1 / 70

Solubiologia 750121 (5 op)

Solubiologia 750121 (5 op). Seppo Saarela (eläintieteen osuus) http://cc.oulu.fi/~ssaarela/sb.htm. Tentit ja muut suoritukset. Kotitentti: solun kemia, solubiologiset tutkimusmenetelmät, solubiologian historia (esseevastausten palautus vko 41 perjantai 07.10.2011 klo 16 mennessä)

aren
Download Presentation

Solubiologia 750121 (5 op)

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Solubiologia 750121 (5 op) Seppo Saarela (eläintieteen osuus)http://cc.oulu.fi/~ssaarela/sb.htm

  2. Tentit ja muut suoritukset • Kotitentti: solun kemia, solubiologiset tutkimusmenetelmät, solubiologian historia (esseevastausten palautus vko 41 perjantai 07.10.2011 klo 16 mennessä) • Tentit (eläintieteen osuus): 1 vk. torstai 20.10. klo 10-12 salissa L4, uusinta perjantai 04.11. klo 14-16 salissa YB210

  3. Mistä löytyy tietoa? • Oppikirja: Molecular Biology of the Cell: Alberts, Bray, Johnson, Lewis, Raff, Roberts & Waalter. Garland 2008http://www.garlandscience.com/textbooks/0815332181.asp • Molecular Cell Biology (6. painos) 2008 Lodish, Berk, Zipursky, Matsudaira, Baltimore & Darnell. Freeman • Solubiologia (2. painos) 2004, Jyrki Heino & Matti Vuento. WSOY

  4. Mistä löytyy … • Tieteelliset lehdet: Cell, Nature, Science • http//:cc.oulu.fi/~ssaarela/

  5. Lähtötaso-oletus • Kemian perustiedot oletetaan hankituiksi jo aiemmin • Kemialliset reaktiot • Solubiologian kannalta tärkeät yhdisteet

  6. Plasma membrane Peroxisome Mitochondrion Nucleus Nucleolus Rough ER Smooth ER Golgi apparatus Nuclear pore Lysosome Cytoskeletal fibers

  7. Kantasolukeksintö mahdollistaa henkilökohtaiset soluvaraosat Kantasolukeksintö mahdollistaa henkilökohtaiset soluvaraosat Kari Alitalo & Timo Otonkoski Helsingin Sanomat 20.9.2008

  8. Sisältö 1 • Solubiologian opiskelusta • Käytännön ohjeita solubiologian opiskeluun • Solubiologian historia • Solubiologian kannalta tärkeitä tiedemiehiä ja keksintöjä. Nämä asiat kuuluvat "hauska tietää" -kategoriaan.

  9. Sisältö 2 • Solubiologiset tutkimusmenetelmät • Solun kemia • Solun rakenteen ja toiminnan kannalta tärkeät pienmolekyylit, makromolekyylit, epäorgaaniset ja orgaaniset yhdisteet. KOTITENTTI TÄHÄN SAAKKA!

  10. Sisältö 3 • Solun rakenne ja toiminta • SOLUKALVO • Solukalvon kemiallinen koostumus ja hienorakenne • Aineiden kulkeutuminen solukalvon läpi • Solukalvojen erilaistumat ja solujen kiinnittyminen toisiinsa

  11. Sisältö 4 • Endosytoosi • Eksosytoosi • Sytosoli ja solunsisäinen kalvosto Tärkeimpiä käsiteltäviä organelleja eläintieteen osuudessa ovat: • Endoplasmakalvosto • Golgin laite

  12. Sisältö 5 • Lysosomit  • Peroksisomit • Glyoksisomien rakenne ja toiminta opiskellaan kasvitieteen osuudessa. • Kalvostojen liike

  13. Sisältö 6 • Ribosomit ja valkuaisainesynteesi • Energian virtaus ja energia-aineenvaihdunta soluissa • Mitokondriot • Energia-aineenvaihdunta

  14. Sisältö 7 • Anaerobinen ja aerobinen soluhengitys • Fototrooppinen energia-aineenvaihdunta käsitellään kasvitieteen osuudessa • Solun tukiranka • TumaAinoastaan tuman rakenne käsitellään tässä yhteydessä. Tuman merkitys solun toiminnan kannalta ja perinnöllisen informaation siirrossa käsitellään perinnöllisyystieteen osuudessa.

  15. Sisältö 8 Erilaistuneita soluja • 1. Lihassolu • 2. Hermosolu Signaalien välitysmekanismit • 1. Sähköinen signaalinvälitys • 2. Hormonit ja reseptorit Solujen erilaistuminen ja solukuolema

  16. Mikä virhe pakinassa? • Miksi Jeppe juo? • Kuopiolaiset ovat löytäneet viinageenin! • Ihmiset, joilta puuttuu geeneistään ihastuttava valkuaisaine nimeltään neuropeptidi Y, sortuvat jupotteluun. Sanomalehti Kalevakesä 2000

  17. Solujen vanheneminen • Terveessä mitokondriossa happi sitoutuu oksidatiiviseen fosforylaatioon • Vanhenemisen myötä ATP:tä syntyy vähemmän ja vapaiden radikaalien osuus lisääntyy. Scientific American 1997

  18. Mitä kuva mahtaa esittää? Mihin solurakenteisiin vapaat radikaalit “iskevät”? Scientific American 1997

  19. Kysymyksiä • Mistä solut tulevat? • Miten organismit muodostavat sidoksia? • Miten tulehtunut kudos nopeasti täyttyy valkosoluilla? • Solujen alkuperän ymmärtäminen on tärkeää biologiassa ja lääketieteessä!

  20. Mistä solut tulevat? • Rudolf Virchow- lääkäri ja antropologi • osoitti 1850-luvulla, että solut muodostu-vat aina toisista soluista

  21. Solut eivät peräisin nonsellulaarisesta materiaalista! • Syöpäkudoksen nopea kasvu johtuu orga-nismin omien solujen kontrolloimattomas-ta jakautumisesta. • Valkosolujen nopea kasautuminen tulehtuneeseen kudokseen on peräisin verenkierrosta.

  22. Elävät organismit • Saavat energiaa ympäristöstä • Suorittavat kemiallisia reaktioita • Muuttuvat ajan mukana • Reagoivat ympäristöön • Lisääntyvät

  23. Voidaanko solu määritellä? • Solu on kaikkien organismien pienin toiminnallinen yksikkö. • Molekulaarisella tasolla kaikki solut muistuttavat toisiaan. • Moderni solubiologia pyrkii selittämään ja etsimään ominaisuuksia soluorganellien ja pienempien solurakenteiden tasolla.

  24. Solubiologian juuret

  25. Historia 1 • Soluoppi eli sytologia (kreik. kytos = kotelo) • Robert Hooke (1665): cellula (= solu, suom. Lönnrot) • 1674 van Leeuwenhoek- kuvasi useita solutyyppejä

  26. Historia 2 1800-luku • Schleiden ja Schwann (1838): “Kaikki eläimet ja kasvit rakentuvat soluista” • Hertwig: Uusi yksilö syntyy kahden solun yhteensulautumisesta • Mendel (1865)

  27. Historia 3 1900-luku • Sumner (1926): Entsyymit ovat valku-aisaineita • Beadle ja Tatum (1940): Mutaatiokäsite • Averly (1944): DNA sisältää geneettisen informaation • Watson ja Crick (1953): DNA:n rakenne kaksoishelix

  28. Historia 4 1950-luku • elektronimikroskopia kehittyi (tosin keksittiin jo 1931)  soluorganellit (Palade, Claude, de Duve 1974) 1980-luku • yhdistelmä-DNA, DNA:n emäsjärjestys (Berg, Gilbert, Sauger)

  29. Historia 5 • Konfokaali- ja scanning-elektronimikroskooppi yleiseen käyttöön 1990-luku • videotekniikka mikroskopoinnissa (Allen ja Inoue) • transgeenisten eläinten tuottaminen • Immunoblottaus, Northern, Western • PCR, q-PCR (RT-PCR) 2000-luku • geenisiru • Genomiikka • Transkriptomiikka • Proteomiikka • Fysiomiikka

  30. Solubiologisia tutkimusmenetelmiä

  31. Skaalaus 10m Ihmisen pituus 1m Eräiden hermo ja lihassolujen pituus Mikroaallot (radio- aallot) 0.1 m Kananmuna 1 cm Sammakon muna 1 mm Infrapuna (IR) 100 μm Kasvi- ja eläinsolut Näkyvä valo 10 μm Tuma, bakteerit, mitokondrio 1 μm UV-valo 100 nm Mykoplasma, virukset 10 nm Röntgensäteet Ribosomit, pallomaiset proteiinit, lipidit 1 nm -säteet Pienet molekyylit

  32. Mikroskoopit Suurennus ja erotuskyky • valomikroskooppi max 1000 x • elektronimikroskooppi jopa 10 000 x • tärkeämpi on resoluutio eli erotuskyky

  33. Valomikroskoopin periaate • Hooke, van Leeuwenhoek 1600-luku • objektiivi yl. 10-100 x • okulaari 4-16 x • kondensori kohdistaa valon, useita osalinssejä • suurennus = obj x okul.

  34. Valomikroskooppi

  35. Resoluutio eli erotuskyky • Resoluutio paranee, kun aallonpituus lyhenee tai objektiivin numeerinen apertuuri kasvaa

  36. Resoluutio 2 • Objektiivin numeerinen apertuuri kasvaa, kun objektiivin avautumiskulma kasvaa • Objektiiveja, joiden NA jopa 0.95

  37. Resoluutio 3 • Immersioöljyä (taitekerroin sama kuin objektiivilla) käyttämällä objektiivin ja kohteen välissä taitekerroin paranee. NA voi olla jopa 1.4 • Näin mikroskoopin erotuskyvyn max  1/3 käytetyn valon aallonpituudesta • r  0.2 m  mitokondriot voi erottaa pistemäisinä

  38. Resoluutio 4 • Elektronivuon aallonpituus  10 pm  erinomainen erotuskyky

  39. Fluoresenssimikroskooppi • Valonsäde valolähteestä kulkee ekskitaatiosuotimen kautta (musta viiva) • Näytteen valaiseminen tämän valonsäteen avulla saa aikaan molekyylien fluoresenssin (elektronien virittyminen), emittoituu ja lähettää valoa pitemmällä aallonpituudella (sininen)

  40. Fluoresenssimikroskooppi • Näytteeseen kohdistetaan UV-valoa (360-400 nm) • objektiivin jälkeen UV leikataan pois suotimella  fluorisoiva aine näkyy vihreänä (fluorisoivat värit)

  41. Fluoresenssimikroskopia 1 • Fluoresenssimikro-graafi osoittaa pitkien aktiinisyiden jakautumisen fibroblastisoluviljel-mässä • Ihmisen ihon fibroblasteja käsiteltiin ensin detergentillä ja sitten värjättiin antiaktiini antibodylla

  42. Fluoresenssimikroskopia 2 Hiiren lisäkives: suurennus 1.25x40 (Ahti Pyörnilä)

  43. Fluoresenssimikroskopia 3 Metsäsopuli (Myopus schisticolor), ruskea rasvakudos (BAT), suurennus 10x100x1.25 (Ahti Pyörnilä ja Seppo Saarela)

  44. Fluoresenssimikroskopia 4 Helmipöllön sydän: Noradrenaliinin fluoresenssi, 10x40x1.25 (Ahti Pyörnilä) Osoittaa sympaattisten hermopäätteiden (noradren-ergisten) esiintymisen

  45. Fluoresenssimikroskopia 5 • Heat shock proteiinin ekspressoituminen C. elegans mutantissa. • Fluoresenssiajastin • Proteiini, joka vaihtaa väriä ajan funktiona Terskikh et al. (2000) Science 24 Nov

  46. Pimeäkenttämikroskooppi • Vain kohteen rajapinnoista siroava valo päästetään ohjektiiviin • Tumma tausta  voidaan erottaa pienempiä kohteita

  47. Faasikontrastimikroskooppi • Vaihevastakohta-mikroskooppi • Näytteen läpi kulkeneeseen valoon aiheutetaan 1/4- aallon vaihe-ero  yhdistetään sironneeseen valoon  vaihe-erot muuttuvat amplitudieroiksi • kontrasti kuvan osien välille

  48. Faasikontrastimikroskooppi Optiikka • Suora valo mustalla • Näytteestä lähtenyt hajavalo punaisella

  49. Interferenssimikroskooppi • Kaksi sädettä: näytteeseen ja näytteestä ohi • Säteiden yhdistäminen  vaihe-ero  amplitudiero • Muistuttaa faasikontrastia, mutta antaa 3D-vaikutelman

More Related