Biologie celulară Toţi oamenii au sădită în firea lor dorinţa de a cunoaşte (Aristotel, METAFIZICA) CEBES: [ ] atunci când oamenilor li se pun întrebări, ei pot răspunde corect la orice, bineînțeles dacă întrebările au fost puse cu pricepere. (Platon, PHAIDON) Biologie celulară umană Etimologie: βίος viaţă; λόγος cuvânt, concept vorbire, opinie, raționament vorbire despre viața celulei Studiul fenomenelor biologice în contextul celulei cum este organizată şi cum funcţionează celula Fenomen biologic înşiruire, într-o anumită secvenţă, de reacţii/procese biochimice Aspecte descriptive (analitice) organizarea structurală a celulei Aspecte integrative (sintetice) cum funcţio-nează structurile celulare (individual şi în cooperare) 1
Celula Unitatea structurală şi funcţională elementară de organizare a lumii vii care: conservă şi transmite caracteristicile organismului din care face parte; are capacitatea de a se autoregla şi de a se autoreproduce; este rezultatul unui îndelungat proces de evoluţie. Un pic de istorie Cuvântul celulă din latinescul cella / cellula cămăruţă; introdus de Robert Hooke, în 1665, ca urmare a examinării la microscop a structurii lemnului de plută Teoria celulară asupra organizării lumii vii introdusă de Matthias Jakob Schleiden şi Theodor Schwann, în 1839, completată de Rudolf Virchow, în 1858 toate organismele conţin una sau mai multe celule toate celulele provin din alte celule (omnis cellula e cellula) funcţiile vitale într-un organism se petrec în celule toate celulele conţin ereditar informaţia necesară pentru reglarea funcţiilor lor şi pentru transmiterea informaţiei generaţiilor următoare de celule. http://en.wikipedia.org/wiki/robert_hooke 2
De ce să studiem celula? Definiţia celulei, un răspuns? Fenomenul vieţii rezultatul activităţii celulelor Fiziologic vs. patologic Orice intervenţie medicală acomodată de celule Corolarul: celula trebuie cunoscută şi i respectată! Diversitatea celulară Ordinul de mărime al numărului de celule în organismul uman matur: 10 14 Hematii: 2,5 x 10 13 Neuroni: ~10 11 Nevroglii: ~10 12 Dimensiunea medie ~10 m Dimensiuni: 0,1 m (Micoplasma pneumoniae, agent Eaton, pneumonie atipică) 150 m (ovulul) Masa medie ~1ng Infinitatea de stări/situaţii: creierul uman 2 la puterea10 14 stări (10 14 sinapse, fiecare sinapsă 2 stări) Forme celulare 3
Dimensiunea celulară Copyright Dennis Kunkel Comparaţie procariote vs. eucariote CARACTERISTICI Tipuri de organisme Dimensiunea celulei Metabolism Organite elemente complexe (sub aspect molecular) din organizarea celulei, situat în interiorul acesteia, cu morfologie specifică şi cu funcţie(funcţii) proprie (proprii) Acid deoxiribonucleic (ADN) Cromozomii Acid ribonucleic (ARN) şi proteine Ribosomi PROCARIOTE eubacterii archaebacterii mică, în intervalul 0,1-2 μm divers (anaerob sau aerob) fără organite delimitate de endomembrane ADN circular, necomplexat cu proteine o singură moleculă de ADN circular (în buclă închisă) ARN-ul şi proteinele sunt sintetizate în acelaşi compartiment intracelular 70S 4 EUCARIOTE protiste (EK unicelulare): alge, protozoare, drojdii; fungi; plante; animale mare, de obicei 10-100 μm aerob (excepţie celule fără mitocondrii) numeroase organite: nucleu delimitat de anvelopă nucleară, mitocondrii, reticul endoplasmic, lizosomi, peroxisomi, cloroplaste ADN de dimensiuni mari, cu capete libere, organizat sub formă de cromatină la nivelul nucleului mai multe molecule de ADN liniar, capetele protejate de telomere ARN sintetizat şi prelucrat în nucleu; proteinele sintetizate în citoplasmă şi prelulate co- sau post-traducere de organite 80S (citosol),70s (mitocondrii, cloroplaste)
Comparaţie procariote vs. eucariote CARACTERISTICI Citoschelet Motilitate Perete celular Diviziunea celulară Reproducerea Organizarea Toleranţa la mediu PROCARIOTE absent flageli, glisare, zvâcniri, modificări ale flotabilităţii peptidoglican prin fisiune (diviziune binară) prin fisiune binară, înmugurire unicelulară proliferare rapidă, adaptabilitate la variaţii mari ale factorilor de mediu EUCARIOTE reţea complexă alcătuită din microtubuli, microfilamente şi filamente intermediare reorganizări ale citoscheletului celuloză sau chitină (plante); absent (animale) prin mitoză prin meioză (pentru celulele sexuale) fisiune şi înmugurire (EK inferioare); sexuată, cicluri de meioză-fertilizare (animale şi plante superiore) multe pluricelulare, cu diferenţieri în numeroase tipuri de celule suportă variaţii limitate ale factorilor de mediu Comparaţie procariote vs. eucariote Organit un element complex, sub aspect molecular, din organizarea celulei, situat în interiorul acesteia, cu morfologie specifică şi cu funcţie (funcţii) proprie (proprii) 1 nucleol, 2 nucleu, 3 ribozom, 4 veziculă, 5 reticul endoplasmic rugos, 6 aparat Golgi, 7 element citoscheletal, 8 reticul endoplasmic neted, 9- mitocondrii, 10 vacuolă, 11 citosol, 12 lizozom, 13 centrioli. 5
Comparaţie procariote vs. eucariote Aspetul în microscopie electronică (ultrastructură) Reprezentare schematică, prin desen Organizarea cursurilor Introducere în biologia celulară. Organizarea generală a celulei eucariote (1 prelegere) Organizarea moleculară a membranelor (2 prelegeri) Lipidele membranare Proteinele membranare Componenta glucidică a membranelor Funcţionarea membranelor Dr. Mircea Leabu ca sistem integrat (2 prelegeri) Semnalizarea membranară Transportul transmembranar Prof.Dr. Mihai Hinescu Structuri specializate ale membranei (1 prelegere) Matricea citoplasmatică, citoscheletul (1 prelegere) 6 Dr. Vasilica Bauşic
Organizarea cursurilor Organite nedelimitate de endomembrane (ribosomi, proteasomi) și incluziunile celulare (1 prelegere) Reticulul endoplasmic (1 prelegere) Aparatul Golgi (1 prelegere) Lizosomi, peroxisomi (1 prelegere) Mitocondria (1 prelegere) Nucleul (1 prelegere) Dr. Laura Cristina Ceafalan Dr. Sanda Creţoiu Dr. Mircea Leabu Dr. Eugen Radu Prof.Dr. Mihai Hinescu Organizarea temelor Definiții pentru noțiuni, sintagme, concepte Organizarea morfologică a organitelor/ elementelor celulare Aspecte structurale (evidențiere la microscopul optic) Aspecte ultrastructurale (evidențiere la microscopul electronic) Funcționarea elementelor/organitelor celulare cu detalii asupra mecanismelor, până la nivel molecular 7
Bibliografia http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/nbk21054/ http://www.whfreeman.com/lodish4e/ http://www.ncbi.nlm.nih.gov/bookshelf/br.fcgi?book=mcb Bibliografia 8
Bibliografia Site-ul Pub Med: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/sites/entrez?db=pubmed Avertisment Cunoaşterea în biologia celulară Un răspuns dat...... naşte multiple întrebări! 9
Să aveţi spor în înţelegerea celulei! Performanţa? Să ajungeţi să gândiţi prin prisma celulei! ORGANIZAREA MOLECULARĂ A MEMBRANELOR CELULARE De la molecule la o structură funcţională 10
Membrana celulară Definiţia Ultrastructura care separă celula de mediu dar o şi uneşte cu acesta CONSIDERAŢII GENERALE ASUPRA ORGANIZĂRII MOLECULARE A MEMBRANELOR Apă: 20-30% Rezidiu uscat: 70-80% Substanţe minerale: ~1% Substanţe organice: ~99% Lipide: 40-50% Proteine: 50-60% Componentă glucidică: 1-10% De ce puţină apă? 11
Aranjarea componentelor chimice în biomembrane conform modelului mozaic fluid Singer SJ, Nicolson GL (1972) The fluid mosaic model of the structure of cell membranes. Science. 175: 720-731. Imagini de mozaic Aranjarea componentelor chimice în biomembrane conform modelului mozaic fluid Singer SJ, Nicolson GL (1972) The fluid mosaic model of the structure of cell membranes. Science. 175: 720-731. Funcţiile membranei celulare 1. Funcţie de barieră 2. Funcţie metabolică 12
13
Caracteristici fizice, chimice şi biologice ale membranelor celulare Eterogenitate Asimetrie Fluiditate bidimensională Cine şi cum participă la asigurarea acestor caracteristici? Care este semnificaţia biologică a acestor caracteristici? 14
Îndemnul Bine aţi venit şi pregătiţi-vă pentru ce vă aşteaptă SURPRIZE profesionale! Pentru unii plăcute, pentru alţii... 15