细胞的研究大门打开了。但由于当时所用的显微镜都是手工磨制的，时间长，价格贵，质量差。由于受到研究工具的限制，因此，从1675~1830年间的150多年中，有关细胞的知识几乎没有什么进展。1830年后，随着工业生产的发展，显微镜制作克服了镜头模糊与色差等的缺点，分辨率提高到1微米，显微镜也开始逐渐普及。改进后的显微镜，细胞及其内含物被观察得更为清晰。1839年，德国植物学家施莱登从大量植物的观察中得出结论：所有植物都是由细胞构成的。与此同时，德国动物学家施旺做了大量动物细胞的研究工作。当时由于受胡克的影响，对细胞的观察侧重于细胞壁而不是细胞的内含物，因而对无细胞壁的动物细胞的认识就比植物细胞晚得多。施旺进行了大量研究，第一个描述了动物细胞与植物细胞相似的情况。然而，施莱登和施旺虽然正确地指出新的细胞可以由老的细胞产生，却提出了一个错误的概念：新细胞在老细胞的核中产生，由非细胞物质产生新细胞，并通过老细胞崩解而完成。由于这两位科学家的权威，使得这种错误观点统治了许多年。后来，许多研究者的观察表明，细胞的产生只能由原来存在的细胞经过分裂的方式来完成，1858年，德国病理学家魏尔肖提出了“一切细胞来自细胞”的著名论断。至此，细胞学说才全部完成。
细胞学说的创立，有着巨大的哲学意义。18世纪时，差不多整个化学界和生物界对生命现象是不清楚的，认为是上帝创造天下，许多反科学的迷信论断遮住了人们的双眼。细胞的发现使人们从表面上无限多样的生物世界中看到了它的统一性，尤其是施旺和施莱登宣布，从单细胞生物到高等动植物，包括人在内的所有生物都是由细胞组成的。人们终于明白了，世界上的万物都是由细胞组成的，并不是由哪个神灵凭空创造出来的。
细胞学说的创立，也是生物科学发展的一个里程碑，对生物科学的发展有着深远的影响。人们开始对各种有机体的细胞组成进行广泛的研究。1870年发明了切片机，能把组织的细胞群体切成几微米的薄片供显微镜观察；新的工业染料的发现与合成，使细胞能被有效地染上颜色，在显微镜下观察就显得更为清晰。光学显微镜提供了研究细胞结构的重要手段，人们逐步认识了细胞核及其作用。
20世纪40年代后，电子显微镜得到广泛使用，借助于这种高科技工具，人体细胞的奥秘终于大白于天下。其实，人体细胞大小不一，形态各异，更不是个简单的小水囊。如上皮细胞是扁平的，腺体细胞是高柱状的，红细胞像个扁扁的小圆盘子，而神经细胞却像个张牙舞爪的大章鱼。
大部分细胞都由三部分组成，一部分是细胞核，还有一部分是包在核外面的细胞浆，细胞的表面是一层薄而略有弹性的细胞膜。细胞核一般是圆形或卵圆形，它含有一个或一个以上颜色稍深的圆形小体，称为核仁；还有一些非常纤细的像线那样的东西，叫做染色体。人的所有遗传信息——基因都储存在染色体上。在人的每一个细胞中，染色体的数目都是46个，唯独生殖细胞是个例外，每个成熟的生殖细胞都只有23个染色体。
人体细胞的寿命长短不一。肠黏膜细胞的寿命为3天，肝细胞寿命为500天，而脑与骨髓里的神经细胞的寿命有几十年，同人体寿命几乎相等。人体血液里的红细胞寿命大约只有120天左右。同是血液里的一种白细胞——粒细胞的寿命却不到1天。
细胞是生命的基本单位，而细胞的特殊性会决定个体的特殊性，因此，对细胞的深入研究是揭开生命奥秘、改造生命和征服疾病的关键。现在，细胞生物学已经成为当代生物科学中发展最快的一门尖端学科。20世纪50年代以来诺贝尔生理与医学奖大都授予了从事细胞生物学研究的科学家。
知识链接
由于细胞的发现，人们不仅知道一切高等有机体都是按照一个共同的规律生长发育的，而且通过细胞的变异，不断地改变自己，并向更高的生命层次迈进。由于细胞学说的建立有力地推动了生物学的发展，恩格斯把细胞学说誉为19世纪自然科学的三大发现之一。
病毒的发现
病毒是一种比细菌更小的生物，与细菌不同之处是在于病毒没有一套完整的新陈代谢系统，不能独立生存或繁殖。因此，病毒需进入寄主细胞来繁殖，并赖以生存。
病毒在自然界分布广泛，可感染细菌、真菌、植物、动物和人，常引起宿主发病。但在许多情况下，病毒也可与宿主共存而不引起明显的疾病。关于病毒所导致的疾病，早在公元前2世纪的印度和中国就有了关于天花的记录。但直到19世纪末，病毒才开始逐渐得以发现和鉴定。
在病毒大家庭中，有一种病毒有着特殊的地位，这就是烟草花叶病毒。无论是病毒的发现，还是后来对病毒的深入研究，烟草花叶病毒都是病毒学工作者的主要研究对象，起着与众不同的作用。
1886年，在荷兰工作的德国人麦尔把患有花叶病的烟草植株的叶片加水研碎，取其汁液注射到健康烟草的叶脉中，能引起花叶病，证明这种病是可以传染的。通过对叶子和土壤的分析，麦尔指出烟草花叶病是由细菌引起的。
1892年，俄国的伊万诺夫斯基重复了麦尔的试验，证实了麦尔所看到的现象，而且进一步发现，患病烟草植株的叶片汁液，通过细菌过滤器后，还能引发健康的烟草植株发生花叶病。这种现象起码可以说明，致病的病原体不是细菌，但伊万诺夫斯基将其解释为是由于细菌产生的毒素而引起的。当时，细菌学之父巴斯德已经提出了细菌致病说，因此，伊万诺夫斯基并未能做进一步的思考，从而错失了一次获得重大发现的机会。
1898年，荷兰细菌学家贝杰林克同样证实了麦尔的观察结果，并同伊万诺夫斯基一样，发现烟草花叶病病原能够通过细菌过滤器。但贝杰林克想得更深入。他把烟草花叶病株的汁液置于琼脂凝胶块的表面，发现感染烟草花叶病的物质在凝胶中以适度的速度扩散，而细菌仍滞留于琼脂的表面。从这些实验结果，贝杰林克指出，引起烟草花叶病的致病因子有三个特点：能通过细菌过滤器，仅能在感染的细胞内繁殖，在体外非生命物质中不能生长。根据这几个特点，贝杰林克提出这种致病因子不是细菌，而是一种新的物质，贝杰林克把它称为“过滤性病毒”。后来去掉了“过滤”一词，简称“病毒”。
神奇的病毒“诞生”了。几乎是同时，德国细菌学家勒夫勒和费罗施发现引起牛口蹄疫的病原也可以通过细菌过滤器，从而再次证明伊万诺夫斯基和贝杰林克的重大发现。
1901年，美国的细菌学家里德证明了黄热病是由病毒引起的。这是第一个被证明的人类病毒症。随着新技术的应用，到1931年已发现40种病是由病毒引起的。
1935年，美国化学家斯坦利首次提纯出烟草花叶病毒结晶，指出病毒是“一种自动催化蛋白质，目前可以认为它只有生活在活细胞中才能繁殖”。他因此荣获了1946年诺贝尔化学奖。
电子显微镜研制成功以后，科学家们终于看到了烟草花叶病毒的真实面目：没有典型的细胞结构，形态很小，一般只有0.08～0.3微米，主要成分是核蛋白，外表是蛋白质壳，里面装有核酸。它寄生于细胞中，离开了细胞就没有生命表现。
由于病毒的结构和组分简单，有些病毒又易于培养和定量，因此从20世纪40年代后，病毒始终是分子生物学研究的重要材料。此后，大多数能够感染动物、植物或细菌的病毒在这数十年间被发现。1983年，法国巴斯德研究院的蒙塔尼和他的同事弗朗索瓦丝首次分离得到了一种攻击人体免疫系统，使人体成为各种疾病载体的病毒——艾滋病毒。他们二人因此荣获了2008年的诺贝尔生理学与医学奖。
病毒的研究对防治人类、植物和动物的疾病作出了重要贡献。如病毒疫苗的发展，利用昆虫病毒作为杀虫剂等。其实病毒也并非一无是处，它在人类生存和进化的过程当中扮演了不同寻常的角色，人和脊椎动物直接从病毒那里获得了100多种基因，而且人类自身复制DNA的酶系统，也来自于病毒。
学科展望
随着人类对病毒感染过程认识的不断加深，再加上已经掌握的大量基因技术，一些科学家认为，病毒是攻击癌症细胞最理想的生物武器。因为它们最擅长的就是杀死细胞。此外，科学家们已经不再需要依赖自然界的病毒，而可以对其进行改造，进而造福人类。
染色体的发现
染色体是存在于细胞核中能被碱性染料染色的丝状或棒状体，细胞分裂时可观察到，由核酸和蛋白质组成，是遗传的主要物质基础。婴儿的性别即决定于染色体。
染色体的发现经历了一段漫长的过程。早在19世纪中叶，生物学家们在显微镜下，就已经观察到了细胞里有细胞核。而且，令人振奋的是如果把一个细胞分成两半，一半有完整的细胞核，一半没有细胞核，同时，可以发现有细胞核的那一半能够生长分裂，而没有细胞核的那一半就不行了。令人遗憾的是，由于细胞基本上是透明的，即使是在显微镜下也不大容易看清它的精细结构，所以在很长一段时间内，人们都没有弄清楚细胞核分裂的机理。
当科学发展到了1879年，一位叫弗莱明的德国生物学家发现，利用碱性苯胺染料可以把细胞核里一种物质染成深色，这种物质称做染色质。1882年，弗莱明更加详细地描述了细胞分裂过程。细胞开始分裂的时候，染色质聚集成丝状，随着分裂过程的进行，染色质丝分成数目相等的两半，并且形成两个细胞核。这种分裂过程称做有丝分裂。1888年，染色质丝被称做染色体。人们发现，各种生物的染色体数目是恒定的。在多细胞生物的体细胞中，染色体的数目总是复数。例如，人的体细胞染色体数目为46，果蝇为8，玉米为20等。其中，具有相同形状的染色体又总是成对存在着。因此，人的染色体为23对，果蝇为4对，玉米为10对。追溯每一对染色体的来源，其中一个来自精子，一个来自卵子。成对的染色体互为同染色体。细胞中成对染色体一般说来是相似的，但有一个例外，就是性染色体。人有23对染色体，其中22对男女都一样，称为常染色体。另一对男女不一样，就是性染色体。女人的一对性染色体，形态相似，称为X染色体。男人的一对性染色体，一个为X染色体，另一个为Y染色体。XX为女性，XY为男性。
1903年，美国生物学家萨顿最早发现了染色体行为和孟德尔因子的分离组合之间存在着平行关系。即每条染色体有一定的形态，在连续的世代中保持稳定；每对基因在杂交中保持它们的完整性和独立性。其次，染色体成对存在，基因也成对存在；在配子中，每对同源染色体只有其中一条，每对等位基因也只有一个。再次，不同的等位基因在配子形成时是独立分配的，不同对染色体在减数分裂后期的分离也是独立的。1906年，英国生物学家本特森在几种植物中发现了几个“连锁群”，但他拒绝接受染色体学说，而是固执地认为，基因的物质基础在细胞结构中没有任何直接的证据。但是，不管怎样，萨顿的假说还是引起了广泛的注意，因为染色体是细胞中可见的结构，这个假说就显得十分具体。要证实这个假说，需要把一些特定的基因与特定的染色体联系起来。首先做到这一点的，是美国生物学家摩尔根。
20世纪初，由于摩尔根对果蝇的研究，在遗传因子和染色体方面取得了令世人震惊的重大的进展。摩尔根发现，代表生物遗传秘密的基因的确存在于生殖细胞的染色体上。而且，他还发现，基因在每条染色体内是直线排列的。染色体可以自由组合，而排在一条染色体上的基因是不能自由组合的。摩尔根把这种特点称为基因的“连锁”。摩尔根在长期的试验中还发现，由于同源染色体的断离与结合，而产生了基因的互相交换。不过交换的情况很少，只占1％。连锁和交换定律，是摩尔根发现的遗传第三定律。
摩尔根于20世纪20年代创立了著名的基因学说，揭示了基因是组成染色体的遗传单位，它能控制遗传性状的发育，也是突变、重组、交换的基本单位。
学科展望
最近，有科学家研究发现：Y染色体比X染色体的演化速度快得多，这将导致Y染色体上的基因急剧丢失。从3亿年前到现在，人类Y染色体的1438个基因已失去1393个。照此速度，再过1500万年，Y染色体将失去最后45个基因。Y染色体消失，人类的传宗接代将受到危胁。
血液循环的发现
我们知道，血液是生命之流，它可以把营养物质输送到全身各处，并将人体内的废物收集起来，排出体外。但人体内的血液是怎样流通的呢？几千年来人们一直在不断地探索、寻找。
古希腊的医生虽然知道心脏与血管的联系，但是他们认为动脉内充满了由肺进入的空气。因为他们解剖的尸体中动脉中的血液都已流到静脉，动脉是空的。2世纪时古罗马医生盖伦解剖活动物，将一段动脉的上下两端结扎，然后剖开这段动脉，发现其中充满了血液，从而纠正了古希腊传下来的错误看法。盖伦认为，从消化管吸收的食物经门静脉运送到肝脏，在肝中转变成血液。血液由腔静脉进入右心，一部分通过纵中隔上无数看不见的小孔由右心室进入左心室。心脏舒张时，通过肺静脉将空气从肺吸入左心室，与血液混合，再经过心脏中由上帝赐给的热的作用，使左心室的血液充满着生命精气。这种血液沿着动脉涌向身体各部分，使各部分能执行生命机能，然后又退回左心室，如同涨潮和退潮一样往复运动。右心室中的血液则经过静脉涌到身体各部分提供营养物质，再退回右心室，也像潮水一样运动。因为盖伦是继西方医学之父希波克拉底之后最著名的医学理论家，所以他的学说一直被信奉为医生和解剖学家的“圣经”，丝毫不可逾越。于是，关于血液流动的探索就此停止了1000多年。
