Tutti gli esseri viventi sono costituiti da una (unicellulari) o più (pluricellulari) cellule.
La cellula può essere considerata come la più piccola porzione di un essere vivente in grado di conservare le caratteristiche della vita (nutrizione, riproduzione etc.).
La citologia è la branca della biologia che studia la cellula.
Le cellule vennero osservate per la prima volta nel 1600 da Robert Hooke, il quale, analizzando attraverso un microscopio (strumento da poco inventato) sottili sezioni di sughero, mise in evidenza l'esistenza di piccole cellette, che egli chiamò appunto cellule (dal latino “cellula” = piccola cella).
Ma quella che oggi chiamiamo "teoria cellulare" si affermò solo nella prima metà dell'Ottocento ad opera di Schleiden, Schwann e Virchow. Nella sua formulazione moderna la teoria cellulare afferma che tutti gli esseri viventi sono costituiti da cellule e che ogni cellula si genera da altre cellule.
La cellula, come tutta la materia ordinaria, é costituita di sostanze chimiche.
Lo studio dei composti chimici e dei fenomeni fisico-chimici che stanno alla base della vita ha assunto un'importanza via via maggiore, tanto che oggi vi é addirittura una branca della chimica moderna che se ne occupa, la biochimica.
Inoltre alcuni composti chimici quali ad esempio gli acidi nucleici (RNA e DNA) e le proteine, vengono sintetizzati solo dagli esseri viventi e sono talmente importanti nel regolare tutte le loro attività da essere studiati dalla biologia molecolare.
La biochimica e la biologia molecolare rappresentano un tentativo riduzionistico ed in qualche modo meccanicistico di spiegare il tutto attraverso l'analisi delle sue parti elementari e dei modi in cui queste si integrano e si organizzano.
Il livello di organizzazione cellulare manifesta in altre parole un livello di organizzazione sottostante che potremo definire livello molecolare. E questo a sua volta un livello inferiore detto livello atomico.
La materia si struttura organizzandosi attraverso più livelli a complessità crescente e la scienza moderna cerca di spiegare ciascun livello, "riducendolo" a quello più elementare che lo precede, in un gioco delle scatole cinesi che non ha finora ancora trovato la sua fine.
Così il livello cellulare viene "ridotto" al livello molecolare. Quello molecolare viene interpretato in base al sottostante livello atomico, per giungere a quello che per ora sembra essere il livello più semplice e che chiameremo genericamente livello subatomico.
Anche se ogni livello è formato dall'ordinata aggregazione ed organizzazione delle strutture che costituiscono il livello sottostante, esso non può mai essere descritto come semplice somma degli elementi più semplici che lo formano. Ciascun livello è infatti caratterizzato da nuove proprietà non descrivibili e soprattutto non prevedibili sulla base delle semplici caratteristiche degli elementi che lo compongono (proprietà emergenti).
Così la molecola d'acqua (livello molecolare) presenta caratteristiche totalmente nuove e diverse rispetto a quelle degli atomi di Idrogeno e di Ossigeno (livello atomico) che la compongono.
Ma forse la caratteristica più spettacolare che compare a livello cellulare e che non è nemmeno lontanamente immaginabile studiando il sottostante livello molecolare è ciò che noi chiamiamo vita.
E' quindi probabilmente illusorio sperare di spiegare che cos'è la vita studiando le molecole, i composti chimici di cui è fatta una cellula. Ce lo conferma, se ce ne fosse bisogno, il fatto che, dopo aver smontato una cellula nei composti chimici che la costituiscono, non siamo più in grado di ricostruirla.
Nonostante ciò l'approccio riduzionistico e analitico ci ha comunque permesso di allargare enormemente le nostre conoscenze sui meccanismi e le strutture che stanno alla base di un essere vivente. Tanto che oggi é impossibile iniziare lo studio della biologia in generale e della citologia in particolare senza affrontare preliminarmente gli elementi fondamentale della chimica della vita.