La biologia cellulare (ex citologia ) è una disciplina scientifica che studia le cellule , dal punto di vista strutturale e funzionale, e utilizzata per applicazioni in biotecnologia .
È interessata all'ecosistema cellulare, cioè all'equilibrio dinamico e autoregolato delle funzioni cellulari, in un contesto normale o disturbato. Il campo della biologia cellulare riguarda una moltitudine di reazioni chimiche coordinate e meccanismi di regolazione fine tra milioni di componenti micro e nanoscopici. Questi componenti garantiscono l'architettura e il funzionamento della cellula a lungo termine.
La pratica della biologia cellulare implica sia l'implementazione di semplici tecniche artigianali, sia tecnologie complesse dal punto di vista dei processi e delle apparecchiature. In base alla natura dell'elemento cellulare studiato (ad esempio: DNA , RNA , proteina , complesso proteico, metabolita , organello , membrana, ecc.) E in base alle funzioni cellulari analizzate (spostamento, metabolismo, morfologia, attività enzimatica, via di segnalazione , health cellular ...) vengono scelte diverse tecnologie.
Va notato che la crescente conoscenza in biologia (parallelamente a spettacolari progressi tecnologici) oggi associa, e talvolta anche confonde, le nozioni di biologia cellulare e biologia molecolare, poi unite nell'espressione “biologia cellulare e molecolare”.
Prima del periodo rinascimentale , era difficile immaginare l'esistenza di organismi viventi troppo piccoli per essere visti ad occhio nudo, o credere che potessero danneggiare grandi ospiti, così come lì era difficile immaginare che gli esseri viventi potessero essere composti di cellule. In generale, l'esistenza di microrganismi fu negata fino al 1677 quando furono visti e descritti da Antoni van Leeuwenhoek (1632-1723), un commerciante di lino a Delft ( Paesi Bassi ), che non aveva una formazione scientifica ma grande pazienza e curiosità. Riesce ad ottenere ingrandimenti elevati (X 300) grazie ad un semplice microscopio composto da un'unica piccola lente quasi sferica. Nelle sue lettere pubblicate dalla Royal Society di Londra , ha descritto un mondo completamente nuovo, prima invisibile, composto da "animalcules" (ora riconosciuti come batteri e protozoi) la cui mobilità mostrava che erano vivi.
D'altra parte, la cella fu scoperta dall'inglese Robert Hooke (1635-1703) nel 1665 . Ha osservato sottili fette di sughero con l'aiuto di una semplice lente d'ingrandimento e così ha notato la sua struttura in quelle piccole. Ha chiamato queste capanne cellula , perché gli ricordavano le celle dei monaci. Il termine, originariamente latino, dava cell in inglese e cell in francese. Possiamo notare che le cellule osservate da Robert Hooke erano cellule morte e svuotate del loro contenuto.
| Ricercatore | Vita | Scoperta | Organizzazione | Nuova parola | Anno | città |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Robert Brown | 1773-1858 |
Movimento browniano
nucleo cellulare |
impianti | nucleo | 1827
1831 |
Londra |
| Matthias schleiden | 1804-1881 | Teoria cellulare, divisione del nucleo
l'embrione proviene da una cellula |
impianti | 1838 | Jena | |
| Theodor Schwann | 1810-1882 | Teoria cellulare, divisione del nucleo
l'uovo, la cellula iniziale dell'embrione |
animali | metabolismo | 1837
1839 |
Berlino |
| Karl Bogislaus Reichert | 1811-1883 | 4 spermatozoi
per 1 spermatogonia |
nematode | aster | 1849 | Breslavia |
| Rudolf Virchow | 1821-1902 | omnis cellula e cellula | 1855 | Würzburg | ||
| Hermann Munk | 1839-1912 | 4 spermatozoi
per 1 spermatogonia |
ascarid | 1858 | Berlino | |
| Albert von Kölliker | 1817-1905 | Sviluppo di
tecniche istologiche |
citoplasma | 1863 | Würzburg | |
| Rudolf Leuckart | 1822-1898 | 4 spermatozoi
per 1 spermatogonia |
nematode | Lipsia | ||
| Otto Bütschli | 1848-1920 | mitosi, fecondazione | nematode | Zona di direzione | 1875 | Heidelberg |
| Eduard Strasburger | 1844-1912 | meiosi | gimnosperme | 1875 | Jena | |
| Oscar Hertwig | 1859-1932 | fecondazione | riccio di mare | spermakern, eikern | 1876 | Berlino |
| Hermann Fol | 1845-1892 | penetrazione dello sperma
nell'ovocita |
stella marina | junk amphiaster | 1879 | Ginevra |
| Walther flemming | 1843-1905 | mitosi | salamandra | cromatina
mitosi |
1878-1882 | Kiel |
| August weismann | 1834-1914 | non ereditabilità
personaggi acquisiti |
riccio di mare | plasma germinale
linea germinale |
1880
1892 |
Friburgo in Brisgovia |
| Edouard van Beneden | 1846-1910 | descrizione della meiosi
ovociti e spermatociti |
coniglio
ascarid |
pronucleo maschile e
pronucleo femminile |
1875
1883-1887 |
sughero |
| Theodor Boveri | 1862-1915 | teoria cromosomica dell'ereditarietà | ascarid
riccio di mare |
1885-1890
1891-1910 |
Monaco | |
| Heinrich waldeyer | 1836-1921 | cromosoma | 1888 | Berlino | ||
| Hans de Winiwarter | 1875-1949 | meccanismi di meiosi | mammiferi | 1901-1909 | sughero | |
| John ES Moore
con JB Farmer |
1870-1947
? |
sinapsi
meiosi |
1892
1905 |
Londra | ||
| Edmund Beecher Wilson | 1856-1939
1861-1912 |
Determinazione del sesso
dai cromosomi XY |
uomo
insetto |
1905 | New York | |
| Thomas hunt morgan | 1866-1945 | ricombinazione genetica | drosophila | crossover | 1911 | New York |
La biologia cellulare è nata con l'invenzione del primo microscopio ottico (fotonico) di Antoni van Leeuwenhoek .
Lo studio dei microrganismi (compresi i batteri ) divenne veramente accessibile solo con lo sviluppo di un efficiente microscopio ottico composto (multilentil) intorno al 1825.
Rudolf Virchow ( 1821 - 1902 ), fisiologo tedesco è l'autore dell'adagio "omni cellula e cellula", o come lo pubblicò nel 1858 su Cellularpathology "Dove appare una cellula, ci deve essere stata un'altra cellula prima" "Ogni animale appare come la somma delle unità vitali, ognuna delle quali porta in sé tutte le caratteristiche della vita. "
La cella è quindi un involucro separato dall'esterno da una membrana in grado di filtrare selettivamente gli scambi.
Fino al XIX ° secolo , gli organismi viventi sono stati classificati come animali o piante secondo ovvie differenze di forma e costituzione, derivanti da differenze fondamentali nella loro modalità di nutrizione.
A seconda della struttura cellulare osservata e della funzione cellulare studiata, viene utilizzata un'ampia varietà di procedure e materiali:
Per colture cellulari: terreni di coltura, contenitori, incubatori, sistemi per la regolazione dei parametri fisico-chimici del terreno, superfici a contatto con le cellule, colture aderenti e in sospensione, ecc.
Per l'analisi del DNA: purificazione, Southern blot, PCR, citogenetica, DNA chip (biochip) ...
Per l'analisi dell'RNA: purificazione, Northern blot, RT-PCR, RT-qPCR, trascrizione in vitro, interferenza dell'RNA, chip RNA ( trascrittomica ), sequenziamento di Sanger, sequenziamento ad alto rendimento, ecc.
Per l'analisi delle proteine: purificazione, ELISA, immunoistochimica, western blot, co-immunoprecipitazione ...
Per l'analisi dei metaboliti: diverse tecnologie di separazione e rilevamento.
Per l'analisi degli organelli: purificazione, immunoistochimica, test enzimatici ...
Per l'analisi della membrana: purificazione, tecnologie specifiche per funzioni associate (es. Patch-clamp).
Per l'analisi dello spostamento (migrazione, invasione, adesione, aptotassi, ecc.): Esami specifici spesso mediante microscopia.
Per l'analisi della salute delle cellule (ciclo cellulare, citotossicità, apoptosi, genotossicità, senescenza, stress ossidativo, ecc.): Numerosi test specifici.
Si noterà che diversi tipi di microscopi e citometri vengono utilizzati per l'analisi di quasi tutte le strutture cellulari sopra elencate.
Inoltre, altre tecnologie nel campo dell'ingegneria cellulare possono essere utilizzate nella biologia cellulare: DNA ricombinante, mutagenesi, trasferimento genico, gene reporter, trasferimento di proteine, ecc.