细胞
xì bāo
细胞是生命的最基本单位，是一个由膜包裹的细胞质小单元，承担着生物体生存所需的一切生命活动。
Definition
细胞是构成每一株植物、每一只动物和每一个人的最小生命基石：一层薄薄的膜包裹着一团胶状液体，生命活动就在其中进行。它是所有生物体结构和功能的基本单位，每个细胞都具有细胞膜、细胞质和遗传物质（DNA），凭借它们获取能量、生长、对周围环境作出反应并进行繁殖。更深入地看，细胞是一个能自我维持、由膜包裹的小室，其中新陈代谢、信息存储与繁殖紧密耦合。它的磷脂双分子层将远离平衡态的内部化学环境与外部世界分隔开来，并利用ATP等能量载体来驱动合成、运输和运动。细胞可分为没有膜包裹细胞核的原核细胞，以及具有细胞核和膜包裹细胞器的真核细胞。
Example
你的身体由数万亿个细胞组成，一个皮肤细胞小到必须借助显微镜才能看见，但它却能生长、利用能量并自我复制。典型的动物细胞大小约为$10$到$30\ \mu\text{m}$，细菌细胞只有$1$到$5\ \mu\text{m}$，红细胞约为$7\ \mu\text{m}$，因此大约$140$个红细胞并排排列的长度才有$1\ \text{mm}$。大小之所以重要，是因为细胞要通过其表面来获取养分：边长为$1\ \mu\text{m}$的立方体细胞，其表面积与体积之比为$6\ \mu\text{m}^{-1}$，而边长为$10\ \mu\text{m}$的立方体，这一比值只有$0.6\ \mu\text{m}^{-1}$。这十倍的下降，正是较大的真核细胞需要依靠内部膜系统和主动运输、而不能仅靠扩散的原因之一。
Key Insight
一切生物都由细胞构成，比细胞更小的东西都无法独立地存活；细胞就像一座能自己运转的微型工厂。细胞之所以保持微小，是因为它们必须通过表面与外界交换物质，而随着细胞增大，其体积增长的速度会超过表面积，因此一个过大的细胞无法快速获取养分或清除废物。从最深层次看，细胞是一个不断消耗能量以维持自身有序状态的化学系统，这与热力学第二定律并不矛盾，因为细胞会以热量和废物的形式向外输出熵。细胞层面的生命是一种动态平衡，而不是静止不变的结构。