Το μάθημα πραγματεύεται έννοιες που σχετίζονται με τον τρόπο σχηματισμού και λειτουργίας θεμελιωδών κυτταρικών  δομών, όπως οι κυτταρικές μεμβράνες, ο κυτταροσκελετός και τα κυτταρικά οργανίδια. Εξετάζει και αναλύει βασικούς κυτταροβιολογικούς μηχανισμούς όπως η πρωτεϊνική έκφραση, η μεταγωγή σήματος, η αυτοσυγκρότηση, η πλευρική διαμερισματοποίηση και κυστιδιοποίηση της μεμβράνης, οι μοριακές μηχανές κίνησης, η γήρανση, ο προγραμματισμένος κυτταρικός θάνατος και η ρύθμισή του. Μελετά την καρκινογένεση και  ασθένειες των κυτταρικών οργανιδίων και της μεμβράνης. . Παράλληλα γίνεται εκμάθηση της ερευνητικής μεθοδολογίας (Συνεστιακό σαρωτικό μικροσκόπιο LASER (C.L.S.M.), Φασματοσκοπία ενεργειακής απώλειας ηλεκτρονίων (E.E.L.S.), Ψευδοχρωματισμός και Στερεοηλεκτρονιογράφηση, Ανοσοηλεκτρονική μικροσκοπία - κρυοτεχνικές, Μικροσκόπιο ατομικής διακριτικότητας (A.F.M.), Κυτταροκαλλιέργειες, Ανοσοαποτύπωμα πρωτεϊνών (Western blotting), Υβριδοποίηση in situ, Mέθοδος TUNEL) ώστε ο φοιτητής να είναι σε θέση να εφαρμόσει, να συνδυάσει και να αναλύσει τα αποτελέσματα των τεχνικών.

Οι φοιτητές/τριες με το πέρας των παραδόσεων και των εργαστηριακών ασκήσεων αναμένεται να: α) διακρίνουν τους τύπους μεμβρανών διαφορετικής δομής και σύστασης που απαντώνται στα κύτταρα, β) κατανοούν την αλληλεξάρτηση μοριακής σύστασης και λειτουργίας σε επίπεδο κυτταρικών δομών, γ) γνωρίζουν τους μηχανισμούς που αφορούν στην είσοδο των πρωτεϊνών στα διάφορα κυτταρικά οργανίδια και στη διαμετακίνηση των λιπιδίων, δ) μπορούν να περιγράφουν πολύπλοκους κυτταρικούς μηχανισμούς και τον τρόπο μέσω του οποίου η διαταραχή τους οδηγεί σε ασθένειες στον άνθρωπο, ε) είναι σε θέση, σε εργαστηριακό επίπεδο, να επιλέγουν να συνδυάζουν και να εφαρμόζουν παραδοσιακές και σύγχρονες τεχνικές Κυτταρικής Βιολογίας, όπως η κυτταροκαλλιέργεια, η ανοσοεντόπιση πρωτεϊνών, η ηλεκτρονική μικροσκοπία ανοσοχρυσού, ο υβρισμός in situ και η ανίχνευση με TUNEL, στ) ερμηνεύουν τα αποτελέσματα εφαρμογής των παραδοσιακών και σύγχρονων τεχνικών Κυτταρικής Βιολογίας.

Γνώσεις: Οι φοιτητές αναμένεται να: α) κατανοήσουν τις έννοιες που αφορούν στη δομή, τη σύσταση, τα μοντέλα οργάνωσης και τη βιογένεση, των βιολογικών μεμβρανών, β) γνωρίσουν τις ιδιότητες, τη βιοσύνθεση και την ενδοκυττάρια διακίνηση των διαφορετικών τάξεων μεμβρανικών λιπιδίων, γ) κατανοήσουν βασικές ιδιότητες των μεμβρανών όπως η διαπερατότητα, η ασυμμετρία, η ρευστότητα,  η καμπύλωση, η μεταγωγή σήματος, η πλευρική διαμερισματοποίηση και η κυστιδιοποίηση με έμφαση στο σχηματισμό και τις λειτουργίες των λιπιδικών σχεδιών, των μικροσπηλαίων και των μικροκυστιδίων, δ) προσεγγίσουν το ερυθροκύτταρο ως πρότυπο σύστημα μελέτης βιολογικών μεμβρανών και τις κληρονομικές νόσους που σχετίζονται με διαταραχές της δομής και οργάνωσής τους, ε) κατανοήσουν τους μηχανισμούς της μεταμεταφραστικής τροποποίησης των πρωτεϊνών και της διαλογής των πρωτεϊνών, στ) εξοικειωθούν με τους μηχανισμούς της στόχευσης πρωτεϊνών και της κυτταρικής πολικότητας, περιλαμβανομένων αυτών της εξωκυττάρωσης, του σχηματισμού και του ρόλου των κυστιδίων καθώς και του πρωτεασώματος, ζ) γνωρίσουν τις διαδικασίες μεταφοράς και εισόδου των πρωτεϊνών στον πυρήνα μέσω του πυρηνικού πόρου με τη συμβολή των καρυοφερινών και του κύκλου των RanGTPασών, η) μάθουνε τη δομή, το ρόλο και τις λειτουργίες του κυτταροσκελετού καθώς και των μοριακών μηχανών κίνησης, θ καταλάβουν τις διαδικασίες της συγκρότησης των μακρομορίων, των υπερμοριακών δομών, των ιών και των φάγων. Ανάλυση του ιού HIV και των μολυσματικών prions, η) εξοικειωθούν με τους ρυθμιστικούς μηχανισμούς της μεταγωγής σήματος (GPRS, TGF-β, μεταγραφικοί παράγοντες Smad, JAK/STAT, NF-kB, Hedgehog και Wnt), θ) κατανοήσουν και να αναγνωρίσουν τις διαδικασίες εισόδου των πρωτεϊνών στα υπεροξεισώματα και τα μιτοχόνδρια, ι) γνωρίσουν και να κατανοήσουν τους μηχανισμούς της απόπτωσης (προγραμματισμένος κυτταρικός θάνατος) και της κυτταρικής γήρανσης, ια) αποκτήσουν σαφή αντίληψη των μοριακών μηχανισμών και των διαταραχών που οδηγούν στην καρκινογένεση και στις ασθένειες που σχετίζονται με τα μιτοχόνδρια, τα υπεροξεισώματα και τα λυσοσώματα, ιβ) μάθουν και να εφαρμόσουν την απαραίτητη ερευνητική μεθοδολογία τόσο των παραδοσιακών όσο και των σύγχρονων τεχνικών που απαιτούνται για τη μελέτη.

Δεξιότητες: Οι φοιτητές θα είναι σε θέση να: α) ερμηνεύουν τις διαδικασίες εισόδου των πρωτεϊνών στα κυτταρικά οργανίδια συμπεριλαμβανομένου του πυρήνα, των υπεροξεισωμάτων και των μιτοχονδρίων, β) εξηγούν τις διαταραχές που οδηγούν στην ανάπτυξη της νόσου του καρκίνου, γ) αναγνωρίζουν τους διαφορετικούς τύπους οργάνωσης των βιολογικών μεμβρανών και τις κυτταρικές λειτουργίες που αυτοί εξυπηρετούν, δ) κατανοούν τον τρόπο με τον οποίο αλλαγές στα συστατικά βιομόρια των μεμβρανών και στις αλληλεπιδράσεις τους οδηγούν σε τροποποίηση κυτταρικών διαδικασιών και φαινοτύπων, ε) έχουν τη δεξιότητα να εξετάζουν την αλληλεξάρτηση μοριακής σύστασης και λειτουργίας σε επίπεδο κυτταρικών δομών, στ) αναλύουν βασικούς κυτταροβιολογικούς μηχανισμούς όπως η πρωτεϊνική έκφραση, η μεταγωγή σήματος, η αυτοσυγκρότηση, οι μοριακές μηχανές κίνησης, η γήρανση, ο προγραμματισμένος κυτταρικός θάνατος και η ρύθμισή του, ζ) είναι σε θέση να επιλέγουν και να εκτελούν τεχνικές όπως η κυτταροκαλλιέργεια, η ανοσοεντόπιση πρωτεϊνών, ο υβριδισμός in situ και η ηλεκτρονική μικροσκοπία ανοσοχρυσού, η) έχουν τη δεξιότητα να εφαρμόζουν και να προσαρμόζουν ανάλογα ένα  επιστημονικό πρωτόκολλο τεχνικών Κυτταρικής Βιολογίας.

Ικανότητες: Οι φοιτητές θα πρέπει να: α) συνδυάζουν τεχνικές και να ερμηνεύουν τα αποτελέσματα της εφαρμογής τους ώστε να απαντούν σε βιολογικά ερωτήματα αναφορικά με πολύπλοκους μηχανισμούς και διαδικασίες όπως η πρωτεϊνική έκφραση, η μεταγωγή σήματος, η αυτοσυγκρότηση, οι μοριακές μηχανές κίνησης, η ομοιόσταση των μεμβρανών, η γήρανση και η απόπτωση, β) εξάγουν συμπεράσματα και να κάνουν νέες υποθέσεις αναφορικά με τις ασθένειες των κυτταρικών οργανιδίων, του κυτταροσκελετού, την καρκινογένεση καθώς και με τις διαταραχές της ερυθροκυτταρικής μεμβράνης, γ) είναι σε θέση να κρίνουν τη φυσιολογική ή μη συμπεριφορά ως προς την οργάνωση, τη σύσταση και τη λειτουργία των βιολογικών μεμβρανών, δ) είναι ικανοί να συγκρίνουν και να αξιολογούν δεδομένα για τους μηχανισμούς της μεταμεταφραστικής τροποποίησης της διαλογής, της στόχευσης των πρωτεϊνών καθώς και της κυτταρικής πολικότητας.

ΕΡΕΥΝΗΤΙΚΗ ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ (4 Ώρες): Συνεστιακό σαρωτικό μικροσκόπιο LASER (C.L.S.M.). Φασματοσκοπία ενεργειακής απώλειας ηλεκτρονίων (E.E.L.S.) - Ψευδοχρωματισμός και στερεο-ηλεκτρονιογράφηση. Ανοσοηλεκτρονική μικροσκοπία Κρυοτεχνικές. Μικροσκόπιο ατομικής διακριτικότητας (A.F.M.). Κυτταροκαλλιέργειες. Υβριδοποίηση in situ. Mέθοδος TUNEL.

ΒΙΟΛΟΓΙΚΕΣ ΜΕΜΒΡΑΝΕΣ (6 Ώρες): Σύσταση, οργάνωση και λειτουργία των βιολογικών μεμβρανών. Μοντέλα οργάνωσης μεμβράνης. Λιπιδιακή σύσταση μεμβρανών κατά την εξέλιξη. Τάξεις, μοριακή δομή και ιδιότητες λιπιδίων που καθορίζουν τις διπλοστιβάδες. Διάχυση, κινητικότητα και φραγμοί μετακίνησης βιομορίων στις μεμβράνες. Καμπύλωση, ασυμμετρία, διαπερατότητα, ρευστότητα βιολογικών μεμβρανών. Λιπιδιακές φάσεις. Βιοσύνθεση και ενδοκυττάρια διακίνηση μεμβρανών και μεμβρανικών λιπιδίων.

ΠΛΕΥΡΙΚΗ ΔΙΑΜΕΡΙΣΜΑΤΟΠΟΙΗΣΗ ΒΙΟΛΟΓΙΚΩΝ ΜΕΜΒΡΑΝΩΝ: ΛΙΠΙΔΙΚΕΣ ΣΧΕΔΙΕΣ ΚΑΙ ΜΙΚΡΟΣΠΗΛΑΙΑ (6 Ώρες): Συγκρότηση, σύσταση, ιδιότητες και λειτουργίες λιπιδικών σχεδιών και μικροσπηλαίων. Κατανομή και λειτουργίες σχεδιών σε διαφορετικές βιολογικές μεμβράνες. Κατανομή και ρόλοι μικροσπηλαίων σε διαφορετικούς κυτταρικούς τύπους, Σπηλαιΐνες, καβίνες και άλλες πρωτεΐνες καλύμματος μικροσπηλαίου. Λιπιδικές σχεδίες και μεταγωγή σήματος διαμέσου μεμβρανών. Σχεδίες κεραμιδίου και παθολογικές σχεδίες. Υβριδικά λιπίδια, λιπίδια μοριακοί συνοδοί, λιπιδιακά σταγονίδια. Λιπιδικές σχεδίες και ασθένειες. Μέθοδοι μελέτης λιπιδικών σχεδιών.

ΤΟ ΕΡΥΘΡΟΚΥΤΤΑΡΟ ΩΣ ΠΡΟΤΥΠΟ ΣΥΣΤΗΜΑ ΜΕΛΕΤΗΣ ΤΩΝ ΒΙΟΛΟΓΙΚΩΝ ΜΕΜΒΡΑΝΩΝ (2 Ώρες): Οργάνωση και ιδιότητες της ερυθροκυτταρικής μεμβράνης. Υπομεμβρανικά δίκτυα σπεκτρίνης-ακτίνης και σύμπλοκα ζεύξης ακτίνης. Αρχές κυστιδιοποίησης κυτταρικής μεμβράνης και ο ρόλος της στην κυτταρική ομοιόσταση, τη γήρανση, την παθοφυσιολογία κληρονομικών μεμβρανοπαθειών και στη διακυτταρική επικοινωνία. Μεθοδολογικές προσεγγίσεις.

ΜΕΤΑΜΕΤΑΦΡΑΣΤΙΚΗ ΤΡΟΠΟΠΟΙΗΣΗ - ΔΙΑΛΟΓΗ - ΣΤΟΧΕΥΣΗ ΠΡΩΤΕΪΝΩΝ ΚΑΙ ΚΥΤΤΑΡΙΚΗ ΠΟΛΙΚΟΤΗΤΑ (6 Ώρες): Στόχευση και μεταφορά δομικών πρωτεϊνών του λυσοσώματος. Εξωκύτωση πρωτεϊνών. Μεταφορά μορίων από τον εξωκυττάριο χώρο και τη πλασματική μεμβράνη προς το εσωτερικό του κυττάρου. Μηχανισμοί σχηματισμού κυστιδίων και ειδική σύντηξή τους με τη μεμβράνη - στόχο. Το μονοπάτι αποικοδόμησης πρωτεϊνών στο πρωτεάσωμα.

ΠΥΡΗΝΟ - ΚΥΤΤΑΡΟΠΛΑΣΜΑΤΙΚΗ ΜΕΤΑΦΟΡΑ, ΕΙΣΟΔΟΣ ΠΡΩΤΕΪΝΩΝ ΣΤΟΝ ΠΥΡΗΝΑ (2 Ώρες): Σύμπλεγμα πυρηνικού πόρου. Δομή, οργάνωση και λειτουργίες του συμπλέγματος πυρηνικού πόρου. Νουκλεονοπορίνες. Σήματα και υποδοχείς πυρηνικής μεταφοράς. Καρυοφερίνες. Ρυθμιστικοί μηχανισμοί εισόδου πρωτεϊνών στον πυρήνα. Κύκλος Ran-GTPασων.

ΚΥΤΤΑΡΙΚΑ ΙΝΙΔΙΑ - ΚΥΤΤΑΡΟΣΚΕΛΕΤΟΣ (2 Ώρες): Δενδριτική πυρήνωση ακτίνης. Ο ρόλος της τροπομοντουλίνης. Πρωτεΐνες που αλληλεπιδρούν με ακτίνη. Η οικογένεια της πηκτωλυματίνης στα θηλαστικά. Σύμπλοκο καδερίνης - κατενίνης. smGTPases. Δυναμική των μικροσωληνίσκων. Κατανίνες - Σταθμίνες. Ο ρόλος των MTOC. Κεντροσωμάτια. Προφιλίνη. Φυτικές ορμόνες και κυτταροσκελετός. Ασθένειες που σχετίζονται με τα κυτταροπλασματικά ινίδια.

ΜΟΡΙΑΚΕΣ ΜΗΧΑΝΕΣ ΚΙΝΗΣΗΣ (2 Ώρες): Ρύθμιση σύνδεσης μοριακών μηχανών κίνησης - φορτίου. Ειδικές μοριακές μηχανές κίνησης. Δομή και λειτουργία υπερ-οικογένειας μυοσινών. Δομή και ταξινόμηση κινε(η)σινών. Μετακίνηση κινε(η)σινών επί των μικροσωληνίσκων. Ρύθμιση δραστικότητας και λειτουργίες κινε(η)σινών. Δομή και λειτουργία δυνεΐνης. Ρύθμιση δραστικότητας δυνεΐνης. Μετακίνηση δυνεΐνης επί των μικροσωληνίσκων. Μετακίνηση οργανιδίων και πρωτεϊνικών συμπλόκων. Μεταφορά mRNPs.

ΑΥΤΟΣΥΓΚΡΟΤΗΣΗ, ΙΟΙ - ΠΡΙΟΝ (4 Ώρες): Συγκρότηση μακρομορίων, υπερμοριακών δομών, ιών και φάγων. Αυτοσυγκρότηση πρωτεϊνών. Υποβοηθούμενη συγκρότηση πρωτεϊνών - πρωτεϊνικοί συνοδοί. Αυτοσυγκρότηση κολλαγόνου. Υποβοηθούμενη συγκρότηση φιμπρίνης Συγκρότηση υπερμοριακών δομών. Κατευθυνόμενη συγκρότηση του βακτηριακού μαστίγιου. Ο ιός του ΑΙDS (HIV). Πρωτεϊνικά μολυσματικά σωματίδια (prions).

ΡΥΘΜΙΣΤΙΚΟΙ ΜΗΧΑΝΙΣΜΟΙ ΜΕΤΑΓΩΓΗΣ ΣΗΜΑΤΟΣ (4 Ώρες): Μεταγωγή σήματος και GPCRs. Υποδοχείς κινάσης σερίνης / θρεονίνης. Μεταγωγή σήματος TGF-β. Μεταγραφικοί παράγοντες Smad. Μεταγωγή σήματος και υποδοχείς κυτταροκινών. Κινάσες τυροσίνης JAK και μεταγραφικοί παράγοντες STAT. Μονοπάτι μεταγωγής σήματος NF-kB. Αρχές σηματοδότησης Hedgehog και Wnt

ΕΙΣΟΔΟΣ ΠΡΩΤΕΪΝΩΝ ΣΤΑ ΜΙΤΟΧΟΝΔΡΙΑ (4 Ώρες): Σύμπλοκα μετατόπησης: TOM, TIM23, PAM, TIM22, SAM. Σύμπλοκο εξόδου. Συστήματα στόχευσης: Αμινοτελικές προ-ακολουθίες στόχευσης, εσωτερικές ακολουθίες στόχευσης, εναλλακτικές ακολουθίες στόχευσης. Κυτταροπλασματικοί παράγοντες και είσοδος πρωτεϊνών στα μιτοχόνδρια. Θέσεις επαφής. Είσοδος μιτοχονδριακών πρωτεϊνών στα μιτοχονδριακά διαμερίσματα. Είσοδος πρωτεϊνών στην εξωτερική μιτοχονδριακή μεμβράνη. Είσοδος πρωτεϊνών στην εσωτερική μιτοχονδριακή μεμβράνη. Είσοδος πρωτεϊνών με αμινοτελική προ-ακολουθία στόχευσης στα μιτοχόνδρια. Μεταφορά πρωτεϊνών με προ-ακολουθία στόχευσης στη μιτοχονδριακή μήτρα. Διαφοροποιήσεις των μονοπατιών εισόδου των μιτοχονδριακών πρωτεϊνών.

ΕΙΣΟΔΟΣ ΠΡΩΤΕΪΝΩΝ ΣΤΑ ΥΠΕΡΟΞΕΙΣΩΜΑΤΑ (4 Ώρες): Υπεροξειδιοσίνες. Συγκρότηση υπεροξειδιοσωμικής μεμβράνης. Μεμβρανικά υπεροξεισωμικά σήματα στόχευσης. Ρόλος των Pex19p και Pex3p στη συγκρότηση της υπεροξεισωμικής μεμβράνης. Τύποι υπεροξεισωμικών μεμβρανικών πρωτεϊνών. Είσοδος πρωτεϊνών στην υπεροξεισωμική μήτρα. Σήματα στόχευσης PTS1 και PTS2 – Υποδοχείς Pex5p και Pex7p. Αγκυροβόληση στην υπεροξεισωμική μεμβράνη. Μετατόπιση δια μέσου της υπεροξεισωμικής μεμβράνης. Ανακύκλωση υποδοχέα. Σχηματισμός συμπλόκων προ-εισόδου. Βιογένεση υπεροξεισωμάτων. Πολλαπλασιασμός και διαίρεση των ΥΠΕΡ.

ΑΣΘΕΝΕΙΕΣ ΚΥΤΤΑΡΙΚΩΝ ΟΡΓΑΝΙΔΙΩΝ (4 Ώρες): Ασθένειες μιτοχονδριακής αιτιολογίας στον άνθρωπο. Ασθένειες που σχετίζονται με τα υπεροξεισώματα και τα λυσοσώματα.

ΚΛΩΝΟΠΟΙΗΣΗ ΟΡΓΑΝΙΣΜΩΝ - ΚΥΤΤΑΡΙΚΗ ΓΗΡΑΝΣΗ (4 Ώρες): Κυτταρική γήρανση. Ο φαινότυπος της κυτταρικής γήρανσης. Η τελομεράση και το όριο Hayflick. Κλωνοποίηση οργανισμών. Τεχνικές κλωνοποίησης οργανισμών. Μελλοντικές προοπτικές - Ηθικά διλήμματα.

ΚΥΤΤΑΡΙΚΗ ΕΞΑΛΛΑΓΗ - ΚΑΡΚΙΝΟΓΕΝΕΣΗ (4 Ώρες): Χαρακτηριστικά ανάπτυξης των εξαλλαγμένων κυττάρων. Μηχανισμοί προαγωγής κυτταρικής εξαλλαγής. Μεταλλαξογόνα. Η καρκινογένεση στον άνθρωπο. Διαφορές μεταξύ φυσιολογικών και νεοπλασματικών κυττάρων. Πρωτεΐνες που ελέγχουν την κυτταρική αύξηση. Μοριακός συσχετισμός μεταξύ θνητών και αθανάτων κυττάρων.

ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΙΣΜΕΝΟΣ ΚΥΤΤΑΡΙΚΟΣ ΘΑΝΑΤΟΣ - AΠΟΠΤΩΣΗ (2 Ώρες): Μορφολογία της απόπτωσης. Ο ρόλος των κασπασών. Ενδοκυτταρική μετακίνηση πρωτεϊνών. Η αντι-αποπτωτική δραστηριότητα της Bcl-2. Η συμμετοχή του κυτοχρώματος-c στην ενεργοποίηση των κασπασών και στη συγκρότηση του «αποπτωσώματος» Ο ρόλος των «νευροτροφινών». Απορρύθμιση των αποπτωτικών μηχανισμών σε μεταλλαγμένους και γενετικά τροποποιημένους πρότυπους οργανισμούς.

1. Ανοσοαποτύπωμα πρωτεϊνών κατά western - 2. Ανοσοϊστοχημική εντόπιση αντιγονικών θέσεων (Ανοσοκυτταροχημεία) - 3. Ανοσοεντόπιση στο Ηλεκτρονικό Μικροσκόπιο - 4. Ηλεκτρονική μικροσκοπία Σάρωσης - 5. Υβριδισμός in situ - 6. Καλλιέργεια Κυττάρων στο Εργαστήριο - 7. Ανοσοεντόπιση Μικροσκοπίας Φθορισμού.

Δεν υπάρχουν προαπαιτούμενα μαθήματα προκειμένου ο/η φοιτητής/τρια να παρακολουθήσει το μάθημα. Ωστόσο, για την καλύτερη παρακολούθηση και κατανόηση του μαθήματος απαιτούνται καλές γνώσεις των φοιτητών/τριών σε βασικά μαθήματα του Τμήματος, όπως η Βιολογία Κυττάρου.