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