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4. 10 : Étudier les cellules - Biologie

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4. 10 : Étudier les cellules

4. 10 : Étudier les cellules - Biologie

cellule 'sel m 1 : l'unité de base de la structure et de la fonction chez les êtres vivants

Dans une seconde, nous passerons en revue certains des mecs qui ont été parmi les premiers à étudier les cellules. Pour que l'un de ces gars puisse faire des observations ou des découvertes, il devait y avoir certains outils technologiques à sa disposition. Le plus gros de ces outils était certainement le microscope optique composé. Une compréhension du microscope est "un must" dans tout cours de biologie.
J'ai dédié une page au microscope dans mes pages "LAB REVIEW". Pour le voir maintenant, cliquez ici.

Pour l'instant, voici un exercice rapide pour passer en revue certains outils et techniques importants liés à l'étude des cellules. Associez l'outil ou la technique à sa description.

Outils et techniques d'amplification
Pour l'étude cellulaire
microscope composé
microscope électronique
appareil de microdissection
microscope à contraste de phase
microscope simple
coloration
stéréomicroscope
ultracentrifugeuse

1. microscope composé d'une lentille
2. microscope qui crée une image à l'aide de deux lentilles
3. l'ajout d'un produit chimique qui rend certaines structures cellulaires plus faciles à voir, tue généralement les cellules
4. un microscope haute résolution utilisé pour étudier vie cellules
5. microscope qui fournit des images du plus grand grossissement et résolution
6. microscope à deux oculaires, généralement utilisé lors des dissections pour observer plus en détail des structures relativement grandes
7. petits outils utilisés pour enlever ou transplanter des organites cellulaires
8. machine qui peut être utilisée pour séparer les organites cellulaires selon leurs densités

Après avoir fait de votre mieux, vérifiez vos réponses <iciE >.

OK, continuons notre revue/étude de la cellule en passant en revue les gars qui ont d'abord étudié la cellule. Numéro de 1 à 7 sur un morceau de papier et associez chaque mec à son titre de gloire.

Anton van Leeuwenhoek (1670)
Robert Hooke (1665)
Robert Brown (1831)
Matthias Schleiden (1838)
Théodore Schwann (1838)
Johannes Purkinje (1839)
Rudolf Virchow (1858)

  • le libellé exact de la théorie cellulaire peut varier en fonction du manuel que vous utilisez, mais il est toujours composé de ces 3 idées
  • les "fonctions vitales" mentionnées dans l'énoncé #2 sont les mêmes que celles couvertes sur ma page de fonctions vitales
  • si vous jetez un coup d'œil à l'examen des scientifiques, vous remarquerez peut-être que les déclarations #1 & 2 sont principalement un combo de la recherche de Schleiden & Schwann, et la déclaration #3 est la grande idée de Virchow
  • gardez à l'esprit que la théorie cellulaire est basée sur plus de 300 ans d'enquêtes scientifiques, commençant par Hooke en 1665 et se poursuivant jusqu'à aujourd'hui
  • certaines questions notables ou "exceptions" à la théorie cellulaire existent

Exceptions à la théorie cellulaire :

1. Virus - sont-ils vivants ?
Selon la théorie cellulaire, nous devons dire « non » car un virus n'est pas une cellule. Les virus sont constitués de deux produits chimiques, une protéine et un acide nucléique, mais n'ont pas de membrane, de noyau ou de protoplasme. Ils semblent être vivants lorsqu'ils se reproduisent après avoir infecté une cellule hôte.
2. Mitochondries et chloroplastes.
Ces organites cellulaires (petites structures à l'intérieur de la cellule) ont leur propre matériel génétique et se reproduisent indépendamment du reste de la cellule.
3. D'où vient la première cellule ?
Selon l'énoncé #3 de la théorie cellulaire, toutes les cellules proviennent d'autres cellules vivantes. Alors, comment la première cellule est-elle jamais apparue ? C'est le vieux dilemme « poulet et œuf ». Nous étudierons cette question (et sa réponse possible) plus en détail lors de l'Evolution Unit.

STRUCTURE CELLULAIRE & ORGANELLES

Dans ce cours, nous nous intéressons principalement aux différences entre procaryote cellules & eucaryote cellules, et entre les cellules animales et les cellules végétales.

La différence procaryote-eucaryote est que les cellules procaryotes n'ont pas de noyau et que les cellules eucaryotes en ont. N'oubliez pas que tous les organismes procaryotes sont classés dans le royaume monéran. Les organismes des quatre autres royaumes ont des cellules eucaryotes.
(Si vous voulez passer en revue les 5 royaumes, consultez ma "page des 5 royaumes".)

Les différences entre les cellules animales et végétales ne sont pas trop mauvaises non plus. Fondamentalement, certains organites se trouvent dans les cellules végétales et non dans les cellules animales et vice versa. Plus sur ce sujet dans une minute.

ÉTIQUETTES CERTAINES ORGANELLES .

CELLULE ANIMALE

BANQUE DE MOTS
cytoplasme
centrioles
chromosomes (ADN)
réticulum endoplasmique
corps Golgi
lysosome
mitochondries
nucléole
noyau
membrane plasma
ribosome
vacuole

Cochez ici pour cliquer sur votre travail ---
Je veux dire, cliquez ici pour vérifier votre travail.

Avant d'étiqueter une cellule végétale, prenons un
Pause d'étude .

OK, il est temps d'étiqueter une cellule végétale typique (remarquez le vert ?). Habituellement, les diagrammes de cellules végétales se concentrent sur les structures qui distinguent les cellules végétales des cellules animales. Ainsi, certains des organites que les cellules animales et végétales ont en commun (comme les ribosomes, les corps de Golgi, le réticulum endoplasmique) sont tous laissés de côté. Étiquetez le diagramme ci-dessous et voyez ce que je veux dire.

CELLULE DE PLANTE

BANQUE DE MOTS
paroi cellulaire
chloroplaste
cytoplasme
nucléole
noyau
membrane plasma
vacuole (grande)

CELLULES VÉGÉTALES vs CELLULES ANIMALES

Si vous pouvez étiqueter les diagrammes d'une cellule végétale ou animale, alors vous savez à peu près quelles sont les différences entre eux.

Ce tableau résume les différences :

ORGANELLE CELLULE ANIMALE CELLULE DE PLANTE
centrioles visible aucun (non visible)
paroi cellulaire rien présent
chloroplastes rien présent
vacuole petit grand

ORGANELLES & LEURS FONCTIONS

Maintenant que vous savez à quoi ressemble chaque organite, il est temps que les fonctions de chaque organite collent à votre cerveau quelque part. Choisissez une organelle de la banque de mots pour chaque description dans #1-15.

BANQUE DE MOTS
membrane cellulaire
paroi cellulaire
chloroplaste
centrioles
centrosome
cytoplasme
réticulum endoplasmique
appareil de golgi
lysosome
mitochondries
membrane nucléaire
nucléole
noyau
ribosomes
vacuole

  • Certains organites ont deux noms : appareil de Golgi = corps de Golgi membrane cellulaire = membrane plasmique.
  • Les organites que vous, un étudiant moyen en biologie, verriez en laboratoire à l'aide d'un microscope optique composé seraient : la membrane cellulaire, la paroi cellulaire, le noyau, le nucléole, les chloroplastes, les grandes vacuoles. D'autres organites nécessitent un grossissement plus élevé et des microscopes de meilleure résolution que les écoles secondaires typiques n'ont pas sous la main.
  • Vous devriez connaître quelques détails supplémentaires sur la membrane plasmique (cellule). Il est composé de lipides (molécules de graisse) et de protéines dans ce qui est décrit comme "Modèle de mosaïque fluide".

Maintenant que vous savez tout sur les cellules, puis-je vous suggérer de parfaire votre compréhension du microscope ?
Consultez ma page Microscope.

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ÉTUDIER LA CELLULE - PAGES DE RÉPONSES

Réponses à "Techniques d'outils et d'amplis pour l'étude des cellules" :
1. microscope simple
2. microscope composé
3. coloration
4. microscope à contraste de phase
5. microscope électronique
6. stéréomicroscope
7. appareil de microdissection
8. ultracentrifugeuse
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Réponses à « Correspondance des scientifiques cellulaires » :
1) J. Purkinje
2) R. Hooke
3) R. Virchow
4) A. von Leeuwenhoek
5) M. Schleiden
6) M. Schwann (a un "a" dans le nom de famille - unecellules animales)
7) R. Brown
<--retour

Réponses à "Diagramme de cellules animales" :

1. lysosome
2. réticulum endoplasmique
3. chromosome (ADN)
4. corps de golgi (appareil)
5. vacuole
6. mitochondries
7. ribosome
8. nucléole
9. noyau (la membrane nucléaire serait également OK)
10. centrioles
11. membrane plasmique
12. cytoplasme

Réponses à "Diagramme de cellules végétales":

1. noyau
2. nucléole
3. membrane plasmique
4. cytoplasme
5. paroi cellulaire
6. vacuole
7. chloroplaste

RÉPONSES à la correspondance "Fonctions d'organelle" :
1. cytoplasme
2. membrane cellulaire
3. noyau
4. paroi cellulaire
5. ribosomes
6. réticulum endoplasmique
7. appareil de golgi
8. mitochondries
9. vacuole
10. membrane nucléaire
11. nucléole
12. lysosome
13. centrioles
14. centrosome
15. chloroplaste
<-- retour


Cellules : activités d'apprentissage

Ces activités d'apprentissage couvrent toutes les compréhensions et les compétences du guide de l'IB pour ce sujet. Les plans de cours comprennent des ressources à utiliser sur un tableau blanc interactif et des feuilles de travail à imprimer. Il existe un mélange de travaux de laboratoire, de cours théoriques et de matériel d'évaluation avec des réponses types.

Planification des cellules 1.1 Introduction aux cellules

Cette feuille simple présente les objectifs d'apprentissage, les questions essentielles et quelques idées d'évaluation pour les activités suivantes.

Enquête sur la théorie cellulaire

Durée : 1h Une leçon de biologie pratique qui illustrera la découverte des cellules dans l'histoire de la biologie et apprendra aux étudiants à utiliser des microscopes pour mesurer la taille des cellules.

Mesurer la taille en biologie - les unités et la taille des composants cellulaires

Durée : 0,5 h Combien de µm font un mm ? Cette activité donne aux élèves des exemples clairs d'objets biologiques pour couvrir des tailles de 1 mm à 1 nm. Les élèves regardent un court clip vidéo, étudient une base de données biologiques visuelles à l'aide d'un curseur et réalisent un affichage illustrant la vaste gamme de tailles entre les puces minuscules et les molécules minuscules.

Calcul du grossissement et de la taille

Durée : 1h Activités des élèves pour illustrer la taille des différents composants cellulaires et montrer aux élèves comment calculer la taille des cellules à partir de micrographies électroniques. La leçon comprend une animation de grossissement en ligne et une feuille de travail téléchargeable.

Activité pratique SA à Volume

Durée : 1h Un laboratoire pratique dans lequel les étudiants peuvent visualiser la diffusion en blocs de différentes tailles. Cela enseignera aux étudiants certaines compétences essentielles pour l'évaluation interne et illustrera le concept de rapport surface / volume.

Équipement de mesure - Formation aux compétences IA

Durée : 1h Il y a de nouvelles compétences importantes à apprendre en biologie de l'IB en ce qui concerne la simple compétence de mesure. Les biologistes professionnels et les étudiants de l'IB doivent savoir à quel point leurs mesures sont précises.

Cette série de courtes expériences illustre les unités SI et les compétences dont un étudiant a besoin pour obtenir des notes élevées dans la collecte et le traitement des données.

Pensée critique sur les cellules souches

Temps : 1-2h Ce plan de leçon contient une gamme d'idées d'activités pour encourager les étudiants à s'engager dans les questions éthiques qui entourent l'utilisation des cellules souches et le clonage thérapeutique.

Ultrastructure des cellules - fiche de planification

Cette feuille simple présente les objectifs d'apprentissage, les questions essentielles et quelques idées d'évaluation pour les activités suivantes.

Ultrastructure des cellules eucaryotes

Durée : 1h Les élèves apprendront à dessiner et à étiqueter un diagramme de l'ultrastructure d'une cellule hépatique comme exemple de cellule animale. À l'aide d'une diffusion Web et de fiches de révision, l'enseignant a plus de liberté pour aider les élèves individuellement.

Structure des cellules procaryotes et fonction amplifiée

Durée : 1h Les élèves apprennent à dessiner et à étiqueter un diagramme de l'ultrastructure d'Escherichia coli (E. coli) comme exemple de procaryote. À l'aide d'une diffusion Web et de fiches de révision, l'enseignant a plus de liberté pour aider les élèves individuellement. .

Expérience sur les bactéries du téléphone portable

Durée : 1h Les élèves prélèvent des échantillons sur leurs téléphones portables et cultivent des colonies de procaryotes sur des plaques de gélose. Ils enquêtent sur l'hypothèse que les téléphones portables abritent des colonies de procaryotes, et que les smartphones à écran tactile sont plus hygiéniques que les téléphones à boutons ? Cette activité est combinée à une 'webquest' pour perfectionner les diagrammes procaryotes.

Activité de détective des types de cellules

Durée : 1h Une activité d'apprentissage par problèmes - pour inciter les élèves à comparer différents types de cellules et à souligner les différences entre les cellules eucaryotes végétales et animales et les cellules procaryotes.

Structure membranaire et transport - fiche de planification

Cette feuille simple présente les objectifs d'apprentissage, les questions essentielles et quelques idées d'évaluation pour les activités suivantes.

Structure et fonction de la membrane

Durée : 1h Les élèves apprendront à dessiner et à étiqueter un diagramme du modèle de mosaïque fluide de membranes. À l'aide d'une diffusion Web et de fiches de révision, l'enseignant a plus de liberté pour aider les élèves individuellement.

Falsification des structures membranaires

Durée : 1h Le modèle accepté de structure membranaire aujourd'hui est le modèle fluide-mosaïque, mais cela n'a pas toujours été le cas. L'évidence a étayé, pas à pas, une succession de nouveaux modèles chacun un peu plus proche de la structure réelle des membranes dans la nature. L'histoire de ces progrès illustre de nombreuses idées sur la nature de la science, en particulier celles liées à l'exploration et à la découverte.

Autre structure de membrane

Durée : 1h Dans cette activité, les étudiants voient par eux-mêmes les merveilleuses interactions qui se produisent à l'intérieur des cellules et entre les cellules à l'aide d'une merveilleuse courte animation de l'université de Harvard. Les rôles de certaines protéines membranaires sont clarifiés ainsi que la fonction du cholestérol dans la membrane cellulaire.

Durée : 1h En utilisant tout ce que nous savons sur les molécules et sur la structure des membranes cellulaires, les élèves sont mis au défi d'illustrer le transport de quatre molécules très différentes à travers la membrane à l'aide de pâte à modeler, de spaghettis, de nourriture et de bonbons. Les pompes à protéines, les canaux protéiques et la bicouche phospholipidique sont au cœur de l'histoire.

Expérience de perméabilité membranaire

Durée : 1h Cette expérience est une bonne première évaluation des nouveaux critères d'analyse. Les élèves mesurent la diffusion des pigments hors des cellules de betterave. En augmentant la température du traitement thermique, la fuite à travers la membrane plasmique change. L'intensité de la couleur des pigments de bétaline qui ont fui peut être mesurée à l'aide d'un colorimètre.

Expérience de plasmolyse de cellules d'oignon

Durée : 1h Les élèves utilisent les compétences acquises plus tôt dans le sujet pour préparer des lames de cellules d'oignon, collecter des données dans différentes concentrations de soluté et utiliser un graphique en nuage de points des résultats pour identifier la concentration de 50 % de plasmolyse dans chaque type d'oignon. C'est une bonne introduction aux questions de traitement et d'analyse de données dans les examens de l'IB.

L'origine des cellules et la division cellulaire - feuille de planification

Cette feuille simple présente les objectifs d'apprentissage, les questions essentielles et quelques idées d'évaluation pour les activités suivantes.

Mitose et cycle cellulaire

Durée : 1h La mitose est un processus miraculeux. Dans la fabrication des trois billions de cellules de notre corps, il parvient à partager fidèlement les chromosomes de manière égale entre les cellules filles. Cette leçon se concentre sur les détails clés qui aident les étudiants à obtenir des notes élevées aux examens et les activités aident les étudiants à donner un sens à ces détails dans le contexte de l'ensemble du processus de mitose.

Indice mitotique et cancer du sein

Durée : 1h C'est une excellente activité en ligne. Les étudiants sont d'abord guidés dans l'identification des cellules à différents stades de la mitose à l'aide d'une simulation en ligne. Une fois qu'ils sont confiants, les élèves comptent et enregistrent le nombre de cellules en mitose et celles qui ne se trouvent pas dans une gamme d'échantillons cellulaires. Ils comptent les cellules, calculent l'indice mitotique et l'utilisent comme outil de pronostic pour répondre à certaines questions.

Contrôle du cycle cellulaire et du cancer

Durée : 1h Le contrôle du cycle cellulaire est essentiel au fonctionnement normal de l'organisme. Les cyclines ont un rôle clé dans ce contrôle. Les oncogènes ont l'effet inverse et suppriment efficacement le contrôle du cycle cellulaire et les cellules se divisent pour former une tumeur. Cette activité initie les élèves à ces concepts sans devenir trop compliqué.


Capturer les trajectoires cellulaires

Cette interaction entre l'environnement et l'identité cellulaire signifie que les cellules cancéreuses peuvent ressembler à des tiges dans certaines conditions expérimentales mais pas dans d'autres, ou peuvent exprimer différents ensembles de gènes en fonction de leurs voisins. Ils manquent également de marqueurs de surface universels, ce qui rend encore plus difficile leur marquage et leur étude. Mais les chercheurs ont conçu une gamme de stratégies alternatives pour suivre les trajectoires des cellules, dont beaucoup sont empruntées à l'ensemble d'outils de biologie du développement.

Pour étudier les cellules souches dans les glandes mammaires embryonnaires, Fre et son équipe ont utilisé une souche de souris appelée Confetti, ainsi nommée parce que les cellules peuvent exprimer quatre reporters fluorescents différents. Lorsque les chercheurs ont traité des animaux avec un produit chimique pour induire l'expression de la protéine rapporteur à différents moments du développement, les protéines ont été activées à divers endroits. En utilisant la microscopie à fluorescence, l'équipe a ensuite pu voir où les cellules de différentes lignées se sont retrouvées dans les tissus adultes. Vermeulen et ses collègues ont utilisé une approche similaire basée sur la fluorescence pour comprendre comment l'environnement contrôle les cellules souches du cancer du côlon dans les études de culture cellulaire 5 .

Les codes-barres génétiques sont une autre option pour suivre les cellules lorsqu'elles acquièrent des mutations et divergent en différents sous-groupes. L'approche donne à chaque population de cellules un code-barres génétique fixe au fur et à mesure que les populations se divisent, les codes-barres évoluent. En séquençant tous les codes-barres de la population et en les comparant, les chercheurs peuvent alors déterminer les relations entre les différentes cellules et leur contribution relative à la croissance de la tumeur.

Les premières variantes de cette approche reposaient sur des codes-barres statiques transportés à l'intérieur des lentivirus, utilisés comme moyen d'insérer les séquences dans un pool de cellules au hasard. Désormais, l'outil d'édition de gènes CRISPR améliore le processus.

Dans le traçage de lignées basé sur CRISPR, les chercheurs insèrent un ensemble de séquences cibles CRISPR dans les génomes des cellules. L'enzyme Cas9 coupe ensuite périodiquement ces cibles, déclenchant des processus de réparation de l'ADN et laissant une cicatrice génétique qui agit comme un identifiant unique pour une cellule et sa descendance. Contrairement aux codes-barres lentiviraux, ce système génère des codes-barres uniques de manière dynamique, potentiellement à chaque fois que les cellules se divisent, permettant aux chercheurs de reconstituer la relation entre les différentes cellules et leur descendance 6 . « Les changements s'accumulent au fil du temps », explique le biologiste des cellules souches Alexander van Oudenaarden de l'Institut Hubrecht à Utrecht, aux Pays-Bas. « C'est fondamentalement différent des codes-barres lentiviraux qui étaient utilisés auparavant. »

La recherche contre le cancer avec une touche humaine

Une autre approche couple la séquence d'une protéine fluorescente à un morceau d'ADN répétitif - une longue répétition de bases cytosine et adénine que les cellules considèrent comme problématique. Au fur et à mesure que les cellules se divisent, elles « réparent » périodiquement cette séquence répétitive en la coupant, amenant finalement la séquence de la protéine fluorescente dans une position dans le génome où elle peut être exprimée. Ce correctif se produit une fois sur 10 000 cellules environ, dit Vermeulen, envoyant une minuscule poussée génétique visible au microscope. L'avantage, dit-il, est que ce type de marqueur fluorescent ne nécessite pas de produit chimique pour l'activer. "C'est un moyen de tracer la lignée qui laisse la cellule complètement intacte", dit-il.

Chacune de ces stratégies a ses avantages et ses inconvénients. Certaines séquences CRISPR sont plus sujettes à la cicatrisation que d'autres, par exemple, introduisant un biais dans un processus théoriquement impartial. Et les stratégies basées sur la microscopie et le séquençage nécessitent des compétences informatiques et techniques avancées. Pourtant, couplés au séquençage d'ARN unicellulaire, les marqueurs fournissent des outils puissants pour évaluer l'importance relative des cellules individuelles dans une tumeur.

« Si une tumeur est entraînée par des cellules souches cancéreuses, seules quelques cellules marquées proliféreront et deviendront de gros clones », souligne Vermeulen. « Mais dans une tumeur qui dépend de nombreux types de cellules, la plupart des cellules vont se développer. Lorsque les données sont intégrées dans un modèle mathématique, vous pouvez réellement identifier dans quelle mesure il s'agit d'un mode de croissance par rapport à l'autre. »


Connexion carrière

CytotechnologisteAvez-vous déjà entendu parler d'un test médical appelé frottis Pap (Figure) ? Dans ce test, un médecin prélève un petit échantillon de cellules du col de l'utérus d'une patiente et l'envoie à un laboratoire médical où un cytotechnologiste colore les cellules et les examine à la recherche de tout changement pouvant indiquer un cancer du col de l'utérus ou une infection microbienne.

Les cytotechnologues (cyto- = « cellule ») sont des professionnels qui étudient les cellules via des examens microscopiques et d'autres tests de laboratoire. Ils sont formés pour déterminer quels changements cellulaires sont dans les limites normales et lesquels sont anormaux. Leur objectif ne se limite pas aux cellules cervicales, ils étudient des échantillons cellulaires provenant de tous les organes. Lorsqu'ils constatent des anomalies, ils consultent un pathologiste, c'est-à-dire un médecin qui peut poser un diagnostic clinique.

Les cytotechnologues jouent un rôle vital pour sauver des vies. Lorsque des anomalies sont découvertes tôt, le traitement d'un patient peut commencer plus tôt, ce qui augmente généralement les chances de succès.

Ces cellules du col de l'utérus, observées au microscope optique, ont été obtenues à partir d'un frottis Pap. Les cellules normales sont à gauche. Les cellules de droite sont infectées par le virus du papillome humain (VPH). Notez que les cellules infectées sont également plus grosses, deux de ces cellules ont chacune deux noyaux au lieu d'un, le nombre normal. (crédit : modification du travail par Ed Uthman, données de barre d'échelle MD de Matt Russell)


Voir la vidéo: Biologie Cellulaire --Chapitre 3 Méthodes détude de la cellule -- علم الأحياء الخلوي (Juillet 2022).


Commentaires:

  1. Moogujin

    Cela ne passera pas pour rien.

  2. Law

    La réponse faisant autorité, drôle ...

  3. Dean

    Je veux dire que vous n'avez pas raison. Entrez, nous discuterons.

  4. Galkree

    Je pense que vous n'avez pas raison. Je peux défendre ma position. Écrivez-moi dans PM.

  5. Mazukus

    Vous avez certainement droit

  6. Beolagh

    J'ai vu… j'ai vu…. Tout est trop exagéré, mais cool)))



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