3/9/2014

1

BIOLOGIJA ĆELIJE

2+3+1 (7 ECTS)

Nastavnik:

dr Perica Vasiljević, vanredni profesor Saradnici:

Milena Aleksić, dipl. biolog

Andrea Žabar, dipl. biolog

"Davno je postalo jasno da ključ za svaki biološki problem mora biti

tražen u ćeliji, jer svaki živi organizam je izgrađen od ćelija. "

E.B. Wilson (1925)

Šta je Biologija ćelije?

Oblast biologije koja proučava ćeliju iz svih aspekata.

Biohemija, biofizika i molekularna biologija:

proučava strukturu i ulogu bioloških molekula

Mikrobiologija: proučava prokariote i viruse Biologija ćelije:proučava strukturu i funkciju

eukariotskih ćelija

3/9/2014

2

Biologija razvića:proučava kako ćelije formiraju tkiva, organi i organizam

Anatomija i Fiziologija: proučava strukturu i funkciju tkiva, organa i organizma

Zoologija i botanika: proučava organizme Ekologija: pročava interakcije između organizama i organizama i njihove okoline

BIOLOGIJA ĆELIJE

Spaja druge biološke discipline kao što su: • citologija • molekularna biologija • fiziologija • genetika • biohemija

Biologija ćelije je jedna od najekspanzivnijih bioloških

oblasti u “post-genomskoj” eri i koristi nove tehnike kao što su: ćelijska kultura, manipulacije genima, monoklonska antitela i napredna svetlosna i elektronska mikroskopija.

Znanja iz ćelijske biologije su značajna za razumevanje nastanka velikog broja

bolesti npr.:

• Hiperholesteremija (povišeni holesterol )

• Cistična fibroza

• Hipertezija

• Kongenitalni srčani defekt

• Mišićna distrofija

• Lizozomske bolesti

• Kancer

• Starenje

3/9/2014

3

Znanja iz biologije ćelije su značajna i za:

• Genetski inženjering

• Biotehnologiju

• Ćelijski i tkivni inženjering

• Istraživanja matičnih ćelija

• Forenzičke nauke

• Arheologiju

Cilj kursa iz biologije ćelije

Da predstavi savremeni pogled na ćelijsku biologiju, sa posebnim osvrtom na primenu širokog spektra savremenih tehnika.

Izvori za učenje

• Predavanja • Аlberts B i sar., 2009:Essential Cell Biology,Third Edition.

Garland Publishing. • Cooper G & Hausman R, 2009: The Cell: Molecular Approach,

Fifth Edition. Sinauer Associates. • Шербан, Н., 2001: Ћелија, структуре и облици. Завод за

уџбенике и наставна средства. Београд. • Анђелковић и сар.,2002: Ћелија и ткива. Бонафидес. Ниш. • Васиљевић П и Најман С, 2013: Биологија ћелије-

практикум са радном свеском. ПМФ Ниш • Lodish H.; Berk A. et al. Molecular Cell Biology • S. Najman. Osnovi molekularne humane genetike • V. Avramović i sar. Osnovi citologije - Druge knjige iz oblasti biologije ćelije - Internet

Kako položiti ispit iz BĆ? • Kredit 10 bodova • Test 30 bodova ili parcijalno kroz Test I i II po 15

bodova. • Praktični 20 bodova • Usmeni 40 bodova Ukupno: 100 bodova

Bodovi Ocena 91-100 10 81-90 9 71-80 8 61-70 7 51-60 6

Kredit: Vežbe: 0 – 3 boda Seminari: 0 – 4 boda Predavanja: 0 – 3 boda

TERMINI ZA POLAGANJE TEST I 12.03.2014. TEST II 09.04.2014.

PREDROK TEST 23.05.2014. u 17:00h PISMENI 27.05.2014. u 16:00h USMENI 29.05.2014. u 09:00h

REDOVNI ROKOVI NA: http://www.pmf.ni.ac.rs

OBAVEŠTENJA Oglasne table fakulteta Internet sajt fakulteta-predmetni portal Predmetni nastavnik (perica.vasiljevic@pmf.edu.rs) KONSULTACIJE • utorak 10-12 sati 405 • on-line četvrtak: 1300-1400 • Skype name za on-line konsultacije: live:perica.vasiljevic • Predmetni asistenti

PROGRAM BĆ Sedmica Predavanje

Nastavna jedinica

Izvor Vežba

1 Uvod u biologiju ćelije The Cell G.Cooper

(Stanica hr.prevod) Poglavlje 1

Metode u biologiji ćelije

2 Hemijske komponente ćelije i Enzimi The Cell G.Cooper

(Stanica hr.prevod) Poglavlje 2 str. 41-63

Metode u biologiji ćelije

3 DNK i hromozom. Struktura i organizacija genoma. The Cell G.Cooper

(Stanica hr.prevod) Poglavlje 3 str. 90-99 i

Poglavlje 4

Molekularne metode

4 DNK replikacija, reparacija i rekombinacija The Cell G.Cooper

(Stanica hr.prevod) Poglavlje 5

Zadaci

5 Od DNK do proteina The Cell G.Cooper

(Stanica hr.prevod) Poglavlje 6 i poglavlje

7 str. 281-298

Zadaci

6 Jedro The Cell G.Cooper

(Stanica hr.prevod) Poglavlje 8

Jedro

7 Test I Seminar

8 Membrane ćelije The Cell G.Cooper

(Stanica hr.prevod) Poglavlje 2 str. 79-85 i

poglavlje 12

Ćelijska membrana

9 Endomembranski sistem The Cell G.Cooper

(Stanica hr.prevod) Poglavlje 9

Endomembranski sistem

10 Organele za energetske transformacije i ćelijska energetika The Cell G.Cooper

(Stanica hr.prevod) Poglavlje 2 str. 63-74 i

poglavlje 10

Mitohondrije i hloroplasti

11 Citoskelet The Cell G.Cooper

(Stanica hr.prevod) Poglavlje 11

Citoskelet

12 Ćelijska komunikacija The Cell G.Cooper

(Stanica hr.prevod) Poglavlje 13

Zadaci

13 Ćelijski ciklus The Cell G.Cooper

(Stanica hr.prevod) Poglavlje 14

Mitoza i mejoza

14 Biologija ćelije kancera i tehnologija rDNK The Cell G.Cooper

(Stanica hr.prevod) Poglavlje 15

Zadaci

15 Test II Seminar

3/9/2014

4

Poreklo i evolucija ćelija

3.8 milijardi godina- nastao život

Hemijska ( prećelijska) evolucija

Biološka (ćelijska) evolucija

Hemijska evolucija

• “prebiotička sinteza”

Hipoteza : molekuli neophodni za formiranje života se mogu spontano formirati

Molekuli:H2, CH4, NH3, CO2,CO, H2S ( atmosfera, dubina okena, rasedi, glina)

Mineralni katalizatori: fosfati, piriti i glina

Energija: sunčevo zračenje UV, zraci, kosmičko zračenje, elekttrično praznjenje, vulkani,...

Spontano formiranje organskih molekula

• Oparin & Haldane (1920) • Stanley Miller & Harold Urey (1953) H2, CH4, NH3 urea, a.k., mravlja kis... Formiranje makromolekula Spospobnost samoreprodukcije- N.K. RNK svet Formiranje membrane

H2O

Kako se proučavaju ćelije?

Svetlosna mikroskopija je dovela do otkrića ćelija

Robert Hook je prva osoba koja je otkrila ćelije posmatrajući preseke plute -1665. godine.

Antony Van Leeuwenhoek 1670. godine-eritrociti, sprematozoidi i bakterije.

Robert Hook (1635-1703)

Zašto su ćelije male?

Površina : Zapremina

3/9/2014

5

Ćelijska teorija 1838. godine

• Svi organizmi su izgrađeni iz ćelija

• Ćelije su osnovne jedinice zivota

• Ćelije nastaju od drugih ćelija Theodor Schwann

(1810-1882) Matthias Schleiden

(1804 – 1881)

Ćelijsko jedinstvo i različitost

• Membrana odvaja unutarćelijski od vanćelijskog prostora;unutrašnje membrane vrše kompartmentalizaciju ćelije

• Metabolizmom se iz hrane formiraju kompleksni dok se visokoenergetski molekuli dobijaju disanjem i fotosintezom

• Kapacitet za reprodukciju:

geni ==> transkripcija ==> translacija ==> struktura i regulacija

DNK ==> iRNK ==> protein ==> subjedinica i enzimi

Ćelijsko jedinstvo: sve ćelije dele niz zajedničkih karakteristika

• Ista biohemija: Sve ćelije poseduju iste gradivne blokove ( DNK, RNK, amino kiseline, lipide, ugljene hidrate)

• Isti makromolekuli, supramolekularne strukture i fiziologija (lipidni dvosloj, ribozomi, ATP)

Ćelijska raznolikost: ćelije mogu biti kategorizovane na osnovu

njihove slozenosti

Dve glavne klase ćelija na osnovu njihove složenosti su:

1. Prokariotske ćelije

2. Eukariotske ćelije

Prokariotska ćelija

Kapsula: Polisaharidne prirode; štiti bakterijsku ćeliju.Kod patogenih bakterija predstavlja barijeru za fagocitozu

Ćelijski zid: peptidoglikan (polisaharid+ protein). Daje oblik i strukturu bakterijskoj ćeliji.

Ćelijska membrana: Spoljašna membrana. Reguliše selektivni transport materija u i iz ćelije.

Prokariotska ćelija

Flagelum: Spiralne strukture svojom rotacijom omogućuje pokretljivost bakterijskoj ćeliji.

Pili: šuplje, kao dlake, strukture koje omogućuju konjugaciju

Nukleoid: kružna DNK bakterije smeštena direktno u citoplazmu.

Ribozomi: sitni, učestvuju u procesu biosinteze proteina

3/9/2014

6

Eukariotska ćelija

Ćelijska membrana: Spoljašna membrana. Reguliše selektivni transport materija u i iz ćelije The external membrane. Na površini se nalaze proteini koji služe kao receptori ili za interakcije između ćelija i ćelija i ECM

Nukleus(Jedro): Linearni DNK upakovan u hromatin odvojen od citoplazme jedrovim ovojem. U jedru se odvijaju procesi replikacije i transkripcije.

Mitohondrije: Izgrađene od dvostruke membrane. Ćelijske “energane”- mesta sinteze ATP-a.Imaju sopstvenu DNK i proteine ( smatra se da potiču od bakterija)

Eukariotska ćelija

Ribozomi: Molekularna mašinerija koja čita iRNK i sintetiše na osnovu nje proteine. Slobodni u citosolu ili vezani na membrani grER.

Endoplazmatični retikulum (ER): Mesto biosinteze proteina (grER) za sekreciju i lipida (agER).

Goldžijev aparat: Naređani membranski diskovi. Proteinima sa grER-a se dodaje šećer (glikozilacija)

Lizozomi: Sadrže proteaze i digestivne enzime. Fuzionišu se sa edocitoznim vezikulama i vrše digestiju njihovog sadržaja.

Eukariotska ćelija

Peroksizomi: Sadrže oksidativne enzime za metabolizam lipida. Razlažu vodonik peroksid.

Citosol: Vodeni rastvor velikih i malih molekula-veoma dinamičan .

Citoskelet: 3 tipa končastih polimera koji daju oblik i potporu ćeliji, učestvuju u kretanju organela i same ćelije

Centrozom: Organizator citoskeleta. Par centriola + pericentriolar ni materijal (PCM).

Prokariote vs. eukariote

Evolucija ćelija