HÜCRE BIYOLOJISI: TARIH, NE ÇALIŞTIĞI, UYGULAMALARI VE KAVRAMLARI - BIYOLOJI - 2025

Hücre Biyolojisi hücre hayatın tüm yönlerini inceleyen biyoloji dalıdır. Yani yeryüzündeki canlıları oluşturan hücrelerin yapısı, işlevi, evrimi ve davranışıyla; başka bir deyişle, doğumunda, yaşamında ve ölümünde bulunan her şey.

Biyokimya, biyofizik, moleküler biyoloji, hesaplama bilimleri, gelişimsel ve davranışsal biyoloji ve evrimsel biyolojinin öne çıktığı, her biri kendi yaklaşımı ve belirli soruları yanıtlamak için kendi deney stratejileri.

Mikroskop silüeti (Kaynak: Karen Arnold, Wikimedia Commons)

Hücre teorisi, tüm canlıların hücrelerden oluştuğunu belirttiğinden, hücre biyolojisi hayvanlar, bitkiler, bakteriler, arkeler, algler veya mantarlar arasında ayrım yapmaz ve tek tek hücrelere veya doku ve organlara ait hücrelere odaklanabilir. aynı çok hücreli birey.

Bu nedenle, deneysel bir bilim olduğu için (tanımlayıcı olmaktan ziyade), bu biyoloji dalındaki araştırma, hücrenin üst yapısının incelenmesi için mevcut yöntemlere ve işlevlerine (mikroskopi, santrifüj, kültür) bağlıdır. in vitro vb.)

Hücre biyolojisinin tarihi

Bazı yazarlar hücre biyolojisinin doğuşunun, 1839'da Schleiden ve Schwann tarafından önerilen hücre teorisinin ortaya çıkmasıyla gerçekleştiğini düşünüyor.

Bununla birlikte, hücrelerin yıllar önce, bir mantar tabakasının ölü dokusunu oluşturan hücreleri ilk kez 1665'te gören Robert Hooke'un ilk bulgularından başlayarak, tanımlanmış ve çalışılmış olduğunu dikkate almak önemlidir; ve yıllar sonra mikroskop altında farklı mikroorganizmalarla örnekler gözlemleyen Antoni van Leeuwenhoek ile devam etti.

Robert Hooke'un Portresi (Kaynak: Gustav VH, Wikimedia Commons aracılığıyla)

Hooke, Leeuwenhoek Schleiden ve Schwann'ın çalışmalarından sonra, birçok yazar, iç yapıları ve işleyişiyle ilgili ayrıntıların rafine edildiği hücreler üzerinde çalışma görevine de adadılar: ökaryotik hücrelerin çekirdeği, DNA ve kromozomlar, mitokondri, endoplazmik retikulum, Golgi kompleksi vb.

20. yüzyılın ortalarında, moleküler biyoloji alanında önemli bir ilerleme görüldü. Bu, 1950'lerde hücre biyolojisinin de önemli bir büyüme yaşadığı gerçeğini etkiledi, çünkü o yıllarda canlı organizmalardan izole edilmiş hücreleri in vitro olarak korumak ve çoğaltmak mümkündü.

Mikroskopi, santrifüjleme, kültür ortamının formülasyonu, protein saflaştırması, mutant hücre hatlarının tanımlanması ve manipülasyonundaki gelişmeler, diğer şeylerin yanı sıra, kromozomlar ve nükleik asitlerle deneyler, hücre biyolojisinin hızlı ilerlemesi için bir emsal oluşturdu. şimdiki dönem.

Ne okuyorsun? (çalışmanın amacı)

Hücre biyolojisi, prokaryotik ve ökaryotik hücrelerin incelenmesinden sorumludur; oluşum sürecini, yaşamını ve ölümünü inceler. Genellikle sinyal mekanizmalarına ve hücre zarlarının yapılandırılmasına, ayrıca hücre iskeletinin ve hücre polaritesinin organizasyonuna odaklanabilir.

Aynı zamanda morfogenezi, yani hücrelerin morfolojik olarak nasıl geliştiğini ve yaşamları boyunca "olgunlaşan" ve dönüşen hücrelerin zamanla nasıl değiştiğini açıklayan mekanizmaları da inceler.

Saccharomyces cerevisiae türünün maya hücreleri.

Hücre biyolojisi, ökaryotik hücreler (çekirdek, endoplazmik retikulum, Golgi kompleksi, mitokondri, kloroplastlar, hücre biyolojisi, lizozomlar, peroksizomlar, glikozomlar, vakuoller, glioksisomlar, vb.).

Aynı zamanda genomların, organizasyonlarının ve genel olarak nükleer işlevlerin incelenmesini de içerir.

Hücre biyolojisinde, tüm canlı organizmaları oluşturan hücrelerin şekli, boyutu ve işlevi ile içlerinde meydana gelen kimyasal süreçler ve sitozolik bileşenleri (ve hücre altı konumları) arasındaki etkileşim incelenir ve çevreleriyle birlikte hücreler.

Hücre biyolojisindeki temel kavramlar

Bir hücrenin bölünmesini gösteren resim. Kaynak: Pixabay.com

Hücre biyolojisi alanına girmek, bazı temel bilgileri veya temel kavramları hesaba katarken basit bir görevdir, çünkü bunlarla ve mantık kullanımıyla hücrelerin karmaşık dünyasını derinlemesine anlamak mümkündür.

Hücreler

Doğadaki iki hücre türünün şeması: ökaryotlar ve prokaryotlar. Ana bölümler aralarındaki farkları göstererek gösterilmiştir (Kaynak: Makine tarafından okunabilen bir yazar sağlanmamıştır. Mortadelo2005 varsayılmıştır (telif hakkı taleplerine göre). Wikimedia Commons aracılığıyla)

Panoramada dikkate alınması gereken temel kavramlar arasında, hücrelerin yaşamın temel birimleri olduğu yani "yaşayan" diyebileceğimiz organizmaların inşasına izin veren "bloklar" olduğu ve hepsi bu bir zarın varlığı sayesinde hücre dışı ortamdan ayrılırlar.

Belirli bir dokudaki boyutu, şekli veya işlevi ne olursa olsun, tüm hücreler canlıları karakterize eden aynı temel işlevleri yerine getirir: büyürler, beslenirler, çevreyle etkileşime girerler ve çoğalırlar.

DNA

DNA molekülü. Kaynak: wikipedia.org

Ökaryotik hücreler ve prokaryotik hücreler, sitosolik organizasyonlarına göre temelde farklı olsa da, akılda tutulan hücre ne olursa olsun, istisnasız hepsinin içinde deoksiribonükleik asit (DNA) bulunur, bu da bir moleküldür " bir hücrenin yapısal, morfolojik ve işlevsel düzlemleri ”.

Cytosol

Bir hayvan hücresi ve parçalarının şeması. Sitozol, alt kısımda adlandırılır. (Kaynak: Alejandro Porto, Wikimedia Commons)

Ökaryotik hücreler, hayati süreçlerine katkıda bulunan farklı işlevler için sitozollerinde özelleşmiş organellere sahiptir. Bu organeller, besin maddelerinden enerji üretimi, birçok hücresel proteinin sentezi, paketlenmesi ve taşınması ve ayrıca büyük parçacıkların ithalatı ve sindirimini gerçekleştirir.

Hücre iskeleti

Hücreler, şeklini koruyan, proteinlerin ve bunları kullanan organellerin hareketini ve taşınmasını yöneten ve ayrıca tüm hücrenin hareketine veya yer değiştirmesine yardımcı olan bir iç hücre iskeletine sahiptir.

Tek hücreli ve çok hücreli organizmalar

Tek hücreli ve çok hücreli organizmalar vardır (hücre sayısı oldukça değişken). Hücre biyolojisi çalışmaları genellikle hücre tipine (prokaryotlar veya ökaryotlar) ve organizmanın tipine (bakteri, hayvan veya bitki) göre tanımlanan "model" organizmalara odaklanır.

Genler

Genler, dünyadaki tüm hücrelerde bulunan DNA moleküllerinde kodlanmış bilgilerin bir parçasıdır.

Bunlar yalnızca bir proteinin dizisini belirlemek için gerekli bilgilerin depolanması ve taşınması işlevlerini yerine getirmekle kalmaz, aynı zamanda önemli düzenleyici ve yapısal işlevleri de yerine getirir.

Hücre Biyolojisi Uygulamaları

Tıp, biyoteknoloji ve çevre gibi alanlarda hücre biyolojisi için çok sayıda uygulama vardır. İşte bazı uygulamalar:

Kromozomların floresan in situ boyama ve hibridizasyonu (FISH), kanser hücrelerinde kromozomal translokasyonları tespit edebilir.

DNA "çipinin" mikrodizileri teknolojisi, büyümesi sırasında mayanın gen ekspresyonunun kontrolünü bilmeye izin verir. Bu teknoloji, insan genlerinin farklı dokularda ve kanser hücrelerinde ifadesini anlamak için kullanılmıştır.

Ara filaman proteinlerine özgü floresans etiketli antikorlar, bir tümörün kaynaklandığı dokunun bilinmesini mümkün kılar. Bu bilgiler, doktorun tümörle savaşmak için en uygun tedaviyi seçmesine yardımcı olur.

Bir doku içindeki hücreleri lokalize etmek için yeşil floresan proteinin (GFP) kullanımı. Rekombinant DNA teknolojisi kullanılarak, GFP geni tam bir hayvanın spesifik hücrelerine dahil edilir.

Hücre Biyolojisinde Güncel Araştırma Örnekleri

Nature Cell Biology Review dergisinde yayınlanan iki makale örneği seçildi. Bunlar aşağıdaki gibidir:

Hayvanlarda epigenetik kalıtımın rolü (Pérez ve Ben Lehner, 2019)

Genom dizisine ek olarak diğer moleküllerin de nesiller arasında bilgi aktarabileceği keşfedildi. Bu bilgi, önceki nesillerin fizyolojik ve çevresel koşulları tarafından değiştirilebilir.

Dolayısıyla, DNA'da diziyle ilişkili olmayan bilgiler (histonların kovalent modifikasyonları, DNA metilasyonu, küçük RNA'lar) ve genomdan bağımsız bilgi (mikrobiyom) vardır.

Memelilerde yetersiz beslenme veya iyi beslenme yavruların glikoz metabolizmasını etkiler. Babalık etkilerine her zaman gamet aracılık etmez, ancak dolaylı olarak anne aracılığıyla hareket edebilirler.

Bakteriler doğum kanalından veya emzirme yoluyla anneden geçebilir. Farelerde, lif oranı düşük bir diyet, mikrobiyomun taksonomik çeşitliliğinde nesiller boyunca bir azalma sağlar. Sonunda, mikroorganizmaların alt popülasyonlarının yok olması meydana gelir.

Kromatin düzenlenmesi ve kanser tedavisi (Valencia ve Kadoch, 2019)

Şu anda, kromatinin yapısını ve hastalıktaki rolünü yöneten mekanizmalar bilinmektedir. Bu süreçte, onkojenik genlerin ekspresyonunu belirlemeye ve terapötik hedeflerin keşfine izin veren tekniklerin geliştirilmesi anahtar olmuştur.

Kullanılan tekniklerden bazıları, kromatinin immünopresipitasyonunu takiben sekanslama (ChIP-sekans), RNA sekanslama (RNA sekansı), sekanslama kullanılarak transpoaccessible kromatin testidir (ATAC-seq).

Gelecekte, CRISPR - Cas9 teknolojisinin kullanımı ve RNA interferansı, kanser tedavilerinin geliştirilmesinde rol oynayacak.

Referanslar

1. Alberts, B., Bray, D., Hopkin, K., Johnson, AD, Lewis, J., Raff, M.,… & Walter, P. (2013). Temel Hücre Biyolojisi. Garland Bilimi.
2. Bolsaver, SR, Shephard, EA, White, HA ve Hyams, JS (2011). Hücre Biyolojisi: kısa bir kurs. John Wiley & Sons.
3. Cooper, GM ve Hausman, RE (2004). Hücre: Moleküler yaklaşım. Medicinska naklada.
4. Lodish, H., Berk, A., Zipursky, SL, Matsudaira, P., Baltimore, D. ve Darnell, J. (2000). Moleküler hücre biyolojisi 4. baskı. Ulusal Biyoteknoloji Bilgi Merkezi, Kitaplık.
5. Solomon, EP, Berg, LR ve Martin, DW (2011). Biyoloji (9. baskı). Brooks / Cole, Cengage Learning: ABD.