Biologia komórki i histologia

obowiązkowe

Wykład jest przeznaczony dla studentów Wydziału Fizyki tych kierunków, które wymagają wiedzy z zakresu biologii. Student przystępujący do realizacji tego przedmiotu powinien posiadać podstawową wiedzę dotyczącą budowy i funkcji komórek i tkanek.

Celem wykładu jest zapoznanie studentów Wydziału Fizyki z podstawami współczesnej wiedzy z dziedziny biologii komórki i histologii.

Wykład składa się z dwóch części prowadzonych równolegle: 1. poświęconej biologii komórki (2 godziny tygodniowo) i 2. poświęconej histologii (1 godzina tygodniowo).

Celem części poświęconej biologii komórki jest zapoznanie studentów ze współczesną wiedzą dotyczącą budowy komórek eukariotycznych oraz prowadzonych przez nie podstawowych procesów biochemicznych. Studenci zapoznają się również z podstawami rozwoju zarodkowego zwierząt i zagadnieniami współczesnej biologii komórki takimi jak komórki macierzyste czy procesy nowotworzenia.

Program:

- Teoria komórkowa i chemiczne składniki komórek

Jak powstała i co głosi teoria komórkowa.

Chemiczne składniki komórek.

- Powstanie komórki, porównanie cech komórki prokariotycznej i eukariotycznej

Jak powstały pierwsze komórki? świat RNA; teoria Szostaka; powstanie komórki eukariotycznej.

Porównanie komórek prokariotycznych i eukariotycznych.

– Błona komórkowa i jej funkcje

Właściwości mechaniczne błony komórkowej; dwuwarstwa lipidowa; fosfolipidy i płynność błon; asymetryczność błon komórkowych; siateczka śródplazmatyczna; model płynnej mozaiki; kora komórki i glikokaliks; mobilność białek w błonach komórkowych; procesy przenikania i transportu przez błony; sygnalizacja międzykomórkowa i wewnątrzkomórkowa.

- Mitochondrium

Budowa i funkcja; oddychanie komórkowe

-Chloroplasty

Powstawanie; budowa i funkcja; fotosynteza

- Cytoszkielet

mikrotubule; mikrofilamenty, filamenty pośrednie; białka motoryczne i transport cząstek

- Jadro komórkowe

Pochodzenie jądra komórkowego; budowa; struktura otoczki jądrowej; blaszka jądrowa; kompleks poru jądrowego; bierny i aktywny transport przez pory jądrowe; Sygnał lokalizacji jądrowej; mechanizm importu do jądra;

- Jąderko – budowa i funkcja. Powstawanie pre-rybosomów.

Chromatyna

Nukleosom; kompleksy remodelujące chromatynę; po translacyjne modyfikacje ogonów histonów rdzeniowych; kod histonowy; struktura chromosomu; euchromatyna i heterochromatyna

- Replikacja DNA

Umiejscowienie replikacji w cyklu komórkowym. Budowa DNA. Replikacja jako proces semikonserwatywny; chemia syntezy DNA; fazy replikacji DNA; miejsca inicjacji replikacji (Ori); formowanie kompleksów pre-replikacyjnych; inicjacja replikacji; polimerazy DNA; jak działają widełki replikacyjne; naprawa błędów podczas replikacji. Jak działa aparat replikacyjny? Telomery. Mechanizmy zapobiegające powtórnej replikacji w komórkach eukariotycznych. Naprawa DNA

- Transkrypcja i translacja

Budowa RNA; typy RNA syntetyzowanych przez komórkę; polimerazy RNA (I, II, III); inicjacja transkrypcji w komórkach eukariotycznych przez polimerazę RNA II; droga przekazywania informacji od genu do białka; dojrzewanie RNA: składanie RNA, alternatywne składanie RNA, tworzenie ogona poliA. Eksport RNA z jądra do cytoplazmy; powstawanie trzech typów rRNA

Synteza białek - translacja

Kod genetyczny; powstawanie łańcucha polipeptydowego; powstawanie rybosomów; budowa rybosomów; translacja cząsteczki mRNA; inicjacja syntezy białek; kodony "stop"; fałdowanie białek. Proteasom - działanie. Szlak powstawania i degradacji białka od inicjacji transkrypcji

- Cykl komórkowy

Fazy cyklu komórkowego; kontrola cyklu komórkowego; główne cykliny i kinazy zależne od cyklin (Cdk) w komórkach kręgowców; aktywacja kompleksu cyklina-Cdk; regulacja aktywności Cdk; punkty kontrolne w cyklu komórkowym; mitogeny; czynniki wzrostu; czynniki przeżycia.

Apoptoza - narzędzie do usuwania zbędnych komórek. Proteazy śmierci komórkowej.

Podział komórki (mitoza)

- Mejoza, gamety i komórki zarodkowe

Mitoza i mejoza - porównanie głównych cech; pokolenie diploidalne i haploidalne u roślin i zwierząt; parowanie chromosomów homologicznych; kompleks synaptonemalny; rekombinacja homologiczna (crossing-over) - mechanizm; generowanie zmienności genetycznej.

Pierwotne komórki płciowe. Jajniki i jądra. Różnice pomiędzy oogenezą i spermatogenezą. Dojrzewanie mejotyczne. Zapłodnienie i I cykl komórkowy.

Bruzdkowanie - cechy ogólne procesu bruzdkowania; typy bruzdkowania; kawitacja. Aktywacja genomu zarodkowego.

Gastrulacja - ruchy gastrulacyjne; powstawanie listków zarodkowych

Zdolności regulacyjne wczesnych zarodków ssaków

- Zarodkowe komórki macierzyste

Uzyskiwanie i wykorzystanie: badanie funkcji genów, klonowanie terapeutyczne, terapie komórkowe. Indukowane komórki macierzyste (iPS).

Celem części histologicznej jest zapoznanie studentów w ogólną histologią człowieka.

W skład programu wchodzą zagadnienia dotyczące:

1. mikroskopii oraz technik histologicznych

2. ogólnych cech morfologicznych i funkcjonalnych tkanek, z wyróżnieniem:

-- tkanki nabłonkowej

-- tkanki tłuszczowej

-- tkanki łącznej

-- tkanki chrzęstnej i kostnej

-- tkanki mięśniowej

-- tkanki nerwowej

-- krwi

3. budowy poszczególnych narządów

Alberts B. i wsp. (1999) "Podstawy biologii komórki. Wprowadzenie do biologii molekularnej" Wydawnictwo Naukowe PWN

Alberts B. et al., (2002, 4te wyd.) lub (2008, 5te wyd) "Molecular Biology of the Cell" Garland Science, Taylor &Francis Group, LLC

Alberts B. i wsp. (2009)"Podstawy biologii komórki" cz I i II Wydawnictwo Naukowe PWN

Kilarski W. (2005 wznowione 2012) "Strukturalne podstawy biologii komórki" Wydawnictwo Naukowe PWN

Sawicki W., Malejczyk J. Histologia. Wydawnictwo Lekarskie PZWL.

Po zakończeniu kursu student będzie miał podstawową wiedzę na temat współczesnej biologii komórki i histologii. Student zna budowę i skład chemiczny komórek i jest w stanie porównać pod tym względem komórki prokariotyczne i eukariotyczne. Wie jak doszło do powstania pierwszych komórek. Student zna również podstawowe procesy biochemiczne odbywające się we wszystkich żywych komórkach, takie jak synteza DNA i RNA, synteza białek i ich degradacja. Wie w jaki sposób komórki komunikują się między sobą i ze środowiskiem zewnętrznym. Student rozumie na czym polega cykl komórkowy, umie opisać jego fazy i wie jak jest regulowany. Ma również podstawową wiedzę dotyczą powstawania gamet i wczesnego rozwoju zarodkowego. Umie uszeregować kolejne etapy rozwoju i zna podstawowe procesy, które są dla nich charakterystyczne. Student zdobywa również podstawową wiedzę dotyczącą współczesnych zagadnień biologii komórki takich jak komórki macierzyste (zarodkowe i indukowane), klonowanie terapeutyczne i nowotworzenie. Student wie jak dokładnie zbudowane są poszczególne tkanki i organy oraz jaką funkcję pełnią w organizmie. Potrafi rozpoznać tkanki i organy na podstawie preparatów mikroskopowych. Posiada ponadto podstawową wiedzę o zmianach histopatologicznych. Po ukończeniu wykładu student czyta ze zrozumieniem teksty popularnonaukowe z dziedziny histologii.

Egzamin pisemny testowy.

Nie dotyczy.