Culturi de celule si tesuturi
Sef lucrari, dr. biol. Maria Butnaru
Cultura de celule si tesuturi
este o metoda de laborator, prin care celule izolate
sau fragmente de tesut (animal sau vegetal), sunt
transferate intr-un mediu artificial, controlat, in care
acestea isi pastreaza viabilitatea si functii specifice.
1907 – Ross Harrison (zoolog, America). Prima
culturaa de tesut in picatura de plasma coagulata. A
observat cresterea prelungirilor nervoase din
fragmentul de tesut.
Alte evenimente importante • 1916 – metode de dezintegrare tisulara cu enzime hidrolitice
• 1940 – introducerea antibioticileor in tehnica de lucru
• 1952 – transplant de nucleu
• 1955 – medii artificiale complexe
• 1964 – celule stem de soarece (pluripotente)
• 1966 – primul factor de crestere (NGF)
• 1970 – aparitia primelor hote cu flux laminar
• 1976 – medii sintetice, compozitie definita, fara extracte naturale
• 1980 – dezvoltarea tehnicilor de inginerie genetica si inginerie tisulara
• 1996 – prima clonare reusita la animale (oaia Dolly)
• 1998 – cultura de celule stem umane
• 2000+ ….
Aplicatii
• Cercetari fundamentale in biologie si medicina
• Obtinerea de vaccinuri si inteferoni
• Testarea medicamentelor si a dispozitivelor medicale
• Toxicologie
• Terapie celulara si inginerie tisulara
• Analize citogenetice pentru evidentierea aberatiilor cromosomiale
Notiuni cheie in cunoasterea domeniului
• Celula:
– structura si ultrastructura,
– functii,
– mecanisme moleculare in realizarea functiilor
• Conditii tehnice:
– asepsie
– medii de cultura
– tehnici standard si tehnici speciale de lucru
• Aplicatii
Structura cursului: Curs 1. Introducere
Curs 2. Compozitia chimica a celulei. Structura membranei celulare
Curs 3. Citoplasma si organitele celulare
Curs 4. Interactiunea celulei cu mediul extracelular (semnalizarea celulara ,
jonctiunile intercelulare si jonctiunile celula-matrice extracelulara)
Curs 5. Elemente de biologie moleculara (ciclul celular, replicatia, transcriptia,
translatia)
Curs 6. Apoptoza celulara
Curs 7. Tipuri de celule si sursa de celule, utilizate in tehnicile de cultura celulara
Curs 8. Metode de izolare a acelulelor. Cultura primara si cultura de linii celulare
Curs 9. Stabilitatea genetica a celulelor in cultura. Transformarea si imortalizarea
culturilor de celule in vitro. Conservarea si stocarea celulelor.
Curs 10. Clonarea celulara si selectia clonelor
Curs 11. Aplicatiile culturilor de celule in biotehnologiile farmaceutice, Cultura de
celule la scara industriala.
Curs 12. Cultura de celule in tesatrea bio-medicala.
Curs 13. Cultura de celule in ingineria celulara.
Curs 14. Cultura de celule in ingineria tisulara. Sisteme de cultura 2D, 3D si in
bioreactoare
CELULE ACTUALE
Celula procariota
Celula eucariota animala Celula eucariota vegetala
Celula eucariota de origine animala
COMPOZIŢIA CHIMICĂ A CELULEI • Apa - 80% din volumul celulei (variză în funcţie de vârstă şi funcţiile celulei)
Rol în celulă: – solvent – mijloc de transport pentru substanţele solvite – mediu de desfăşurare a reacţiilor chimice
• Substanţe anorganice Rol în celulă:
– menţinerea echilibrului hidroelectrolitic (Na, K, Cl, Ca), – rol structural (Ca, P), – susţinerea reacţiilor enzimatice (Fe, Mg, Mn, Cu, Si, Br, Al etc), – generarea şi transmiterea impulsurilor nervoase (Na, K, Cl, Ca, Mg), – respiraţie (Fe, Cu, S), – fotosinteză (Mg), – detoxificare (S, O), – sinteza de energie (H) – altele
• Substanţe organice reprezentate de cele 3 clase majore de macromolecule: – Proteine (aproximativ 20% în celula animală şi vegetală) – Glucide (sub 10% celula animală si peste 20% celula vegetală) – lipide (10-12% celula animală si sub 2% celula vegetală)
PROTEINE structura primara
PROTEINE structura secundara
Principiul de organizare al alfa-helixului
Antiparalel
Paralel
Principiul de organizare al lanturilor pliate-beta
Principiile de asamblare ale structurilor secundare
Interactiuni covalente
Plierea (impachetarea) proteinelor in structuri complexe cu minimizarea energiei libere
PROTEINE structura tertiara si cuaternara
LIPIDE
Rol in celula:
- alcătuiesc structura de
bază a membranelor
celulare (fosfolipidele,
glicolipidele şi
colesterolul)
- au rol de rezervor
energetic (trigliceridele,
acizii grasi)
- alcătuiesc structura unor
hormoni şi vitamine
(derivaţi de colesterol
şi acizi graşi)
Molecule cu structură variată,
simplă sau complexă
GLUCIDE
• Lanturi polimerice liniare sau ramificate, alcatuite din monomeri cu structura ciclica, frecvent cu 5 şi 6 atomi de carbon (pentoze si hexoze)
• Mono-, di- sau polyzaharide
ACIZI NUCLEICI
Tipuri de acizi nucleici
• Acid dezoxiribonucleic (ADN)
• Acid ribonucleic (ARN)
Rol în celulă: - Baza materială a eredităţii - Codifica informaţia genetica
la eucariote, procariote si virusuri
Macromolecule alcătuite din nucleotide (dezoxiriboze sau oxiriboze)
Un nucleotid = o baza azotata + o pentoza + radical tri-fosfat
3'
5'5'
3'
Dezoxiriboza Riboza
OCH2OH OH
OHOH
OHHO 2H CO
OH
O P
OH
OH
OH
____ ____
O
O
OH
PO R
12
R
Radical fosforic Fosfodiester
Structura primara si secundara a moleculei de ADN