细胞生物学：历史，研究内容，应用和概念 - 生物学 - 2025

在细胞生物学是生物学中研究细胞生活的各个方面的分支。就是说，通过构成地球上生物的细胞的结构，功能，进化和行为；换句话说，一切与生俱来的生命。

它是一门综合了大量知识的科学，其中生物化学，生物物理学，分子生物学，计算科学，发育和行为生物学以及进化生物学脱颖而出，每种方法都有自己的方法，他们自己的实验策略来回答特定问题。

显微镜的轮廓（资料来源：Karen Arnold通过Wikimedia Commons）

由于细胞理论指出所有生物都是由细胞组成的，因此细胞生物学无法区分动物，植物，细菌，古细菌，藻类或真菌，而是可以专注于单个细胞或属于其组织和器官的细胞。相同的多细胞个体。

因此，由于它是一门实验科学（而不是描述性的），因此在生物学的这一分支中的研究取决于可用于研究细胞超微结构及其功能（显微镜，离心，培养）的方法。体外等）

细胞生物学的历史

一些作者认为细胞生物学的诞生是随着Schleiden和Schwann在1839年提出的细胞理论的出现而发生的。

但是，重要的是要考虑到对这些细胞的描述和研究已经很多年了，首先是罗伯特·胡克（Robert Hooke）的首次发现，他在1665年首次看到了构成软木片死亡组织的细胞。并与安东尼·范·列文虎克（Antoni van Leeuwenhoek）继续，后者几年后在显微镜下观察了具有不同微生物的样品。

罗伯特·胡克（Robert Hooke）的肖像（来源：Gustav VH，通过Wikimedia Commons）

在Hooke，Leeuwenhoek Schleiden和Schwann的工作之后，许多作者还致力于研究细胞的任务，其中详细介绍了它们的内部结构和功能：真核细胞核，DNA和染色体，线粒体，内质网，高尔基体等

在20世纪中叶，分子生物学领域取得了长足发展。这影响了一个事实，即在1950年代，细胞生物学也经历了可观的增长，因为在那些年中，有可能在体外维持和繁殖从活生物体中分离出来的细胞。

显微镜技术，离心分离，培养基配制，蛋白质纯化，突变细胞系鉴定和操作，染色体和核酸实验等方面的进展为细胞生物学快速发展提供了先例。当前时代。

你学什么？（研究对象）

细胞生物学负责原核和真核细胞的研究。他研究自己的形成过程，他的生活和死亡。它通常可以专注于信号传导机制和细胞膜结构，以及细胞骨架和细胞极性的组织。

它还研究形态发生，即描述细胞如何形态发展以及生命中“成熟”和转化的细胞如何随时间变化的机制。

酿酒酵母菌种的酵母细胞。

对于真核细胞（细胞核，内质网，高尔基体，线粒体，叶绿体，真核细胞），细胞生物学包括与流动性和能量代谢以及其内部细胞器的动力学和生物发生有关的主题。溶酶体，过氧化物酶体，糖体，液泡，乙醛酸体等）。

它也包括对基因组，其组织和总体核功能的研究。

在细胞生物学中，研究了构成所有活生物体的细胞的形状，大小和功能，以及它们内部发生的化学过程以及它们的胞质成分（及其亚细胞位置）之间的相互作用。细胞及其环境。

细胞生物学的基本概念

细胞分裂的例证。资料来源：foto.com

考虑到一些基础知识或基本概念，进入细胞生物学领域是一项简单的任务，因为有了这些基础知识或使用理性，就有可能深入了解细胞的复杂世界。

细胞

自然界中两种细胞的设计：真核生物和原核生物。显示了主要部分，并显示了它们之间的差异（来源：未提供机器可读的作者。假定为Mortadelo2005（基于版权声明）。通过Wikimedia Commons）

在全景图中必须考虑的基本概念中，有一个概念是细胞是生命的基本单位，也就是说，它们是允许构建我们可以称为“生命”的生物的“块”。由于存在膜，它们与细胞外环境分离。

不论它们的大小，形状或在特定组织中的功能如何，所有细胞都执行表征生物的相同基本功能：它们生长，觅食，与环境相互作用以及繁殖。

脱氧核糖核酸

DNA分子。资料来源：Wikipedia.org

尽管存在真核细胞和原核细胞，它们的胞质结构根本不同，但是无论人们想到什么细胞，所有细胞内都无一例外地都具有脱氧核糖核酸（DNA），这种分子可以容纳“细胞的结构，形态和功能平面。

胞质溶胶

动物细胞及其部分的示意图。胞质溶胶在底部命名。（来源：亚历杭德罗·波尔图，通过维基共享资源）

真核细胞在其细胞质中具有专门的细胞器，以发挥不同的功能，从而促进其生命过程。这些细胞器通过营养物质，多种细胞蛋白的合成，包装和运输以及大颗粒的进口和消化来进行能量生产。

细胞骨架

细胞具有维持形状的内部细胞骨架，可指导蛋白质和使用它们的细胞器的运动和运输，并有助于整个细胞的运动或移位。

单细胞和多细胞生物

有单细胞和多细胞生物（其细胞数量高度可变）。细胞生物学研究通常集中在“模型”生物上，根据细胞的类型（原核生物或真核生物）和生物的类型（细菌，动物或植物）进行定义。

基因

基因是存在于地球上所有细胞中的DNA分子编码信息的一部分。

这些不仅在确定蛋白序列所需的信息的存储和运输中发挥作用，而且还发挥重要的调节和结构功能。

细胞生物学应用

细胞生物学在医学，生物技术和环境等领域有大量应用。以下是一些应用程序：

染色体的荧光原位染色和杂交（FISH）可以检测癌细胞中的染色体易位。

DNA“芯片”微阵列技术可以了解酵母在其生长过程中基因表达的控制。这项技术已被用来了解人类基因在不同组织和癌细胞中的表达。

对中间细丝蛋白具有特异性的荧光标记抗体可以了解肿瘤起源的组织。这些信息有助于医生选择最合适的治疗方法来对抗肿瘤。

使用绿色荧光蛋白（GFP）定位组织内的细胞。使用重组DNA技术，将GFP基因导入完整动物的特定细胞中。

细胞生物学的最新研究实例

选择了发表在《自然细胞生物学评论》杂志上的两个文章示例。这些是以下内容：

表观遗传在动物中的作用（Pérezand Ben Lehner，2019）

已经发现，除了基因组序列之外，其他分子也可以在世代之间传递信息。可以通过前几代的生理和环境条件来修改此信息。

因此，DNA中存在与序列不相关的信息（组蛋白的共价修饰，DNA甲基化，小RNA）和与基因组无关的信息（微生物组）。

在哺乳动物中，营养不良或营养不良会影响后代的葡萄糖代谢。父亲效应并非总是由配子介导，但它们可以通过母亲间接起作用。

细菌可以通过产道或母乳喂养通过母亲遗传。在小鼠中，低纤维饮食会导致微生物组的分类多样性随世代减少。最终，发生了微生物亚群的灭绝。

染色质调节和癌症治疗（Valencia and Kadoch，2019）

目前，控制染色质结构及其在疾病中的作用的机制是已知的。在此过程中，开发能够鉴定致癌基因表达和发现治疗靶点的技术至关重要。

使用的一些技术是染色质的免疫沉淀，然后测序（ChIP-seq），RNA测序（RNA-seq），使用测序的可转移染色质测定（ATAC-seq）。

将来，使用CRISPR – Cas9技术和RNA干扰将在癌症疗法的发展中发挥作用。

参考文献

1. 艾伯茨（Alberts，B.），布雷（Bray），D。，霍普金（Hopkin），K。，约翰逊（AD），路易斯（Lewis），J。基本细胞生物学。花环科学。
2. Bolsaver，SR，Shephard，EA，White，HA，&Hyams，JS（2011）。细胞生物学：短期课程。约翰·威利父子。
3. 库珀，总经理，豪斯曼，稀土（2004）。细胞：分子方法。Medicinska naklada。
4. Lodish，H.，Berk，A.，Zipursky，SL，Matsudaira，P.，Baltimore，D.，&Darnell，J.（2000年）。分子细胞生物学第4版。国家生物技术信息中心，书架。
5. 所罗门（EP），伯格（LR）和马丁（DW）（2011）。生物学（第9版）。Brooks / Cole，参与学习：美国。