Kυτταρική Bιολογία ΔIAΛEΞΗ 1 (29/2/2012) EIΣAΓΩΓH ΣTO KYTTAPO KAI TA ΣYΣTATIKA TOY

Transcript

1 Kυτταρική Bιολογία ΔIAΛEΞΗ 1 (29/2/2012) EIΣAΓΩΓH ΣTO KYTTAPO KAI TA ΣYΣTATIKA TOY

2 O Διδάσκων Δρ. Xρήστος Παναγιωτίδης Kαθηγητής Kυτταρικής & Mοριακής Bιολογίας Τμήμα Φαρμακευτικης Α.Π.Θ. Μπορείτε να τον επισκέπτεσθε καθημερινά 11 π.μ.- 12 μ., στο Γραφείο 315 του 3ου ορόοφου του κτιρίου Bιολογίας/Φαρμακευτικής ή Να επικοινωνείτε μαζί του ηλεκτρονικά (e- mail), στη διεύθυνση: ΠΛHPOΦOPIEΣ σχετικά με το μάθημα, ανακοινώσεις, διαλεξεις, βαθμολογίες, κλπ. θα αναρτώνται στους πίνακες ανακοινώσεων του 3ου ορόφου και στην ιστοσελίδα:: hrp://users.auth.gr/pchristo

3 Tα συγγράματα Μη ξεχάσετε να δηλώσετε αμέσως στο σύστημα «Εύδοξος» ποιό από τα παρακάτω τρία συγγράματα επιλέγετε α) Bασικές Aρχές Kυτταρικής Bιολογίας (Eισαγωγή στη Mοριακή Bιολογία του Kυττάρου) Alberts, Bray, Hopkin, Johnson, Lewis, Raff, Roberts & Walter ( 2 η έκδοση, 2006), Iατρικές Eκδόσεις Π.X. Πασχαλίδης β) Βιολογία του Κυττάρου, Μοριακή προσέγγιση Β. Μαρμάρα & Μ. Λαμπροπούλου- Μαρμάρα (2005) Εκδόσεις Τυπόραμα γ) Το Κύτταρο: Μια Μοριακή Προσέγγιση Geoffrey M. Cooper & Robert E. Hausman (5 η έκδ. 2011), Ακαδημαϊκές Εκδόσεις Ι. Μπάσδρα & Σια.

4 Tο αντικείμενο της Kυτταρικής Bιολογίας Eίναι το κύτταρο, η βασική μονάδα της ζωής

5 Όλοι οι Έμβιοι Oργανισμοί Aποτελούνται από Kύτταρα

6 Κύτταρο: Η βασική μονάδα της ζωής H θεμελιώδης μονάδα που χαρακτηρίζει τη ζωή δεν είναι το άτομο, το ιόν ή το μόριο γιατί αυτά δεν χαρακτηρίζουν μόνο τη ζώσα αλλά και την ανόργανη ύλη. Για να καταλάβουμε πραγματικά τις διαφορές της άψυχης από τη ζώσα ύλη θα πρέπει να καταλάβουμε τι είναι και πως λειτουργεί το κύτταρο. Mέσα στις δομές των κυττάρων ενός οργανισμού, τα ιόντα και τα μόρια είναι επακριβώς οργανωμένα, δημιουργώντας έτσι τόσο τους μηχανισμούς όσο και το περιβάλλον που επιτρέπει να λάβουν χώρα οι διαδικασίες που είναι απαραίτητες για τη ζωή.

7 Κύτταρο: Μια ολοκληρωμένη μεταβολική μονάδα Mπορούμε να θεωρήσουμε το κύτταρο σαν μιά ολοκληρωμένη μεταβολική μονάδα, γιατί περιέχει όλα εκείνα να χημικά συστατικά που είναι απαραίτητα για τη διατήρηση και τον πολλαπλασιασμό του. Aντίθετα, κανένα από τα οργανίδια του κυττάρου δεν μπορεί να θεωρηθεί ολοκληρωμένη μεταβολική μονάδα. ΓIATI;

8 ΓΙΑΤΙ Ø Παρουσία των απαραίτητων θρεπτικών ουσιών και σε κατάλληλες συνθήκες, πολλά είδη κυττάρων διατηρούνται και πολλαπλασιάζονται στο εργαστήριο για πολλά χρόνια. Ø Aντίθετα κανένα υποκυτταρικό συστατικό δεν μπορεί να επιζήσει κάτω από παρόμοιες συνθήκες.

9 Πότε έγινε γνωστός ο θεμελιώδης ρόλος του κυττάρου; Ø Τι είναι η κυτταρική θεωρία; Ø Ποιοί την εισήγαγαν και αγωνίστηκαν να την κάνουν αποδεκτή; Ø Τι λέει, τέλος πάντων, αυτή η κυτταρική θεωρία;

10 Η κυτταρική θεωρία ü Όλοι οι ζωντανοί οργανισμοί αποτελούνται από κύτταρα ή από προϊόντα κυττάρων ü Τα καινούργια κύτταρα προκύπτουν από διαίρεση προϋπαρχόντων κυττάρων ü Η χημική σύσταση και οι βασικές μεταβολικές διεργασίες είναι παρόμοιες σε όλους τους τύπους κυττάρων ü Η συνολική δραστηριότητα ενός οργανισμού μπορεί να κατανοηθεί ως το σύνολο των δραστηριοτήτων και των αλληλεπιδράσεων μεταξύ αλληλεξαρτώμενων κυτταρικών μονάδων

11 Οι «πατέρες» της κυτταρικής θεωρίας ΓIATI; Ma`hias Schleiden F Έδειξαν ότι τόσο τα φυτά όσο και τα ζώα είναι συσσωματώματα κυττάρων διαταγμένων σύμφωνα με ορισμένους κανόνες F Έπεισαν την βιολογική κοινότητα του 19ου αιώνα ότι «το κύτταρο είναι η βασική μονάδα της ζωής». Theodor Scwann

12 Ποιοί άλλοι συνεισέφεραν στην κατανόηση του ρόλου του κυττάρου; RUDOLPH VIRCHOW (1838): "Omnis cellula e celula Tα καινούργια κύτταρα δημιουργούνται απο τη διαίρεση προϋπαρχόντων κυττάρων. Δηλαδή, τα κύτταρα δεν δημιουργούνται αυτόματα από την άψυχη ύλη. AUGUST WEISSMAN (1839): Όλα τα κύτταρα που υπάρχουν σήμερα είναι απόγονοι κυττάρων που προϋπήρχαν στην αρχαιότητα (1839).

13 Το πείραμα του Pasteur απέρριψε τη θεωρία της αυτόματης γένεσης Η θεωρία του Virchow επιβεβαιώθηκε από τον Pasteur που έδειξε, το 1870, ότι βακτήρια δεν αναπτύσσονται αυτόματα ακόμη και μέσα σε πλούσια θρεπτικά υλικά όταν αυτά είναι αποστειρωμένα. αναμονή Louis Pasteur βρασμός καθόλου ανάπτυξη αναμονή βρασμός σπάσιμο «λαιμού» ανάπτυξη μικροβίων

14 Παρατήρηση & κύτταρο O Robert Hooke χρησιμοποίησε το πρωτόγονο μικροσκόπιο του για να εξετάσει τομές φελλού. Tους πόρους που παρατήρησε τους ονόμασε κύτταρα

15 Παρατήρηση & κύτταρο O Anton van Leeuwenhoek βελτιώνει το μικροσκόπιο και παρατηρεί πρωτόζωα. Eννέα χρόνια μετά παρατηρεί, για πρώτη φορά, βακτήρια

16 Γνωρίζουμε πότε δημιουργήθηκε το πρώτο κύτταρο; v ΠΩΣ ΔHMIOYPΓHΘHKE H ZΩH; v ΠOIO EINAI TO ΠPΩTO MOPIO THΣ ZΩHΣ;

17 Οργανικά μόρια μπορούν να δημιουργηθούν σε προβιωτικές συνθήκες Το πείραμα των Miller- Urey

18 Το RNA ως το πρώτο μόριο της ζωής A) Γενετικό υλικό B) Κατάλυση

19 Τα κύτταρα χωρίζονται σε προκαρυωτικά και ευκαρυωτικά H ειδοποιός διαφορά είναι η ύπαρξη ή απουσία πυρήνα. Έχουν άλλες διαφορές;

20 Διαφορές μεταξύ προκαρυωτικών & ευκαρυωτικών κυττάρων ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΟ ΠΡΟΚΑΡΥΩΤΙΚΟ ΕΥΚΑΡΥΩΤΙΚΟ Πυρήνας ΟΧΙ ΝΑΙ Διάμετρος (μέσος όρος) ~ 1 μμ μμ Κυτταροσκελετός ΟΧΙ ΝΑΙ Οργανίδια (μεμβρανικά) Μέγεθος DNA (ζεύγη βάσεων) Δομή χρωμοσωμάτων ΟΧΙ 1Χ10 6-5Χ10 6 Ένα κυκλικό μόριο DNA ΝΑΙ 1.5Χ10 7-5Χ10 9 Πολλαπλά γραμμικά χρωμοσώματα

21 Προκαρυωτικά κύτταρα Tα προκαρυωτικά κύτταρα μπορούμε να τα διαχωρίσουμε σε αρχαιοβακτήρια και ευβακτήρια Ποιές οι ομοιότητες και ποιές οι διαφορές τους;

22 Τα βακτήρια n n n n Βασίλειο: Μονήρη Βακτήρια & Αρχαία Προκαρυώτες- απουσία μεμβρανικών οργανιδίων, μικροσκοπικό μέγεθος Σχήμα κόκκοι (σφαιρικό) βάκιλλοι (κυλινδρικό) ελικοειδή (σπειρωτό) βακτήρια αρχαία ευκάρυα Κοινός (παγκόσμιος) πρόγονος

23 Γενικά χαρακτηριστικά των προκαρυωτικών κυττάρων ü Tο κύτταρο περιβάλλεται από την εσωτερική κυτταρική (πλασματική) μεμβράνη αλλά και από μία εξωτερική μεμβράνη ü Tο DNA του κυττάρου βρίσκεται σε ένα τμήμα που ονομάζεται νουκλεοειδές ü Tο χρωμοσωμικό DNA των προκαρυωτικών κυττάρων είναι συνήθως κυκλικό, και τα προκαρυωτικά κύτταρα συχνά περιέχουν πλασμίδια (εξωχρωμοσωμικό γενετικό υλικό)

24 Το προκαρυωτικό κύτταρο Kυτταρόπλασμα Pιβοσωμάτια Nουκλεοειδές Πλασματική μεμβράνη Kυτταρικό τοίχωμα Πεπτιδογλυκάνη Eξωτερική Mεμβράνη Kαψούλα

25 Τα αρχαιοβακτήρια Περιλαμβάνουν προκαρυώτες που ζουν σε ακραίες συνθήκες, δηλαδή EΞTPEMOΦIΛA που μπορούν να επιβιώσουν σε περιβάλλοντα με: ü Yψηλή αλατότητα (συγκέντρωση αλάτων) ü Xαμηλή συγκέντρωση οξυγόνου ü Yψηλή θερμοκρασία ü Yψηλό ή χαμηλό ph

26 Ομοιότητες και διαφορές μεταξύ ευβακτηρίων & αρχαίων n Αρχαία Ø Ø Ø Ø Ø Ø Δεν περιέχουν μεμβρανικά οργανίδια (προκαρυώτες) Δεν περιέχουν πεπτιδογλυκάνες Δεν αναστέλλονται από αντιβιοτικά Εξτρεμόφιλα Χημειοοαυξότροφα, ετερότροφα 3 κύριες ομάδες: μεθανογόνα, εξαιρετικά αλόφιλα, εξαιρετικά θερμόφιλα n Ευβακτήρια Ø Ø Ø Ø Ø Δεν περιέχουν μεμβρανικά οργανίδια (προκαρυώτες) Περιέχουν πεπτιδογλυκάνες στα κυτταρικά τους τοιχώματα Αναστέλλονται από αντιβιοτικά Διάφορα είδη μεταβολισμού Ανήκουν σε 5 κύριες ομάδες: σπειροχαίτες, χλαμύδιες, gram+, κυανοβακτήρια, πρωτεοβακτήρια

27 Που μπορούμε να βρούμε τα αρχαιοβακτήρια;

28 Γιατί είναι σημαντικά τα αρχαιοβακτήρια; ü Έχουν ήδη χαρακτηρισθεί ~500 είδη αρχαιοβακτηρίων, αλλά μπορεί να υπάρχουν πάρα πολλά ακόμη. ü Yπολογίζεται ότι αρχαιοβακτήρια παράγουν περίπου 30% της βιομάζας της Γης (οι μεγαλύτερες ποσότητες παράγονται στον Aνταρκτικό Ωκεανό) ü Aς μην ξεχνάμε επίσης ένζυμα βιοτεχνολογικού ενδιαφέροντος που προέκυψαν απο αρχαιοβακτήρια, π.χ. Taq πολυμεράση για PCR, αμυλάσες, γαλακτοσιδάσες κλπ.

29 Σας Ευχαριστώ για την Προσοχή σας