Program predavanja

UVOD

Uvod u biologiju ćelije

Predmet proučavanja biologije ćelije. Istorijska otkrića na polju biologije ćelije. Ćelijska teorija. Karakteristike živih sistema.

Hemizam ćelije

Hemijska građa živih sistema – hemijski elementi i hemijska jedinjenja. Značajne hemijske karakteristike ćelije – ugljenik, voda, hidrofobne i selektivno propustljive membrane, polimerizacija malih molekula, samosklapajuće strukture. Strukturna hijerarhija ćelije. Makromolekuli.

Metode u biologiji ćelije

Mikroskopija. Tipovi mikroskopa. Svetlosni i elektronski mikroskop. Izrada mikroskopskih preparata. Frakcionisanje i separacija ćelijskih organela. Elektroforeza i hromatografija.

GRAĐA ĆELIJE

Osnovni plan građe, oblik i veličina ćelije

Tipovi ćelijske organizacije – prokarioti i eukarioti. Oblici i veličina ćelije. Specijalizacija ćelija – jedinstvo i raznovrsnost građe i funkcije.

Membrane ćelije

Struktura, hemizam i funkcija membrana ćelije. Kompartmenizacija i lokalizacija funkcije. Osnovni kompartmenti ćelije. Plazmina membrana i njena permeabilnost. Transportne funkcije membrane. Pasivan i aktivan transport kroz membranu. Vezikularni transport. Regulacija transporta.

Međućelijske komunikacije i ekstracelularne strukture

Ćelijski spojevi, adhezija ćelija i ekstraćelijske strukture. Ekstracelularni matriks animalnih ćelija. Ćelijski zid biljnih ćelija. Detekcija i transmisija signala.

Intracelularni kompartmenti

Endoplazmatični retikulum. Goldžijev kompleks. Lizozomi. Peroksizomi (glioksizomi). Vakuole.

Organele za energetske transformacije u ćeliji

Mitohondrije. Plastidi.

Citoskeletne strukture

Mikrotubularne strukture (centrioli, bičevi i treplje, bazalno telo). Mikrofilamenti, Intermedijarni filamenti. Ćelijski pokreti – pokretljivost i kontraktilnost.

Citosol

Ekto- i endoplazma. Fizičke karakteristike citoplazme. Citoplazmatske inkluzije.

Građa i funkcije jedra

Jedrova ovojnica. Hromatin i hromozomi. Nivoi supramolekulske organizacije hromatina. Lokalizacija hromatina u interfaznom jedru. Jedrov matriks. Jedarce. Ribozomi.

Hromozomi

Morfologija hromozoma. Oblici hromozoma. Kariotip.

BIOENERGETIKA ĆELIJE

Termodinamika bioloških sistema

Sistemi, energija i rad. Zakoni termodinamike. Tok supstanci i energije u biosferi. Entropija i slobodna energija u živom sistemu.

Enzimi

Aktivaciona energija molekula. Enzimi. Enzimska kinetika. Regulacija enzimske aktivnosti.

Tok energije i energetske transformacije u ćeliji

Ćelijsko disanje. Fermentacija. Fotosinteza. Hemosinteza.

TRANSFER NASLEDNE INFORMACIJE U ĆELIJI

Strukturna baza nasledne informacije

Centralna dogma molekularne biologije. Hemijska priroda naslednog materijala. Otkriće DNK. Nasledni materijal virusa. Struktura DNK. Organizacija DNK u genomu. Ponovljive sekvence u eukariotskom genomu.

Pakovanje DNK

Pakovanje DNK u bakterijama. Nivoi pakovanja DNK u hromatinu i eukariotskom hromozomu. Frakcije hromatina. Barovo telo. DNK mitohondrija i plastida.

Replikacija DNK

Replikacija u prokariota. Replikacija u eukariota. Sinteza DNK na telomerama hromozoma. Replikacija DNK virusa.

Ekspresija gena

Genetski kod. Transkripcija u prokariota. Transkripcioni faktori i transkripcija u eukariota. Procesing RNK. Struktura i funkcije RNK. Translacija genetskog koda. Kotranslaciono i posttranslaciono usmeravanje proteina.

Regulacija ekspresije gena

Regulacija ekspresije gena u prokariota. Genetska baza različitih mehanizama ekspresije gena eukariota i prokariota. Regulacija ekspresije gena eukariota na različitim nivoima organizacije genoma, strukture hromatina i transfera nasledne informacije. Metilacija citozina kao regulacioni mehanizam. Transkripcioni i posttranskripcioni nivoi.

GENETSKA VARIJABILNOST

Genske mutacije

Promene u sekvenci baza DNK - tipovi i posledice. Reverzne i supresorske mutacije. Spontane i indukovane mutacije. Fizički, hemijski i biološki mutageni.

Genetske rekombinacije

Rekombinacije u virusa. Rekombinacije u prokariota. Transformacija. Konjugacija. Transdukcija. Molekularni mehanizmi krosingovera.

Reparacija DNK

Reparacija pomoću DNK polimeraze. Reparacija pogrešno sparenih baza. Reparacija isecanjem baza i isecanjem nukleotida. Direktna i rekombinativna reparacija. SOS odgovor. Nasledni poremećaji reparacionog sistema čoveka.

REPRODUKCIJA ĆELIJE

Tipovi reprodukcije ćelije

Binarna deoba bakterija. Mitoza. Ćelijski ciklus. Varijabilnost trajanja ćelijskog ciklusa. Mejoza. Seksualna reprodukcija i uloga gameta.

Regulacija ćelijskog ciklusa

Molekularni i genetski mehanizmi kontrole ćelijskog ciklusa . Uloga ciklina i kinaza. Protoonkogeni i njihovi produkti. Determinacija i diferencijacija embrionalnih ćelija. Starenje i njegova genetska kontrola.

ĆELIJSKI ASPEKT IMUNSKOG ODGOVORA

Karakteristike imunskog odgovora. MHC sistem antigena. Struktura antitela. Struktura i ekspresija imunoglobulinskih gena – rearanžiranje gena.

BIOLOGIJA ĆELIJE KANCERA

Karakteristike kancerske ćelije u tkivu. Izgled i ponašanje kancerske ćelije u kulturi in vitro . Genetska osnova kancera. Onkogeni. Virusna karcinogeneza. Kancer-supresorski geni.

TEHNOLOGIJA rDNK

Metode rekombinovane DNK. Metode m apiranja genoma. Proizvodnja proteina tehnologijom rDNK. Primena rDNK u medicinskoj dijagnostici. Terapija genima. Transgenični i genetski modifikovani organizmi i njihova primena. Naučni, ekonomski i civilizacijski značaj tehnologije rDNK.

ĆELIJSKO I TKIVNO INŽENjERSTVO

Metode ćelijskih kultura in vitro . Dugotrajne i kratkotrajne kulture. Ćelijske linije. Transplantacija. Implantacija. Biomaterijali i biokompatibilnost.

Program vežbi

•  Metode u biologiji ćelije

•  Tipovi ćelijske organizacije, oblici i veličina ćelija

•  Plazmina membrana

•  Endomembranski sistem ćelije

•  Citoskelet

•  Mitohondrije i plastidi

•  Ekstrakcija i određivanje nukleinskih kiseline u tkivima

•  Jedro

•  Metode analize DNK

•  Molekularna biologija – zadaci

•  Ćelijska deoba

•  Primene tehnologije rDNK

•  Tehnologija rDNK – zadaci i testovi

•  Ćelijsko i tkivno inženjerstvo

Literatura

•  Avramović V, Mojsilović M, Lačković V, Petrović A. Citologija. Medicinski fakultet, Niš, 2003.

•  Šerban N. Ćelija - strukture i oblici. Zavod za udžbenike i nastavna sredstva, Beograd, 2001.

•  Najman S. Osnovi molekularne i humane genetike (skripta). Medicinski fakultet, Niš, 2002.

Dopunska literatura

•  Alberts B i sr. Molecular Biology of the Cell, Philadelphia, Garland Publ. Co., New York, 2002.

•  Alberts B i sr. Essencial cell biology. An introduction to the molecular biology of the cell. Garland Publ. Co., New York, 2004.

• Becer WM, Kleinsmith LJ, Hardin J. The world of the cell. 5^th edition. The Benjamin/Cummings Publ., New York, 2002.

INDEX                      OSOBLJE                   NASTAVNI SADRŽAJ             TERMINI  PREDAVANJA, VEŽBI I ISPIT

PUBLIKACIJE                   LABORATORIJE                   PROJEKTI                       LINKOVI