Cellular Biology History, hvilke studier, applikasjoner og konsepter

De Cellebiologi Det er grenen av biologi som studerer alle aspekter relatert til celleliv. Det vil si med strukturen, funksjonen, evolusjonen og atferden til cellene som utgjør levende vesener på jorden; Med andre ord, alt som er iboende for hans fødsel, hans liv og død.

Det er en vitenskap som integrerer mye kunnskap, blant dem er biokjemi, biofysikk, molekylærbiologi, informatikk, biologi for utvikling og atferds- og evolusjonsbiologi, som hver med sin egen tilnærming og dine egne eksperimenteringsstrategier for å svare på spesifikke spørsmål.

Silhuett av et mikroskop (kilde: Karen Arnold [CC0] via Wikimedia Commons)

Siden celleteori sier at alle levende vesener er sammensatt av celler, skiller ikke cellebiologi mellom dyr, planter, bakterier, buer, alger eller sopp og kan fokusere på individuelle celler eller celler som tilhører vev og organer av det samme multicellulære individet.

Siden det er en eksperimentell vitenskap (mer enn beskrivende), avhenger forskning i denne grenen av biologi av metodene som er tilgjengelige for studiet av celle -ultrastruktur og dens funksjoner (mikroskopi, sentrifugering, dyrking In vitro, etc.)

[TOC]

Historie om cellebiologi

Noen forfattere vurderer at fødselen av cellebiologi fant sted med bruk av celleteori foreslått av Schleiden og Schwann i 1839.

Det er imidlertid viktig å vurdere at cellene ble beskrevet og studert mange år før, og startet med de første funnene fra Robert Hooke som i 1665 så for første gang cellene som utgjorde det døde stoffet til et korkark; Og fortsetter med Antoni van Leeuwenhoek, som år senere observerte prøver med forskjellige mikroskop med forskjellige mikroskop.

Portrett av Robert Hooke (kilde: Gustav VH, via Wikimedia Commons)

Da Hooke's Works, Leeuwenhoek Schleiden og Schwann, dedikerte mange forfattere seg også til oppgaven med å studere celler, som var foredlet detaljer med hensyn til deres indre struktur og drift: kjernen av eukaryote celler ble beskrevet, DNA og kromosomer, mitokonder, endoplasmisk retikululumosomer, mitokondrier, endoplasmisk retikululumosomer, mitokondrier, endoplasmisk retikulumsomosomer, mitokondrier, endoplasomisk retikomosomer. , Golgi -kompleks, etc.

I midten av Twentieth Century så molekylærbiologien betydelig fremgang. Dette påvirket at cellebiologi i løpet av 1950 -årene også opplevde betydelig vekst, siden det i disse årene var mulig å opprettholde og multiplisere celler In vitro, isolert fra levende organismer.

Kan tjene deg: leukocytter (hvite blodlegemer): egenskaper, funksjoner, typer

Fremskritt innen mikroskopi, sentrifugering, formulering av kulturmedier, proteinrensing, identifisering og manipulering av mutantcellelinjer, eksperimentering med kromosomer og nukleinsyrer, blant annet, avgjorde presedens for den raske fremskritt av cellebiologi frem til den nåværende tiden.

Hva studerer du? (studieobjekt)

Cellebiologi er ansvarlig for studien av prokaryote og eukaryote celler; Studer prosessene for hans dannelse, hans liv og hans død. Du kan vanligvis fokusere på signalmekanismer og cellemembraner strukturering, samt organisering av cytoskjelettet og cellepolaritet.

Studer også morfogenese, det vil si mekanismene som beskriver hvordan morfologisk celler utvikler seg og hvordan de som "modnes" endres i tid og transformerer gjennom livet.

Saccharomyces cerevisiae arter gjærceller.

Cell biology includes topics related to mobility and energy metabolism, as well as the dynamics and biogenesis of its internal organelles, in the case of eukaryotic cells (nucleus, endoplasmic reticulum, Golgi complex, mitochondria, chloroplasts, lysosomas, peroxisomes, glycosomes, vacuoles, Glioxisomes, etc.).

Det innebærer også studiet av genomer, deres organisering og kjernefunksjon generelt.

I cellebiologi er formen, størrelsen og funksjonen til cellene som utgjør alle levende organismer, så vel som de kjemiske prosessene som oppstår inne i og samspillet mellom deres cytosoliske komponenter (og deres subcellulære plassering) og cellene med omgivelsene.

Viktige konsepter i cellebiologi

Illustrasjon av en celledeling. Kilde: Pixabay.com

Å komme inn i feltet for cellebiologi er en enkel oppgave når det tas hensyn til noen grunnleggende kunnskaper eller essensielle begreper, siden det med disse og med bruk av grunn er mulig å forstå i dybden den komplekse cellers verden.

Celler

Skjema for de to typene celler i naturen: eukaryoter og prokaryoter. Hoveddelene vises, bevis på forskjellene mellom dem (kilde: ingen maskinlesbar forfatter gir. Mortadelo2005 antatt (basert på krav om opphavsrett)). [Public Domain] via Wikimedia Commons)

Blant de grunnleggende begrepene som må tas i panoramaet er forestillingen om at celler er de grunnleggende enhetene i livet, det vil si at det er "blokkene" som tillater konstruksjon av organismer som vi kan kalle "levende" og at alt de er atskilt fra det ekstracellulære mediet takket være tilstedeværelsen av en membran.

Uansett størrelse, form eller funksjon i et spesifikt vev, utfører alle celler ut de samme grunnleggende funksjonene som kjennetegner levende vesener: de vokser, fôrer, samhandler med miljøet og reproduserer.

Kan tjene deg: proeritroblast: Kjennetegn, morfologi, regulering, farging

DNA

DNA -molekyl. Kilde: Wikipedia.org

Selv om det er eukaryote celler og prokaryote celler, som er grunnleggende forskjellig fra deres cytosoliske organisering, uansett hva cellen som er i tankene, alt, uten unntak, har de innenfor den indre deoksyribonukleinsyre (DNA), et molekyl som huser "" den strukturelle , morfologiske og funksjonelle plan ”av en celle.

Cytosol

Animal Cell Diagram og dets deler. Cytosol er navngitt i den nedre delen. (Kilde: Alejandro Porto [CC0] via Wikimedia Commons)

Eukaryote celler har organisasjoner spesialisert i forskjellige funksjoner som bidrar til de viktige prosessene til disse. Disse organellene utfører energiproduksjon fra ernæringsmaterialet, syntese, emballasje og transport av mange celleproteiner og også import og fordøyelse av store partikler.

Cytoskjelett

Cellene har et indre cytoskjelett som opprettholder formen, leder bevegelse og transport av proteiner og organellene som bruker dem, i tillegg til å samarbeide i bevegelsen eller forskyvningen av den komplette cellen.

Encellede og flercellede organismer

Det er encellede og flercellede organismer (hvis antall celler er ekstremt varierende). Cellebiologistudier fokuserer vanligvis på "modell" organisasjoner, som er blitt definert i henhold til celletypen (prokaryoter eller eukaryoter) og i henhold til typen organisme (bakterier, dyr eller plante).

Genene

Gener er en del av informasjonen som er kodet i DNA -molekyler som er til stede i alle jordceller.

Disse oppfyller ikke bare funksjoner i lagring og transport av informasjonen som er nødvendig for å bestemme sekvensen til et protein, men også utøve viktige regulatoriske og strukturelle funksjoner.

Applikasjoner av cellebiologi

Det er mange cellebiologiske applikasjoner innen felt som medisin, bioteknologi og miljø.  Noen applikasjoner presenteres nedenfor:

Fluorescerende fargefarge og hybridisering (FISH) av kromosomer gjør det mulig å oppdage kromosomale translokasjoner i kreftceller.

DNA "chip" mikrodisposisjonsteknologi lar deg kjenne kontrollen av genuttrykket av gjær, under dens vekst. Denne teknologien har blitt brukt til å kjenne uttrykket av menneskelige gener i forskjellige vev og kreftceller

Antistoffer merket med fluorescens, spesifikke mot mellomliggende filamentproteiner, tillater å kjenne vevet som en svulst oppsto. Denne informasjonen hjelper legen til å velge den mest passende behandlingen for å bekjempe svulsten.

Bruk av grønt fluorescerende protein (GFP) for å lokalisere celler inne i et vev. Gjennom rekombyring av DNA -teknologi blir GFP -genet introdusert i spesifikke celler av et komplett dyr.

Kan tjene deg: Hemidesmosomas: Hva er, beskrivelse, struktur, funksjoner

Eksempler på nyere forskning innen cellebiologi

To eksempler på artikler publisert i Nature Cell Biology Review ble valgt. Disse er følgende:

Rollen av epigenetisk arv hos dyr (Pérez og Ben Lehner, 2019)

Det har blitt oppdaget at andre molekyler, i tillegg til genomsekvensen, kan overføre informasjon mellom generasjoner. Denne informasjonen kan endres av de fysiologiske og miljømessige forholdene fra tidligere generasjoner.

På denne måten er det informasjon i DNA som ikke er assosiert med sekvensen (kovalente modifikasjoner av histoner, metylering av DNA, lite RNA) og uavhengig genominformasjon (mikrobiom).

Hos pattedyr påvirker underernæring eller god mat metabolismen av glukosen av nedstigning. Fadervirkningene er ikke alltid formidlet av gameter, men kan opptre indirekte morsvei.

Bakterier kan arves etter morsrute gjennom fødselskanalen, eller amming. Hos mus gir en dårlig fiberdiett en nedgang i det taksonomiske mangfoldet av mikrobiom gjennom generasjoner. Etter hvert oppstår utryddelsen av underpopulasjoner for mikroorganisme.

Kromatinregulering og kreftterapi (Valencia og Kadoch, 2019)

For øyeblikket er mekanismene som styrer strukturen til kromatin, og deres rolle i sykdommer er kjent. I denne prosessen har utvikling av teknikker som tillater å identifisere ekspresjonen av onkogene gener og oppdagelsen av terapeutiske hvite vært nøkkelen.

Noen av teknikkene som brukes er immunutfelling av kromatin etterfulgt av sekvensering (ChIP-Seq), sekvensering av RNA (RNA-Seq), transpoacccessible studie av kromatin ved bruk av sekvensering (ATAC-Seq).

I fremtiden vil bruken av CRISPR-CAS9-teknologi og interferens RNA ha en rolle i utviklingen av kreftbehandling.

Referanser

1. Alberts, f., Bray, d., Hopkin, k., Johnson, a. D., Lewis, J., Raff, m.,… & Walter, P. (2013). Essensiell cellebiologi. Garland Science.
2. Bagsover, s. R., Shephard, e. TIL., Hvit, h. TIL., & Hyams, J. S. (2011). Cellebiologi: Et kort kurs. John Wiley & Sons.
3. Cooper, g. M., & Hausman, r. OG. (2004). Cellen: tilnærming molekylær. Medicinska Naklada.
4. Lodish, h., Berk, a., Zipursky, s. L., Matsudaira, p., Baltimore, d., & Darnell, J. (2000). Molecular Cell Biology 4. utgave. Nasjonalt senter for bioteknologiinformasjon, bokhylle.
5. Solomon, e. P., Berg, l. R., & Martin, D. W. (2011). Biologi (9. ed.). Brooks/Cole, Cengage Learning: USA.