BIOKÉMIAI ÉS SEJTTANI ALAPOK I. Biokémiai ismeretek

A szervezet működési alapegysége a SEJT Eukarióta sejt: belső membránrendszerrel elválasztott reakcióterek: sok egyidejű, eltérő reakciókörülményeket igénylő biokémiai átalakulás → ÉLET

A sejtet felépítő anyagok Szervetlen anyagok: * 92 elem → 30-nál kevesebb az élőlényekben → 6 alkotja az „élő anyag” 99%-át: CHNOPS Szén: 4 kovalens kötés – elég erős és elég gyenge → szénváz * H2O: reakcióközeg és –partner elektronvonzásbeli különbségek => polaritás; poláris oldószer

Szervesanyagok Konvencionálisan: az élő szervezeteket felépítő, nagyobb molekulájú szénvázas anyagok a szervesanyagok (határ nem éles!): makromolekulák 4 fajta: 1) Lipidek: apolárisak – hidrofóbia - szerkezeti molekulák, energiaraktár - zsírok, olajok, szteroidok, karotinoidok

2) Szénhidrátok: - szerkezeti molekulák, E-raktár monoszacharidok (egyszerű cukrok): glükóz, fruktóz diszacharidok: szacharóz (kristálycukor) poliszacharidok: cellulóz, keményítő (növények) kitin, glikogén (állatok)

építőegységeik: aminosavak - szerkezeti molekulák (haj) 3) Fehérjék: építőegységeik: aminosavak - szerkezeti molekulák (haj) - szabályozó m. (hormonok) - összhúzékony m. (ostor, csilló, izmok) - E-raktár (bab) - szállítómolekulák (hemoglobin, zsírsav- szállítás, hormonszállítás, stb.) - ellenanyagok (immunglobulinok) - mérgek (gombák, kígyók) - ENZIMEK: biokatalizátorok Érzékeny molekulák: pH-változás, nehézfé-mek, UV, röntgen, radioaktivitás, hőmérséklet – 42 ºC!

4) Nukleotidok: - összetétel: cukorrész (ribóz / dezoxiri-bóz) + foszfát + N-tartalmú bázis (Adenin, Timin, Citozin, Guanin, Uracil) - szerep: molekulaszállítás, E-tárolás, információtárolás, fehérjeszintézis - Egyszerű nukleotidok: ATP, NAD, koenzim-A, stb. - Nukleinsavak (polinukleotidok): RNS (mRNS, tRNS, rRNS) DNS

II. Sejttani alapismeretek 1) Felépítés Állati sejtek határolója a sejthártya határolás védelem anyagforgalom szabályozása sejtkommunikáció ma érvényes szerkezeti modellje: Félfolyékony mozaikmembrán

A sejthártya szerkezete

Alapja: kettős foszfolipidréteg (foszfatid-réteg) – amfipatikus (amfifil) molekulák - Vizes oldatban spontán hártyaképzés!

Fehérjék: - receptorok - enzimek - szállítómolekulák (hordozók, csatornák, pumpák) * multifunkcionalitás: receptorenzimek, pumpa-enzimek Extracelluláris szénhidrátláncok: - sejtkommunikáció

Az eukarióta állati sejt Sejtmag: örökítőanyag (DNS) Sejtplazma: sejtváz: fehérjefonalakból Sejthártya maghártyával kapcsolatban: Endoplazma-tikus retikulum rajta riboszómák: a fehérjeszintézist végzik

Golgi-apparátus: lapos membránzsákok együttese, szélü-kön lefűződő hólyagocskákkal: képződött fehérjék poszttranszlációs módosítása, csomagolásuk, „címkézés” Mitokondrium: E-gyárak: ATP-termelés!! Vezikulumok: membránhólyagocskák: anyagszállítás (pl. Golgiból), lizoszómák (bontóenzimek)

2) Működés Anyagforgalom Jelátvitel Anyagcserefolyamatok – Fehérjeszintézis

Anyagforgalom a membránon keresztül Passzív transzport: E-befektetést nem igényel szabad átjárhatóság: - gázok: O2, CO2, NO - kismolekulájú, nem töltött anyagok (etil-alkohol) - víz: diffúzió (valamely anyag mozgása a nagyobb cc. felől a kisebb cc. felé – gázokban, folyadékokban) – /polaritása ellenére a telítetlen zsírsavak kettős kötéseinél/ + aquaporin vízcsator-na-fehérjék

Aktív transzport: (E-igényes) - ionok (Na+, H+, K+, Ca2+, Cl- , OH- , HCO3-) csatornákon, szállítófehérjékkel, pumpákkal (Na+–K+–pumpa) Vesicularis transzport: nagy molekulák, sejttörmelék, kórokozók membránhólyagocskákkal - endocytosis - exocytosis

Jelátvitel (szignáltranszdukció) Rögzített információs molekulák (érintkező sejtek felszíni integráns fehérjéi felismerik egymást) Hírvivő molekulák: mediátorok → Hatásukra a sejt többféle módon vála-szolhat (elektromos változás, sejten belüli átrendeződés, szekréció, enzimaktivitás módosulása, fehérjeátírás módosulása, proliferáció, differenciálódás, apoptózis)

Jelátviteli formák: - parakrin – autokrin jelzőmolekulák - endokrin szekréció (hormontermelés – sejtek és mirigyek) - neurotranszmitterek útján - neurohormonokkal (idegsejtek által termelt hormonok – „releasing” hormonok; ld. köv. félév) Multifunkcionalitás: hormonok – neurotranszmitterek (pl.: noradrenalin, gasztrin, kolecisztokinin, NO, szomatosztatin; ld. később)

Fehérjeszintézis Élő szervezetek: 4 féle szervesanyag + szervet-len anyagok (víz, ionok, egyéb kismolekulájú anyagok) DE: az enzimek katalizálják szinte az összes biokémiai átalakulást. Előállítják: DNS/RNS-t, fehérjéket, szénhidráto-kat, lipideket Ezért: ivarsejtekben, a sejtmagban: csak a fehérjék (és nukleotidok) információi!! Test (szerves és szervetlen anyagok) → „betömörítés” ivarsejtekbe: fehérjeinformáció → újabb test → ivarsejt → test …

Alapvető információk: A fehérje funkcióját a szerkezete (= aminosavsorrendje határozza meg) DNS: dezoxiribóz – foszfát – bázis cukor – foszfát: monoton ismétlődés => az információ hol? 3 bázis (triplet) kódol egy aminosavat a DNS szakaszai, melyek egy fehérjét kódolnak: gének

A bázisok komplementaritása

A fehérjeszintézis folyamata

A felhasznált ábrák forrásai http://hu.wikipedia.org/wiki/F%C3%A1jl:Cell_membrane_detailed_diagram_en.svg http://hu.wikipedia.org/wiki/Dezoxiribonukleinsav http://en.wikipedia.org/wiki/DNA http://images.google.hu/imgres?imgurl=http://www.bseinquiry.gov.uk/report/volume2/images/chapteg2.gif&imgrefurl=http://www.bseinquiry.gov.uk/report/volume2/fig1_2.htm&usg=__5HuJ1Sz-N1yL4rbF7uEhVMTVr3E=&h=494&w=533&sz=18&hl=hu&start=6&um=1&tbnid=h9ifpO5bwTE2FM:&tbnh=122&tbnw=132&prev=/images%3Fq%3Dprotein%2Bsynthesis%26hl%3Dhu%26sa%3DX%26um%3D1 http://en.wikipedia.org/wiki/Cell_(biology) http://hu.wikipedia.org/wiki/Sejt http://en.wikipedia.org/wiki/Phospholipid http://it.wikipedia.org/wiki/Fosfolipide http://images.google.hu/imgres?imgurl=http://i77.photobucket.com/albums/j48/annahybrid/long_bone.jpg&imgrefurl=http://eatwellgetwell.wordpress.com/&usg=__FAcWzgaQ99LU0NkGWsFGGHssorE=&h=400&w=300&sz=40&hl=hu&start=1&um=1&tbnid=HI9lD-0OdLnhNM:&tbnh=124&tbnw=93&prev=/images%3Fq%3Dbone%2Bstructure%26hl%3Dhu%26sa%3DG%26um%3D1