Από τις χημικές ενώσεις στο κύτταρο: πως γεννήθηκε η Ζωή

Από τις χημικές ενώσεις στο κύτταρο: πως γεννήθηκε η Ζωή Γιώργος Ανωγειανάκις Καθηγητής Φυσιολογίας Της Ιατρικής Σχολής του Α.Π.Θ.

«Πως δουλεύει το σώμα μας: μια εισαγωγή στη φυσιολογία του ανθρώπου» Τη Δευτέρα 7 Ιανουαρίου 2008, ώρα 20.30, στην αίθουσα Πολιτιστικών Εκδηλώσεων 4 ου ορόφου του Βαφοπούλειου Πνευματικού Κέντρου, θα πραγματοποιηθεί ομιλία με θέμα: «Από τις χημικές ενώσεις στο κύτταρο: πως γεννήθηκε η Ζωή». Τη Δευτέρα 14 Ιανουαρίου 2008, ώρα 20.30, στην αίθουσα Πολιτιστικών Εκδηλώσεων 4 ου ορόφου του Βαφοπούλειου Πνευματικού Κέντρου, θα πραγματοποιηθεί ομιλία με θέμα: «Κυτταρική λειτουργία και τι σημαίνει αυτή για την υγεία μας».

«Πως δουλεύει το σώμα μας: μια εισαγωγή στη φυσιολογία του ανθρώπου» «Νευρικός ιστός και κινητικότητα» Δημήτριος Κουτσονικόλας, Aναπλ. Καθηγητής Φυσιολογίας ΑΠΘ «Η λειτουργία της καρδιάς μας και πως δημιουργούνται τα προβλήματά της» Σόλων Μπουντζιούκας, Kαθηγητής Φυσιολογίας ΑΠΘ «Ουροποιητικό σύστημα: Το διυλιστήριο του οργανισμού μας» Σόλων Μπουντζιούκας, καθηγητής Φυσιολογίας ΑΠΘ «Πεπτικό σύστημα και το κόστος της καλοπέρασης» Βασιλική Στεργίου Μιχαηλίδου, Eπικ. Kαθηγήτρια Φυσιολογίας ΑΠΘ «Ενδοκρινείς αδένες: οι ομοστατικοί μας ρυθμιστές» Κωνσταντίνα Συμεωνίδου, Eπικ. Καθηγήτρια Φυσιολογίας ΑΠΘ «Εγκέφαλος, η έδρα της προσωπικότητάς μας» Ευαγγελία Σπάνδου, Eπικ. Kαθηγήτρια Φυσιολογίας ΑΠΘ «Φυσιολογία της γήρανσης» Κωνσταντίνος Καλλαράς, Kαθηγητής Φυσιολογίας ΑΠΘ

O καθηγητής Γεώργιος Ανωγειανάκις γεννήθηκε στη Θεσσαλονίκη το 1948. Σπούδασε Φυσιολογία στα Πανεπιστήμια Μπέρκλεϋ, UCLA και USC της Καλιφόρνια και Ιατρική στο ΑΠΘ. Από το 1990 διδάσκει το μάθημα της Φυσιολογίας στην Ιατρική Σχολή του ΑΠΘ όπου είναι διευθυντής του Εργαστηρίου Πειραματικής Φυσιολογίας. Έχει διατελέσει επιστημονικός υπεύθυνος 8 μεγάλων προγραμμάτων κατάρτισης ιατρικού και νοσηλευτικού προσωπικού, στην Ελλάδα, τη Μεγάλη Βρετανία, τη Γερμανία και τη Βουλγαρία, 7 μεγάλων διεθνών ερευνητικών προγραμμάτων της Ευρωπαϊκής Ενωσης και του ΟΟΣΑ και συμμετείχε ως βασικός ερευνητής σε άλλα 22. Έχει δημοσιεύσει πάνω από 150 ερευνητικές εργασίες ενώ έχουν γίνει πάνω από 500 αναφορές στο επιστημονικό του έργο. Είναι παντρεμένος με την Ελπινίκη Ανωγειανάκη και έχει μία κόρη, την ιατρό Αντωνία Ανωγειανάκη.

«πως γεννήθηκε η Ζωή» Τι είναι «Ζωή»; ΚΙΝΗΣΗ Κινείται αυτόνομα; Έχει η κίνησή του σκοπό; ΑΝΑΠΑΡΑΓΩΓΗ Έχει τη δυνατότητα να αναπαραχθεί ασεξουαλικά ή σεξουαλικά; ΑΠΑΝΤΑ ΣΕ ΕΞΩΤΕΡΙΚΑ ΕΡΕΘΙΣΜΑΤΑ; ΚΑΤΑΝΑΛΩΣΗ Τρώει και πίνει; Δηλαδή παίρνει από το περιβάλλον του εκείνα τα στοιχεία που απαιτούνται για να φέρει σε πέρας τις διεργασίες που χαρακτηρίζουν τη ζωή; ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΚΑΙ ΓΗΡΑΝΣΗ Αυξάνεται και ωριμάζει;

«πως γεννήθηκε η Ζωή» Τι είναι «Ζωή»; ΚΙΝΗΣΗ Τα δέντρα δεν κινούνται! ΑΝΑΠΑΡΑΓΩΓΗ Έχει τη δυνατότητα να αναπαραχθεί ασεξουαλικά ή σεξουαλικά; ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΚΑΙ ΓΗΡΑΝΣΗ Οι κρύσταλλοι αυξάνονται σε μέγεθος όμως δεν ωριμάζουν! ΑΠΑΝΤΑ ΣΕ ΕΞΩΤΕΡΙΚΑ ΕΡΕΘΙΣΜΑΤΑ; ΚΑΤΑΝΑΛΩΣΗ Οι κρύσταλλοι αυξάνονται σε μέγεθος παίρνοντας από το περιβάλλον τους εκείνα τα στοιχεία που απαιτούνται για να μεγαλώσουν. Ωστόσο, δεν απαντούν σε εξωτερικά ερεθίσματα! ΕΚΕΙΝΟ ΠΟΥ ΕΙΝΑΙ ΣΙΓΟΥΡΟ ΕΙΝΑΙ ΠΩΣ ΟΛΑ ΤΑ ΠΑΡΑΠΑΝΩ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΑΠΑΝΤΩΝΤΑΙ ΣΕ ΑΛΛΟΤΕ ΑΛΛΟ ΒΑΘΜΟ ΣΤΟ ΚΑΘΕ ΚΥΤΤΑΡΟ

Σήμερα δεχόμαστε ένα ακόμη κριτήριο για το τι είναι «ζωντανό ον»: Πρέπει να έχει προέλθει από άλλα ζωντανά όντα που έχουν συμμετάσχει στην «εξέλιξη των ειδών»

Από τις χημικές ενώσεις στο κύτταρο Έχει ενδιαφέρον ότι πιστεύουμε πως «όσος χρόνος χρειάστηκε για να δημιουργηθεί η ζωή» δηλαδή «να ανάψει η πρώτη σπίθα της ζωής» τόσοςχρόνοςεπίσηςχρειάστηκεγια να φτάσουμε «από το πρώτο κύτταρο στον άνθρωπο»

Το κριτήριο αυτό οδηγεί σε ένα άλλο ερώτημα: Τι συνέβει και γεννήθηκε η ζωή; Τι ήταν αυτό που οδήγησε από ένα «νεκρό» πλανήτη σε ένα πλανήτη που σφύζει από ζωή; Ηατμόσφαιρα, τόσο της Αφροδίτης όσο και του Άρη, περιέχει 95-96% διοξείδιο του άνθρακα. Αντίθετα, η γήινη ατμόσφαιρα περιέχει 77% άζωτο και 21% οξυγόνο.

0.000000000000000000 000000000000000001 sec μετά το Big Bang 1 sec μετά το Big Bang 3 min μετά το Big Bang 500,000 έτη μετά το Big Bang Ηγέννησητων άστρων και των γαλαξιών - 1,000,000,000 έτη μετά το Big Bang ΗεποχήτωνQuasars 3,000,000,000 έτη μετά το Big Bang ; Supernova 9933-6,000,000,000 έτη μετά το Big Bang Γέννηση του Ήλιου - 5,000,000,000 έτη πριν από σήμερα

Από τις χημικές ενώσεις στο κύτταρο Ενδιαφέρον: «όσος χρόνος χρειάστηκε να φτιαχτεί ο κόσμος τόσος χρόνος χρειάστηκε να φτιαχτεί η ζωή»!

Το 1953 ο Stanely Miller, ως μεταπτυχιακός ακόμη φοιτητής, έγινε διάσημος γιατί συνέθεσε τις ιδέες του John Haldane (1892-1964), του Aleksander Oparin (1894-1980) και του καθηγητή του Harold C. Urey (1893-1981) υπό τη μορφή ενός πειράματος που υπεδείκνυε πως μπορούσαν να παραχθούν αμινοξέα σε ένα περιβάλλον που υποτίθεται ότι έμοιαζε με εκείνο της πρωτόγονης γής: Δηλαδή από ένα μίγμα υδρογόνου, ύδατος, αμμωνίας και μεθανίου!

Ο πόλεμος της Κορέας Ο Nikita Khrushchev Gentlemen Prefer Blondes The Red Scare Blue Suede Shoes (Carl Perkins, Elvis Presley) Peter Pan Kinsey Report Joseph McCarthy Sputnik Hula hoops H-bombs Sexual Behavior in the Human Male 1948 Sexual Behavior in the Human Female 1953

1960-1970 Η ηρωική δεκαετία της εξερεύνησης του διαστήματος Ο ψυχρός πόλεμος απειλεί να εξελιχτεί σε πυρηνικό ολοκαύτωμα Ανατέλει η Εποχή του Υδροχόου Η χημεία βελτιώνει τη ζωή μας με «καινούργια υλικά»: Carol Dodda: «better life through chemistry» Dwight Eisenhower και το Military Industrial Complex Υπάρχει ζωή στο διάστημα; Star Treck & Starship Enterprise - NASA & Jet Propulsion Lab Ένθερμοι θιασώτες αυτού του ονείρου είναι το Military Industrial Complex

«Former Arkansas Gov. Mike Huckabee scored well with evangelical voters» -CNN "don't mind being beaten in an argument. What matters is that we give them recognition by bothering to argue with them in public."

ΟΞΥΓΟΝΟ ΑΝΘΡΑΚΑΣ ΥΔΡΟΓΟΝΟ ΑΖΩΤΟ ΑΣΒΕΣΤΙΟ ΦΩΣΦΟΡΟΣ ΚΑΛΙΟ ΘΕΙΟ ΧΛΩΡΙΟ ΝΑΤΡΙΟ

ΟΞΥΓΟΝΟ ΑΝΘΡΑΚΑΣ ΥΔΡΟΓΟΝΟ ΑΖΩΤΟ ΑΣΒΕΣΤΙΟ ΦΩΣΦΟΡΟΣ ΚΑΛΙΟ ΘΕΙΟ ΧΛΩΡΙΟ ΝΑΤΡΙΟ

H-O-H H 2 O + + = ΟΜΟΙΟΠΟΛΙΚΟΙ ΚΑΙ ΙΟΝΤΙΚΟΙ ΔΕΣΜΟΙ

ΔΕΣΜΟΙ ΥΔΡΟΓΟΝΟΥ

Ανακεφαλαίωση

Υδρογονάνθρακες Υδατάνθρακες Λιπίδια και φωσφολιπίδια Μεθάνιο Αιθάνιο Γλυκόζ η Προπάνιο Αιθυλένιο Πολυμερισμός της Γλυκόζης

Διαφορές ανάμεσα στους Υδρογονάνθρακες, τους Υδατάνθρακες και τα λιπίδια Οι πρώτοι αποτελούνται αποκλειστικά από άτομα άνθρακα και υδρογόνου Οι δεύτεροι αποτελούνται από άτομα άνθρακα, υδρογόνου και οξυγόνου. ΑΠΟΤΕΛΟΥΝ ΤΗΝ ΚΥΡΙΑ ΠΗΓΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΓΙΑ ΤΟΝ ΚΥΤΤΑΡΙΚΟ «ΜΗΧΑΝΙΣΜΟ ΚΑΥΣΗΣ», ΔΗΛΑΔΗ ΤΟ ΜΕΤΑΒΟΛΙΣΜΟ Τα λιπίδια έχουν μεγάλα τμήματα του μορίου τους που μοιάζουν με υδρογονάνθρακες αλλά τοπικά (κεφαλές για τα φωσφολιπίδια), περιέχουν και άλλα άτομα όπως οξυγόνου, φώσφορου, αζώτου. Προσοχή: Οι υδατάνθρακες (ιδίως μικρού μεγέθους) είναι υδατοδιαλυτοί ενώ οι υδρογονάνθρακες και τα λιπίδια δεν είναι! ΕΔΩ ΒΡΙΣΚΕΤΑΙ ΤΟ ΜΥΣΤΙΚΟ ΤΗΣ ΚΥΤΤΑΡΙΚΗΣ ΟΡΓΑΝΩΣΗΣ!

Μέχρι στιγμής είδαμε δύο ειδών βιολογικά μόρια που «κατασκευάζονται» απόταδέκαπερίπουείδηατόμωνπου αφθονούν στο σώμα μας. Με τα λιπίδια είναι δυνατό να κατασκευάσουμε μία «λιπιδιακή σακκούλα» που θα χωρίζει το ενδοκυττάριο περιβάλλον από το εξωκυττάριοπεριτυλίγονταςτοπρώτομεμία«λιπιδιακή διπλοστιβάδα» Με τους υδατάνθρακες είναι δυνατό να γεμίσουμε αυτή τη «λιπιδιακή σακκούλα» με ενέργεια που θα καταναλωθεί από το μεταβολισμό ΜΕΝΕΙ ΝΑ ΔΟΥΜΕ ΠΩΣ ΘΑ ΟΡΓΑΝΩΣΟΥΜΕ ΤΟ ΜΕΤΑΒΟΛΙΣΜΟ ΚΑΙ ΠΩΣ ΘΑ ΠΡΟΣΔΟΣΟΥΜΕ ΣΤΗ «ΛΙΠΙΔΙΑΚΗ ΣΑΚΚΟΥΛΑ» ΤΙΣ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΤΗΣ ΖΩΗΣ ΠΟΥ ΑΝΑΦΕΡΑΜΕ ΠΡΟΗΓΟΥΜΕΝΩΣ Ας αρχίσουμε λέγοντας πως το «σχέδιο» οργάνωσης του μεταβολισμού, καταρχήν, βρίσκεται στα νουκλεϊκά οξέα!

Σάκχαρο με δακτύλιο 5 ανθράκων Φωσφορική ομάδα Νουκλεϊκά Οξέα Γουανίνη Αδενίνη Σχηματισμός αλύσου DNA ή RNA Σχηματισμός διπλής έλικας DNA ή RNA Κυτοκίνη Θυμίνη Ουρακίλη

Σχηματισμός αλύσου DNA ή RNA Σχηματισμός διπλής έλικας DNA ή RNA

Πρωτεΐνες Πεπτιδικός δεσμός Σε όλα τα έμβια όντα απαντώνται μόνο 20 αμινοξέα!

Alanine ala a CH3-CH(NH2)-COOH Arginine arg r HN=C(NH2)-NH-(CH2)3-CH(NH2)-COOH Asparagine asn n H2N-CO-CH2-CH(NH2)-COOH Aspartic acid asp d HOOC-CH2-CH(NH2)-COOH Cysteine cys c HS-CH2-CH(NH2)-COOH Glutamine gln q H2N-CO-(CH2)2-CH(NH2)-COOH Glutamic acid glu e HOOC-(CH2)2-CH(NH2)-COOH Glycine gly g NH2-CH2-COOH Histidine his h NH-CH=N-CH=C-CH2-CH(NH2)-COOH Isoleucine ile i CH3-CH2-CH(CH3)-CH(NH2)-COOH Leucine leu l (CH3)2-CH-CH2-CH(NH2)-COOH Lysine lys k H2N-(CH2)4-CH(NH2)-COOH Methionine met m CH3-S-(CH2)2-CH(NH2)-COOH Phenylalanine phe f Ph-CH2-CH(NH2)-COOH Proline pro p NH-(CH2)3-CH-COOH Serine ser s HO-CH2-CH(NH2)-COOH Threonine thr t CH3-CH(OH)-CH(NH2)-COOH Tryptophan trp w Ph-NH-CH=C-CH2-CH(NH2)-COOH Tyrosine tyr y HO-p-Ph-CH2-CH(NH2)-COOH Valine val v (CH3)2-CH-CH(NH2)-COOH

Πρωτεΐνες Γλυκόζη Πεπτιδικός δεσμός Πολυμερισμός της Γλυκόζης

Γουανίνη Αδενίνη Κυτοκίνη Θυμίνη Ουρακίλη Τ = κόκκινο, D= Πράσινο, Α = Μπλέ, Υποδοχέας = Μώβ, Αντικωδίκιο = Μαύρο

ΚΙΝΗΣΗ

ΑΝΑΠΑΡΑΓΩΓΗ

Ηλεκτροευαίσθητες πρωτείνες ΑΠΑΝΤΗΣΗ ΣΕ ΕΞΩΤΕΡΙΚΑ ΕΡΕΘΙΣΜΑΤΑ

Χημειοευαίσθητες πρωτείνες ΑΠΑΝΤΗΣΗ ΣΕ ΕΞΩΤΕΡΙΚΑ ΕΡΕΘΙΣΜΑΤΑ

ΚΑΤΑΝΑΛΩΣ Η

ΚΑΤΑΝΑΛΩΣΗ

ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΚΑΙ ΓΗΡΑΝΣΗ

Ο προγραμματισμένος κυτταρικός θάνατος ή «απόπτωση» μπορεί να οφείλεται σε εξωγενείς εντολές (π.χ., ορμόνες, υποξείδιο του αζώτου, κυττοκίνες κλπ) ή σε ενδογενείς παράγοντες (stress «κυτταρική αυτοκτονία») Τα γλυκοκορτικοειδή, π.χ., ή η υποξία μπορεί να ξεκινήσουν τη διαδικασία της απόπτωσης Οι εντολές που προκαλούν τον κυτταρικό θάνατο ενεργοποιούν την αποκαλούμενη «θανατηφόρο ατραπό» (death pathway) που περιλαμβάνει μόρια όπως τις SMACs, τις Κασπάσες (πρωτεάσες της κυστείνης) κ.ά. Και καταλήγει στη δημιουργία των αποπτωσωμάτων ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΚΑΙ ΓΗΡΑΝΣΗ

ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ: ΕΙΝΑΙ ΔΥΝΑΤΟ ΝΑ «ΑΝΑΛΥΣΟΥΜΕ» ΤΟΥΣ ΖΩΝΤΑΝΟΥΣ ΟΡΓΑΝΙΣΜΟΥΣ ΣΕ ΧΗΜΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΚΑΙ ΕΝΩΣΕΙΣ ΕΙΝΑΙ ΔΥΝΑΤΟ ΝΑ «ΕΞΗΓΗΣΟΥΜΕ» ΠΩΣ ΑΥΤΑ ΤΑ ΑΠΛΑ ΤΜΗΜΑΤΑ ΣΥΝΤΙΘΕΝΤΑΙ ΣΕ ΠΟΛΥΠΛΟΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΔΕΝ ΕΙΝΑΙ ΕΠΙΣΤΗΜΟΝΙΚΑ ΔΥΝΑΤΟ ΝΑ ΑΝΑΦΕΡΘΟΥΜΕ ΣΕ ΕΝΑ ΣΚΟΠΟ ΓΙΑ ΤΟΝ ΟΠΟΙΟ ΔΗΜΙΟΥΡΓΗΘΗΚΕ Η ΖΩΗ ΙΣΩΣ, ΜΕΣΑ ΣΤΑ ΕΠΟΜΕΝΑ 10 ΧΡΟΝΙΑ, ΜΠΟΡΕΣΟΥΜΕ ΝΑ «ΚΑΤΑΣΚΕΥΑΣΟΥΜΕ» ΚΑΠΟΙΑ ΑΠΛΗ ΜΟΡΦΗ «ΣΥΝΘΕΤΙΚΗΣ ΖΩΗΣ»

ΕΥΧΑΡΙΣΤΩ