Histoire de la biologie cellulaire, quelles études, applications et concepts

La Biologie cellulaire C'est la branche de la biologie qui étudie tous les aspects liés à la vie cellulaire. Autrement dit, avec la structure, la fonction, l'évolution et le comportement des cellules qui composent les êtres vivants sur Terre; En d'autres termes, tout inhérent à sa naissance, à sa vie et à sa mort.

C'est une science qui intègre beaucoup de connaissances, parmi lesquelles sont la biochimie, la biophysique, la biologie moléculaire, l'informatique, la biologie du développement et la biologie comportementale et évolutive, dont chacune avec sa propre approche et vos propres stratégies d'expérimentation pour répondre à des questions spécifiques.

Silhouette d'un microscope (Source: Karen Arnold [CC0] via Wikimedia Commons)

Étant donné que la théorie des cellules indique que tous les êtres vivants sont composés de cellules, la biologie cellulaire ne distingue pas les animaux, les plantes, les bactéries, les arches, les algues ou les champignons et peut se concentrer sur des cellules ou des cellules individuelles appartenant aux tissus et organes de la même personne multicellulaire individuelle.

Ainsi, comme il s'agit d'une science expérimentale (plus que descriptive), la recherche dans cette branche de la biologie dépend des méthodes disponibles pour l'étude de l'ultrastructure cellulaire et de ses fonctions (microscopie, centrifugation, culture In vitro, etc.)

[TOC]

Histoire de la biologie cellulaire

Certains auteurs considèrent que la naissance de la biologie cellulaire a eu lieu avec l'avènement de la théorie cellulaire proposée par Schleiden et Schwann en 1839.

Cependant, il est important de considérer que les cellules ont été décrites et étudiées de nombreuses années auparavant, en commençant par les premières découvertes de Robert Hooke qui, en 1665, a vu pour la première fois les cellules qui constituaient le tissu mort d'une feuille de liège; Et continuer avec Antoni van Leeuwenhoek, qui a observé des années plus tard des échantillons avec un microscope différent avec un microscope différent.

Portrait de Robert Hooke (Source: Gustav VH, via Wikimedia Commons)

Ensuite, les œuvres de Hooke, Leeuwenhoek Schleiden et Schwann, de nombreux auteurs se sont également consacrés à la tâche d'étudier les cellules, qui affinaient les détails en ce qui concerne leur structure et leur opération internes: le noyau des cellules eucaryotes a été décrit, l'ADN et les chromosomes, la mitochondrie, le réticululumate endoplasmique, l'ADN et les chromosomes, la mitochondrie, le réticulumate endoplasmique, le réticulum , Complexe de Golgi, etc.

Au milieu du siècle, le domaine de la biologie moléculaire a connu des progrès considérables. Cela a influencé que, au cours des années 1950, la biologie cellulaire a également connu une croissance considérable, car pendant ces années, il a été possible de maintenir et de multiplier les cellules In vitro, isolé des organismes vivants.

Peut vous servir: leucocytes (globules blancs): caractéristiques, fonctions, types

Les progrès de la microscopie, de la centrifugation, de la formulation des milieux de culture, de la purification des protéines, de l'identification et de la manipulation de lignées cellulaires mutantes, de l'expérimentation avec les chromosomes et les acides nucléiques, entre autres, ont réglé un précédent pour l'avance rapide de la biologie cellulaire jusqu'à l'ère actuelle de l'ère actuelle de l'ère actuelle de l'ère actuelle de l'ère actuelle de l'ère actuelle de l'ère actuelle de l'ère actuelle de l'ère actuelle de l'ère actuelle de l'ère actuelle actuelle de l'ère actuelle ERA actuelle.

Qui étudie? (Objet d'étude)

La biologie cellulaire est responsable de l'étude des cellules procaryotes et eucaryotes; Étudier les processus de sa formation, sa vie et sa mort. Vous pouvez généralement vous concentrer sur les mécanismes de signalisation et la structuration des membranes cellulaires, ainsi que sur l'organisation du cytosquelette et de la polarité cellulaire.

Étudiez également la morphogenèse, c'est-à-dire les mécanismes qui décrivent comment se développent morphologiquement et comment ceux qui "mûrissent" sont modifiés dans le temps et se transforment tout au long de leur vie.

Saccharomyces cerevisiae espèces de levure cellules.

La biologie cellulaire comprend des sujets liés à la mobilité et au métabolisme énergétique, ainsi qu'à la dynamique et à la biogenèse de ses organites internes, dans le cas des cellules eucaryotes (noyau, réticulum endoplasmique, complexe de golgi, mitochondries, listes de chloroplastes, lysosomes, peroxysomes, glycome, lis Glioxisomes, etc.).

Cela implique également l'étude des génomes, de leur organisation et de leur fonction nucléaire en général.

En biologie cellulaire, la forme, la taille et la fonction des cellules qui composent tous les organismes vivants, ainsi que les processus chimiques qui se produisent à l'intérieur et l'interaction entre leurs composants cytosoliques (et leur emplacement subcellulaire) et des cellules avec leur environnement.

Concepts essentiels en biologie cellulaire

Illustration d'une division cellulaire. Source: Pixabay.com

Entrer dans le domaine de la biologie cellulaire est une tâche simple lorsque certaines connaissances de base ou concepts essentiels sont prises en compte, car avec celles-ci et avec l'utilisation de la raison, il est possible de comprendre en profondeur le monde complexe des cellules.

Cellules

Schéma des deux types de cellules dans la nature: eucaryotes et procaryotes. Les pièces principales sont affichées, manifestant les différences entre elles (Source: Aucun auteur lisible par la machine ne fournit. Mortadelo2005 supposé (sur la base des réclamations du droit d'auteur). [Domaine public] via Wikimedia Commons)

Parmi les concepts fondamentaux qui doivent être pris dans le panorama figure la conception selon laquelle les cellules sont les unités de base de la vie, c'est-à-dire qui sont les "blocs" qui permettent la construction d'organismes que nous pouvons appeler "vivants" et que tout ce qu'ils sont séparé du milieu extracellulaire grâce à la présence d'une membrane.

Quelle que soit leur taille, leur forme ou leur fonction dans un tissu spécifique, toutes les cellules remplissent les mêmes fonctions de base qui caractérisent les êtres vivants: ils grandissent, se nourrissent, interagissent avec l'environnement et reproduisent.

Peut vous servir: Proéritroblaste: caractéristiques, morphologie, régulation, coloration

ADN

Molécule d'ADN. Source: Wikipedia.org

Bien qu'il existe des cellules eucaryotes et des cellules procaryotes, qui sont fondamentalement différentes de leur organisation cytosolique, quelle que soit la cellule qui est en tête, sans exception, ils ont dans l'acide désoxyribonucléique intérieur (ADN), une molécule qui abrite «la structure , plans morphologiques et fonctionnels »d'une cellule.

Cytosol

Diagramme des cellules animales et ses parties. Le cytosol est nommé dans la partie inférieure. (Source: Alejandro Porto [CC0] via Wikimedia Commons)

Les cellules eucaryotes ont des organisles spécialisés dans différentes fonctions qui contribuent aux processus vitaux de ces. Ces organites effectuent une production d'énergie à partir du matériau nutritionnel, la synthèse, l'emballage et le transport de nombreuses protéines cellulaires ainsi que l'importation et la digestion de grandes particules.

Cytosquelette

Les cellules ont un cytosquelette interne qui maintient la forme, dirige le mouvement et le transport des protéines et des organites qui les utilisent, en plus de collaborer dans le mouvement ou le déplacement de la cellule complète.

Organismes unicellulaires et multicellulaires

Il existe des organismes unicellulaires et multicellulaires (dont le nombre de cellules est extrêmement variable). Les études de biologie cellulaire se concentrent généralement sur les organisations «modèles», qui ont été définies selon le type de cellule (procaryotes ou eucaryotes) et selon le type d'organisme (bactéries, animal ou plante).

Les gènes

Les gènes font partie des informations codées dans des molécules d'ADN qui sont présentes dans toutes les cellules de la Terre.

Ceux-ci remplissent non seulement les fonctions dans le stockage et le transport des informations nécessaires pour déterminer la séquence d'une protéine, mais également exercer des fonctions régulateurs et structurelles importantes.

Applications de la biologie cellulaire

Il existe de nombreuses applications de biologie cellulaire dans des domaines tels que la médecine, la biotechnologie et l'environnement.  Certaines applications sont présentées ci-dessous:

La coloration et l'hybridation des couleurs fluorescentes (poissons) des chromosomes permet de détecter les translocations chromosomiques dans les cellules cancéreuses.

La technologie des microdispositions de "puce" ADN vous permet de connaître le contrôle de l'expression génique de la levure, pendant sa croissance. Cette technologie a été utilisée pour connaître l'expression des gènes humains dans différents tissus et cellules cancéreuses

Les anticorps marqués de fluorescence, spécifiques aux protéines de filament intermédiaire, permettent de connaître le tissu à partir duquel une tumeur est originaire. Ces informations aident le médecin à choisir le traitement le plus approprié pour lutter contre la tumeur.

Utilisation de protéines fluorescentes vertes (GFP) pour localiser les cellules à l'intérieur d'un tissu. Grâce à la technologie d'ADN recomblable, le gène GFP est introduit dans des cellules spécifiques d'un animal complet.

Peut vous servir: Hemidesmosomas: Qu'est-ce que la description, la structure, les fonctions

Exemples de recherches récentes en biologie cellulaire

Deux exemples d'articles publiés dans Nature Cell Biology Review ont été choisis. Ce sont les éléments suivants:

Rôle de l'héritage épigénétique chez les animaux (Pérez et Ben Lehner, 2019)

Il a été découvert que d'autres molécules, en plus de la séquence du génome, peuvent transférer des informations entre les générations. Ces informations peuvent être modifiées par les conditions physiologiques et environnementales des générations précédentes.

De cette façon, il existe des informations dans l'ADN non associé à la séquence (modifications covalentes des histones, méthylation de l'ADN, petit ARN) et des informations sur le génome indépendant (microbiome).

Chez les mammifères, la malnutrition ou la bonne nourriture affecte le métabolisme du glucose de la descendance. Les effets paternels ne sont pas toujours médiés par des gamètes, mais pourraient agir indirectement la route maternelle.

Les bactéries peuvent être héritées par une route maternelle à travers le canal de naissance ou l'allaitement. Chez la souris, un mauvais régime en fibres produit une diminution de la diversité taxonomique du microbiome tout au long des générations. Finalement, l'extinction des sous-populations de micro-organismes se produit.

Régulation de la chromatine et thérapie contre le cancer (Valence et Kadoch, 2019)

Actuellement, les mécanismes qui régissent la structure de la chromatine et leur rôle dans les maladies sont connues. Dans ce processus, le développement de techniques qui permettent d'identifier l'expression de gènes oncogènes et la découverte de blancs thérapeutiques ont été essentiels.

Certaines des techniques utilisées sont l'immunoprécipitation de la chromatine suivie du séquençage (CHIP-Seq), le séquençage de l'ARN (RNA-Seq), essai transpoaccessible de la chromatine en utilisant le séquençage (ATAC-Seq).

À l'avenir, l'utilisation de la technologie CRISPR-CAS9 et de l'ARN d'interférence jouera un rôle dans le développement des thérapies contre le cancer.

Les références

1. Alberts, B., Bray, D., Hopkin, k., Johnson, un. D., Lewis, J., Raff, m.,… & Walter, P. (2013). Biologie cellulaire essentielle. Garland Science.
2. Bagsover, s. R., Shephard, E. POUR., Blanc, h. POUR., & Hyams, J. S. (2011). Biologie cellulaire: un court cours. John Wiley & Sons.
3. Cooper, G. M., & Hausman, R. ET. (2004). La cellule: approche moléculaire. Medicinska Naklada.
4. Lodish, H., Berk, un., Zipursky, S. L., Matsudaira, P., Baltimore, D., & Darnell, J. (2000). Biologie des cellules moléculaires 4e édition. Centre national d'information sur la biotechnologie, bibliothèque.
5. Salomon, E. P., Berg, L. R., & Martin, D. W. (2011). Biologie (9e Ed.). Brooks / Cole, Cengage Learning: USA.