两类主要的外观，是一种双层膜的细胞器，外膜平滑，内膜则朝内部形成皱折状的构造称为折襞，目的是为了增加生理作用的表面积，折襞之间充满底物，其中有许多的代谢反应进行。
叶绿体（Chloroplasts）——也是双层膜状的细胞器，跟线粒体类似的地方是，它也有自己的遗传物质，能够自己分裂增殖，自制本身所需的一蛋白质。主要的功能是吸收光能，转变成化学能，并借此将无机物（二氧化碳和水）合成为有机物（糖类），这个借由光能产生营养物质的过程称为光合作用（Photosynthesis），光表示光能，合表示合成。
细胞壁
分类在细菌、真菌、植物的生物，其组成的细胞都具有细胞壁（cell wall），而原生生物则有一部分的生物体具有此构造，但是动物没有。细胞壁是由细胞质的分泌物构成，在电子显微镜的发明之后，有许多的研究因此可以让人们知道，其成分与组成。而细胞壁可以保护细胞减少外界伤害、维持形状，并且避免因为水分过多而胀破。 植物细胞壁主要成分是纤维素，经过有系统的编织形成网状的外壁。
可分为中胶层、初生细胞壁、次生细胞壁。中胶层是植物细胞刚分裂完成的子细胞之间，最先形成的间隔，主要成分是果胶质（一种多糖类），随后在中胶层两侧形成初生细胞壁，初生细胞壁主要由果胶质、木质素和少量的蛋白质构成。次生细胞壁主要由纤维素组成的纤维排列而成，如同一条一条的线以接近直角的方式排列，再以木质素等多糖类黏接。 真菌细胞壁则是由甲壳素、纤维素等多糖类组成，其中甲壳素是含有碳水化合物和氨，性柔软，有弹性，与钙盐混杂则硬化，形成节肢动物的外骨骼。几丁质不溶于水、酒精、弱酸和弱碱等液体，有保护功能。 细菌细胞壁组成以肽聚糖为主。
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