A sejt A sejt felépítése, sejtek energia-termelő rendszerei, szintetikus folyamatok és anyag-átalakítások, információátadás-jelzőrendszerek

A sejt szerkezete I. plazmamembrán II. sejtmag III. citoplazma ER vezikulum citoplazma DER riboszóma SER plazmamembrán sejtmag lizoszóma mitokondrium Golgi-komplex I. plazmamembrán II. sejtmag III. citoplazma ER mitokondrium Golgi lizoszóma peroxiszóma

I. plazmamembrán foszfolipidek, glikolipidek koleszterin – amfipatikus molekulák: hidrofil+hidrofób szerkezeti részek lipid kettős réteg

I. plazmamembrán lipid kettős réteg extracelluláris vizes fázis hidrofil hidrofób intracelluláris vizes fázis lipid kettős réteg beborítja a sejtet, elhatárolja a környezetétől tér-elválasztás: extracelluláris tér – intracelluláris tér (citoszol) szénhidrát foszfolipid kettős réteg zsírsavlánc fehérje foszfát feji csoport

I. plazmamembrán A membrán összetevői: zsírok: foszfolipidek, glikolipidek, koleszterin fehérje: integráns, perifériás cukor: glikolipidek, glikoproteinek koleszterin fehérjék foszfolipidek glikokalix citoszkeleton perifériás fehérje integráns fehérje

I. plazmamembrán Membránfehérjék Szerkezet Felismerés Kommunikáció Transzport

A plazmamembrán transzport permeábilis a membrán: gázok: CO2,O2 hidrofób molekulák (szteroidok) kicsi hidrofil molekulák (víz) nem áteresztő a membrán: nagyobb hidrofil molekulák (glükóz) töltéssel rendelkező molekulák (aminosavak) ionok extracelluláris vizes fázis hidrofil hidrofób intracelluláris vizes fázis

A plazmamembrán transzport FACILITÁLT DIFFÚZIÓ AKTÍV TRANSZPORT DIFFÚZIÓ DIFFÚZIÓ: az anyagok a koncentráció gradiens szerint áthaladnak a membránon FACILITÁLT DIFFÚZIÓ: az anyagok a koncentráció gradiensnek megfelelően ioncsatornán haladnak át a membránon pl: glükóz-transzporter AKTÍV TRANSZPORT: az anyagok energia felhasználással tudnak átjutni a koncentráció gradiens ellenében Pl: Na+ –K+ pumpa – membránpotenciál fenntartása

A plazmamembrán transzport fagocitózis (sejtevés): a sejt bekebelezi a környezetében lévő nagyobb patikulumokat pinocitózis (sejtivás): oldott molekulák bekebelezése exocitózis: nagy molekulák kiürítése

I. plazmamembrán A fluid-mozaik modell fluid: az individuális foszpholipidek és fehérjék a rétegben szabadon mozoghatnak, mintha folyadékban úsznának mozaik: szabadon kialakulnak fehérje-mintázatok (fehérjecsoportok)

II. sejtmag A sejt genetikai állománya 5-10µm-ben 2m DNS! bazofil festődésű: a DNS savi jellege miatt neve: kromatin (eukromatin, heteokromatin) nukleolusz:magvacska: RNS felhalmozódás transzkripció maghártyán pórusok mag és citoplazma kommunikáció kettős membrán pórusok kromatin nukleolusz belső membrán külső membrán

A sejtmagmembrán transzport rRNS nukleolusz 1. Riboszómális proteinek az endoplazmatikus retikulumban készülnek és a sejtmagba szállítják őket a transzporterek (nukleáris póruson) 2. az rRNS a nukleoluszban szintetizálódik és összeáll a megfelelő riboszómális fehérjékkel: 3.a nagy és kis riboszóma-alegységek a pórusokon keresztül elhagyják a sejtmagot 4. az alegységek kombinálódnak és a riboszómákat hozzák létre – kitapadnak az ER-hoz. sejtmag pórus riboszóma nagy alegység riboszóma kis alegység riboszómális fehérje riboszóma

III.endoplazmatikus retikulum (ER) sejtmag csövecskék (tubulusok) zsákszerű elemek (ciszternák) hálózat (retikulum) membránnal határolt üregrendszer ami behálózza a citoplazmát dER: durva felszínű ER fehérjeszintézis fehérjemódosítás sER: sima felszínű ER lipidszintézis pl: koleszt. detoxifikálás: OH-csop. kalciumraktározás riboszómák ülnek a dER-en riboszómák dER sER

IV. Golgi-komplex olasz felfedezőről nevezték el membránhatárolt sejtszervecske ‘zacskók halmaza’ Az ER-ről lefűződő hólyagocskákban érkeznek a szekréciós fehérjék. Az ER-ben szintetizált fehérjék módosulásai itt történnek: N-glikoziláció: Asp O-glikoziláció: Ser, Thr hidroxilálás szulfatálás célzott fehérjehasítás Az elkészült fehérjék hólyagocskákban a plazmamembrán felé mennek: szekréció. lumen érkező transzport vezikulum újonnan formált transzport vezikulum távozó transzport vezikulum

V. lizoszóma legömbölyödött organellumok emésztő enzimeket tartalmaznak (nukleáz, proteáz, glikozidáz, lipáz, foszfatáz, szulfatáz, lizozim) ezek savi pH-n működnek: H-ion pumpa emésztik a felesleges vagy sérült sejtalkotókat, táplálékrészecskéket, bekebelezett vírusokat, baktériumokat összeolvadnak a plazmamembránnal és kiűrítik tartalmukat (exocitózis). a sérült sejtalkotókat ismét felhasználhatóvá teszi (aminosavak, oligopeptidek) a sejtet a lizoszóma-membrán védi ER exocitózis sejtmembrán citoplazma Golgi-komplex emésztő vakuolum táplálék-szemcsék endocitózis endoszóma

VI. peroxiszóma hasonló a lizoszómához méregtelenítő organellum nagy mennyiségű fehérjét tartalmaz: elektrondenz a képen oxidatív lebontó folyamatok R-H2+O2 → R + H2O2 peroxidáz R-H2+ H2O2 → R + 2H2O kataláz -zsírsavak oxidatív lebontása -alkohol oxidációja acetaldehiddá

Fehérjelebontás – kikapcsolás ubiquitin-rendszer (ub) szerkezet 75 aminosav konzervált (3 aa diff. élesztő-humán) működés: a lebontandó fehérjéhez sok ub kötődik (poli-ubiquitinálás) a 26S proteaszoma lebontja a fehérjét: oligopeptidek

Az ER Golgi és lizoszóma komplex szekréció endocitózis plazmamembrán fagoszóma szekréciós vezikulum enzim Golgi-apparátus lizoszóma fehérje transzport vezikulum transzport vezikulum lipid DER SER riboszómák

VII. mitokondrium energiatermelés táplálékmolekulákból: sejtlégzés C6H12O6 + 6 O2  6 CO2 + 6 H2O + Energia bakt. DNS-e van, endoszimbionta eredetű organellum mátrix kriszták belső membrán külső membrán intermembrán tér mitokondrium

VII. mitokondrium hidrogén ion mozgás elektron transzport intermembrán tér belső membrán mátrix elektron transzport hidrogén ion mozgás ATP-energia termelés csatorna ATP-szintáz

Kompartmentalizáció membránokkal körülhatárolt terek, más és más belső tartalommal, funkcióval, közeggel emésztés fehérje-módosítás energia termelés fehérjeszintézis genetikai állomány táplálkozás endoszóma citoplazma peroxiszóma lizoszóma Golgi-apparátus mitokondrium durvafelszínű endoplazmatikus retikulum sejtmag plazmamembrán szabad riboszómák

A sejtek információs rendszere sejtek közötti kapcsolatrendszer szaporodás anyagcsere differenciálódás szövetek, szervek összehangolt működése receptor-ligand kötés szignál transzdukció sejtválasz: anyagcsere-változás génexpresszió-változás ligandum (elsődleges hírvivő) receptor 1. citoplazma másodlagos hírvivő 3. 2. sejtmag 4.

Receptorok A receptor felépítése: extracelluláris domén intracelluláris domén transzmembrán hélix katalitikusan aktív hely extracelluláris tér plazmamembrán citoplazma

Receptorok sejtfelszíni receptor: hidrofil szignál molekula sejtfelszíni receptor plazma-membrán sejtfelszíni receptor: Membránfehérje köt a specifikus liganddal pl polipeptid hormonok, növekedési faktorok intracelluláris receptor: a szignálmolekula a sejt belsejébe kerül és ott aktiválja a sejtben v. sejtmagban lévő receptorát pl. szteroidok, retinsav, tiroxin szállító fehérje kicsi hidrofób szignál molekula intracelluláris receptor sejtmag

Receptorok Ioncsatorna-receptorok: ionok A jelmolekula kötődése konformáció-változást idéz elő, ionbeáramlás. A jelmolekula kötődése aktiválja a G fehérjét, ami aktivál egy enzimet. Katalitikus doménjét a dimerizált jelmolekula kötődése aktiválja. szignál molekulák G-fehérje vezérelt receptorok: szignál molekula G-fehérje enzim aktivált G-fehérje aktivált enzim Enzim-receptorok: dimer szignál molekulák inaktív katalitikus domén aktív katalitikus domén

Szignáltranszdukció Jelátviteli folyamat, amely egy szignált követő sejtválasz külső jelekre (szignálokra). túlélés osztódás differenciálódás apoptotikus sejt sejthalál lehetséges válaszok a szignálokra

Köszönöm a figyelmet! Elérhetőségem: Mészárosné Gyimesi Zsófia Országos Kémiai Biztonsági Intézet Molekuláris és Sejtbiológiai Osztály gyimesi.zsofia@okbi.antsz.hu