A sejt kémiája MOLEKULA C, H, N, O – tartalmú vegyületek (96,5 %). Kémiai reakciók H2O közegben mennek végbe. A sejt a legbonyolultabb kémiai rendszer. Makromolekulák. Szabályzó mechanizmusok térben és időben. MOLEKULA Kovalens és nem-kovalens kötések révén összekapcsolodó atomok.

ATOM MAG : proton+ és neutron ( tömege 1 / 6x1023 gram) electron- 1 mol C = 12g = 6x1023 atomot tartalmaz 1 mol H2O = 18g = 6x1023 molekulát tartalmaz + I II III IV V 2 8 18 stabil - instabil elektronhéj konfiguráció Ar Ne H N O Na Mg P S Cl C K Ca IV He V III II I elem 2 8 18 elektronhéjak ionos - kötés 11Na - e- 17Cl + e- H2O-ban könnyen disszociál kovalens (poláris) - kötések kötéstávolság; térszerkezet

létrejötte / felbomlása ROBBANÁSszerű esemény. Kötés típus Kötéshossz (nm) Kötési energia (Kcal / mol) Vákuumban H2O-ban kovalens 0,15 90 90 ionos 0,25 80 3 !!! Hidrogén - híd 0,30 4 1 van der Walls 0,35 0,1 0,1 Hidrofób interakció Kovalens kötés létrejötte / felbomlása ROBBANÁSszerű esemény. 1x 2x 3x kovalens kötés Kötéshossz csökken; kötési energia növekszik; merevebb térszerkezet. Poláris kovalens kötés -O-H , -N-H > -C-H. O, N > C > H e- vonzás erőssége (a pozitív töltés fügvénye) A molekulák közötti kölcsönhatások gyenge ionos kötések révén. Hidrogén - híd rövid életidő, állandóan újraképződnek; hidrofilitás O H Az egyik molekula poláris kovalens kötésű H+ -je közelébe kerül egy másik molekula O- vagy N- -je. H2O folyékony halmazállapota : H – hídakon alapuló hálozat

A sejtek kémiai összetétele BAKTÉRIUM Tömeg % Molekula típus H2O 70 1 Szervetlen ionok 20 Monoszacharidok és prekurzoraik 250 Aminosavak és prekurzoraik 0,4 100 Nukleotidák és prekurzoraik Zsírsavak és prekurzoraik 50 más kis molekulák 0,2 ~300 Makromolekulák (fehérjék, lipidek nukleinsavak, poliszacharidok) 26 ~ 3000 “A sejt építőkövei.” Monoszacharidok: Energia forrás, poliszacharidók monomérjei; (CH2O)n glükóz mannóz, galaktóz; ribóz kondenzáció és hidrolizís Glikogén, keményítő, cellulóz (glükóz); Kitin (N-acetilglukózamin); Gliko-proteinek, gliko-lipidek. diszaharidok, oligoszaharidok

Sejtmembránok alkotói; tartalék tápanyag és energiaforrás Zsírsavak Sejtmembránok alkotói; tartalék tápanyag és energiaforrás Palmitinsav, sztearinsav : telített CH-ek glicerol hidrofil, COOH; vízes közegben ionozálódik: COO- Amfipatikus = hidrofil + hidrofób szilárd hidrofób membrán - fluiditás Triacilglicerol hidrofób Oleinsav : telítetlen CH-ek glicerol O H C foszfolipidek hidrofil csoport glikolipidek folyékony P hidrofil glicerol hidrofób

Acetil - CoA ATP ciklikus - AMP Nukleotidák Energiaforrás, ko-enzimek, jelátvitel és biológiai információ tárolása. Acetil - CoA 2 3 NUKLEOZID pirimidin : C,T,U N 1 space-filling modell ball-and-stick modell ATP O H C P N ciklikus - AMP NUKLEOTID P purin : G,A N 1 3 7 2 9 2 3 N 1 4 5 OH HOCH2 O HOCH2 2 3 N 1 4 5 OH H O b- D - ribóz b- D - dezoxiribóz

poláris DNS szerkezet 5’ vég foszfodiészter kötés nukleotida 3’ vég

A szabad AA ionizált állapotban a sejtek citoplazmájában (pH 7). Aminosavak (AA) H2N – H CH3 a- C atom COOH – C – R - oldallánc +H3N – H CH3 COO- – C – pH 7 A szabad AA ionizált állapotban találhatók a sejtek citoplazmájában (pH 7). Optokai izoméria (glicin kivételével) ; csak L – izomérek fordulnak elő a fehérjékben. Polipeptidek - Fehérjék struktúrális polaritás H2N – H R1 C – C – N R2 COOH O OH amino - vég karboxil - vég peptid - kötés nincs rotáció kondenzáció hidrolizís van rotáció

Ribulóz – bifoszfát – karboxiláz A sejtek makromolekulái BAKTÉRIUM Tömeg % Molekula típus H2O 70 1 Szervetlen ionok 20 Monoszacharidok és prekurzoraik 250 Aminosavak és prekurzoraik 0,4 100 Nukleotidák és prekurzoraik Zsírsavak és prekurzoraik 50 más kis molekulák 0,2 ~300 Makromolekulák (fehérjék, nukleinsavak, poliszacharidok) 26 ~ 3000 Ribulóz – bifoszfát – karboxiláz (kloroplasztis), a legfontosabb enzim A makromolekulákban talalálható monomérek szekvenciája nem véletlenszerű. 200 AA-t tartalmazó fehérje : 20200 1000 nukleotidát tartalmazó DNS-ben 41000 A celluláris makromolekulák képződése a monomérek kondenzációja révén történik.

A sejtek makromolekulái 1x kovalens kötések nagyfokú flexibilitást eredményeznek (instabil konformáció). non – kovalens kötések makromolekulák TÉRBELI KONFORMÁCIÓját 1 Ionos kötések : kötési energiája alacsony vízes közegben Az enzimek negatív töltésű oldallánca meghatározó szerepet játszik a pozitív töltésű szubsztrát pontos illeszkedésében. 2 H – hídak tarják össze a DNS két szálát. 3 Van der Waals – hídak : elektromos vonzáson alapuló kölcsönhatás. Két atom kölcsönesen vonza egymást eladdig amig a magjaik közötti távolság megegyezik a van der Waals sugaraik összegével. H N O C 0,12 nm 0,2 nm 0,15 nm 0,14 nm van der Waals radius C 0,15 nm 0,13 nm 0,4 nm C - C C = C van der Waals híd Komplementer molekulák közös konformációjának kialakítása.

A sejtek makromolekulái non – kovalens kötések makromolekulák TÉRBELI KONFORMÁCIÓját 4 hidrofób - interakció : H2O 3-D szerkezete okozza. O H H – hídakon alapuló hálozat Hidrofób csoportok / molekulák diszruptív hatását csökkenti, miközben ezeket egymás közeli konformáció kialakítására kényszeriti (lásd a sejtmembránokban lévő foszfolipidek). non – kovalens kötések makromolekulák specifikus kölcsönhatásait A A Kevés gyenge kötés képződik, termális mozgás megszűnteti. A A Számos gyenge kötés képződik, specifikus kapcsolódás.

makromolekuláris komplexek: A sejtek molekulái molekulák makromolekulák makromolekuláris komplexek: sejtorganellumok kovalens kötések non – kovalens kötések