Alapfogalmak teszt. 1. Bevezetés a sejtbiológiába (RÖHLICH PÁL) 2. A sejt legfontosabb anyagi összetevői és alapvetô molekuláris

Átírás

1 Sejtbiológia (Medicina, 2009) Alapfogalmak Bázis anyag megcélzott tudás 1. Bevezetés a sejtbiológiába 2. A sejt legfontosabb anyagi összetevői és alapvetô molekuláris mechanizmusai. A sejtbiológia molekuláris biológiai eszköztára 3. Sejtmembrán és anyagtranszport 4. Citoplazmatikus membránrendszerek és organellumok, intracelluláris transzport folyamatok 5. Citoszkeleton: struktúrák és funkciók 6. Sejtmag 7. Sejtosztódás 8. A változó sejt 9. Sejt és környezete 10. Sejtsorsok és sorsfordulók 11. A multicelluláris szervezôdés fejlôdésbiológiai vonatkozásai 12. Az élôvilág kialakulása, evolúció. Prokarióták és eukarióták 13. A növényi sejt sajátosságai 14. Sejtbiológia az orvostudományban 15. A sejtbiológia gyakorlata Szemináriumi kiselőadás: -4-5 Évközi tesztek átlaga >> jegy megajánlás ill. bónuszok Írásbeli vizsga: A 14/20 fölött >> B + bónuszok: 3-4 jegy Szóbeli vizsga: B 75/100 fölött >> 4-5 jegy B húzott tétel választott tétel vagy kiselőadás: 5 Alapfogalmak teszt 1. Bevezetés a sejtbiológiába (RÖHLICH PÁL) 2. A sejt legfontosabb anyagi összetevői és alapvető molekuláris mechanizmusai. A sejtbiológia molekuláris biológiai eszköztára (SZABÓ GÁBOR és NAGY LÁSZLÓ) 3. Előadások legalapvetőbb fogalmai: kulcsszavak

2 2-3 ( B-teszt ): A sejtbiológia gyakorlata. (Sejtbiológia tankönyvből a 15. fejezet) Sejt- és szövettenyésztés: módszertani alapismeretek. Madarász Emilia Sejtalkotók fluoreszcenciás jelölése és detektálása. Vereb György A sejtmembrán felépítése és transzport-mechanizmusai. Matkó János A hidrofób vegyületek transzportja. ABC-kazettás transzporterek. Szabó Gábor és Goda Katalin Ionmiliő intracelluláris Ca, ozmotikus viszonyok, ph szabályozása. Panyi György Endocitotikus és exocitotikus folyamatok, vezikuláris transzport: áttekintés. Kovács János Az endoplazmás retikulum. A Golgi-apparátus. Lizoszómák. Peroxiszómák. Nagy Péter A membránpotenciál eredete és sejtbiológiai szerepe. Ioncsatornák és farmakológiai vonatkozásaik. Gáspár Rezső. Az endocitotikus/exocitotikus/vezikuláris transzportfolyamatokat vezérlő molekuláris történések. Nagy Péter Fehérjék szelektív célbajuttatása. Vezikulaszortírozás. Nagy Péter A sejtműködés energiaforrása: mitokondrium, színtestek. Szöllősi János (A színtest rész kivételével!) Citoszkeleton: strukturák és funkciók. A mikrotubulus, a mikrofilamentum és az intermedier filamentum rendszer. Mátyus László A sejtmag felépítése és funkciói. Szabó Gábor A nukleo-citoplazmatikus makromolekula transzport. Udvardy Andor Sejtosztódás. Sejtciklus. Szabó Gábor A mitózis és citokinézis fázisai. A sejtorganellumok sorsa az osztódás során. A centriólum ciklus. Szeberényi József A sejtosztódás mechanikája. Szeberényi József A sejt tulajdonságainak megváltozása külső jelek hatására: jelátviteli folyamatok. Vereb György Multicelluláris szerveződés: sejtek közötti és sejt-mátrix kapcsolatok. Szöllősi János Sejt-sorsok. Szabó Gábor Szóbeli, 4-5: előadásanyag vagy Diffúziós viszonyok a sejtben. Bacsó Zsolt Kaveolák. Kiss Anna Sejtközpont. Csillók, ostorok. Molekuláris motorok a sejtváz motorfehérjéi. Kovács János Sejt-sorsok és differenciálódás. Duda Ernő Kromatin-szerkezet és a génexpresszió szabályozása: molekuláris biológiai mechanizmusok sejtbiológiai kontextusban. Udvardy Andor. Sejt-sejt kommunikáció és jelátvitel összefüggései immunsejtekben. Falus András Napi ritmusok: az idõ mint jel. Kozma-Bognár László és Nagy Ferenc Sejtvírus interakciók sejtbiológia vonatkozásai. Duda Ernõ Sejtbaktérium interakciók. Miczák András Mikroorganizmusok differenciálódási jelenségei: bacillusok spórázása. Vitális Sándor Intranukleáris szuborganellumok és kompartimentumok. Kiss Tamás és Jády Erika Beáta Sejtöregedés. Sőti Csaba és Csermely Péter Állandósult sejtproliferáció daganatos transzformáció. Imreh Sz.István Sejthalál. Fésüs László és Fenyőfalvi György A membrán kompartmentalizáció és a sejtosztódás evolúciója. Jékely Gáspár, Molnár István és Novák Béla Sejtmagátültetéses klónozás és az embrionális őssejtek felhasználása az orvostudományban. Dinnyés András és Kobolák Julianna A sejtbiol. története: Mikroszkópia fejlődése XVII. sz. : Leeuwenhoek, R. Hooke XIX. sz. : Schleiden, Schwann Virchow: minden állat és növény élő egységekből áll, melyek hordozzák az élő összes attributumát; élő csak élőből A sejt részeinek megismerése fénymikroszkópos citológia ---- EM citológia.. Genetika (Mendel), evolúció-elmélet (Darwin) Pasteur, Koch: a baktérium is sejt ( mikrobiológia) Escherichia coli biokémiája: sejt enzimatikus folyamatok együttese Sejttenyésztés (eukarióta sejtek) Biofizikai eszköztár fejlődése Molekuláris biológia: chip-technológia, emberi genom szekvenciája, génmanipuláció: A teremtés nyolcadik napja A sejt funkcionális anatómiája: sejtbiológia Sejtbiológia biokémia, élettan: individuális sejtek molekulák - szövetek

3 A sejtbiol. története: Mikroszkópia fejlődése XVII. sz. : R. Hooke, Leeuwenhoek XIX. sz. : Schleiden, Schwann Virchow: minden állat és növény élő egységekből áll, melyek hordozzák az élő összes attributumát; élő csak élőből A sejt részeinek megismerése fénymikroszkópos citológia ---- EM citológia.. Genetika (Mendel), evolúció-elmélet (Darwin) Pasteur, Koch: a baktérium is sejt ( mikrobiológia) Escherichia coli biokémiája: sejt enzimatikus folyamatok együttese Sejttenyésztés (eukarióta sejtek) Biofizikai eszköztár fejlődése Molekuláris biológia: chip-technológia, emberi genom szekvenciája, génmanipuláció: A teremtés nyolcadik napja A sejt funkcionális anatómiája: sejtbiológia Sejtbiológia biokémia, élettan: individuális sejtek molekulák - szövetek

4 A sejtbiol. története: Mikroszkópia fejlődése XVII. sz. : R. Hooke, Leeuwenhoek XIX. sz. : Schleiden, Schwann Virchow: minden állat és növény élő egységekből áll, melyek hordozzák az élő összes attributumát; élő csak élőből A sejt részeinek megismerése fénymikroszkópos citológia ---- EM citológia.. Genetika (Mendel), evolúció-elmélet (Darwin) Pasteur, Koch: a baktérium is sejt ( mikrobiológia) Escherichia coli biokémiája: sejt enzimatikus folyamatok együttese Sejttenyésztés (eukarióta sejtek) Biofizikai eszköztár fejlődése Molekuláris biológia: chip-technológia, emberi genom szekvenciája, génmanipuláció: A teremtés nyolcadik napja A sejt funkcionális anatómiája: sejtbiológia Sejtbiológia biokémia, élettan: individuális sejtek molekulák - szövetek Science 2 July 2010: Vol. 329 no pp Creation of a Bacterial Cell Controlled by a Chemically Synthesized Genome We report the design, synthesis, and assembly of the 1.08 mega base pair Mycoplasma mycoides JCVI- syn1.0 genome starting from digitized genome sequence information and its transplantation into a M. capricolum recipient cell to create new M. mycoides cells that are controlled only by the synthetic chromosome. The only DNA in the cells is the designed synthetic DNA sequence, including 1951, HeLa watermark sequences and other designed gene deletions and polymorphisms, and mutations acquired during the building process. The new cells have expected phenotypic properties and are capable of continuous self-replication. A sejt története: Föld keletkezése: 4.5 milliárd éve Élet keletkezése: 4 milliárd éve élő csak élőből Prokarióták / eukarióták: 3 milliárd éve Növények, állatok, gombák: 1.5 milliárd éve.. Hány gén kódol egy sejtet? min.: ~ 300 E. coli: ~ 4000 ~5 x 10 6 bp Élesztő (S. cer.): ~ 6000 ~12 x 10 6 bp Ember: ~3 x 10 9 bp

5 A working phylogeny of the australopithecines and Homo (after ref. 19) Science 8 December 2006: Vol no. 5805, pp Essays on Science and Society GE PRIZE-WINNING ESSAY: The Emergence of Cells During the Origin of Life Irene A. Chen Origin of cultural modernity: ~ 200 ka Marine shells found at Moroccan Middle Paleolithic sites and modern shells of the same species. Magyar Tudomány, 2009/7 HIT, VALLÁS ÉS ERKÖLCS DARWIN FEJLŐDÉSELMÉLETE ÉS SZELLEMI FEJLŐDÉSE KERETÉBEN Gánóczy Sándor Klein R G PNAS 2009;106: d'errico F et al. PNAS 2009;106: by National Academy of Sciences 2009 by National Academy of Sciences A legáltalánosabban megfogalmazva az élet fő vonásait: enzimatikus anabolikus és katabolikus folyamatok önreprodukciós készsége. Az RNS-ek RNS polimerázként is tudnak működni, és ribozyme aktivitása van a riboszomális RNS-ek valamelyikének mindez arra utal, hogy az RNS világ megelőzhette a fehérje világot. Az RNS és fehérje szintetizáló rendszer - az aminoacyl-trna szintetáz révén kapcsolódott, kialakult az univerzális genetikai kód. Science 5 October 2007 Vol no. 5847, pp Life with Oxygen Semenza September 2009 Scientific American The Origin of Life on Earth Fresh clues hint at how the first living organisms arose from inanimate matter Ricardo, Szostak

6 A kifordított sejt teória az első sejtek eredetéről Nature: 466, 41 42, 2010 Obcells as Proto-Organisms: Membrane Heredity, Lithophosphorylation, and the Origins of the Genetic Code, the First Cells, and Photosynthesis T. Cavalier-Smith, University of Oxford Filogenetikus viszonyok meghatározása : Az eukarióta sejt eredete Fenotípikus hasonlóságok alapján: hogyan nyernek energiát ATP-t - szervezetük felépítéséhez? CO 2, H 2 O, N 2 szerves vegyületek glikolízis, és ha* van O 2, ATP oxidatív foszforiláció Autotrófok: Heterotrófok: más Fotoszintézis* (hυ + H 2 O) szervezetek által előállított Kemoszintézis (S-vegyületek +O 2) Hasonlóságok a genotípus szintjén: pl. riboszomális alegységek fehérjéi gén szekvenciáinak összehasonlításával szerves vegyületek, min.medium : cukor, H 2 O, sók Mesosoma: membrán invagináció, ahová a cirkuláris, DNS rögzül. Membrán rendszerek fejlődése Endoszimbiotikus események

7 egyes bélbaktériumok Törzsfejlődés Az élet földi evolúciójának fő tényezői: 1.5 mrd 3 mrd N 2 o 2????? mag, citoszkeleton, fagocitózis már van, mitokondrium még nincs prebiológiai fejl. org. leves ; RNS DNS katalizált kémiai reakciók, trigger elv, kaszkád elv, visszacsatolások, kapcsolt reakciók változékonyság + szelekció E.coli ként osztódik! szabályozott mutációs ráta a mutációk pufferelése más fehérjék által tulajdonságok propagálódása kompartmentalizáció ugrásszerű változások: fagocitálás, splicing, szex anyagcsere: anaerob aerob A sejtek ált. tulajdonságai: Tervrajz ( genotípus ): DNS szemikonzervativ replikáció Információ áramlás fő iránya: DNS RNS protein univerzális genetikai kód Riboszómák (25 000/E. coli) A fenotípus fő hordozói a fehérjék

8 Prokarióták (arche- és eubakt.) Eukarióták (egysejtűek:protozoa, gombák soksejtűek: növények, állatok) Prokarióták (arche- és eubakt.) általában Eukarióták (egysejtűek: protozoák, gombák soksejtűek: növények, állatok) -nukleoid -mag (RNS és feh. szint.külön kompartmentben*) -magvacska -hisztonok -ált. nincs belső kompartmentaliz. -nincs citoszkeleton -mitokondrium, kloroplasztisz, ER, Golgi, lizoszoma, peroxiszoma -µtubulus, µfilament, intermedier filament r. DNS: -ált. cirk., Mbp -lineáris, 15 Mbp- -ált. nincs intron -génekben intronok* -1 kromoszóma, -több kromoszóma, membrán-kapcsolt nukleoszkeleton-kapcs. V néhány köbmikron >> -nincs endocit., exocit. a.csere: aerob/anaerob ált. egysejtű -endocit., exocit. ált. aerob ált. többsejtű differenciáció

9 A prokarióta és eukarióta sejtek főbb különbözőségei Prokarióták Eukarióták Sejtmag Nincs van Szplájszoszóma és szplájszoszómás intronok Nincs van Transzkripció és transzláció Folyamatos, egy térben elkülönülve Belső membránok (ER, Golgi) nincs vagy nagyon ritkán (pl. cianobaktérium) van Mitokondrium Nincs van (vagy volt és redukálódott, pl. Giardia lamblia) Fagocitózis Nincs van Lineáris kromoszómák és telomer nincs vagy nagyon ritkán van Membránnal körülvett, mikrotubulus alapú csilló nincs van (vagy volt de elveszett, pl. gombák, növények) Centriólum/alapi test/centroszóma Nincs van (vagy volt de elveszett, pl. virágos növények) Sejtosztódás dominó elv független szabályozó rendszer (sejtciklus gépezet) Sejtfúzió (szingámiás szex) Nincs van SecY fehérjeszekvenciák (kék eukarióták, zöld eubaktériumok, piros archaebaktériumok). SecY szekvenciái alapján készült fa gyökereztetése háromféle módon

10