BIOLOGY NG CELL: KASAYSAYAN, KUNG ANO ANG PINAG-AARALAN, APLIKASYON AT KONSEPTO - BIOLOGY - 2024

Ang Cell Biology ay ang sangay ng biology na nag-aaral sa lahat ng aspeto ng buhay ng cell. Iyon ay, sa istruktura, pag-andar, ebolusyon at pag-uugali ng mga cell na bumubuo sa mga nabubuhay na nilalang sa mundo; sa madaling salita, lahat ng likas sa kanyang kapanganakan, buhay at kamatayan.

Ito ay isang agham na nagsasama ng isang malaking halaga ng kaalaman, na kung saan ang biochemistry, biophysics, molekular biology, computational science, developmental and behavioral biology at evolutionary biology out, bawat isa ay may sariling diskarte at ang kanilang sariling mga diskarte sa eksperimento upang sagutin ang mga tiyak na katanungan.

Silhouette ng isang mikroskopyo (Pinagmulan: Karen Arnold sa pamamagitan ng Wikimedia Commons)

Dahil ang teorya ng cell ay nagsasabi na ang lahat ng mga nabubuhay na bagay ay binubuo ng mga cell, ang cell biology ay hindi nakikilala sa pagitan ng mga hayop, halaman, bakterya, archaea, algae o fungi at maaaring tumuon sa mga indibidwal na cells o sa mga cell na kabilang sa mga tisyu at organo ng ang parehong multicellular na indibidwal.

Kaya, dahil ito ay isang pang-eksperimentong agham (sa halip na naglalarawan), ang pananaliksik sa sangay na ito ng biology ay nakasalalay sa mga pamamaraan na magagamit para sa pag-aaral ng cell ultrastructure at mga pag-andar nito (mikroskopya, sentripugasyon, kultura sa vitro, atbp.

Kasaysayan ng cell biology

Isinasaalang-alang ng ilang mga may-akda na ang pagsilang ng cell biology ay naganap sa pagdating ng cell teorya na iminungkahi nina Schleiden at Schwann noong 1839.

Gayunpaman, mahalagang isaalang-alang na ang mga cell ay inilarawan at pinag-aralan nang maraming taon bago, na nagsisimula sa mga unang natuklasan ni Robert Hooke na, noong 1665, ay nakita sa unang pagkakataon ang mga cell na bumubuo ng patay na tisyu ng isang sheet ng cork; at nagpapatuloy sa Antoni van Leeuwenhoek, na mga taon mamaya ay sinusunod ang mga sample na may iba't ibang mga microorganism sa ilalim ng mikroskopyo.

Larawan ng Robert Hooke (Pinagmulan: Gustav VH, sa pamamagitan ng Wikimedia Commons)

Matapos ang gawain ni Hooke, Leeuwenhoek Schleiden at Schwann, maraming mga may-akda ang nag-alay din sa kanilang sarili sa gawain ng pag-aaral ng mga cell, kung saan ang mga detalye tungkol sa kanilang panloob na istraktura at paggana ay pino: ang nucleus ng mga eukaryotic cells, DNA at chromosome, mitochondria, endoplasmic reticulum, Golgi complex, atbp.

Noong kalagitnaan ng ika-20 siglo, ang larangan ng molekula na biyolohiya ay nakakita ng malaking pag-unlad. Naimpluwensyahan nito ang katotohanan na, noong mga taong 1950, ang cell biology ay nakaranas din ng malaking paglaki, dahil sa mga panahong iyon posible na mapanatili at dumami ang mga selula sa vitro, na nakahiwalay sa mga nabubuhay na organismo.

Ang mga pagsulong sa mikroskopya, sentripugasyon, pagbabalangkas ng kultura ng kultura, paglilinis ng protina, pagkakakilanlan at pagmamanipula ng mga linya ng mutant cell, eksperimento sa mga kromosoma at mga nucleic acid, bukod sa iba pang mga bagay, nagtakda ng isang naunang para sa mabilis na pagsulong ng cell biology sa kasalukuyang panahon.

Ano ang pinag-aaralan mo? (object of study)

Ang cell biology ay may pananagutan sa pag-aaral ng mga prokaryotic at eukaryotic cells; pinag-aaralan niya ang mga proseso ng kanyang pagbuo, kanyang buhay at kamatayan. Kadalasan ito ay nakatuon sa mga mekanismo ng senyas at ang pag-istruktura ng mga lamad ng cell, pati na rin ang samahan ng cytoskeleton at pol polarity.

Pinag-aaralan din nito ang morphogenesis, iyon ay, ang mga mekanismo na naglalarawan kung paano nabuo ang mga cell na morphologically at kung paano nagbabago ang mga selula na "mature" at nagbabago sa buong buhay.

Mga lebadura na selula ng mga species Saccharomyces cerevisiae.

Ang biology ng cell ay may kasamang mga paksa na nauugnay sa kadaliang kumilos at metabolismo ng enerhiya, pati na rin ang dinamika at biogenesis ng kanilang mga panloob na organelles, sa kaso ng mga eukaryotic cells (nucleus, endoplasmic reticulum, Golgi complex, mitochondria, chloroplast, lysosome, peroxisomes, glycosome, vacuoles, glyoxysomes, atbp.).

Kasama rin dito ang pag-aaral ng mga genom, kanilang samahan, at pag-andar ng nukleyar sa pangkalahatan.

Sa cell biology, ang hugis, laki at pag-andar ng mga cell na bumubuo sa lahat ng mga nabubuhay na organismo ay pinag-aralan, pati na rin ang mga proseso ng kemikal na nagaganap sa loob ng mga ito at ang pakikipag-ugnayan sa pagitan ng kanilang mga sangkap na cytosolic (at ang kanilang lokasyon ng subcellular) at ng mga cell na may kanilang kapaligiran.

Mahahalagang konsepto sa cell biology

Ang paglalarawan ng dibisyon ng isang cell. Pinagmulan: pixabay.com

Ang pagpasok sa larangan ng cell biology ay isang simpleng gawain kapag isinasaalang-alang ang ilang pangunahing kaalaman o mahahalagang konsepto, dahil sa mga ito at sa paggamit ng dahilan posible na maunawaan nang malalim ang kumplikadong mundo ng mga cell.

Mga cell

Scheme ng dalawang uri ng mga cell sa likas na katangian: eukaryotes at prokaryotes. Ang mga pangunahing bahagi ay ipinapakita, na nagpapakita ng mga pagkakaiba sa pagitan ng mga ito (Pinagmulan: Walang ibinigay na akda na nababasa ng makina. Ipinapalagay ng Mortadelo2005 (batay sa mga pag-aangkin sa copyright). Via Wikimedia Commons)

Kabilang sa mga pangunahing konsepto na dapat isaalang-alang sa panorama ay ang konsepto na ang mga cell ay ang mga pangunahing yunit ng buhay, iyon ay, na sila ang "mga bloke" na nagpapahintulot sa pagtatayo ng mga organismo na maaari nating tawaging "buhay" at lahat iyon sila ay nahiwalay mula sa extracellular na kapaligiran salamat sa pagkakaroon ng isang lamad.

Anuman ang kanilang sukat, hugis o pag-andar sa isang tiyak na tisyu, ang lahat ng mga cell ay nagsasagawa ng parehong mga pangunahing pag-andar na nagpapakilala sa mga buhay na bagay: lumalaki sila, nagpapakain, nakikipag-ugnay sa kapaligiran, at magparami.

DNA

Molekyul ng DNA. Pinagmulan: wikipedia.org

Bagaman may mga eukaryotic cells at prokaryotic cells, na sa panimula ay naiiba na may kinalaman sa kanilang cytosolic na samahan, anuman ang isang cell na nasa isip, lahat, nang walang pagbubukod, ay mayroong deoxyribonucleic acid (DNA) sa loob ng mga ito, isang molekula na nagtatayo ng " ang istruktura, morpolohikal at pagganap na mga eroplano ”ng isang cell.

Cytosol

Diagram ng isang selula ng hayop at mga bahagi nito. Ang cytosol ay pinangalanan sa ilalim. (Pinagmulan: Alejandro Porto sa pamamagitan ng Wikimedia Commons)

Ang mga Eukaryotic cells ay may dalubhasang mga organelles sa kanilang cytosol para sa iba't ibang mga pag-andar na nag-aambag sa kanilang mahahalagang proseso. Ang mga organelles na ito ay nagsasagawa ng paggawa ng enerhiya mula sa nakapagpapalusog na materyal, synthesis, packaging at transportasyon ng maraming mga cellular protein, at din ang pag-import at pantunaw ng mga malalaking partikulo.

Cytoskeleton

Ang mga cell ay may panloob na cytoskeleton na nagpapanatili ng hugis, namumuno sa paggalaw at transportasyon ng mga protina at ang mga organelles na gumagamit ng mga ito, pati na rin ang pagtulong sa paggalaw o pag-aalis ng buong cell.

Mga unicellular at multicellular na mga organismo

Mayroong mga unicellular at multicellular na mga organismo (na ang bilang ng mga selula ay lubos na variable). Ang mga pag-aaral ng biology ng cell ay karaniwang nakatuon sa mga "model" na organismo, na tinukoy ayon sa uri ng cell (prokaryotes o eukaryotes) at ayon sa uri ng organismo (bakterya, hayop o halaman).

Ang mga gen

Ang mga gene ay bahagi ng impormasyong naka-encode sa mga molekula ng DNA na naroroon sa lahat ng mga cell sa mundo.

Ang mga ito ay hindi lamang nagtutupad ng mga pag-andar sa imbakan at transportasyon ng impormasyong kinakailangan upang matukoy ang pagkakasunud-sunod ng isang protina, ngunit din ipinatupad ang mahahalagang regulasyon at istruktura na pag-andar.

Mga Application ng Cell Biology

Mayroong isang malaking bilang ng mga aplikasyon para sa cell biology sa mga patlang tulad ng gamot, biotechnology, at ang kapaligiran. Narito ang ilang mga aplikasyon:

Ang fluorescent sa lugar na paglamlam at pag-hybridization (FISH) ng mga chromosome ay maaaring makakita ng mga chromosomal na mga pagsasalin sa mga selula ng kanser.

Ang teknolohiya ng DNA "chip" microarrays posible upang malaman ang kontrol ng expression ng lebadura ng gene sa panahon ng paglaki nito. Ang teknolohiyang ito ay ginamit upang maunawaan ang pagpapahayag ng mga gen ng tao sa iba't ibang mga tisyu at mga selula ng kanser.

Ang mga antibodies na may label na Fluorescence, na tiyak laban sa mga intermediate filament protein, ay posible na malaman ang tisyu kung saan nagmula ang isang tumor. Ang impormasyong ito ay tumutulong sa doktor na pumili ng pinaka-angkop na paggamot upang labanan ang tumor.

Gumamit ng berdeng fluorescent protein (GFP) upang mai-localize ang mga cell sa loob ng isang tisyu. Gamit ang recombinant na teknolohiya ng DNA, ang gene ng GFP ay ipinakilala sa mga tiyak na mga cell ng isang kumpletong hayop.

Kamakailang Mga Halimbawa ng Pananaliksik sa Cell Biology

Dalawang halimbawa ng mga artikulo na nai-publish sa journal Nature Cell Biology Review ang napili. Ito ang mga sumusunod:

Papel ng pamana ng epigenetic sa mga hayop (Pérez at Ben Lehner, 2019)

Natuklasan na ang iba pang mga molekula, bilang karagdagan sa pagkakasunud-sunod ng genome, ay maaaring maglipat ng impormasyon sa pagitan ng mga henerasyon. Ang impormasyong ito ay maaaring mabago ng mga kondisyon ng physiological at kapaligiran ng mga nakaraang henerasyon.

Kaya, mayroong impormasyon sa DNA na hindi nauugnay sa pagkakasunud-sunod (covalent modification ng mga histones, DNA methylation, maliit na RNAs) at impormasyon na independiyente sa genome (microbiome).

Sa mga mamalya, ang malnutrisyon o mahusay na nutrisyon ay nakakaapekto sa glucose sa metabolismo ng glucose. Ang mga epekto ng paternal ay hindi palaging pinagsama ng mga gamet, ngunit maaari silang kumilos nang hindi direkta sa pamamagitan ng ina.

Ang bakterya ay maaaring magmana sa pamamagitan ng ina sa pamamagitan ng kanal ng pagsilang, o sa pamamagitan ng pagpapasuso. Sa mga daga, ang isang diyeta na mababa sa hibla ay gumagawa ng pagbawas sa iba't ibang taxonomic ng microbiome sa mga henerasyon. Kalaunan, ang pagkalipol ng mga subpopulasyon ng mga microorganism ay nangyayari.

Ang regulasyon ng Chromatin at therapy sa kanser (Valencia at Kadoch, 2019)

Sa kasalukuyan, ang mga mekanismo na namamahala sa istraktura ng chromatin at ang papel nito sa sakit ay kilala. Sa prosesong ito, ang pagbuo ng mga pamamaraan na nagpapahintulot sa pagkilala sa pagpapahayag ng mga oncogen genes at ang pagtuklas ng mga therapeutic target ay naging susi.

Ang ilan sa mga pamamaraan na ginamit ay chromatin immunoprecipitation na sinusundan ng pagkakasunud-sunod (ChIP-seq), pagkakasunud-sunod ng RNA (RNA-seq), chromatin transpoaccessible assay gamit ang pagkakasunud-sunod (ATAC-seq).

Sa hinaharap, ang paggamit ng CRISPR - Cas9 teknolohiya at RNA panghihimasok ay magkakaroon ng papel sa pag-unlad ng mga therapy sa kanser.

Mga Sanggunian

1. Alberts, B., Bray, D., Hopkin, K., Johnson, AD, Lewis, J., Raff, M., … & Walter, P. (2013). Mahalagang Cell Biology. Garland Science.
2. Bolsaver, SR, Shephard, EA, White, HA, & Hyams, JS (2011). Cell Biology: isang maikling kurso. John Wiley at Mga Anak.
3. Cooper, GM, & Hausman, RE (2004). Ang cell: Molekular na diskarte. Medicinska naklada.
4. Lodish, H., Berk, A., Zipursky, SL, Matsudaira, P., Baltimore, D., & Darnell, J. (2000). Ika-4 na edisyon ng molekular na cell. Pambansang Center para sa Impormasyon sa Biotechnology, Bookshelf.
5. Solomon, EP, Berg, LR, & Martin, DW (2011). Biology (ika-9 ed.). Brooks / Cole, Cengage Learning: USA.