1_wprowadzenie_2015 [tryb zgodnoœci]

2015-03-13
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)
www.zbk.wbbib.uj.edu.pl
Dydaktyka /Kursy/Podstawy biologii komórki
1
2015-03-13
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
2015-03-13
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
(384-322 p.n.e.)
gr. filozof, twórca biologii
Galen (Claudius Galenus) (130-200)
rzym. lekarz, anatom
rośliny i zwierzęta są zbudowane
z niewielkiej liczby typów cząstek
wielokrotnie się powtarzających
3
2015-03-13
?
do XVII w
skonstruowanie mikroskopu
Mikroskopy proste – XVI w
Mikroskop złoŜony – ok. 1590 r
Zachariasz i Hans
Janssenowie
Powiększenie: ok.10x;
mechanizm teleskopowy
Robert Hooke
ang. fizyk
1635 - 1703
1665 - zebranie Królewskiego
Towarzystwa Naukowego w Londynie:
pojęcie „komórka” ( łać. cellulae)
Rysunek z ksiąŜki R. Hooke'a
"Micrographia"
4
2015-03-13
Antoni van Leeuwenhoek
hol. przedsiębiorca i przyrodnik
konstruował proste mikroskopy
(soczewki polerowane, „dmuchane”)
najlepszy:
o powiększeniu 270x, rozdzielczości 1µm
1632 - 1723
Antoni van Leeuwenhoek – rysunki
Opisał:
pierwotniaki (1667-1674)
bakterie (1683)
erytrocyty, białe ciałka krwi
plemniki
włókna mięśni poprzecznie-prąŜkowanych
jądra w erytrocytach łososia (1700)
5
2015-03-13
POZNAWANIE STRUKTURY POJEDYNCZYCH KOMÓREK
Robert Brown
ang. botanik
1831 - opisał jądra w komórkach roślin
1773 -1858
- ruch protoplazmy w komórkach roślin
Rudolf Albert Kölliker
1817 -1905
szwajc. fizjolog
1857- opisał mitochondria w komórkach mięśni
Camillo Golgi
laureat Nagrody Nobla 1906
wł. lekarz i histolog
1844 -1926
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.
http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/medicin
e/laureates/1906/golgi-article.html
6
2015-03-13
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
2015-03-13
Hugh E. Huxley
ang. biolog mol.
1924 - 2013
- wykorzystywał ME do badań biologicznych
- badania fizjologii mięśni
1954 zobaczył układ filamentów w mięśniu - cytoszkielet
J.D. Robertson
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
1824 - obecność drobnych „globuli” w tkankach wszystkich roślin
Teza: komórka jest fundamentalną
jednostką Ŝywych organizmów
8
2015-03-13
Matthias Jacob Schleiden
niem. botanik
1804 -1881
Theodor Schwann
niem. zoolog
1810 -1882
1838-1839 –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
2015-03-13
Rudolf Virchow
niem. anatomopatolog
1821 -1902
postulat:
1855 - komórki powstają tylko przez podział
(omnis cellula e cellula)
Ludwik Pasteur
fr. chemik (mikrobiolog)
1822-1895
teraźniejszość
? przeszłość
Karol Darwin
ang. biolog
1859 - teoria ewolucji
1809-1882
10
2015-03-13
August Weismann
niem. biolog i genetyk
1834-1914
1880 - wszystkie komórki wywodzą się od przodków
Ŝyjących w zamierzchłych czasach
?? - dowód wspólnego pochodzenia organizmów
za proces dziedziczenia odpowiedzialne są chromosomy
Theodor Boveri
niem. biolog
1862-1915
Walter Sutton
am. genetyk
1877-1916
1902 - chromosomowa teoria dziedziczności
komórki powstają tylko z komórek
dziedzicząc po nich swoje cechy,
które są uwarunkowane przez geny
znajdujące się w chromosomach
11
2015-03-13
ugruntowanie chromosomowej teorii dziedziczności
Thomas Hunt Morgan
am. biolog, genetyk
(Laureat Nagrody Nobla w 1933)
1866-1945
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
2015-03-13
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
-estry kwasów tłuszczowych
archeany
archeowce
(bakterie pierwotne)
DNA w nici
nukleosomowej;
introny;
polimeraza RNA
Eukaryota
(eukarionty, jądrowce)
(gr. eu = prawdziwie)
kompartmentalizacja cytoplazmy
Błona komórkowa
fosfolipidowo-białkowa
13
2015-03-13
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 CO2 do metanu
(osady głębinowe, przewód pokarmowy)
Protisty
Grzyby
Rośliny
Zwierzęta
bakterie gram dodatnie
bakterie gram ujemne
bakterie purpurowe
zielone bakterie fotosyntetyczne
cyjanobakterie
KOMÓRKA
Prokariotyczna
Eukariotyczna
14
2015-03-13
KOMÓRKA
http://www.greatpacificmedia.com/#
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