细胞作为生命活动的基本单位，其化学组成呈现显著规律性。研究表明，C、H、O、N、P、Ca六种元素占细胞总质量的98%以上，构成生命物质的基础框架。其中碳元素尤为特殊——碳原子通过共价键连接形成的碳链，是多糖、蛋白质、核酸等生物大分子的核心骨架，这也是"碳是生命核心元素"的本质原因。
值得注意的是，生物界与非生物界既存在统一性又有差异性。统一性体现在：组成生物体的所有化学元素，在无机自然界中都能找到对应存在；而差异性则表现为：同一元素在生物体内与自然环境中的含量往往差异悬殊。例如，细胞内的氮元素含量远高于大气中的氮含量，这种选择性吸收正是生命系统的特征之一。
水和无机盐作为细胞内两大无机化合物，在维持生命活动中承担着不可替代的功能。水的含量占细胞总重量的60%-90%，是活细胞中含量最高的物质。根据存在状态可分为自由水与结合水：自由水以游离形式存在，既能作为良好溶剂参与生化反应，又能通过流动实现物质运输；而结合水则与细胞内的蛋白质、多糖等物质结合，是构成细胞结构的重要成分。实验数据显示，代谢旺盛的细胞（如胚胎细胞）自由水比例通常较高，而越冬植物的结合水比例会显著增加以增强抗逆性。
无机盐多以离子形式存在，其功能可概括为"结构组成"与"功能调节"两大类。例如，Mg²⁺是叶绿素的必需成分，直接影响植物光合作用；Fe²⁺参与血红蛋白构成，缺乏会导致缺铁性贫血；I⁻则是甲状腺激素的组成元素。在功能调节方面，钙离子浓度尤为关键——过低会引发肌肉抽搐，过高则导致肌肉乏力，这种动态平衡对维持正常生理功能至关重要。
糖类由C、H、O三种元素组成，是生物体最直接的能量来源。除提供能量外，糖类还参与细胞识别（如糖蛋白）、物质运输（如糖脂）等重要生命活动。常见的糖类鉴定方法包括：淀粉遇碘液显蓝色（特异性反应）；还原性糖（如葡萄糖、麦芽糖）与斐林试剂在水浴加热条件下生成砖红色沉淀（需注意斐林试剂需现配现用，且需混合后使用）。
脂质主要由C、H、O构成（C/H比例高于糖类），部分含N、P，可分为脂肪、类脂（如磷脂）、固醇三类。脂肪是细胞内主要的能量储存物质；磷脂作为生物膜的基本成分，是构成细胞膜、细胞器膜的关键结构；固醇类物质（如胆固醇、性激素、维生素D）则在营养吸收、代谢调节等方面发挥重要作用。脂肪的鉴定可通过苏丹Ⅲ染液实现——染色后经50%酒精洗去浮色，显微镜下可见橘黄色脂肪颗粒。
蛋白质是最复杂的生物大分子，除C、H、O、N外，多数还含S元素。其基本单位是氨基酸（约20种），每种氨基酸均需满足"同时含氨基和羧基，且至少有一个氨基与羧基连在同一碳原子上"的结构要求（差异体现在R基不同）。
氨基酸通过脱水缩合形成肽链：2个氨基酸组成二肽，3个及以上组成多肽。蛋白质的多样性源于氨基酸种类、数目、排列顺序及肽链空间结构的差异。相关计算需掌握：肽键数=氨基酸数-肽链数；至少含有的氨基/羧基数=肽链数。蛋白质的功能具有多样性，包括催化（酶）、运输（血红蛋白）、免疫（抗体）等，其鉴定可通过双缩脲试剂（先加NaOH，后加CuSO₄，呈现紫色反应）。
细胞学说的建立是生物学发展的重要里程碑。17世纪，荷兰科学家列文·虎克通过自制显微镜首次观察到活细胞；英国科学家胡克则首次命名"细胞"（实际观察到的是死细胞的细胞壁）。19世纪，德国科学家施莱登与施旺共同提出："一切动植物都是由细胞构成的，细胞是动植物的基本单位"。后续德国科学家魏尔肖补充完善，提出"细胞通过分裂产生新细胞"，至此细胞学说基本形成。
显微镜是观察细胞的重要工具，正确操作需遵循"先对光，后观察"的流程。对光步骤包括：转动转换器选择低倍物镜，调节聚光器控制进光量，调整反光镜（光线弱时用凹面镜）。观察时需将标本置于载物台通光孔中央，缓慢下降物镜至接近玻片（避免压碎），再逆时针旋转粗准焦螺旋提升镜筒直至看清物像。
使用高倍物镜时需注意：先在低倍镜下将目标移至视野中央，转换高倍镜后调大光圈（或使用凹面镜）增加亮度，最后通过细准焦螺旋微调清晰度。需特别注意：显微镜放大倍数=物镜倍数×目镜倍数；物镜越长、目镜越短，放大倍数越大；观察到的物像与实际材料上下、左右均颠倒。若视野中出现污点，可通过移动玻片、转动目镜/物镜的方法判断其位置。
根据细胞结构的复杂程度，可将生物分为原核生物与真核生物两大类。原核细胞没有核膜包被的细胞核，仅存在拟核区域（环状DNA分子），常见于细菌、蓝藻、放线菌等生物。真核细胞具有完整的细胞核（含核膜、核仁），细胞质中存在多种细胞器（如线粒体、叶绿体），动物、植物、真菌（酵母菌、霉菌等）均属于真核生物。
两类细胞的本质区别在于是否具有核膜，但在其他方面也存在显著差异：原核细胞的细胞壁成分主要为肽聚糖（植物细胞为纤维素和果胶）；细胞质中仅含核糖体一种细胞器；DNA不与蛋白质结合形成染色体。这些差异体现了生物进化过程中结构与功能的适应性演变。
