Slide 1

LÄÄKETIETEENVALMENNUSKURSSI

BI5 BIOTEKNOLOGIA 25.4.2013

1. SOLUN RAKENNE

1. Ensimmäiset solut olivat esitumaisia

2. Aitotumaiset solut ovat esitumaisia isompia jamonimutkaisempia

3. Tumallisissa soluissa on enemmän soluelimiä kuinesitumallisissa

4. Solut lähettävät ja vastaanottavat viestejä

5. Tehtävät

ENSIMMÄISET SOLUT OLIVAT ESITUMAISIA

Prokaryootit

Kehittyivät n. 3,8 mrd v.s.

Pituudeltaan n. 1-10 mikrometriä

Voivat muodostaa soluryhmiä

AITOTUMAISET SOLUT OVAT ESITUMAISIAISOMPIA JA MONIMUTKAISEMPIA

Eukaryootit

Alkueliöt, sienet, kasvit ja eläimet

Kehittyivät esitumaisista n. 1,5 mrd v.s

Endosymbioositeoria

Mitokondriot ja viherhiukkaset kehittyivät yhteyttävistäbakteereista (muistuttavat kooltaan esitumaisia soluja)

Pituudeltaan n. 0,1-0,01 mm

NIMEÄ RAKENTEET

TUMALLISISSA SOLUISSA ON ENEMMÄNSOLUELIMIÄ KUIN ESITUMALLISISSA

ELÄINSOLU

KASVISOLU

SOLUT LÄHETTÄVÄT JA VASTAANOTTAVATVIESTEJÄ

Aukkoliitos

Siirtää solussa olevia ioneja ja molekyylejä naapurisoluun

Kudoshormonit eli kasvutekijät

Toimivat induktioaineina  saavat solut mm.erilaistumaan

Käynnistävät apoptoosin eli solukuoleman

MERKITSE TAULUKKOON RASTEILLA, MITKÄRAKENTEET LÖYTYVÄT KUSTAKINSOLUTYYPISTÄ.

bakteerisolu

eläinsolu

kasvisolu

sienisolu

tuma

dna

tumakotelo

solukalvo

soluseinä

kapseli

solulima

soluneste

solunesterakkula

bakteerisolu

eläinsolu

kasvisolu

sienisolu

tuma

dna

tumakotelo

solukalvo

soluseinä

kapseli

solulima

soluneste

(x)

solunesterakkula

(x)

2. MIKROBIT

1. Mikrobit ovat mikroskooppisen pieniä

2. Aitotumaisiin mikrobeihin kuuluvat yksisoluiset alkueliötsekä hiiva- ja homesienet

3. Arkit eivät ole bakteereita

4. Bakteereita on kaikkialla

5. Bakteerien viljely

6. Bakteerien lisääntyminen ja perimän muuttumistavat

7. Virusten rakenne

8. Prionit – oikea aminohappojärjestys – väärä proteiini

9. Tehtävät

MIKROBIT OVAT MIKROSKOOPPISEN PIENIÄ

Kuuluvat moneen eri eliökunnan ryhmään

Myös virukset ovat mikrobeja

Hyödylliset mikrobit (suolistobakteerit ja arkit)

Haitalliset mikrobit

Aiheuttavat sairauksia

Pöytävieraat (ei hyötyä eikä haittaa)

Tuottajamikrobit

Syanobakteerit ja yhteyttävät yksisoluiset levät

Kuluttajamikrobit (esim. tohvelieläin)

Hajottajamikrobit

Symbionttiset mikrobit

Loismikrobit (esim. malarialoisio)

Zoonoosi: mikrobin aiheuttama tauti, jokatarttuu eläimestä ihmiseen

AITOTUMAISIIN MIKROBEIHIN KUULUVATYKSISOLUISET ALKUELIÖT SEKÄ HIIVA- JAHOMESIENET

Alkueliöt

Yksinkertainen tumallinen solurakenne, erilaistuneidenkudosten puute

Yksisoluiset levät

Alkueläimet: toisenvaraisia ja liikkuvia

Hiivat

Yksisoluiset sienet

Energia joko aerobisesti tai anaerobisesti

Homesienet

Rihmamainen kasvu (hyyfi eli rihma)

Yksi tai useampi solu (soluseinä kitiiniä)

Sopivan kostea ja hapekas elinympäristö

Myrkkyjen eritys (jotkin lajit)

ARKIT EIVÄT OLE BAKTEEREITA

Solukalvon kemiallinen rakenne poikkeaa bakterien jaaitotumaisten soluista (soluseinä proteiinia)

Geeneissä introneita

Haastavat elinympäristöt (esim. kuumat lähteet,suolajärvet)

Arkit ja muut lajit keskenään mutualistisia

BAKTEEREITA ON KAIKKIALLA

Omavaraiset eli autotrofiset bakteerit

Fotosynteettiset bakteerit (esim. syanobakteerit)

Rihmamaiset muodostelmat

Yhteyttävät Auringon valon avulla

Kemosynteettiset (kemiautotrofiset) bakteerit (esim.maaperän nitrifioivat bakteerit)

Energia yhteyttämiseen ammoniakki-, rauta- tai rikkiyhdisteitähapettamalla

Toisenvaraiset bakteerit

Orgaaniset yhdisteet muilta eliöiltä

A = basilli

B = diplokokki

C = streptokokki

D = stafylokokki

E = spirilli

F = siima

G = karva

H = kapseli

I = soluseinä

J = solukalvo

K = solulima

L = ribosomit

M = kromosomi

N = plasmidi

O = bakteerien ryhmissä tavattava itiötyyppi

BAKTEERIEN VILJELY

Sopivat kasvatusolosuhteet

Petrimaljalla oleva agar-hyytelö

BAKTEERIEN LISÄÄNTYMINEN JA PERIMÄNMUUTTUMISTAVAT

Suvuton jakautuminen

Epäsuotuisissa olosuhteissa bakteerit lepoitiöitä

Bakteerin perimässä useita plasmideja, mutta vainyksi kromosomi

Bakteerien perimän muutokset

Mutaatiot

Transformaatio

Dna:ta bakteerisoluun ulkopuolelta

Transduktio

Bakteriofagi-viruksen perimän mukana aiempien isäntäsolujenperimää bakteerisoluun

Konjugaatio

Bakteeri yhtyy viereiseen bakteeriin piluksen avulla

BAKTEERIEN LISÄÄNTYMINEN

VIRUSTEN RAKENNE

Ei omaa solurakennetta eikä aineenvaihduntaa

Tarvitsee isäntäsolun lisääntyäkseen (loisia)

Eri eliöillä on omat viruksensa

Perimä dna:ta tai rna:ta

RNA-VIRUS

DNA-VIRUS

RETROVIRUS

BAKTERIOFAAGI

BAKTERIOFAAGIN LISÄÄNTYMINEN

DNA-VIRUKSEN LISÄÄNTYMINEN

RETROVIRUKSEN LISÄÄNTYMINEN

NIMEÄ VIRUKSEN OSAT

Viruksen osat ovat a= vaipan proteiinisauva, B=vaippa, C= proteiinikuori , D= viruksen perimä.

PRIONIT – OIKEA AMINOHAPPOJÄRJESTYS –VÄÄRÄ PROTEIINI

Prionitaudit aiheutuvat proteiinista

Elimistön normaali proteiini muuttuu vääränmuotoiseksiprioniksi

Prionin kosketus muuttaa normaalin proteiniinin prioniksi

Yhteistä keskushermoston tuhoutuminen

RYHMÄTEHTÄVÄ

Selitä omin sanoin, miksi virukset eivät oleeläviä organismeja.

Jos Turkuun julistettaisiin virusepidemia, miten

a. terveydenhuollon pitäisi toimia?

b. pitäisi toimia, jotta virus ei pääsisi etenemäänlaajemmalle alueelle?

Selitä, miksi antibiootit tehoavat bakteereihin,mutta eivät viruksiin

VASTAUKSET

Virukset eivät muodostu soluista. Ne eivät voituottaa itsekseen proteiineja. Ne eivät voikäyttää energiaa.

Terveydenhuollon pitää valmistautua ottamaanvastaan potilaita, jotka ovat kyseisen virukseninfektoimia. Lisäksi heidän pitää varatariittävästi lääkkeitä, jotka helpottavat taudinoireita. Jos tautiin on ennaltaehkäisevä rokote,rokotuskampanja pitää aloittaa välittömästi.Myös karanteeni mahdollisuus pitää ollaolemassa.

b. Asiasta on tärkeää tiedottaa, viruksen leviämistiepitää selvittää ja jos mahdollista, se pitää tukkia

Antibiootit häiritsevät bakteerisolun toimintoja.Koska virukset eivät muodostu solusta, häirintäei toimi niillä.

3. PERIMÄN RAKENNE JA TOIMINTA

1. Perinnöllinen informaatio sijaitsee dna:ssa elideoksiribonukleiinihapossa

2. Dna sijaitsee kromosomeissa

3. Dna:n kahdentuminen ja solujen jakautuminensiirtää perimätiedon eteenpäin

4. Geenit ohjaavat RNA-molekyylien muodostumista

5. Valkuaisaineet eli proteiinit muodostuvat rna-molekyylien välityksellä

6. Geenien toimintaa säädellään monella eri tasolla

7. Mutaatiot muuttavat perimän viestiä

8. Sukusoluissa tapahtuvat mutaatio siirtyyjälkeläisille ja luonnonvalinnan arvioitavaksi

9. Tehtävät

PERINNÖLLINEN INFORMAATIO SIJAITSEEDNA:SSA ELI DEOKSIRIBONUKLEIINIHAPOSSA

Dna

Kaksoiskierre

Kaksi sokerifosfaattirunkoa

Nukleotidi

Dna:n rakenneosa

Koostuu sokeri-, fosfaatti- ja emäsosasta

Emäsparisääntö: A:T, G:C

DNA SIJAITSEE KROMOSOMEISSA

Esitumaisilla eliöillä on yksi kromosomi jarengasmaisia dna-molekyylejä

Perimä haploidi

Aitotumaisilla dna sijaitsee pääosin tumankromosomeissa

Perimä diploidi tai polyploidi

DNA:N KAHDENTUMINEN JA SOLUJENJAKAUTUMINEN SIIRTÄÄ PERIMÄTIEDON ETEENPÄIN

Kahdentuminen tapahtuu ennen solun jakautumista

Kumpikin juoste toimii uuden juosteen mallina

Replikaatio

Emäsparien väliset vetysidokset katkeavat

Etenee aloituskohdasta kumpaankin suuntaan

Dna-polymeraasientsyymi rakentajana

Vastinjuosteet kopioituvat vastakkaisiin suuntiin

GEENIT OHJAAVAT RNA-MOLEKYYLIENMUODOSTUMISTA

Geenissä säätelyalue ja rna-molekyyliksi kopioitavaalue

Eksoni sisältää tiedon proteiinisynteesistä

Introni (eksonien välissä) eivät sisällä tietoa poistetaan ennen esiaste-rna:sta ennenproteiinisynteesiä

Toistojaksot tarjoavat materiaalia dna-sormenjälkiävarten

Säätelyalueet ohjaavat geenien toimintaa:

Promoottorialueeseen kiinnittyy dna-polymeraasi

Käynnistävät transkription

Transkriptiofaktorit kiinnittyvät säätelyalueisiin jatehostajajaksoihin  säätelevät kaksoiskierteenaukeamista ja rna-polymeraasin toimintaa

VALKUAISAINEET ELI PROTEIINIT MUODOSTUVATRNA-MOLEKYYLIEN VÄLITYKSELLÄ

Proteiinisynteesi alkaa, kun lähetti-rna kiinnittyyribosomiin solulimassa

Siirtäjä-rna:t kuljettavat aminohappoja ribosomille.

Lähetti-rna:n jokaista erilaista kodonia varten on omasiirtäjä-rna-molekyylinsä.

Aloituskolmikko aina ATG (metioniini)

mallijuoste TAC

lähetti-rna AUG

siirtäjä-rna UAC

Antikodoni eli siirtäjä-rna:n tunnistuskolmikkopariutuu lähetti-rna:ssa emäsparisäännön mukaan

Lopetuskodonit ovat ATT, ATC ja ACT

Tuottajageenit

Ohjaavat solun rakenneproteiinien ja entsyymienmuodostumista

Reagoivat säätelygeenien tuottamiin säätelytekijöihin

Säätelygeenit

Säätelevät muiden geenien toimintaa mm. proteiinienavulla

Säätelevät: geenien transkriptiota, lähetti-rna:nmuokkausta, kulkeutumista solulimaan, hajotusta sekäproteiinisynteesiä.

Silmukointi: esiaste-rna:n vaihtoehtoinen muokkaus yhdestä geenistä voidaan tuottaa kymmeniäerilaisia proteiineja

GEENIEN TOIMINTAA SÄÄDELLÄÄN MONELLAERI TASOLLA

Mutageenit

Radioaktiivinen säteily, UV-säteily ja dna:n kanssareagoivat kemikaalit

Suurin osa aiheuttaa syöpää

Mutaatiotyypit

Pistemutaatio (yksittäinen emäs muuttuu)

Kromosomimutaatio (kromosomin rakenne muuttuu)

Häviämä eli deleetio

Kahdentuma eli duplikaatio

Säätelygeeneissä tapahtuvat mutaatiot voivatvaikuttaa useiden geenien toimintaan

MUTAATIOT MUUTTAVAT PERIMÄN VIESTIÄ

Suurin osa tapahtuu somaattisissa soluissa  eivätperiydy

Jos tapahtuu kehittyvissä ja runsaasti jakautuvissakudoksissa, virhe periytyy  solu ei pysty korjaamaanvirhettä  syöpä tai kehityshäiriö

Jos mutaatio tapahtuu sukusolulinjan eli ituradansoluissa, se periytyy

Mutaation vaikutukset:

haitallinen

neutraali

hyödyllinen

SUKUSOLUISSA TAPAHTUVA MUTAATIO SIIRTYYJÄLKELÄISILLE JA LUONNONVALINNANARVIOITAVAKSI

Yhdistä kirjaimilla (a-h) merkitty käsitetarkimmin sitä vastaavaan numerolla (I-VIII)merkittyyn käsitteeseen.

a) aaploidi b) diploidi c) polyploidi d) iturata e)replikaatiohaarukka f) silmukointi g)antikodoni h) perimä

I) siirtäjä-rna II) dna:n kahdentuminen III)sukusolujen muodostama solulinja sukupolvestatoiseen IV) ihmisen somaattinen solu V)ihmisen sukusolu VI) 5n VII) yksilön kaikki dnaVIII) esiaste-rna

a)haploidi - V) ihmisen sukusolu

b)diploidi - IV) ihmisen somaattinen solu

c)polyploidi - VI) 5n

d)iturata - III) sukusolujen muodostamasolulinja sukupolvesta toiseen

e)replikaatiohaarukka - II) dna:nkahdentuminen

f)f) silmukointi - VIII) esiaste-rna

g)g) antikodoni - I) siirtäjä-rna

h)h) perimä - VII) yksilön kaikki dna

4. GEENITEKNIIKAN PERUSMENETELMIÄ

1. Dna:n ja rna:n käsittely

2. Dna:n muokkaaminen

3. Dna:n ja rna:n tutkimusmenetelmiä

4. Geenien toiminnan tutkiminen

5. Tehtävät

DNA:N JA RNA:N KÄSITTELY

Eristäminen

Puhdistaminen

Lähetti-rna:t voidaan vielämuuntaa niiden emäsjärjestystävastaavaksi ns.komplementaariseksi dna:ksi

DNA:N MUOKKAAMINEN

Katkaisuentsyymit

Bakteerien luontainen puolustuskeino

Pilkkovat dna:n halutusta kohdasta

Samalla entsyymillä katkaistut dna:t voidaanliittää helposti yhteen

Liittäjäentsyymit

Liittää katkaistut juosteet yhteen

Yhdistää myös eri alkuperää olevaa dna:ta

DNA:N JA RNA:N TUTKIMUSMENETELMIÄ1/2

Monistaminen PCR:n avulla tai liittämällätutkittava alue bakteerin plasmidiin

PCR

Alukkeet

Hyödynnetään mm. dna:n emäsjärjestyksenselvittämisessä eli sekvensoinnissa ja yksilöidentunnistuksessa

Elektroforeesi

Käytetään erimittaisten dna- ja rna-palastenhavaitsemiseen

Geenin dna:n erojen tutkiminen

Dna:n hybridisaatio

Dna:n juosteiden irrottaminen toisistaankuumentamalla

DNA:N JA RNA:N TUTKIMUSMENETELMIÄ2/2

Koetin:

Merkitään leimaamalla fluoresoivalla väriaineella tairadioaktiivisella merkillä

Koetin ja tutkittava kohde pariutuvat keskenään

Sekvensointi

Dna:n emäsjärjestyksen selvittäminen

Sekvenssit tallennetaan tietokantoihin

GEENIEN TOIMINNAN TUTKIMINEN

Geeni toimii, kun se tuottaa lähetti-rna:ta

Geeniekspressiota tutkitaan mittaamalla lähetti-rna-molekyylien määrä

Dna-siru

lasista tai muovista valmistettu pieni levy, johonon kiinnitetty DNA-palasia

Voidaan tutkia ympäristötekijöiden,ravintoaineiden tai lääkehoitojen vaikutustageenien toimintaan

Voidaan havaita yksilöiden välisiä eroja dna:nemäsjärjestyksessä

Nimeä molekyyli, menetelmä tai laite.

a)dna:n emäsjärjestyksenmäärittäminen

b)dna:n monistaminen

c)erimittaisten dna-jaksojenerottaminen toisistaan

d)geenien toiminnan tutkiminen

e)eri eliöiden dna:ta sisältävämolekyyli