Solu Ja Molekyylibiologian Perusteet

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.

Alkoholin vaikutukset ja haittavaikutukset ihmisten käyttäytymisessä tunnetaan, mutta mekanismit, joilla pienet alkoholiannokset vaikuttavat hermostossa, ovat kaikkea muuta kuin selvillä. Jotta fysiologiset vaikutukset viinilasillisesta tai olutpullollisesta saadaan selville on ensin laskettava, paljonko etanolimolekyylejä plasmassa on ja miten ne vaikuttavat eri reseptoreihin.

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.

Solujen jakautuminen on ensimmäinen seikka, johon jokainen soluviljelmiin tutustuja törmää, minkä lisäksi solusyklin säätely voi tulla vastaan myös valitettavasti esim. syöpähoidoissa. Kuitenkin, solujen lukumäärän säätely on erittäin merkittävä tekijä jo sellaisenaan - elimemme pysyvät oikean kokoisina ja toimintakykyisinä, koska säätelemme solujen mahdollisuuksia jakautua.

Kasvit ovat elintärkeitä lähes kaikelle elämälle tällä planeetalla. Jaksossa paneudumme fotosynteesin mekanismeihin ja vaikutuksiin kasvien ympäristöön sopeutumisessa yhdessä yliopistonlehtori Sari Kontunen-Soppelan kanssa.

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.

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

Useat virukset pystyvät jonkin verran huijaamaan immuunipuolustustamme mutta onneksi ennemmin tai myöhemmin hankittu immuunipuolustuksemme pystyy ne tunnistamaan. B ja T imusolut eivät kuitenkaan itse suoraan tapa yhtään solua vaan tarjoavat muille siihen mahdollisuuden. Miten solut voidaan määrätä tuhottavaksi ja miten tuhoaminen tapahtuu? Voitaisiinko virusinfektion lisäksi samaa menetelmää käyttää esim. syöpäsoluen tuhoamisessa?

Corona pystytään tuhoamaan siinä missä muutkin virukset sekä synnynnäisellä että hankitulla immuniteetillä. Kuitenkin virukset ovat kehittäneet lukuisia mekanismeja estääkseen näitä prosesseja, minkä vuoksi ne voivat laukaista meillä tilapäisiä tauteja tai osoittautua jopa liian hankaliksi paloiksi poistettavaksi elimistöstä kokonaan.

Corona-virus on saanut ihmiset havaitsemaan, että ympärillämme on erilaisia taudinaiheuttajia, joita vastaan elimistömme pyrkii taistelemaan parhaan kykynsä mukaan. Kuinka tämä toimii ja millaisilla solunsisäisillä signaaliketjuilla immuunipuolustuksemme kykenee taistelemaan tavallista flunssaa tai Coronavirusta vastaan?

Solukalvojen toiminta vaikuttaa solujen säätelyyn myös solun sisäisillä prosesseilla. Näitä kutsutaan yleisesti solujen signaloinniksi ja ne vaikuttavat esim. kaikkien hormonien vaikutusreitteihin. Haastattelen jaksossa professori Pasi Tavia AIV-instituutista, UEF:stä Kuopiosta.

Solukalvon merkitystä jokapäiväisten fysiologisten tapahtumien selittäjänä ei voida ymmärtää ilman ionikanavien ymmärtämistä. Niiden avulla hermomme viestivät toisilleen, sydänsolut saadaan supistumaan ja esimerkiksi epiteelisolujen kasvua säädeltyä. Emeritusprofessori Matti Vornanen selittää sähköisen säätelyn mysteereitä.

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

Yksittäisten eläinsolujen eristäminen on periaaatteessa erittäin yksinkertaista. Kuitenkin menetelmä vaatii usein sekä yrityksiä että erehdyksiä. Ongelmia voivat tuottaa sekä solunulkoisen rakenteen, soluvälitilan hajoaminen, solunsisäisen tukirangan muutokset tai hapen puute, joka vaikuttaa välittömästi solujen energiansaantiin.

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)

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.

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.

Tervetuloa Solu- ja molekyylibiologian perusteiden podcastien pariin! Sarjassa käsitellään solubiologian, biokemian ja molekyylibiologian perusteita yliopisto-perusopintoja tiivistäen, mutta samalla yleistajuisesti, jolloin niiden seuraaminen onnistuu esimerkiksi lukio-opintoja täydentäville. Sarja sisältää radioesseitä ja asiantuntijahaastatteluita, joiden avulla tulevat tutuiksi sekä biomolekyylien peruskäsitteet että niiden tutkimusmenetelmät.

Geneettiset muutokset voivat aiheuttaa solujen jakautumisen säätelyn riistäytymisen, jolloin seurauksena voi olla kasvaimien ja syövän kehittyminen.

Molekyylibiologian menetelmät mahdollistavat geneettisen muokkauksen, jolloin rakennusohjeiden muutoksien vaikutuksia ilmiasuun pystytään testaamaan erilaisilla mutaatioilla.