Alors, comment connaître toutes ces caractéristiques, fonctions et sous-types ? C'est là qu'interviennent les différentes méthodes et techniques d'étude des cellules. Selon la question à laquelle nous voulons répondre à propos d'une cellule, différentes méthodes sont nécessaires. Il y a une méthode que presque tout le monde connaît : la microscopie cellulaire. Il s'agit d'observer des cellules et des parties de cellules pour recueillir des informations à leur sujet. En fonction de ces caractéristiques, les cellules travaillent avec différents types de colorants. Par exemple, on utilise une coloration différente pour les cellules graisseuses et les cellules musculaires.
Savais-tu que le plus grand organisme unicellulaire est une algue appelée Caulerpa taxifolia? Ses cellules peuvent atteindre une taille impressionnante de 15 à 30 cm ! À l'œil nu, on ne peut pas voir la plupart des autres cellules, c'est donc un géant !
Voyons d'abord quelques techniques de travail en laboratoire en toute sécurité.
Pratiques de travail en laboratoire en toute sécurité
Avant de commencer à travailler: Prépare ou lis une évaluation des risques existante avec les dangers potentiels de l'expérience. Signale tout dommage causé à l'équipement que tu t'apprêtes à utiliser et assure-toi d'avoir tout l'équipement de protection individuelle (EPI) requis pour l'expérience.
Selon la nature de l'expérience, l'EPI comprend des lunettes de sécurité, une blouse de laboratoire, des bottes, des écrans faciaux, etc.
Lorsque tu fais une expérience, suis la procédure correcte.
Procédures d'urgence: En cas d'urgence, tu dois pouvoir trouver rapidement des douches oculaires et des douches d'urgence, ainsi qu'une trousse de premiers secours. Tu seras supervisé par ton professeur ou un technicien de laboratoire qui te conseillera à ce sujet.
Bonne gestion de l'environnement: Évite tout contact direct avec les produits chimiques potentiellement dangereux, ne mange pas et ne bois pas dans le laboratoire, lave-toi les mains régulièrement, attache tes cheveux et utilise les EPI appropriés.
Il peut y en avoir d'autres ; ton professeur te guidera et lira attentivement l'expérience.
Techniques de laboratoire de biologie cellulaire
Les laboratoires utilisent de nombreuses techniques différentes pour étudier diverses cellules, alors regardons de plus près certaines d'entre elles. Tout d'abord, nous examinerons brièvement la microscopie et le fonctionnement des cultures cellulaires.
Si tu veux en savoir plus sur la microscopie, nous avons un article entier à ce sujet !
Microscopie cellulaire
Il existe de nombreux types de microscopie cellulaire. Les plus connus sont la microscopie optique et la microscopie électronique. La microscopie optique est utilisée pour observer les tissus et les cellules, tandis que la microscopie électronique permet d'observer les organites cellulaires en détail.
Dans le domaine de la microscopie optique, de nombreux sous-types sont utilisés pour améliorer la résolution des microscopes optiques, par exemple en travaillant avec des colorants fluorescents et des marqueurs radioactifs.
Culture de cellules à l'aide de la technique d'ensemencement
Les cultures cellulaires les plus courantes sont les cultures microbiennes. Elles sont faites pour détecter des bactéries dans un échantillon ou reproduire une bactérie spécifique. La méthode la plus connue pour cultiver des colonies bactériennes distinctes est la technique de l'ensemencement en stries. L'environnement de travail doit être stérile, c'est-à-dire qu'il faut utiliser une technique aseptique.
Technique aseptique: utilisation d'équipements et de procédures appropriés pour éviter la contamination par des agents pathogènes, c'est-à-dire un environnement stérile.
Matériel
- Une culture isolée de bactéries
- Boucle d'inoculation
- Brûleur Bunsen (+ briquet/allumette pour l'allumage)
- Plaque de gélose (ou tout autre milieu à base de sucre approprié)
Procédure
- Allume ton bec bunsen et règle la flamme sur une flamme bleue pour commencer le processus.
- Stérilise la boucle d'inoculation dans la flamme bleue jusqu'à ce qu'elle apparaisse rouge vif. Laisse-la refroidir.
- Prélève un peu de la colonie isolée avec la boucle et trace 3 ou 4 fois un mouvement parallèle pour couvrir environ un quart de ta boîte de Pétri.
- Passe à nouveau la boucle sous la flamme et lorsqu'elle refroidit, prolonge les stries sur la plaque dans le quart suivant de la plaque.
- Répète l'opération dans les deux quarts suivants de la boîte de Petri.
Techniques en biologie cellulaire et moléculaire
Alors que la biologie cellulaire étudie les cellules dans leur ensemble et leurs organites, la biologie moléculaire s'intéresse à des éléments plus petits au sein de la cellule, tels que les chromosomes et l'ADN. Des techniques spécifiques sont nécessaires pour en savoir plus sur ces molécules. Les principales méthodes que tu dois connaître sont la réaction en chaîne de la polymérase (PCR) et l'électrophorèse sur gel.
Réaction en chaîne de la polymérase (PCR)
Cette technique est utilisée pour copier de petits fragments d'ADN afin qu'il y ait suffisamment d'ADN et qu'il puisse être étudié plus en détail ou utilisé dans des tests qui détectent l'ADN, les tests PCR de Covid-19, par exemple.
Pour comprendre une PCR, il faut d'abord comprendre la réplication de l'ADN ; si tu as besoin de te rafraîchir la mémoire, consulte notre article sur la réplication de l'ADN.
Les étapes de la PCR :
- Dénaturation de l'ADN - la séquence d'ADN est dénaturée en simples brins.
- Recuit - Les amorces d'ADN, les nucléotides et la Taq polymérase (stable à la chaleur) sont ajoutés à la solution. Les amorces d'ADN s'attachent à la séquence de nucléotides cible.
- Élongation - La Taq polymérase se lie aux amorces d'ADN et le brin est copié.
- Le cycle est répété, et des millions de fragments d'ADN sont fabriqués.
LaTaq polym érase est une enzyme résistante à la chaleur largement utilisée dans la PCR pour répliquer une séquence d'ADN spécifique.
Amorces d'ADN: Une courte séquence d'ADN simple brin.
La Taq polymérase est extraite d'une bactérie résistante à la chaleur appelée Thermus aquaticus.
Électrophorèse sur gel
L'électrophorèse sur gel est utilisée pour séparer les molécules, notamment l'ADN, l'ARN et les protéines, en fonction de leur taille moléculaire. Les molécules étudiées sont placées dans un gel qui fait bouger les molécules à l'aide de courants électriques. Le gel contient de petits pores. Les molécules diffèrent en taille moléculaire et se déplacent à des vitesses différentes. Les petites molécules se déplacent généralement plus vite que les plus grosses car elles passent plus facilement à travers les pores du gel.
L'électrophorèse sur gel permet aux scientifiques de distinguer les différentes longueurs des fragments d'ADN.
Méthodes d'étude de la structure des cellules eucaryotes
Les cellules peuvent être étudiées de différentes manières en fonction de l'aspect à étudier. Les cellules eucaryotes sont souvent plus grandes que les cellules procaryotes, ce qui les rend plus faciles à voir. La méthode la plus connue pour étudier les cellules eucaryotes est le microscope optique. La cellule est généralement placée entre deux lames de verre ou de plastique transparent - la lame de microscope et la lamelle couvre-objet. Les cellules peuvent être colorées pour accentuer les organites qui nous intéressent.
Un microscope optique permet de voir les plus gros organites tels que le noyau, le cytoplasme et la paroi cellulaire.
Les organites intéressants peuvent être isolés en ouvrant la cellule et en isolant les différents organites pour une utilisation commerciale. Ce processus est appelé fractionnement subcellulaire.
Les procaryotes, comme les bactéries, sont souvent cultivés en laboratoire pour être étudiés ; ils ont un taux de division élevé. Les cellules eucaryotes peuvent également être cultivées dans des cultures cellulaires comme les cellules procaryotes. Cependant, c'est plus compliqué car les cellules eucaryotes ne se répliquent pas de la même manière que les cellules procaryotes. Il leur faudra plus de temps pour se répliquer.
Méthodes d'étude des cellules - Principaux enseignements
- Il est essentiel d'intégrer des pratiques de laboratoire sûres avant de commencer une expérience.
- Les deux types de microscopie les plus fréquemment utilisés sont la microscopie optique et la microscopie électronique. Les microscopes optiques sont le plus souvent utilisés dans les écoles et les universités pour enseigner aux étudiants.
- La technique des stries est souvent utilisée pour cultiver des cultures isolées de bactéries.
- La réaction en chaîne de la polymérase est utilisée pour déterminer le poids moléculaire de différentes longueurs d'ADN.
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