Inovace studia molekulární a buněčné biologie

Slides:



Advertisements
Podobné prezentace
BIOCHEMIE.
Advertisements

Úvod do Teorie her. Vztah mezi reálným světem a teorií her není úplně ideální. Není úplně jasné, jak přesně postavit herněteoretický model a jak potom.
18. červenec 1635, Freshwater, Isle of Wight, Velká Británie – 3
Teorie o vzniku života na Zemi
Významné osobnosti fyziky a chemie
Vědecké objevy 2.poloviny 19.století
Obecná biologie.
BUŇKA JAKO ZÁKLAD VŠEHO ŽIVÉHO
INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ
Střední průmyslová škola strojnická Olomouc, tř. 17. listopadu 49 Výukový materiál zpracovaný v rámci projektu „Učíme moderně“ Registrační číslo projektu:
III/2 XV A
Základy přírodních věd
KOLOBĚHY LÁTEK V PŘÍRODĚ
Chemie jako věda Střední odborná škola a Střední odborné učiliště
Vlastnosti živých organizmů (Chemické složení)
1. ÚVOD DO GEOMETRICKÉ OPTIKY
Zkoumání a ochrana přírody
Bílkoviny a nukleové kyseliny
1.ročník šk.r – 2012 Obecná biologie
Digitální výukový materiál zpracovaný v rámci projektu „EU peníze školám“ Projekt:CZ.1.07/1.5.00/ „SŠHL Frýdlant.moderní školy“ Škola:Střední škola.
Chemie anorganických materiálů I.
ZÁKULISÍ OBJEVU DNA Andrea Kovácsová.
- zabývají se studiem živých soustav
Úvod do zoologie. charakteristické znaky a vlastnosti buňka velikost tvar stavba: fagocytóza eukaryotní 10 – 100 μm, nejčastěji 10 – 20 μm různý – podle.
Názory na vznik a původ života
Základy biologie člověka
Nové modulové výukové a inovativní programy - zvýšení kvality ve vzdělávání Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem.
Život ve Vesmíru Co je život?
Bi1BP_ZNP2 Živá a neživá příroda II Biologické vědy
BUŇKA.
Úvod do systému rostlin
Fotosyntéza II Jiří Šantrůček Úvod: Růst podmíněn výměnou látek v
Aristotelés – náplň dvou kurzů I.Život, dílo, vývoj myšlení (Aristotelovy životní a filosofické osudy, přehled děl, problém vztahu k Platónovi – „genetický.
ŠkolaStřední průmyslová škola Zlín Název projektu, reg. č.Inovace výuky prostřednictvím ICT v SPŠ Zlín, CZ.1.07/1.5.00/ Vzdělávací.
Jaderné reakce (Učebnice strana 133 – 135) Jádra některých nuklidů jsou nestabilní a bez vnějšího zásahu se samovolně přeměňují za současného vysílání.
Inovace studia molekulární a buněčné biologie
Struktura lidského genomu Historický úvod Základní poznatky o struktuře lidského genomu (DNA, nukleosomy, chromatinové vlákno) Metodické přístupy Chromosomy.
Přírodovědná gramotnost aktuální téma současnosti Ladislav Podroužek.
Stavba, funkce a typy EKOSYSTÉMŮ. Projekt: CZ.1.07/1.5.00/ OAJL - inovace výuky Příjemce: Obchodní akademie, odborná škola a praktická škola pro.
Číslo projektuCZ.1.07/1.5.00/ Název školyGymnázium, Soběslav, Dr. Edvarda Beneše 449/II Kód materiáluVY_32_INOVACE_32_15 Název materiáluObsah, rozdělení.
Neboli BUNĚČNÁ BIOLOGIE CYTOLOGIE. Čím se zabývá cytologie? Druhy, tvar a velikost buněk = morfologie Vnitřní stavba, druhy organel = anatomie Pochody.
Ch_060_Nukleové kyseliny Ch_060_Přírodní látky_Nukleové kyseliny Autor: Ing. Mariana Mrázková Škola: Základní škola Slušovice, okres Zlín, příspěvková.
Název SŠ: SŠ-COPT Uherský Brod Autoři: Ing. Hana Ježková Název prezentace (DUMu): 1. Charakteristika a historie ekologie Název sady: Základy ekologie pro.
 narodil se ve Shrewsbury v Anglii 1809  přírodovědec a zakladatel evoluční biologie  vystudoval teologii na University of Cambridge  plánoval navštívit.
Autor : Mgr. Terezie Nohýnková Vzdělávací oblast : Člověk a příroda Obor : Přírodopis Téma : Planeta Země Název : Teorie o vzniku Země a života Použité.
Úvod k evolučnímu přístupu Vladan Hodulák. Dominantní paradigmata Společenské vědy mají dlouhodobě problém s uchopením prvku změny ve společenském vývoji.
Chemické složení živých organismů
PLANETA ZEMĚ A VZNIK ŽIVOTA NA ZEMI
Filozofie ošetřovatelství
Název prezentace (DUMu): Vznik a vývoj života
AUTOR: Mgr. Gabriela Budínská NÁZEV: VY_32_INOVACE_7B_13
DIGITÁLNÍ UČEBNÍ MATERIÁL
BUŇKA – základ všech živých organismů
Základní škola a mateřská škola J.A.Komenského
NÁZEV ŠKOLY: Základní škola Strančice, okres Praha-východ
DIGITÁLNÍ UČEBNÍ MATERIÁL
Galvanické články.
Předmět: KBB/BB1P; KBB/BUBIO
NÁZEV ŠKOLY: Základní škola Strančice, okres Praha-východ
Název materiálu: VY_32_INOVACE_04_BUŇKA 1_P1-2
2. Organismus a prostředí Základy ekologie pro střední školy 1.
Číslo projektu CZ.1.07/1.5.00/ Číslo materiálu
Název prezentace (DUMu): Vlastnosti živých soustav
3. Vlastnosti živých soustav
Autor : Mgr. Terezie Nohýnková
Srovnávací a historická gramatika, historicko-srovnávací metoda Franz Bopp, Jacob Grimm, Karl Brugmann.
Názory na vznik života Kreační teorie = náboženské
Vývoj a historie chemie
Základní filozofické otázky
„Svět se skládá z atomů“
Transkript prezentace:

Inovace studia molekulární a buněčné biologie Investice do rozvoje vzdělávání Inovace studia molekulární a buněčné biologie Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky.

Investice do rozvoje vzdělávání Předmět: KBB/BB1P Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky.

Úvod do studia buněčné biologie (historie, termodynamika, evoluce) Investice do rozvoje vzdělávání Úvod do studia buněčné biologie (historie, termodynamika, evoluce) „Tajemství života“ Boris Cvek Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky.

Investice do rozvoje vzdělávání Cíl přednášky: Seznámit posluchače s milníky vývoje buněčné biologie a hlavní odlišností živé a neživé hmoty Klíčová slova: dějiny buněčné biologie a biochemie, termodynamika, evoluce. Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky.

Buněčná biologie (BB) v kontextu bio-medicína (fyziologie, patologie, imunologie, farmakologie…) fyzika, biofyzika chemie, biochemie obecná biologie BB biologie jako taková zemědělství, potravinářství, farmaceutický průmysl, odpady…

Duše a teleologie Aristotelés v díle O duši definuje živé bytosti (včetně rostlin) jako oduševnělé – duše je příčinou toho, že se vyživují, rozmnožují a pohybují za nějakým účelem právě tato účelnost (teleologie z řeckého telos = účel) hned od počátku odlišuje pro filozofii živé od neživého. Živé totiž jedná tak, aby něčeho dosáhlo (proč kvete rostlina? aby měla plody! – o pohybu kamenů nebo větru nebo lávy se něco podobného říci nedá, zde je pohyb pouze mechanicky vyvolán zvnějšku a slepě se valí bez účelu, dokud se nezastaví zase vnější silou) dodnes nad životem přemýšlíme teleologicky, i když to je atavistická iluze, jak uvidíme později

Duše jako vis vitalis? ačkoli Aristotelés připouštěl možnost zrození živého z neživého (žáby z bláta), v 19. století se jeho koncepce duše, oddělující živé od neživého, „zvědečtila“ tímto způsobem: Živé entity obsahují látky, např. močovinu, které nemohou vzniknout jinak než uvnitř těchto entit samotných, a to pomocí tajuplné síly života nazývané vis vitalis když ale v roce 1824 F. Wöhler syntetizoval kyselinu šťavelovou a o čtyři roky později dokonce močovinu, bylo uznáno, že v živých organismech platí táž chemie a fyzika jako v neživém světě – vis vitalis neexistuje

Moderní cesta od buňky k chemii převedení živého na jeden společný základ s neživým sice samo nijak nevysvětlilo teleologický rozdíl mezi živým a neživým, umožnilo ale zkoumat základní jednotku života, buňku, tak podrobně, že se opravdu prokázalo, že veškeré dění v buňce má fyzikálně-chemickou podstatu (vznik molekulární biologie) někde na začátku této cesty bylo pozorování R. Hooka, jež zveřejnil v knize Micrographia v roce 1665: Hooke ve svém mikroskopu tehdy viděl buněčné stěny mrtvých buněk korku a připadaly mu jako cely (lat. komůrka) mnichů, proto je nazval buňky (anglicky cells)

Wikipedie

Buněčná teorie živé buňky ovšem jako první pozoroval až A. van Leeuwenhoek (lévnhok), který v roce 1674 popsal řasu Spirogyra – což se bere za počátek mikrobiologie L. Ch. Treviranus (1779-1864) a J. J. P. Moldenhawer (1766-1827) prokázali, že buňky se dají oddělovat jedna od druhé a vytvářejí základní jednotky rostlin R. J. H. Dutrochet (1776-1847) dospěl k teorii, že buňka je základní jednotka organizace, odkud potom vychází za přispění dalších studií zejména J. E. Purkyně, T. Schwanna, M. J. Schleidena a R. L. K. Virchowa moderní buněčná teorie formulovaná takto:

všechny živé entity se skládají z jedné nebo více buněk (1839 T. Schwann a M. J. Schleiden) všechny živé entity se skládají z jedné nebo více buněk (1839 T. Schwann a M. J. Schleiden) buňky jsou základní jednotkou struktury i funkce živých entit (1858 R. L. K. Virchow) nové buňky mohou povstat pouze z už existujících buněk

Chemie živých soustav koncem 18. st. a v 19. st. byla pozornost chemiků stále víc směřovaná k živým organismům – J. von Liebig založil fyziologickou chemii, z níž se začátkem 20. st. vyvinula biochemie (E. Buchner vysvětlil kvašení) v té době se také začaly rozvíjet klíčové metody pro chemické studium živých soustav: rentgenová difrakce, el. mikroskopie, ultracentrifugace, elektroforéza… L. Pauling (1901-1994) spojil poprvé v dějinách genetickou mutaci u pacientů, kteří měli určitou nemoc, s deformací v jejich konkrétním proteinu (a v tomto případě se jednalo o hemoglobin)

Metabolismus v roce 1614 S. Santorio v knize Ars de statica medecina zveřejnil svá pozorování sebe samého, v nichž dospěl k tomu, že většina stravy, kterou přijímá, se ztrácí, a to jaksi aniž by to pocítil („nepocítitelné pocení“) teprve v první polovině 20. st. pak bylo vysvětleno, jak buňky a organismy zacházejí s živinami a byly objeveny základní metabolické dráhy v jejich chemické podstatě H. A. Krebs (1900-1981) objevil močovinový a spolu s H. L. Kornbergem (1928) potom i citrátový cyklus (nazývaný také Krebsův)

WIKIPEDIE

Nukleové kyseliny F. Miescher (1844-1895) a R. Altmann (1852-1900) poprvé izolovali „nukleovou kyselinu“ dnes známou pod zkratkou DNA – 1919 P. Levene zjistil, z čeho se DNA skládá, její struktura však zůstávala záhadou práce vědců O. T. Averyho (1877-1955), A. Hersheye (1908-1997) a M. Chasové (1927-2003) prokázaly, že DNA představuje genetický kód společnou prací F. Cricka (1916-2004), J. D. Watsona (1928), M. H. F. Wilkinse (1916-2004) a R. Franklinové (1920-1958) byla pomocí rentgenové difrakce objevena i slavná struktura DNA, což je základní objev v nové disciplíně zvané molekulární biologie (MB)

WIKIPEDIE

Dějiny objevu proteinů už ve starověku byla shledána podobnost mezi tvrdnutím vaječného bílku a srážením mléka – látku, která za těmito procesy stála, nazval Plinius St. albumin („z vejce“) G. J. Mulder v letech 1837-1838 publikoval zjištění, že známé bílkoviny mají zhruba stejný poměr prvků C:H:N:O a že jde tedy nejspíše o jednu a tutéž látku J. J. Berzelius tuto látku považoval za základní, prvotní složku potravy a razil pro ni název protein Mulder dokonce identifikoval také produkt rozkladu bílkovin, totiž aminokyseliny

Struktura proteinů nezávisle na sobě F. Hofmeister a E. Fischer vyslovili na téže konferenci v roce 1902 hypotézu, že proteiny se skládají z aminokyselin důkaz této teorie podal F. Sanger v roce 1949, když popsal primární strukturu inzulínu pomocí analytické ultracentrifugace ukázal T. Svedberg nakonec, že bílkoviny jsou jasně definovanými látkami až v roce 1910 ukázali H. Chick a C. J. Martin, že od starověku známému vysrážení bílkovin předchází jejich denaturace – tj. ke změně přirozeného poskládání řetězce aminokyselin (sekundární, terciární struktura)

Jsou buňky stroje? J. Monod (1910-1976), nositel Nobelovy ceny za fyziologii a medicínu, jeden z objevitelů transkripční regulace, se vrátil po obrovských úspěších moderní biologie k otázce, jak se liší živé od neživého. Dospěl k názoru, že živé entity jsou pouhé stroje a že je pouhá iluze odlišovat je od neživé hmoty nějak hlouběji proslavil se touto větou: „Man at last knows he is alone in the unfeeling immensity of the universe, out of which he has emerged only by chance.“ jeho stěžejní dílo Náhoda a nutnost vyšlo v roce 2008 v českém překladu v nakladatelství Merkvart

Evoluční teorie Ch. Darwina stroje se ovšem samovolně nevyvíjejí, protože nebojují o život, neprobíhá mezi nimi přírodní selekce selekce je právě odpovědná za iluzi účelu v živém světě: zdálo by se, že rostlina má květ, aby měla plody, ale ve skutečnosti rostliny, které měly jen květy a plody nikoli, prostě neměly potomky a nejsou tu – přírodní selekce dává přežít těm, kdo jsou lépe uzpůsobení, a to jejich uzpůsobení se jeví jako to, co je účelné právě k přežití vymírání druhů a množství defektů, bránících přežití jednotlivců, svědčí však o tom, že evoluce neví předem, co bude účelné, ale slepě testuje měnící se okolní prostředí

Buňka a krystal – zásadní rozdíl Monod ve svých úvahách nad podstatou života vidí paralelu mezi živou entitou a krystalem – platí pro ně stejně bezútěšné zákony klasické termodynamiky ve své zaujatosti úspěchy moderní biologie ovšem zanedbal obrovské rozdíly mezi krystaly a životem: krystal je v rovnovážném stavu, jeho řád a stabilita nejsou závislé na výměně látky a energie, pro život platí pravý opak a touha živých organismů přežít nemá v neživém světě obdoby a není zatím z neživého světa vysvětlitelná první krok k nalezení odpovědi udělal fyzikální chemik I. Prigogine (1917-2003), který vzal vážně základní omezení klasické termodynamiky, totiž ideu vratného děje

Řád z chaosu: nová termodynamika ve fyzice si věci často zjednodušujeme tak, abychom mohli zformulovat hezké rovnice (srv. ideální plyn), a tak i klasická termodynamika platí pouze pro děje, které se odehrávají v rovnováze a jsou tedy vratné, takové děje ovšem reálně neexistují existence života ukazuje, že hmota tam, kde je držena mimo rovnováhu (tj. udržuje se neustálými chemickými reakcemi, jež přebírají energii z okolí a přeměňují ji ve vnitřní řád) respektuje zcela jinou termodynamiku, než je ta klasická (tzv. nevratnou termodynamiku) za tyto objevy obdržel Prigogine Nobelovu cenu v r. 1976

Mají buňky vědomí? V roce 1983 ve své nobelovské přednášce genetička Barbara McClintock určila za úkol pro budoucí biologii tuto otázku: „Do jaké míry je si buňka vědoma sebe samotné?“ Důkladně se problémem vědomí buňky zabývá ve své knize Wetware (Yale Univ. Press 2009) cambridgeský buněčný biolog D. Brey. I když klade analogii mezi buňkou a počítačem, přece upozorňuje na fundamentální nesrovnatelnost spočívající zejména v tom, že je-li buňka vskutku „stvořena“ náhodnou evolucí, její chování bude stejně těžko predikovatelné jako počasí.

Buňka jako sedimenty evolučních změn podle Breye lze chápat buňku v analogii s geologií: máme zde nejstarší mechanismy života vedle nejnovějších evolučních vylepšení. buňka není konstruována podle nějakého plánu tak, aby každá „součástka“ měla svou jasně definovanou roli – je spíše náhodným seskupením různého „haraburdí“, kdy se selekčním procesem vybírá pouze to seskupení, které funguje a přežívá v daném prostředí. buňka je de facto přeživší sediment evolučních změň, neboť je plodem neustálého dělení a selekce od prvního předka po dnešek (několik miliard let = geologický čas).

Ignoramus et… ignorabismus? ve světle těchto úvah je zřejmé, že fundamentální objevy na nás teprve čekají – tím spíše, že na začátku 21. století se hovoří o krizi biologie, která je zavalená množstvím dat bez nějaké objevné, fundamentální interpretace i proto je buněčná biologie tak fascinujícím předmětem, protože o životě toho zatím víme nesmírně málo velké objevy čekají na vás – i s tím velkým paradoxem, že objev a vysvětlení nějakého děje vždy otvírá ještě hlubší a hůře vysvětlitelné otázky vědecký étos se ovšem vždy hlásil k Lessingově myšlence, že lepší než pravdu znát je ji věčně nalézat