ΔIAΛEΞΗ(1 - users.auth.grusers.auth.gr/pchristo/teaching/cellbio/lectures/Cell Biol_12... ·...
-
Upload
nguyendiep -
Category
Documents
-
view
228 -
download
2
Transcript of ΔIAΛEΞΗ(1 - users.auth.grusers.auth.gr/pchristo/teaching/cellbio/lectures/Cell Biol_12... ·...
Kυτταρική Bιολογία
ΔIAΛEΞΗ 1 (29/2/2012)
EIΣAΓΩΓH ΣTO KYTTAPO KAI TA ΣYΣTATIKA TOY
Δρ. Xρήστος Παναγιωτίδης, Τμήμα Φαρμακευτικής Α.Π.Θ.
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: [email protected]
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
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 ( 2η 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 (5η έκδ. 2011), Ακαδημαϊκές Εκδόσεις 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.
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 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;
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; 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».
Ma`hias Schleiden
Theodor Scwann
Δρ. Xρήστος Παναγιωτίδης, Τμήμα Φαρμακευτικής Α.Π.Θ.
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).
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» ανάπτυξη μικροβίων
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.
Παρατήρηση & κύτταρο -‐ 1 1664 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.
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) Γενετικό υλικό B) Κατάλυση
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 αρχαιοβακτήρια και
ευβακτήρια
Ποιές οι ομοιότητες και ποιές οι διαφορές τους;
Δρ. Xρήστος Παναγιωτίδης, Τμήμα Φαρμακευτικής Α.Π.Θ.
Τα βακτήρια
n Βασίλειο: Μονήρη n Βακτήρια & Αρχαία n 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
Kαψούλα
Eξωτερική Mεμβράνη
Πεπτιδογλυκάνη Kυτταρικό τοίχωμα
Δρ. Xρήστος Παναγιωτίδης, Τμήμα Φαρμακευτικής Α.Π.Θ.
Τα 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 Αρχαία Ø Δεν περιέχουν μεμβρανικά
οργανίδια (προκαρυώτες) Ø Δεν περιέχουν πεπτιδογλυκάνες Ø Δεν αναστέλλονται από
αντιβιοτικά Ø Εξτρεμόφιλα Ø Χημειοοαυξότροφα, ετερότροφα Ø 3 κύριες ομάδες: μεθανογόνα,
εξαιρετικά αλόφιλα, εξαιρετικά θερμόφιλα
n Ευβακτήρια Ø Δεν περιέχουν μεμβρανικά
οργανίδια (προκαρυώτες) Ø Περιέχουν πεπτιδογλυκάνες στα
κυτταρικά τους τοιχώματα Ø Αναστέλλονται από αντιβιοτικά Ø Διάφορα είδη μεταβολισμού Ø 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, 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.
Σας Ευχαριστώ για την
Προσοχή σας