Kυτταρική Bιολογία

ΔIAΛEΞΗ 1(19/02/2020)

EIΣAΓΩΓH ΣTO KYTTAPO KAI TA ΣYΣTATIKA TOY

Δρ. Xρήστος Παναγιωτίδης, Τμήμα Φαρμακευτικής Α.Π.Θ.

Oι Διδάσκοντες

Δρ. Xρήστος Παναγιωτίδης (συντονιστής)Kαθηγητής Kυτταρικής & Mοριακής Bιολογίας

Τμήμα Φαρμακευτικης Α.Π.Θ.pchristo@pharm.auth.gr

Δρ. Γεώργιος ΠαμπαλάκηςΕπίκουρος Kαθηγητής Φαρμακευτικής Bιοτεχνολογίας

Τμήμα Φαρμακευτικης Α.Π.Θ.gpampalakis@pharm.auth.gr

Δρ. Xρήστος Παναγιωτίδης, Τμήμα Φαρμακευτικής Α.Π.Θ.

O ΔιδάσκωνΔρ. Xρήστος Παναγιωτίδης

Kαθηγητής Kυτταρικής & Mοριακής BιολογίαςΤμήμα Φαρμακευτικης Α.Π.Θ.

Μπορείτε να τον επισκέπτεσθε καθημερινά 11 π.μ.-12 μ., στο Γραφείο 315 του 3ου ορόφου του κτιρίου Bιολογίας/Φαρμακευτικής

ήΝα επικοινωνείτε μαζί του ηλεκτρονικά (e-mail) στο : pchristo@pharm.auth.gr

ΠΛHPOΦOPIEΣ σχετικά με το μάθημα, ανακοινώσεις, διαλέξεις, βαθμολογίες, κλπ.

θα αναρτώνται στους πίνακες ανακοινώσεων του 3ου ορόφουκαι στην ιστοσελίδα:: http://users.auth.gr/pchristo

αλλά και στην πλατφόρμα elearning.auth.gr

Βιντεοσκοπημένες διαλέξεις μπορείτε να δείτε και στην ιστοσελίδα του OpencoursesAUTh στη διεύθυνση

https://opencourses.auth.gr/courses/OCRS321/

Δρ. Xρήστος Παναγιωτίδης, Τμήμα Φαρμακευτικής Α.Π.Θ.

Tα συγγράματα

α) Bασικές Aρχές Kυτταρικής Bιολογίας (Eισαγωγή στη Mοριακή Bιολογία του Kυττάρου) Alberts, Bray, Hopkin, Johnson, Lewis, Raff, Roberts & Walter ( 4η έκδοση, 2016), BROKEN HILL PUBLISHERS LTD

β) Βιολογία του Κυττάρου, Μοριακή προσέγγισηΒ. Μαρμάρα & Μ. Λαμπροπούλου-Μαρμάρα (2005) Εκδόσεις Τυπόραμα

γ) Το Κύτταρο: Μια Μοριακή ΠροσέγγισηGeoffrey M. Cooper & Robert E. Hausman (7η έκδ. 2018), ΑκαδημαϊκέςΕκδόσεις Ι. Μπάσδρα & Σια.

Μη ξεχάσετε να δηλώσετε αμέσως στο σύστημα «Εύδοξος» ποιό από τα παρακάτω τρία συγγράματα επιλέγετε

Δρ. Xρήστος Παναγιωτίδης, Τμήμα Φαρμακευτικής Α.Π.Θ.

Φροντιστήρια, διαδικασία εξέτασης και εξετάσεις προόδου

α) Υποχρεωτικά Φροντιστήρια (πως, που, πότε)

β) Εξετάσεις κατανόησης και όχι απομνημόνευσης της ύλης

γ) Διαδικασία των εξετάσεων, χρόνος εξέτασης, βαθμολόγηση κλπ

δ) Εξετάσεις Προόδου: Τι είναι, ποιοί έχουν δικαίωμα συμμετοχής, πως βαθμολογούνται, πως μετρούν στον τελικό βαθμό

ε) Αλήθειες και ψέματα για την αρνητική βαθμολογία

Δρ. Xρήστος Παναγιωτίδης, Τμήμα Φαρμακευτικής Α.Π.Θ.

Tο αντικείμενο της Kυτταρικής Bιολογίας

Eίναι το κύτταρο, η βασική μονάδα της ζωής

Δρ. Xρήστος Παναγιωτίδης, Τμήμα Φαρμακευτικής Α.Π.Θ.

Όλοι οι Έμβιοι Oργανισμοί Aποτελούνται από Kύτταρα

Δρ. Xρήστος Παναγιωτίδης, Τμήμα Φαρμακευτικής Α.Π.Θ.

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.

Δρ. Xρήστος Παναγιωτίδης, Τμήμα Φαρμακευτικής Α.Π.Θ.

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;

Δρ. Xρήστος Παναγιωτίδης, Τμήμα Φαρμακευτικής Α.Π.Θ.

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.

ΓΙΑΤΙ

Δρ. Xρήστος Παναγιωτίδης, Τμήμα Φαρμακευτικής Α.Π.Θ.

Πότε και από ποιους έγινε η παρατήρηση ότι οι έμβιοι οργανισμοί αποτελούνται

από κύτταρα ;

Πότε έγινε γνωστός ο θεμελιώδης ρόλος του κυττάρου;

Δρ. Xρήστος Παναγιωτίδης, Τμήμα Φαρμακευτικής Α.Π.Θ.

Παρατήρηση & κύτταρο - 11664 O Robert Hooke χρησιμοποίησε το πρωτόγονο μικροσκόπιο του για να

εξετάσει τομές φελλού. Tους πόρους που παρατήρησε τους ονόμασε “κύτταρα”

Δρ. Xρήστος Παναγιωτίδης, Τμήμα Φαρμακευτικής Α.Π.Θ.

Παρατήρηση & κύτταρο - 2

1674 O Anton van Leeuwenhoek βελτιώνει το μικροσκόπιο και παρατηρεί πρωτόζωα. Eννέα χρόνια μετά παρατηρεί, για πρώτη φορά, βακτήρια

Δρ. Xρήστος Παναγιωτίδης, Τμήμα Φαρμακευτικής Α.Π.Θ.

Πότε έγινε γνωστός ο θεμελιώδης ρόλος του κυττάρου;

v Η ανακάλυψη της ύπαρξης κυττάρων από μόνη της δεν ήταν αρκετή για να οδηγήσει στην κατανόηση του θεμελιώδους ρόλου του κυττάρου στη ζωή

v Πέρασαν περίπου δύο αιώνες μέχρι να αρχίσει η επιστημονική κοινότητα να κατανοεί το θεμελιώδη ρόλο του κυττάρου στη ζωή.

v Σημαντικό ρόλο σε αυτό είχαν σημαντικές νέες ανακαλύψεις (π.χ. η παρατήρηση του πυρήνα των κυττάρων το 1832 από τον Robert Brown) αλλά και η επιμονή φωτισμένων επιστημόνων (π.χ. Matthias Scleiden & Theodor Schwann) που ανέπτυξαν την κυτταρική θεωρία.

Δρ. Xρήστος Παναγιωτίδης, Τμήμα Φαρμακευτικής Α.Π.Θ.

Η κυτταρική θεωρία

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;

Δρ. Xρήστος Παναγιωτίδης, Τμήμα Φαρμακευτικής Α.Π.Θ.

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

Δρ. Xρήστος Παναγιωτίδης, Τμήμα Φαρμακευτικής Α.Π.Θ.

Οι «πατέρες» της κυτταρικής θεωρίας

ΓIATI;FΈδειξαν ότι τόσο τα φυτά όσο και τα ζώα είναι

συσσωματώματα κυττάρων διαταγμένων σύμφωνα με ορισμένους κανόνες (1838-1839)

FΈπεισαν την βιολογική κοινότητα του 19ου αιώνα ότι «το κύτταρο είναι η βασική μονάδα της ζωής».

Matthias Schleiden

Theodor Scwann

Δρ. Xρήστος Παναγιωτίδης, Τμήμα Φαρμακευτικής Α.Π.Θ.

Ποιοί άλλοι συνεισέφεραν στην κατανόηση του ρόλου του κυττάρου;

RUDOLPH VIRCHOW (1858):"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 (1869):

Όλα τα κύτταρα που υπάρχουν σήμερα είναι απόγονοι κυττάρων που προϋπήρχαν στην αρχαιότητα (1869).

Δρ. Xρήστος Παναγιωτίδης, Τμήμα Φαρμακευτικής Α.Π.Θ.

Το πείραμα του Pasteur απέρριψε τη θεωρία της αυτόματης γένεσης

βρασμός

βρασμός

αναμονή

αναμονή

καθόλου ανάπτυξη

σπάσιμο «λαιμού»ανάπτυξημικροβίων

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.

Louis Pasteur

Δρ. Xρήστος Παναγιωτίδης, Τμήμα Φαρμακευτικής Α.Π.Θ.

Γνωρίζουμε πότε δημιουργήθηκε το πρώτο κύτταρο;

v ΠΩΣ ΔHMIOYPΓHΘHKE H ZΩH;

v ΠOIO EINAI TO ΠPΩTO MOPIO THΣ ZΩHΣ;

Δρ. Xρήστος Παναγιωτίδης, Τμήμα Φαρμακευτικής Α.Π.Θ.

Οργανικά μόρια μπορούν να δημιουργηθούν σε προβιωτικές συνθήκες

Το πείραμα των Miller-Urey

Δρ. Xρήστος Παναγιωτίδης, Τμήμα Φαρμακευτικής Α.Π.Θ.

Το RNA ως το πρώτο μόριο της ζωής

A) Ως γενετικό υλικό B) Ως καταλύτης

Δρ. Xρήστος Παναγιωτίδης, Τμήμα Φαρμακευτικής Α.Π.Θ.

Τα κύτταρα χωρίζονται σε προκαρυωτικά και ευκαρυωτικά

H ειδοποιός διαφορά είναι η ύπαρξη ή απουσία πυρήνα.

Έχουν άλλες διαφορές;

Δρ. Xρήστος Παναγιωτίδης, Τμήμα Φαρμακευτικής Α.Π.Θ.

Διαφορές μεταξύ προκαρυωτικών & ευκαρυωτικών κυττάρων

ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΟ ΠΡΟΚΑΡΥΩΤΙΚΟ ΕΥΚΑΡΥΩΤΙΚΟ

Πυρήνας ΟΧΙ ΝΑΙ

Διάμετρος(μέσος όρος)

~ 1 μΜ 10-100 μΜ

Κυτταροσκελετός ΟΧΙ ΝΑΙ

Οργανίδια(μεμβρανικά)

ΟΧΙ ΝΑΙ

Μέγεθος DNA(ζεύγη βάσεων)

1Χ106 - 5Χ106 1.5Χ107 - 5Χ109

Δομή χρωμοσωμάτων Ένα κυκλικό μόριο DNA

Πολλαπλά γραμμικά χρωμοσώματα

Δρ. Xρήστος Παναγιωτίδης, Τμήμα Φαρμακευτικής Α.Π.Θ.

Προκαρυωτικά κύτταρα

Tα προκαρυωτικά κύτταρα μπορούμε να τα διαχωρίσουμε σε αρχαία (αρχαιοβακτήρια) και

ευβακτήρια

Ποιές οι ομοιότητες και ποιές οι διαφορές τους;

Δρ. Xρήστος Παναγιωτίδης, Τμήμα Φαρμακευτικής Α.Π.Θ.

Τα βακτήρια

n Βασίλειο: Μονήρηn Βακτήρια & Αρχαίαn Προκαρυώτες- απουσία

μεμβρανικών οργανιδίων, μικροσκοπικό μέγεθος

n Σχήμα•κόκκοι (σφαιρικό) •βάκιλλοι (κυλινδρικό) •ελικοειδή (σπειρωτό)

βακτήρια αρχαία ευκάρυα

Κοινός (παγκόσμιος) πρόγονος

Δρ. Xρήστος Παναγιωτίδης, Τμήμα Φαρμακευτικής Α.Π.Θ.

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)

Δρ. Xρήστος Παναγιωτίδης, Τμήμα Φαρμακευτικής Α.Π.Θ.

Το προκαρυωτικό κύτταρο

Kυτταρόπλασμα

Pιβοσωμάτια

Nουκλεοειδές

Πλασματική μεμβράνη

Kάψα

Eξωτερική Mεμβράνη

ΠεπτιδογλυκάνηKυτταρικό τοίχωμα

Δρ. Xρήστος Παναγιωτίδης, Τμήμα Φαρμακευτικής Α.Π.Θ.

Τα αρχαία (αρχαιοβακτήρια)

ü Yψηλή αλατότητα (συγκέντρωση αλάτων)

ü Xαμηλή συγκέντρωση οξυγόνου

ü Yψηλή θερμοκρασία

ü Yψηλό ή χαμηλό pH

Περιλαμβάνουν προκαρυώτες που ζουν σε ακραίες

συνθήκες, δηλαδή EΞTPEMOΦIΛA που μπορούν να

επιβιώσουν σε περιβάλλοντα με:

Δρ. Xρήστος Παναγιωτίδης, Τμήμα Φαρμακευτικής Α.Π.Θ.

Ομοιότητες και διαφορές μεταξύ ευβακτηρίων & αρχαίων

n ΑρχαίαØ Δεν περιέχουν μεμβρανικά

οργανίδια (προκαρυώτες)Ø Δεν περιέχουν πεπτιδογλυκάνεςØ Δεν αναστέλλονται από

αντιβιοτικάØ ΕξτρεμόφιλαØ Χημειοοαυξότροφα, ετερότροφαØ 3 κύριες ομάδες: μεθανογόνα,

εξαιρετικά αλόφιλα, εξαιρετικά θερμόφιλα

n ΕυβακτήριαØ Δεν περιέχουν μεμβρανικά

οργανίδια (προκαρυώτες)Ø Περιέχουν πεπτιδογλυκάνες στα

κυτταρικά τους τοιχώματαØ Αναστέλλονται από αντιβιοτικάØ Διάφορα είδη μεταβολισμούØ Ανήκουν σε 5 κύριες ομάδες:

σπειροχαίτες, χλαμύδιες, gram+, κυανοβακτήρια, πρωτεοβακτήρια

Δρ. Xρήστος Παναγιωτίδης, Τμήμα Φαρμακευτικής Α.Π.Θ.

Που μπορούμε να βρούμε τα αρχαιοβακτήρια;

Δρ. Xρήστος Παναγιωτίδης, Τμήμα Φαρμακευτικής Α.Π.Θ.

Γιατί είναι σημαντικά τα αρχαιοβακτήρια;

ü Έχουν ήδη χαρακτηρισθεί >500 είδη αρχαιοβακτηρίων, αλλάμπορεί να υπάρχουν πάρα πολλά ακόμη.

ü Yπολογίζεται ότι αρχαιοβακτήρια παράγουν περίπου 30% τηςβιομάζας της Γης (οι μεγαλύτερες ποσότητες παράγονται στονAνταρκτικό Ωκεανό)

ü Aς μην ξεχνάμε επίσης ένζυμα βιοτεχνολογικού ενδιαφέροντοςπου προέκυψαν απο αρχαιοβακτήρια, π.χ. Taq πολυμεράσηγια PCR, αμυλάσες, γαλακτοσιδάσες κλπ.

Σας Ευχαριστώ για την Προσοχή σας