绝大多数植物细胞，直径一般为10—100μ（μ＝1/1000毫米）；动物的细胞更小，一般只有10μ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。还发现细胞核中核膜、核仁、染色质、核液几部分组成。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。
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，两层鳞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入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”。
载体蛋白质是名符其实的卫士，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压在国境线内，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。
白细胞
人类的血细胞包括红细胞、白细胞和血小板三种。白细胞好像勇敢的“联合战斗部队”，它包括了五个“兵种”：嗜中性粒细胞、嗜酸性粒细胞、嗜碱性粒细胞、淋巴细胞和单核细胞。它们在白细胞总数中占有的份额多少不一，中性粒细胞占50—70%，淋巴细胞占20—30%，单核细胞占3—8%，嗜酸性粒细胞占2—3%，嗜碱性粒细胞占1%以下。
中性粒细胞能杀灭细菌。当细菌侵入人体后，可在身体的某个部位造成炎症，中性粒细胞就迅速向炎症部位进军、亲临战斗第一线，先将细菌吸着在细胞膜上；然后细菌附着处的细胞膜向内凹入，将细菌带入粒细胞内，细菌即被包裹起来。医学上把这个功能叫吞噬。细胞中的中性颗粒正是对付细菌的“化学武器”，内有多种酶，其中就有溶菌酶，吞入的细菌很快被溶菌酶分解。单核细胞也具有吞噬病菌的作用。有人把中性粒细胞比喻做“步兵”，把大单核细胞比喻做“装甲部队”，其歼敌作用更强。淋巴细胞按其防御功能来讲，是一支负责侦察、监视，并能制造现代化武器的“特种部队”，积极参加人体内的免疫活动，提高人体的抵抗力。其中B淋巴细胞可制成免疫球蛋白，特异性地对付病菌。而T淋巴细胞可制成淋巴因子，对付病毒和肿瘤细胞。两种淋巴都算得上是现代化武器。艾滋病正是因为T淋巴细胞严重受损，抵抗力几乎降到零，死亡率极高。此外，淋巴细胞还能识别体内正常细胞和来自体外的异物，并能将后者排斥，所以还起到“公安部队”的作用。嗜酸性粒细胞和嗜碱性粒细胞有解毒作用，并能提高人体抵抗异体蛋白的能力。
中性粒细胞与病菌进行殊死的搏斗，战死的白细胞与细菌残骸，便形成脓；同时刺激造血系统产生和调动更多白细胞参战，所以炎症发生时，验血发现白细胞总数增多。
最长的细胞
一般细胞都很微小，只有在显微镜下才能看清它们的面貌。但是，也有长达1米以上的细胞。
神经解剖学家发现，在哺乳类动物的神经系统中，有些专管运动功能的神经元（也就是神经细胞），它的突起部分可以长达1米以上。它们的细胞体位于大脑皮层或脊髓灰质中，但它们的突起末端却可伸到很远的地方。位于大脑皮质的叫做锥体细胞，这种细胞有个很长的突起叫轴突。轴突是用来传递信息的通道，大脑下达的运动指令就是沿着这条线通过脑干到达脊髓。脊髓中接受大脑皮质下达指令的细胞叫脊髓前角运动神经元，它也有一个很长的轴突，这个轴突穿出锥管，沿着脊神经直达所支配的肌肉，将大脑的运动指令转变成肌肉运动的信号，肌肉就按大脑的意图运动。
细胞的结构与功能相一致。大脑皮质到脊髓、脊髓到肌肉的距离都很长，建立距离这么远的两部分之间联系的神经细胞必然有特定的结构，因而具有那样长的突起。而且，动物的个体越大，它的运动神经元也就越长。
研究细胞膜
科学家对细胞进行研究，发现动物的细胞外面有一层十分薄的膜，叫细胞膜。它把细胞与外界环境隔离开来。细胞膜的结构十分复杂。它不仅含有蛋白质，还含有磷脂、糖、金属离子和水等。
别看这层薄薄的膜，作用可大呢！就拿通透性来说，对各种物质并非“一视同仁”，而是有选择性的。对有些物质“大开绿灯”，畅通无阻，使之顺利进入细胞；而对另一些物质则亮起红灯，“禁止通行”。它又能把细胞内的分泌物排到细胞外。在这里，细胞膜起到调节细胞内外物质的交换作用。
对生物膜的研究产生了一门新的技术——膜技术。因此，各种各样的人工膜应运而生。人工膜广泛应用于分离液体混合物、咸水和海水淡化、污水处理、气体分离、净化、浓缩某些物质等。
人体肾脏的肾小球的膜，就是一个极好的过滤器，血液流过时，除了红细胞、白细胞和大分子蛋白质外，其它的都通过“膜”的过滤而流到囊腔中形成尿。因此，人工肾脏必须设计一种有同样作用的膜，否则，就不成为人工肾脏。人工膜还用于人工鳃的设计。道理很简单，鱼鳃实际上是特殊的膜，它只允许水中的氧气透过。人工鳃由于膜技术的突破而问世了，它能帮助人类征服蓝色的海洋，揭开海底世界的奥秘。
模拟细胞化工厂
人类的许多发明创造来自生物的启迪。生物，是我们人类的老师。
学习过生物学的人都知道，不论是动物、植物的细胞，还是单细胞的微生物，都是一个特殊的工厂。细胞中能合成生命活动必需的物质，比起化工厂来，细胞的本领要大得多。它不仅能合成简单的甘油和醋酸，而且能合成极其复杂的蛋白质、核酸等。而它的经济性和有效性，令我们的化学家也惊叹不已。可以这样说，自从有了化学合成，至今没有一项可以与细胞相比。在那么小的细胞中可以合成数千种蛋白质，而且合成一条有150个氨基酸的肽链仅仅需要1.5分钟。这在任何一个现代化的化工厂里都是做不到的。
细胞的有机合成，给了化学家以极大的启示，向细胞学习，有成效地借用这些天然物质的结构，或生物化学的原理和整个生物合成路线，来生产人们需要的物质。例如奎宁（抗疟疾药）、利血平（抗高血压药）等都是从植物体内提取的，是植物细胞合成了这些药物。而化学家研究了这些合成过程，重新设计在工厂里生产人工奎宁和利血平。在某些条件下，人工合成的产物，如维生素A、C、B、H等都比天然产物更理想。人工模仿物其结构似吗啡分子骨架的纯合成制剂普罗美多，比吗啡有更高的止痛作用。这就是生物细胞的生物合成作用给我们的帮助。
