Signaaltransductie en regulatie vormen een kernonderdeel van celmechanismen. Receptoren op het celmembraan of in het cytoplasma vangen signalen op en zetten een cascade van boodschappers en enzymen in werking die de activiteit van genen en eiwitten aanpassen. Dit bepaalt hoe cellen reageren op stress, groeifactoren, hormonen en andere cues.
Transport over membranen is essentieel voor homeostase. Passief transport zoals diffusie en kanaalgolven verschuift moleculen langs concentratieverschillen, terwijl actief transport via pompen en exchangers energie kost. Vesiculair transport, waaronder endocytose en exocytose, reguleert de toevoer en afvoer van eiwitten en lipiden en verzorgt intracellulair verkeer.
Metabolisme levert energie en bouwstoffen. Glycolyse, de citroenzuurcyclus en oxidatieve fosforylering vormen de belangrijkste energiecentrales, terwijl anabole en katabole reacties biomoleculen opbouwen en afbreken. Sommige cellen gebruiken fermentatie onder afwezigheid van zuurstof.
Genexpressie en regulatie bepalen welke eiwitten een cel produceert. DNA-transcriptie, RNA-splicing en translatie leiden tot eiwitproductie, gevolgd door post-translationele modificaties. Het celcyclusmechanisme beheert voortgang door fasen G1, S, G2 en M, terwijl apoptose en autophagie kwaliteitscontrole en celdood regelen. Differentiatie leidt tot gespecialiseerde celtypen.
Organellen en infrastructuur dragen bij aan de werking van cellen. De kern bevat het DNA, mitochondriën leveren meeste energie, het endoplasmatisch reticulum en Golgi-apparaat verwerken en verzenden eiwitten, lysosomen en peroxisomen voeren afbraak en recycling uit, terwijl het cytoskelet en vesiculair transport zorgen voor structuur en gericht verkeer.
Regulatie van celmechanismen is cruciaal voor gezondheid; dysregulatie speelt een rol bij ziekten zoals kanker, neurodegeneratieve aandoeningen en stofwisselingsproblemen. In onderzoek worden celmechanismen bestudeerd met biochemie, beeldvorming en genomische technieken om basisprincipes te ontrafelen en medische toepassingen te ontwikkelen.