Zaliczenie kursu: egzamin

Transkrypt

1 PODSTAWY BIOLOGII KOMÓRKI Wykłady - 30 godzin Zaliczenie kursu: egzamin materiał podany na wykładach B. Alberts i wsp. - Podstawy biologii komórki, PWN 2005 red. B Alberts et al. - Molecular biology of the cell, 5th edition; T. Pollard i W. Earnshaw Cell biology, 2nd edition; G. Karp Cell Biology, (Wiley), 7th edition; W. Kilarski - Strukturalne podstawy biologii komórki internet PODSTAWY BIOLOGII KOMÓRKI Egzamin pisemny: I. test II. odpowiedzi pisemne - wstawiania brakujących wyrazów - dopasowania - wyjaśnianie pojęć - prawda / nieprawda? - podpisy (schematów, rysunków, zdjęć) Dydaktyka /Kursy/Podstawy biologii komórki 1

2 PODSTAWY BIOLOGII KOMÓRKI Wprowadzenie do biologii komórki Wybrane wspólczesne metody badań Składniki chemiczne i podstawy molekularnej organizacji komórki Budowa błon biologicznych Mechanizmy transportu przez błony Kompartmentalizacja komórki eukariotycznej: organizacja cytoplazmy Organizacja i rola cytoszkieletu : filamenty aktynowe, filamenty pośrednie, mikrotubule Budowa jądra komórkowego PODSTAWY BIOLOGII KOMÓRKI Budowa i funkcje ER i aparatu Golgiego Transport pęcherzykowy - endosomy, lizosomy Mitochondria, ich struktura i funkcja Chloroplasty- przekształcanie energii Peroksysomy Organizacja komórek w tkanki: połączenia międzykomórkowe, substancja międzykomórkowa Rodzaje tkanek ssaków 2

3 1. WPROWADZENIE Krótka historia odkrycia i badań komórek Krótka historia badań nad pochodzeniem Ŝycia na Ziemi Jedność podstawowych mechanizmów Ŝycia RóŜnorodność komórek Historia badań wielowiekowe obserwacje i teoretyczne przemyślenia nad budową Ŝywej materii Arystoteles ( p.n.e.) gr. filozof, twórca biologii Galen (Claudius Galenus) ( ) rzym. lekarz, anatom rośliny i zwierzęta są zbudowane z niewielkiej liczby typów cząstek wielokrotnie się powtarzających 3

4 ? do XVII w skonstruowanie mikroskopu Mikroskopy proste XVI w Mikroskop złoŝony ok r Zachariasz i Hans Janssenowie Powiększenie: ok.10x; mechanizm teleskopowy Robert Hooke ang. fizyk zebranie Królewskiego Towarzystwa Naukowego w Londynie: pojęcie komórka ( łać. cellulae) Rysunek z ksiąŝki R. Hooke'a "Micrographia" 4

5 Antoni van Leeuwenhoek hol. przedsiębiorca i przyrodnik konstruował proste mikroskopy (soczewki polerowane, dmuchane ) najlepszy: o powiększeniu 270x, rozdzielczości 1µm Antoni van Leeuwenhoek rysunki Opisał: pierwotniaki ( ) bakterie (1683) erytrocyty, białe ciałka krwi plemniki włókna mięśni poprzecznie-prąŝkowanych jądra w erytrocytach łososia (1700) 5

6 POZNAWANIE STRUKTURY POJEDYNCZYCH KOMÓREK Robert Brown ang. botanik opisał jądra w komórkach roślin - ruch protoplazmy w komórkach roślin Rudolf Albert Kölliker szwajc. fizjolog opisał mitochondria w komórkach mięśni Camillo Golgi wł. lekarz i histolog laureat Nagrody Nobla metoda barwienia komórek i włókien nerwowych z wykorzystaniem soli srebra Hipokamp impregnat Golgiego; rysunek neuronów 1898 zobaczył aparat siateczkowy wokół jądra neuronu (aparat Golgiego) Opera Omnia. e/laureates/1906/golgi-article.html 6

7 Mozliwości mikroskopów świetlnych Powiększenie całkowite mikroskopu obiektyw x okular (x układ pośredni) ~ od 10 do 1500x ( max 3500x) Zdolność rozdzielcza mikroskopu najmniejsza odległość dzieląca 2 punkty, które w obrazie mikroskopowym dostrzegane są oddzielnie d = około 0,2 µm (λ /2) Ernst August Ruska niem. fizyk 1931 skonstruował pierwszy mikroskop elektronowy (50nm) Palade, Porter i Sjοstrand 1952 rozwinęli metody mikroskopii elektronowej 7

8 Hugh E. Huxley ang. biolog mol zobaczył układ filamentów w mięśniu - cytoszkielet J.D. Robertson wykorzystywał ME do badań biologicznych - badania fizjologii mięśni 1957 opisał dwuwarstwową strukturę błony komórkowej UNIWERSALNOŚĆ BUDOWY KOMÓRKOWEJ obserwacje mikroskopowe tkanek roślin i zwierząt (XVIII i XIXw.) poznanie, Ŝe komórka to podstawowy element Ŝycia - wszystkich organizmów (obecnie i w przeszłości) H. Dutrochet fr. botanik obecność drobnych globuli w tkankach wszystkich roślin Teza: komórka jest fundamentalną jednostką Ŝywych organizmów 8

9 Matthias Jacob Schleiden niem. botanik Theodor Schwann niem. zoolog Teoria komórkowa Wszystkie organizmy Ŝywe rośliny, zwierzęta i bakterie są zbudowane z komórek, które są ich podstawowymi jednostkami strukturalnymi i funkcjonalnymi obserwacje pod mikroskopem podziału komórek 1827 A. Broniart; 1835 E. Meyen; 1835 H. von Mohl 1879 Walther Flemming opisał zachowanie chromosomów podczas mitozy 9

10 Rudolf Virchow niem. anatomopatolog postulat: komórki powstają tylko przez podział (omnis cellula e cellula) Ludwik Pasteur fr. chemik (mikrobiolog) teraźniejszość? przeszłość Karol Darwin ang. biolog teoria ewolucji

11 August Weismann niem. biolog i genetyk wszystkie komórki wywodzą się od przodków Ŝyjących w zamierzchłych czasach?? - dowód wspólnego pochodzenia organizmów za proces dziedziczenia odpowiedzialne są chromosomy Theodor Boveri niem. biolog Walter Sutton am. genetyk chromosomowa teoria dziedziczności komórki powstają tylko z komórek dziedzicząc po nich swoje cechy, które są uwarunkowane przez geny znajdujące się w chromosomach 11

12 ugruntowanie chromosomowej teorii dziedziczności Thomas Hunt Morgan am. biolog, genetyk (Laureat Nagrody Nobla w 1933) nośnikami genów są chromosomy; Pochodzenie organizmów od wspólnego przodka Prakomórka musiała zawierać prototyp uniwersalnej maszynerii wszelkich form Ŝycia istniejących dziś na Ziemi Ewolucja mutacje zróŝnicowanie komórek Jedność i róŝnorodność komórek (organizmów) 12

13 Historia Ŝycia - badania genetyczne współczesnych organizmów 3 cesarstwa Drzewo filogenetyczne wyprowadzone z porównania sekwencji nukleotydów rrna (długość linii ilość róŝnic w sekwencji nukleotydów w rrna) ORGANIZMY WSPÓŁCZESNE Prokarioty (gr. pro = przed) (karyon=ziarno, jądro) Bacteria (bakterie właściwe) ściana komórkowa z mureiny (peptydoglikan) Archaea błona komórkowa archeany -estry kwasów tłuszczowych archeowce (bakterie pierwotne) DNA w nici nukleosomowej; introny; polimeraza RNA Eukaryota (eukarionty, jądrowce) (gr. eu = prawdziwie) kompartmentalizacja cytoplazmy Błona komórkowa fosfolipidowo-białkowa 13

14 RóŜnorodność organizmów ponad 10 mln gatunków organizmów (wszystkie środowiska Ŝycia) termofilne, beztlenowce (w gorących kwaśnych wodach np.bakterie siarkowe) halofilne, beztlenowce (w wodach ekstremalnie zasolonych) mutanogeniczne, beztlenowce redukujące CO 2 do metanu (osady głębinowe, przewód pokarmowy) bakterie gram dodatnie bakterie gram ujemne bakterie purpurowe zielone bakterie fotosyntetyczne cyjanobakterie Protisty Grzyby Rośliny Zwierzęta KOMÓRKA Prokariotyczna Eukariotyczna 14

15 KOMÓRKA Jedność wszystkich organizmów budowa komórkowa funkcje Ŝyciowe (wzrost, podział, reakcja na bodźce ) funkcje Ŝyciowe oparte na podobnych podstawowych procesach chemicznych instrukcje genetyczne (geny) zapisane są tym samym kodem DNA kieruje syntezą białek białka zbudowane z takich samych aminokwasów 15