세포 생물학 : 역사, 연구 대상, 응용 및 개념 - 생물학 - 2025

세포 생물학은 세포 삶의 모든 측면을 연구하는 생물학의 한 분과입니다. 즉, 지구상의 생명체를 구성하는 세포의 구조, 기능, 진화 및 행동과 함께; 즉, 그의 출생, 삶과 죽음에 내재 된 모든 것.

그것은 많은 양의 지식을 통합하는 과학이며, 그중 생화학, 생물 물리학, 분자 생물학, 전산 과학, 발달 및 행동 생물학 및 진화 생물학이 각각 고유 한 접근 방식과 특정 질문에 답하기위한 자체 실험 전략.

현미경의 실루엣 (출처 : Wikimedia Commons를 통한 Karen Arnold)

세포 이론에 따르면 모든 생물은 세포로 구성되어 있기 때문에 세포 생물학은 동물, 식물, 박테리아, 고세균, 조류 또는 곰팡이를 구별하지 않으며 개별 세포 또는 조직과 기관에 속한 세포에 초점을 맞출 수 있습니다. 동일한 다세포 개체.

따라서 이것은 설명이 아닌 실험 과학이기 때문에이 생물학 분야의 연구는 세포 미세 구조 및 그 기능 (현미경, 원심 분리, 배양) 연구에 사용할 수있는 방법에 따라 달라집니다. 체외 등)

세포 생물학의 역사

일부 저자는 1839 년 Schleiden과 Schwann이 제안한 세포 이론의 출현과 함께 세포 생물학의 탄생이 일어났다 고 생각합니다.

그러나 1665 년에 처음으로 코르크 시트의 죽은 조직을 구성하는 세포를 본 Robert Hooke의 첫 발견부터 시작하여 세포가 수년 전에 설명되고 연구되었다는 것을 고려하는 것이 중요합니다. Antoni van Leeuwenhoek은 몇 년 후 현미경으로 다른 미생물을 가진 샘플을 관찰했습니다.

Robert Hooke의 초상화 (출처 : Gustav VH, via Wikimedia Commons)

Hooke, Leeuwenhoek Schleiden 및 Schwann의 작업이 끝난 후, 많은 저자들은 세포 연구 작업에 전념했습니다. 세포의 내부 구조와 기능에 대한 세부 사항이 개선되었습니다. 진핵 세포의 핵, DNA 염색체, 미토콘드리아, 소포체, 골지 복합체 등

20 세기 중반에 분자 생물학 분야는 상당한 진전을 보였습니다. 이것은 1950 년대에 세포 생물학도 상당한 성장을 경험했다는 사실에 영향을 미쳤습니다. 그 당시에는 살아있는 유기체로부터 분리 된 세포를 체외에서 유지하고 증식시키는 것이 가능했기 때문입니다.

현미경, 원심 분리, 배양 배지의 공식화, 단백질 정제, 돌연변이 세포주의 식별 및 조작, 염색체 및 핵산 실험 등의 발전은 무엇보다도 세포 생물학의 급속한 발전을위한 선례를 세웠습니다. 현재 시대.

당신은 무엇을 공부합니까? (연구 대상)

세포 생물학은 원핵 및 진핵 세포의 연구를 담당합니다. 그는 그의 형성 과정, 그의 삶과 죽음을 연구합니다. 일반적으로 신호 메커니즘과 세포막의 구조화, 세포 골격 및 세포 극성의 구성에 초점을 맞출 수 있습니다.

또한 형태 형성, 즉 세포가 형태 학적으로 어떻게 발달하는지, 그리고 시간이 지남에 따라 "성숙"되고 변형되는 세포가 어떻게 변하는지를 설명하는 메커니즘을 연구합니다.

Saccharomyces cerevisiae 종의 효모 세포.

세포 생물학에는 진핵 세포 (핵, 소포체, 골지 복합체, 미토콘드리아, 엽록체, 리소좀, 퍼 옥시 좀, 글리코 좀, 액포, 글리 옥시 좀 등).

또한 게놈, 그 조직 및 일반적인 핵 기능에 대한 연구도 포함됩니다.

세포 생물학에서는 모든 살아있는 유기체를 구성하는 세포의 모양, 크기 및 기능뿐만 아니라 세포 내부에서 발생하는 화학적 과정과 세포질 구성 요소 (및 세포 아래 위치)와의 상호 작용에 대해 연구합니다. 환경과 세포.

세포 생물학의 필수 개념

세포 분열의 그림. 출처 : pixabay.com

세포 생물학 분야에 들어가는 것은 몇 가지 기본 지식이나 필수 개념을 고려할 때 간단한 작업입니다. 왜냐하면 이것들과 이성을 사용하면 복잡한 세포 세계를 깊이 이해할 수 있기 때문입니다.

세포

자연에서 두 가지 유형의 세포, 즉 진핵 생물과 원핵 생물의 계획. 주요 부분은 그 차이점을 보여줍니다.

파노라마에서 고려해야 할 기본 개념 중 하나는 세포가 생명의 기본 단위라는 개념입니다. 그들은 막의 존재 덕분에 세포 외 환경과 분리됩니다.

특정 조직의 크기, 모양 또는 기능에 관계없이 모든 세포는 생물을 특징 짓는 동일한 기본 기능을 수행합니다. 즉, 성장, 먹이, 환경과 상호 작용, 번식합니다.

DNA

DNA 분자. 출처 : wikipedia.org

세포질 조직과 관련하여 근본적으로 다른 진핵 세포와 원핵 세포가 있지만, 염두에 두는 세포가 무엇이든 예외없이 모두 내부에 데 옥시 리보 핵산 (DNA)을 가지고 있습니다. 세포의 구조적, 형태 학적, 기능적 평면.

사이토 솔

동물 세포와 그 부분의 다이어그램. 세포질은 바닥에 이름이 있습니다. (출처 : Alejandro Porto via Wikimedia Commons)

진핵 세포는 중요한 과정에 기여하는 다양한 기능을 위해 세포질에 특화된 세포 기관을 가지고 있습니다. 이 세포 기관은 영양 물질로부터 에너지 생산, 많은 세포 단백질의 합성, 포장 및 수송, 그리고 큰 입자의 수입 및 소화를 수행합니다.

세포 골격

세포는 모양을 유지하고 단백질과이를 사용하는 세포 기관의 이동과 수송을 지시하고 전체 세포의 이동 또는 변위를 돕는 내부 세포 골격을 가지고 있습니다.

단세포 및 다세포 유기체

단세포 및 다세포 유기체가 있습니다 (세포 수가 매우 가변적 임). 세포 생물학 연구는 일반적으로 세포 유형 (원핵 생물 또는 진핵 생물) 및 유기체 유형 (박테리아, 동물 또는 식물)에 따라 정의 된 "모델"유기체에 초점을 맞 춥니 다.

유전자

유전자는 지구상의 모든 세포에 존재하는 DNA 분자에 암호화 된 정보의 일부입니다.

이는 단백질의 서열을 결정하는 데 필요한 정보의 저장 및 전송 기능을 수행 할뿐만 아니라 중요한 규제 및 구조적 기능을 발휘합니다.

세포 생물학 응용

의학, 생명 공학 및 환경과 같은 분야에서 세포 생물학에 대한 많은 응용 프로그램이 있습니다. 다음은 몇 가지 응용 프로그램입니다.

염색체의 형광 in situ 염색 및 혼성화 (FISH)는 암세포에서 염색체 전좌를 감지 할 수 있습니다.

DNA "칩"의 마이크로 어레이 기술은 효모가 성장하는 동안 효모의 유전자 발현 조절을 알 수있게합니다. 이 기술은 다른 조직과 암세포에서 인간 유전자의 발현을 이해하는 데 사용되었습니다.

중간 필라멘트 단백질에 특이적인 형광 표지 항체를 사용하면 종양이 발생한 조직을 알 수 있습니다. 이 정보는 의사가 종양 퇴치에 가장 적합한 치료법을 선택하는 데 도움이됩니다.

녹색 형광 단백질 (GFP)을 사용하여 조직 내에서 세포를 국소화합니다. 재조합 DNA 기술을 사용하여 GFP 유전자는 완전한 동물의 특정 세포에 도입됩니다.

세포 생물학의 최근 연구 사례

Nature Cell Biology Review 저널에 게재 된 두 가지 기사가 선정되었습니다. 다음은 다음과 같습니다.

동물에서 후성 유전 적 유전의 역할 (Pérez and Ben Lehner, 2019)

게놈 서열 외에도 다른 분자가 세대간에 정보를 전달할 수 있다는 것이 발견되었습니다. 이 정보는 이전 세대의 생리적 및 환경 적 조건에 의해 수정 될 수 있습니다.

따라서 DNA에는 서열과 관련이없는 정보 (히스톤의 공유 변형, DNA 메틸화, 작은 RNA) 및 게놈과 무관 한 정보 (마이크로 바이 옴)가 있습니다.

포유류에서 영양 실조 또는 좋은 영양은 자손의 포도당 대사에 영향을 미칩니다. 부계 효과는 항상 배우자에 의해 매개되는 것은 아니지만 어머니를 통해 간접적으로 작용할 수 있습니다.

박테리아는 산도 또는 모유 수유를 통해 산모를 통해 유전 될 수 있습니다. 생쥐에서 섬유질이 적은 식단은 세대에 걸쳐 미생물 군집의 분류 학적 다양성을 감소시킵니다. 결국 미생물 소집단의 멸종이 일어납니다.

염색질 조절 및 암 치료 (Valencia and Kadoch, 2019)

현재 염색질의 구조와 질병에서의 역할을 제어하는 ​​메커니즘이 알려져 있습니다. 이 과정에서 발암 유전자의 발현을 확인하고 치료 표적을 발견 할 수있는 기술의 개발이 핵심이었습니다.

사용되는 기술 중 일부는 염색질 면역 침강에 이어 염기 서열 분석 (ChIP-seq), RNA 염기 서열 분석 (RNA-seq), 염기 서열 분석 (ATAC-seq)을 사용한 염색질 transpoaccessible 분석입니다.

미래에는 CRISPR – Cas9 기술과 RNA 간섭의 사용이 암 치료법 개발에 중요한 역할을 할 것입니다.

참고 문헌

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