1

CURS 1

Biologia celular i molecular obiect

de studiu i istoric

CUPRINS

CE ESTE CELULA?

REPERE ISTORICE N BIOLOGIA CELULAR

IMPORTANA BIOLOGIEI CELULARE I

MOLECULARE PENTRU MEDICIN

ORIGINEA I EVOLUIA CELULELOR

ARHETIPURI CELULARE PROCARIOTE I

EUCARIOTE

2

CE ESTE CELULA?

Celula este unitatea morfologic i funcional a

lumii vii

Organismele = celule/alctuite din celule

compartiment delimitat de membran, ce conine

o soluie apoas de substane chimice

niveluri de organizare:

atomi molecule mici polimeri organite

subcelulare celule

Alte structuri capabile s se multiplice, dar nu

independent nu sunt celule:

prionii particule proteice, fr acizi nucleici,

virusurile, alctuite din ADN sau ARN i

proteine

Fiecare celul prezint semnele distinctive ale

vieii :

- reproducerea

- creterea i dezvoltarea

- utilizarea energiei

- rspunsul la mediul nconjurtor

- homeostazia

3

REPERE ISTORICE

1655 Hooke termenul

cellula (celul) = porii

observai n plut

1674 Leeuwenhoek a fost

primul care a raportat

descoperirea unei celule reale

un protozoar

1833 Brown descrie nucleul

celular

Spermatozoizi frotiu

Seciune prin plut schem

dup imaginea MO

1838 Schleiden i Schwann au propus

TEORIA CELULAR

1) Celula este unitatea elementar a lumii vii.

2) Toate organismele vii sunt alctuite din celule.

1855 Virchow

3) Celulele se formeaz numai din celule pre-

existente.

4

1876 Abbe a optimizat alctuirea microscopului

1886 Zeiss a produs lentile care au atins limita

teoretic a luminii vizibile 0.2 micrometri

Studii de histochimie:

anii 1880 Retzius i Ramn y Cajal

metode de colorare anatomia

microscopic

1898 Golgi a descris aparatul Golgi

Desenul lui Ramon y Cajal

reprezentnd neuronii din

straturile retinei.

1931 Ruska a construit primul microscop electronic

de transmisie

1932 Zernike a inventat microscopul cu constrast de

faz

Imaginea unui fibroblast necolorat (A) n microscopie optic i (B) n contrast de faz.

5

anii 1950 Palade

(cercettor de origine

romn), Claude, de Duve

i Porter

fixarea i secionarea

pentru microscopul

electronic

centrifugarea

diferenial

au descoperit

ultrastructura celulei

IMPORTANA BIOLOGIEI CELULARE

I MOLECULARE PENTRU MEDICIN

Anii 1850 Virchow Die cellular pathologie

TOATE BOLILE PORNESC DE LA NIVEL

CELULAR

n prezent se cunosc :

modificrile genetice responsabile pentru diferite

boli

funciile i contextul celular n care acioneaz

produii genelor implicate

6

Exemple:

Hipercolesterolemia familial defect de preluare

celular a lipoproteinelor descoperirea statinelor

Fibroza chistic canalele proteice de transport al

clorului deficitare

Hipertensiunea defect de formare a complexelor

joncionale n celulele epiteliale din rinichi

Distrofia muscular defect al citoscheletului

membranar n fibrele musculare

Surditate mutaii n gena miozinei implicat n

mecanotransducia din celulele urechii interne

ORIGINEA I EVOLUIA CELULELOR

Cum a aprut viaa? Probabil prin:

- reacii spontane ntre molecule ntr-un mediu

instabil

Se presupune c au existat trei stadii de evoluie:

Stadiul chimic

Stadiul cellular

Stadiul multicelular

separate prin intervale lungi n care formele de

via s-au diversificat

7

Stadiul chimic

condiiile existente pe pmnt n primul miliard de ani

au dus la:

reacii ntre molecule simple anorganice

molecule organice (ex.: aminoacizi, zaharuri)

Interaciunile dintre moleculele organice mici

molecule mari, complexe (ex.: proteine, acizi

nucleici); form pre-celular de via, (aa

numitele coacervates sau prebioni )

prebionii nconjurai de o membran lipido-

proteic apariia primelor celule

Experimentul lui Miller

Vapori de ap sunt trecui

ntr-o atmosfer de CH4, NH3,

i H2

descrcare electric

Formarea moleculelor

organice mici, inclusiv

aminoacizii: alanin, acid

aspartic, acid glutamic i

glicin

8

Stadiul celular

Acum 3.5 miliarde de ani formele primitive de via

celule procariote anaerobe, apoi aerobe (acum 2

miliarde de ani)

Schimbri majore n condiiile de mediu:

acumularea de oxigen cianobacteriile

formarea Fe2O3 (marea criz a fierului)

extincia anaerobelor

Acum 1.2 1.5 miliarde de ani primele eucariote

dezvoltarea reproducerii sexuate crete mult

diversitatea

Stadiul pluricelular

Aproximativ cu 1 miliard de ani n urm au aprut

organismele pluricelulare primitive

Pluricelularitea presupune:

comunicare intercelular

aderare a celulelor unele de altele

evoluia tipurilor celulare specializate (ex.:

celulele nervoase, epiteliale, musculare)

Acum 1.8 milioane de ani OMUL

9

Relaii evoluionare

Toate organismele actuale ancestor comun

Linii:

Eubacterii

Archaea (arhebacterii)

sunt procariote

Eucariote

Organismele actuale ce

seamn cu formele de

via primitiv

arhebacteriile

ARHETIPURI CELULARE PROCARIOTE, EUCARIOTE

PROCARIOTELE totdeauna unicelulare bacterii i alge albastre-verzi

eubacteriile (b. adevarate)

arhebacteriile (b. metanogene, halofile extreme etc.)

EUCARIOTELE

unicelulare (protozoare)

pluricelulare (metazoare, metafite) animalele i plantele

PROTISTE organismele unicelulare, indiferent de tip

10

PROCARIOTE EUCARIOTE

Membrane

interne

fr nucleu sau organite

membranare

NUCLEOID

NUCLEU delimitat de membran

ORGANITE CELULARE

ENDOCITOZ, EXOCITOZ

Micrile

celulare

FLAGELI CITOSCHELET - responsabil de

micrile celulare

Organite doar RIBOZOMI ORGANITE DELIMITATE DE

MEMBRAN (reticul endoplasmic,

ap. Golgi, mitocondrii, lisosomi,

peroxizomi)

Materialul

genetic

CROMOZOM UNIC

CIRCULAR

Sinteza de ARN i

proteine n citoplasm

MAI MULI CROMOZOMI LINIARI

ADN mpachetat cu proteine

ARN sintetizat n nucleu, proteinele n

citoplasm

Diviziunea

celular

DIRECT (sciziparitate) INDIRECT (MITOZA, MEIOZA)

cromozomi, fus de diviziune

REPRODUCEREA SEXUAT

PROCARIOTE

(pro = nainte, karion = nucleu)

Caracteristici importante:

Unicelulare

Fr nucleu cromozom

unic, circular

Fr organite delimitate de

membran

Diviziune direct

Fr citoschelet

Mai mici dect eucariotele

(0.1-10m diametru, volum

de 1000 mai mic)

11

Caracteristici importante:

Pot fi uni- sau pluricelulare

Au nucleu

Organite abundente

Endocitoz, exocitoz

Citoschelet

Cromozomi liniari, multipli

Diviziune indirect

Mai mari dect procariotele

(10-100m diametru,

volum de 1000 mai mare)

EUCARIOTE

(eu = adevrat)

RECAPITULARE:

Care este elementul de structur care nu lipsete din nici o celul?

R: Membrana

Toate organitele conin celule. (Adevrat/Fals)

R: Fals

Virusurile nu sunt considerate vii, deoarece nu se reproduc.

(Adevrat/Fals) R: Fals

Numii semne distinctive ale vieii. R: reproducerea, creterea i dezvoltarea, utilizarea

energiei, rspunsul la mediu, homeostazia.

12

Celula este unitatea elementar a lumii vii este un

principiu al TEORIEI CELULARE. (Adevrat/Fals) R: Adevrat

Celulele se formeaz din materiale necelulare este un

principiu al TEORIEI CELULARE. (Adevrat/Fals) R: Fals Celulele se formeaz numai din celule pre-existente

Ce tip de molecule pot obine n urma experimentului lui Miller? R: molecule organice mici

Numii celulele procariote capabile s produc oxigen molecular.

R: cianobacterii

Eucariotele sunt totdeauna pluricelulare (Adevrat/Fals)

R: Fals Exist i eucariote unicelulare - protozoarele

Ce tip de celule prezint ADN?

R: toate tipurile de celule

Ce organite se gsesc att la procariote ct i la eucariote?

R: ribozomii

Semnificaia termenului PROCARIOT este primul tip de

celule aprute. (Adevrat/Fals)

R: Fals Semnificaia este nainte de nucleu celule fr

nucleu