Alapfogalmak. A bevezető előadáson elhangzottakhoz a tankönyv alábbi fejezetei tartoznak: 1. Bevezetés a sejtbiológiába

Átírás

1 A bevezető előadáson elhangzottakhoz a tankönyv alábbi fejezetei tartoznak: 1. Bevezetés a sejtbiológiába 2. A sejt legfontosabb anyagi összetevői és alapvetô molekuláris mechanizmusai. A sejtbiológia molekuláris biológiai eszköztára Alapfogalmak Bázis anyag megcélzott tudás Sejtbiológia (Medicina, 2009) 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: 2-3 jegy Szóbeli vizsga: B 75/100 fölött >> 4-5 jegy B : A + 2 esszé + tesztkérdések B húzott 1. tétel hozott 2. tétel vagy kiselőadás

2 Alapfogalmak teszt 1. Bevezetés a sejtbiológiába 2. A sejt legfontosabb anyagi összetevői és alapvető molekuláris mechanizmusai. A sejtbiológia molekuláris biológiai eszköztára 3. Előadások legalapvetőbb fogalmai: kulcsszavak Követelmények (web) Sejtbiológia vizsga anyaga A rész alapja (kiváltható SCT-ken): B teszt (2, 3 érdemjegyek) témái, anyaga: Szóbeli (4, 5 érdemjegyekért): Sejtbiológia szóbeli tételsor (1. tétel húzott): Szabadon választott tételek (kiváltható kiselőadással): 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 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

3

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 1951, HeLa 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 JCVIsyn1.0 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 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? mycoplasma: ~ 300 E. coli: ~ 4000 ~5 x 10 6 bp Élesztő (S. cer.): ~ 6000 ~12 x 10 6 bp C. elegans: ~20000 ~10 x 10 6 bp Ember: ~3 x 10 9 bp 2009 by National Academy of Sciences A working phylogeny of the australopithecines and Homo (after ref. 19) Klein R G PNAS 2009;106: 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 Magyar Tudomány, 2009/7 HIT, VALLÁS ÉS ERKÖLCS DARWIN FEJLŐDÉSELMÉLETE ÉS SZELLEMI FEJLŐDÉSE KERETÉBEN Gánóczy Sándor

5 Origin of cultural modernity: ~ 200 ka Marine shells found at Moroccan Middle Paleolithic sites and modern shells of the same species d'errico F et al. PNAS 2009;106: 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. A kifordított sejt teória az első sejtek eredetéről 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 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. 2001

6 Filogenetikus viszonyok meghatározása Fenotípikus hasonlóságok alapján: hogyan nyernek energiát ATP-t - szervezetük felépítéséhez? anabolikus katabolikus r. CO 2, H 2 O, N 2 szerves vegyületek glikolízis, és ha* van O 2, ATP oxidatív foszforiláció Autotrófok: e - Heterotrófok: más Fotoszintézis* (hυ + H 2 O) O 2 szervezetek által előállított Kemoszintézis (S-vegyületek) szerves vegyületek, min.medium : cukor, H 2 O, sók Hasonlóságok a genotípus szintjén: pl. riboszomális alegységek fehérjéi gén szekvenciáinak összehasonlításával Oxigén megjelenése az atmoszférában oxigén termelő fotoszintetikus prokarióták anyagcserélye révén elektron donor: H 2 O S, Fe Jason Raymond, "Oxygen and evolution of complex life," in AccessScience, McGraw-Hill Companies, 2007, Az eukarióta sejt eredete Membrán rendszerek fejlődése Endoszimbiotikus események Mesosoma: membrán invagináció, ahová a cirkuláris, DNS rögzül. evolibrary/article/history_24

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 Ajánott olvasmányok Prokarióták Sejtmag Nincs van Szplájszoszóma és szplájszoszómás intronok Nincs Eukarióták Transzkripció és transzláció Folyamatos, egy térben elkülönülve Belső membránok (ER, Golgi) nincs vagy nagyon ritkán (pl. cianobaktérium) 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 van 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) 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 Darwin and the recent African origin of modern humans Richard G. Klein 1 PNAS September 22, 2009 vol. 106 no Magyar Tudomány, 2009/7 HIT, VALLÁS ÉS ERKÖLCS DARWIN FEJLŐDÉSELMÉLETE ÉS SZELLEMI FEJLŐDÉSE KERETÉBEN Gánóczy Sándor Sejtfúzió (szingámiás szex) Nincs van SecY fehérjeszekvenciák (kék eukarióták, zöld eubaktériumok, piros archaebaktériumok).

10 SecY szekvenciái alapján készült fa gyökereztetése háromféle módon