Kantasolututkimuksen kehitys on on ollut ällistyttävän nopeaa ja siksi sen seuraaminen on käytännössä mahdotonta. Tutkimuksella pyritään toisaalta löytämään mahdollisuuksia sairauksien hoitamiseen ja toisaalta kantasolut jatkuvasti jakautuvina mahdollistavat niiden käytön esim. rokotteiden kehitystyössä.
Jos elimistössämme on tällaisia erilaistumattomia soluja, miksi emme pysty korjaamaan vaurioituja elimiämme tai hoitamaan sairauksiamme nykyistä enempää terapeuttisella kloonauksella.

Kebi Kantasolut ja kloonaus

Lihassolujen supistumisen säätely on eräs fysiologian suuria mysteereitä. Lihassolu on pitkälti erikoistunut pumppu, jonka hallittu lyheneminen saa luummel liikkeelle, veren virtaamaan ja myös verisuonten halkaisijan säädeltyä.
Vastaavia säätelymekanismeja on itse asiassa myös kaikissa eritävissä soluissa, jolloin lihaksen toiminnan opettelu auttaa ymmärtämään solujemme toimintaa yleisesti.

ELFYS Lihakset

Eläinten ympäristöön sopeutuminen eli vertaileva fysiologia selittää mekanismit, joiden avulla eläimet pystyvät selviytymään elämästä hengissä. Siinä yhdistyvät lääketieteellisen fysiologian perusperiaatteet eläinten laajaan kirjoon.
ENVADAPT podcast sarja on suunnattu erityisesti yliopisto-opiskelijoiden lisämateriaaliksi, mutta se soveltuu kaikille aiheesta kiinnostuneille.

ENVADAPT Elainten ymparistoon sopeutuminen

Eläinten ympäristöönsopeutuminen 2 Metabolia. Energiankulutus on ymmärrettävästi kaikille eläimille välttämätön muuttuja. Mikäli syömme enemmän kuin kulutamme, meille kertyy massaa ja päinvastaisessa tapauksessa on vaarana nälkäkuolema. Mihin energiaa sitten kuluu ja miten energiankulutusta mitataan? Miten jotkin eläimet pystyvät elämään puolet elämästään hyvin pienellä energiankulutuksella?

ENVADAPT Metabolia

Lämpötilat ja niihin sopeutumiset ovat keskeinen osa vertailevan fysiologian oppikirjoja. Eläimet joko pyrkivät mukauttamaan solutoimintoja muuttuviin ruumiinlämpöihin tai ylläpitämään solujen lämpötilaa tasaisena. Molemmissa tapauksissa lämpötila vaikuttaa runsaasti myös siihen, millaisessa ympäristöön pystymme elämään.

ENVADAPT Lampo

Vuorokausi ja vuosirytmin ylläpitäminen on eläimille keskeinen haaste etenkin tropiikin ulkopuolella. Muuttomatkan, lisääntymiskauden tai höyhenpeitteen vaihtaminen on tehtävä oikeaan aikaan koska muuten vaarantaa sekä oman että jälkeläisten turvallisuuden. Rytmi tehdään pääsääntöisesti hermostollisesti ja hormonaalisesti.

ENVADAPT Rytmit

Solujen havainnointiin tarvitaan erikoisvälineitä, koska ne ovat niin pieniä. Pienelle koolle on kuitenkin loogiset syynsä.

Solu- ja molekyylibiologian p

Solut ja organellit

Solu sisältää runsaasti erilaisia biologisten kalvojen muodostamia rakkuloita. Näistä tutuimpia ovat perimän sisältävä tuma ja sitä ympäröivä solulimakalvosto.

Tuma ja solulimakalvosto

Solun toiminta vaatii sekä energiantuotantoa että jätehuoltoa. Lisäksi solujen muotoa pidetään yllä erilaisilla säikeillä.

Muut solurakenteet

Solujen rakenne on kehittynyt toinen toistaan seuraavien ongelmien ratkaisemiseksi. Niinpä solukalvon kehittyessä solu on tarvinnut siirtomekanismit, joilla vesiliukoisia aineita pystytään kuljettamaan ympäristön ja solun välillä.

SOMO Solut ja niiden biologia

Solun rakenteen ymmärtämisellä on käytännön vaikutuksia tutkimustyössä. Voimme melko yksinkertaisesti selvittää proteiinien siirtymistä solujen sisällä värjäämällä ne sopivilla vasta-aineilla. Tällä on runsaasti käytännön hyötyä, koska sairaus, joka aiheutuu oikeassa paikassa olevasta viallisesta proteiinista ja sairaus, joka aiheutuu oikein toimuvan proteiinin vääränlaisesta sijainnista, edellyttävät erilaista hoitoa.

SOMO Solurakenne Tuma ja ER

Solurakenne sisältää solukalvon ja tuman välissä solulimakalvoston lisäksi Golgin laitteen ja useita pieniä soluorganelleja, lipidikalvosäkkejä. Mikäli proteiinin rakenne on väärä, se voi jämähtää jonnekin solun sisäosiin tai vaihtoehtoisesti joutua hajotettavaksi heti rakentamisen jälkeen.
SOMO podcast on audiosarja, joka liittyy UEF: SOMO MOOC-kurssiin (Digigicampus.fi)

SOMO Proteiinien kohdentaminen solussa

Solua ympäröi rasvaliukoinen solukalvo, joka estää vesiliukoisten molekyylien siirtymisen solun ja sen ympäristön välillä. Kuitenkin solukalvon rakenne sisältää erittäin monia erilaisia komponentteja, joilla on pitkiä, usein numeroita sisältäviä nimiä. Tätä sotkua on selvittämässä Podcast jaksossa Helsingin yliopiston biotieteellisen tiedekunnan yliopistonlehtori Reijo Käkelä

SOMO Solukalvon hienorakenne

T solut tuhoavat tehokkaasti virusten infektoimat solut, mutta yhtä olennaista on jättää osa soluista muistisoluiksi, jotka pystyvät tuhoamaan viruksen entistä paremmin seuraavalla tapaamiskerralla.

SOMO Corona ja immunologinen muisti

Energiantuotantoa tapahtuu soluissamme sekä ilman happea että happea käyttäen. Meille energiaa tuhlaaville nisäkkeille mitokondriot ja hengittäminen ovat oleellisia, jolloin keuhkojen toimintohäiriöt ovat erittäin vaarallisia. Kuitenkin energiantuotanossa on hyvä muistaa, että kaikki eliöt eivät happea kuitenkaan aina tarvitse.

SOMO Energiantuotanto

Ei ole elämää ilman atomeita ja niiden muodostamia molekyylejä. Siksi biomolekyylien rakentuminen on aloitettava alkuräjähdyksestä ja atomien rakenteen ymmärtämisestä. Kemia on paitsi ihanaa myös välttämätön väline, jos haluamme ymmärtää biomolekyylien toiminnan hienouksia.

SOMO Biologian Atomit

Usein biologiset molekyylit sisältävät vain kourallisen erilaisia atomiryhmiä, jotka vaikuttavat molekyylien toimintoihin, Siksi on hämmästyttävää, että yksinkertaiset hiiliyhdisteet pystyvät rakentumaan mitä erilaisimmiksi toiminnallisiksi koneiksi, jotka leikkaavat ja liimaavat muita molekyylejä.

SOMO Atomeista Biomolekyyleihin

Biologiset makromolekyylit koostuvat vain muutamasta atomista, mutta ne koostavat mitä mielikuvituksellisimpia toiminnallisia rakenteita esim. proteiineina. 
Mihin sokereiden ja proteiinien rakenteiden vaihtelu perustuu ja miten proteiinit laskostuvat toiminnallisiksi kokonaisuuksiksi?

SOMO Biomolekyylit

Standardimenetelmä proteiinien rakenteen määrityksessä on röntgensäteiden siroutumiseen perustuva proteiinikristallografia. Menetelmän toiminnasta ja erilaisista rakenteen määritystavoista kertoo podcast-jaksossa professori Juha Rouvinen Itä-Suomen yliopiston kemian laitokselta.

SOMO Proteiinien Rakenteen Määritys

Biokemialliset reaktiot tapahtuvat termodynamiikan pääsääntöjen ohjaamina, jolloin pystymme uskottavasti erottamaan mahdolliset ja mahdottomat reaktiot toisistaan. 
Biomolekyylien reaktiohin vaikuttavat kuitenkin yleensä entsyymit, jotka helpottavat reaktion etenemistä fysiologisissa oloissa.

SOMO Biokemialliset Reaktiot Ja Entsyymit

Solu- molekyylibiologian podcast-ohjelma alkoivat syyskuussa 2015, minkä jälkeen ne ovat löytäneet vähitellen laajan joukon aktiivisia kuuntelijoita. Kuunteluiden yhteismäärä lähestyy jo 30 tuhatta. Miten ohjelmasarja sai alkunsa ja miten se on kehittynyt 5 vuoden aikana? Millaiset ohjelmat ovat olleet suosittuja ja mitä sinä haluaisit ohjelmasarjalta? Lähetä palautetta somo@uef.fi

SOMO Podcast

Molekyylibiologian menetelmien käytöstä saa parhaiten käsityksen esimerkkien valossa. Selvitin 15 vuotta sitten mysteerin tutkiessani periytyvää sydänsairautta. Lopulta tiesimme tarkkaan, miksi perheenjäsenten sydän ei kestä. Kuitenkaan emme pystyneet heitä auttamaan.

SOMO Molekyylibiologia Laboratoriossa

Vuonna 2020 aloitetaan Solu ja molekyylibiologian perusteet podcast-ohjelmassa eläinfysiologiaa käsittelevä sarja. Sarja on luotu tukimateriaaliksi Digicampus-alustalta löytyvälle avoimelle UEF Eläinfysiologia ja histologia 5 op:n kurssille.
Uskomme kuitenkin, että varsinkin solutasolla tarkasteltua fysiologian periaatteet eivät oleellisesti eroa solu- ja molekyylibiologian sisällöistä. Siksi seuraavien parinkymmenen jakson aikana etsimme solubiologian biokemian ja molekyylibiologian sovelluksia, jotka liittyvät eläinten toimintaan – fysiologiaan.

ELFYS Fysiologia ja solubiologia

Solut tarvitsevat kaiken aikaa energiaa pystyäkseen toimimaan. Saamme sitä tarjottua niille joko syömällä ravintoa tai käyttämällä kehomme ravintovarastoja energiantuotannossa.
Kuitenkin ravinto voi aiheuttaa meille terveyshaittoja, mikäli sen kulutus ja saanti eivät ole tasapainossa.

ELFYS Ravinto ja energiankulutus

Jotta solut saavat raaka-aineita energiantuotantoaan varten, on useimmilla eläimillä tehokas tapa siirtää ravintoaineita ja kaasuja ympäri elimistöä. Tästä esimerkkinä ihmisen suljettu verenkierto, jonka toiminnan ymmärtäminen ei 500 vuotta sitten ollut ihan turvallisimpia harrasteita.

ELFYS Verenkierto

Ruoansulatus on fysiologian aiheista perinteisesti helpoimpia ja sitä käydään läpi moneen otteeseen eri oppiasteilla.
Kuitenkin ajattelemalla ravintoaineiden hajotusta ja imeytymistä yksittäisen solun toiminnan kannalta, huomataan, että jo pelkkä syljen eritys vaatii pientä osmoosiin ja avustettuun diffuusioon liittyvää aivojumppaa.

ELFYS Ruoansulatus

Solujen erilaistuminen ja siihen liittyvä signalointi on oleellista yksilönkehitykselle. Tätä tarkastellaan podcast sarjan kehitysbiologiaa tarkastelevissa jaksoissa. jaksot julkaistaan osana Digicampuksella avoinna olevaa UEF: Kehitysbiologia Mooc-kurssia.

KEBI Kehitysbiologia

Lisääntymisessä kaksi haploidia solua muodostaa uudenainutlaatuisen yksilön. Kuitenkin hedelmöityksen onnistumiseen vaikuttavat useat muutkin solut ja elimet siittiön ja munasolun lisäksi.

KEBI Hedelmoitys

Koostumme soluista, jotka ovat erilaistuneet. Tällöin lihassoluissa on proteiineja, joita tarvitaan supistumiseen ja sen säätelyyn, kun taas maksasoluissa on monia molekyylien muokkaamiseen tarvittavia entsyymejä.
Erilaistuminen tapahtuu yksilönkehityksen aikana säätelemällä DNA:ssa olevia säätelyalueita, pakkaamalla DNA:ta tiukemmin histoneiden ympärille tai metyloimalla DNA:ta, jolloin geenin transkriptio tai säätely voidaan estää.

KEBI Solujen Erilaistuminen

Solut viestivät toisilleen yksilönkehityksen aikana pääasiassa erilaisilla liukoisilla säätelytekijöillä. Nämä tekijät savat aikaan solujen erilaistumisen, jolloin erilaiset solutyypit saavat rakennettua mielekkäitä kokonaisuuksia yhdessä.

Kebi Solujen Vuorovaikutus

Yksilönkehityksesä solut järjestäytyvät tarttuessaan toisiinsa liima-aineilla. Tämä yhdessä säätelytekijöiden aiheuttaman ohjauksen kanssa mahdollistaa solukerrosten suuren vyöryn gastrulaatio nimisessä tapahtumassa, jossa kehittyy kolme solukerrosta: ektodermi, mesodermi ja endodermi.

Kebi Solujen Jarjestaytyminen

Jalat ja kädet ovat rakenteita, jotka näkyvät jo varhain esim. ultraäänitutkimuksissa. Lisäksi huomaamme helposti niissä olevia yksilöllisiä eroja. Niiden kehittymisen tarkastelu saa meidät myös ymmärtämään gastrulaatiossa kehittyvän mesodermin kehittymisen.

Kebi Raajojen kehitys

Sukupuolen määräytymistä pidetään itsestään selvyytenä, millä myös perustellaan syrjivää kohtelua. Kuitenkin sukupuolikromosomien roolia ei ole tunnettu kuin reilut sata vuotta ja biologinenkaan sukupuolen määräytyminen on kovin yksinkertaisesti pelkkien X ja Y kromosomien perusteella.

Kebi Sukupuolen kehitys

Valitettavasti yksilönkehityksessä ei aina käy kuten Strömsössä vaan melko suuri osa kehittymään lähtevistä alkioista kuolee ennen syntymää. Merkittävin tekijä tälle on kromosomistomutaatiot eli kromosomien väärä määrä hedelmöittyväsäs munasolussa. Mutaatiot voivat myös aiheuttaa monia kehityshäiriöitä.

Kebi Keskenmenot ja kehityshairiot

Kemialliset aineet voivat vaurioittaa alkion kehittymistä, minkä vuoksi raskauden aikana vältetään esimerkiksi alkoholin käyttöä. Kuitenkin suurin osa kehityshäiriöistä johtuu muista syöstä kuin altistumisesta teratogeeneille.

Kebi Alkionkehitys Ja Kemikaalit

Kehitysbiologinen lajiutuminen otuo kehitysbiologian biologian keskelle. Tällöin voimme ymmärtää lajien erilaistumisen säätelytekijöiden muutoksina, mikä saa Darwinin sirkkujen nokat muuttumaan tai lepakon eturaaat kasvamaan.

Kebi Kehitysbiologinen Lajiutuminen

Podcast-ohjelmaa solujen ja niissä olevien proteiinien ihmeelliseen maailmaan. Solubilsan kurssi toimii johdantona ja kertauksena yliopistotasoiselle peruskurssille ja tarjoaa samalla mahdollisuuden syventävää biologian lukio-oppimäärässä opittuja tietoja.
Kehitysbilsan kurssi auttaa kertaamaan yksilönkehityksen vaiheita ja toimii johdantona aineopintojen tasoiselle yliopistokurssille.
Uutena sarjana syksyllä 2018 alkaa solubiologian historia, jossa aiheeseen liittyvää tutkimusta käsitellään Nobel palkitotilaisuuksissa käytyjen puheiden perusteella.

Solu ja molekyylibiologian perusteet

Popular tracks