Title: Sejtl
1Sejtlégzés, avagy kedélyes ámokfutás a
metabolikus reakcióutakon
2Warburg féle os-respirométer
3Amirol szó lesz (és amirol nem)
4A fotoszintézés megjelenése és következményei
5Miller Urey kísérlet
6A Miller-Urey kísérletek folytatása..
7Peptidkötés, enzimek, koenzimek, ATP, NADH,
Koenzim-A, stb
- A peptidkötés létesítésekor két aminosav lép
kondenzációs reakcióba. A két molekula kötésekor
egy molekula víz lép ki. Az egyik aminosav
karboxil csoportja a másik aminosav
aminocsoportjával lép reakcióba.
8A fehérjék térszerkezete
- Elsodleges (kovalens - peptidkötések)
- Másodlagos (hidrogénhidak) szerkezet (a
polipeptidlánc apoláros (szénhidrogén jellegu)
oldalláncai a vizes közegben egymás közvetlen
közelébe kerülnek. (Ecetet olajjal keverünk, s az
olaj finom cseppecskéket formál). Ez a jelenség a
hidrofób kollapszus. - Harmadlagos szerkezet és enzimológiai
következményei (alfa hélix, béta-redozött, stb.) - Kulcs-zár elmélet
- Induced fit (kézfogás)
- Conformation fit, stb.
9ATP
10NAD és NADH (NIKOTINAMID ADENIN DINUKLEOTID )
11Acetil-koenzim-A
12Enzimatikus katalízis
13Katabolizmus aerob anaerob respiráció (légzés)
- Külso elektron akceptor. (Oxigén, mint
leggyakoribb). - A fermentáció baja hogy ha szerves vegyület a
terminális elektron akceptor, akkor a sejt
kevesebb energiát tud kinyerni a folyamatból. - Alternatívaként a baktériumok szervetlen
molekulákat használnak amelynek alacsony redox
potenciálértéke van, azaz redukálható. Az oxigén
tökéletes mivel redox pot.-ja alacsony és
redukálásával víz jön létre, ami tökéletes
hulladék vizes közegben. - Az elektronok transzportjához (és a
protonokéhoz, H) az oxigén felé spec. enzimek
kellenek, oxidázok. A mitokondriumokban ez a
citokróm, cyt a. A baktériumokban ez más enzim
pl. E. coli, cyt o vagy d.
14Enzimológiai alapfogalmak
- Michaelis-Menten kinetika
15A glukóz
16Optikai izomerek enantiomerek a D-konformáció
elsobbsége
17Glikolízis (Embden-Meyerhof séma) MINDEN
ÉLOLÉNYBEN MUKÖDIK!!!!
18A glikolízis a szénhidrát lebontás folyamata. A
hat szénatomos glükózból két három szénatomos
piroszolosav keletkezik. Ez a folyamat kilenc
lépésbol áll.
- Glikolízis glükóz oxidációja 2 piroszolosavvá 2
ATP felhasználásával, 4 ATP és 2 NADH és H
termelésével jár. - Anoxiás környezetben energiaforrásként az anaerob
glikolízisból származó ATP lebontását használják
az állatok. Ez piruvát, majd laktát képzodéséhez
vezet. A magas laktátszint acidózist idéz elo.
Ezzel szemben a kárászoknál a piruvát etanollá
alakul át, amely ki tud jutni a sejtbol, majd a
véráramon keresztül a kopoltyúkon eltávozik.
Tehát az ezüstkárász nem tud berúgni.
19Acetil-koenzim-A
20A piroszolosavnál elágazás van !
21A glukolízis energiamérlege
22A glikolízis szabályozása
23Megnövekedett glikolítikus reakciók ráksejtek
korai diagnosztikája
- A rákos sejtek alacsony oxigén parciális nyomás
(hipoxia) körülményei között is osztódnak. Itt, a
makromolekulák szintézisénél nem az oxigént
igénylo, hanem a nem-oxidatív (fermentatív)
folyamatok uralkodnak. - Már az 1930-as években megfigyelték, hogy a
daganatos sejtek glükóz anyagcserére állnak át,
és ebbol a molekulából elképesztoen nagy
mennyiséget, a normális sejteknél akár 20-30-szor
többet képesek felvenni. A szolocukor egy része
energia termelodésre fordítódik, egy másik
jelentos része viszont a nukleinsavak
eloállítására használják a daganatsejtek.
24A lipidek (zsírok) oxidációja
25A fehérjék bontása
26Az E. coli piroszolosav-dehidrogenáz komplex
sematikusalegységszerkezete
27A citrát (TCA) ciklus
28 A citrát ciklus szabályozása
29Terminális elektron akceptor lánc
30 Eukariótákban mitokondrium, prokariótákban
citosol
31Citokrómok
A citokrómok (amelyek megtalálhatók a
gránummembránban és a mitokondrium belso
membránjában is) éppen úgy hemet tartalmaznak,
mint a közismert hemoglobin. Csakhogy a
citokrómok hemjében a vas hatos koordinációs
számú (és ezzel telített), mert egy metionin
aminosav kénatomja elfoglalja azt a hatodik
kötohelyet, amit a hemoglobin esetén az oxigén
szokott.
Az ábrán a kör a hem porfirinvázának
egyszerusített ábrázolása
32A mitokondriumról néhány érdekesség
- a mitokondrium DNS-t tartalmaz (prokarióta
jellegu). - a mitokondriumnak kezdetleges riboszómái is
vannak. - a mitokondriumnak saját fehérjeszintézise van.
- a mitokondrium ose kb. 1,5 milliárd éve aerob,
heterotróf prokarióta lehetett (endoszimbionta
elmélet - Lynn Margulis). - sejtjeink mitokondriumait az édesanyánktól
"örököljük". - Mitokondriális Éva molekuláris óra (mtDNS D
hurok) - egy emberi májsejt akár 7000 mitokondriumot is
tartalmazhat. - 1 g zsír lebontásával a szervezet kb. kétszer
annyi energiához jut, mint 1 g glükóz vagy 1 g
fehérje lebontásakor.
33Katabolizmus aerob anaerob respiráció (légzés)
- Külso elektron akceptor. (Oxigén, mint
leggyakoribb). - A fermentáció baja hogy ha szerves vegyület a
terminális elektron akceptor, akkor a sejt
kevesebb energiát tud kinyerni a folyamatból. - Alternatívaként a baktériumok szervetlen
molekulákat használnak amelynek alacsony redox
potenciálértéke van, azaz redukálható. Az oxigén
tökéletes mivel redox pot.-ja alacsony és
redukálásával víz jön létre, ami tökéletes
hulladék vizes közegben. - Az elektronok transzportjához (és a
protonokéhoz, H) az oxigén felé spec. enzimek
kellenek, oxidázok. A mitokondriumokban ez a
citokróm, cyt a. A baktériumokban ez más enzim
pl. E. coli, cyt o vagy d.
34Kemiozmótikus hipotézis a protongradiens ATP
szintézisre hasznosul
- A terminális oxidáció a NADHH molekuláktól
indul el. A koenzimek leadják az általuk
ideszállított hidrogének 2 elektronját és egy
protonját az elektrontranszport rendszer elsõ
tagjának, egy enzimnek, ami a második protont az
alapállományból veszi fel. Az enzim redukálódik,
miközben NAD molekulák jönnek létre. - Az enzim a külso kamrába löki a protonokat, az
elektronpár pedig a belso membránban található
szállítórendszer vastartalmú fehérjéire kerül.
Ezek a redoxreakciókra képes membránfehérjék
strukturáltan állnak egymáshoz képest. Az
elektronpár a membránfehérjék (ubikinon,
citokróm-b, citokróm-c, citokróm-a,a3) standard
potenciálcsökkenése irányába adogatódik egyik
fehérjérol a másikra. Eközben két-két protont
juttatnak át a membránfehérjék az alapállomány
felõl a külsõ kamrába. A folyamat többszöri
lejátszódása miatt jelentõs protonkoncentrációbeli
különbség alakul ki a belsõ membrán két oldala
között. A különbség kiegyenlítodését az
alapállomány felé nézõ enzimkomplex végzi
(protonpumpa). Az enzimkomplexen átáramló
protonpár energiája ATP szintézisre fordítódik.
Ez a Mitchell-féle kemiozmotikus hipotézis
lényege. - A membránban áramló elektron- és protonpár végül
az alapállomány felöli légzési oxigénre kerül,
ami vízképzodést eredményez.
35ETS elektron transzport lánc
- A citoplazmából a külso tér felé a sejtmembránon
keresztül protonok helyezodnek át. - Az elektronok transzportját a membránon át
fehérje hordozók végzik - Az oxigén mint a terminális elektron akceptor, a
felvett elektronokkal és H ionokkal egyesülve
vízzé alakulul - Ahogy a NADH egyre több H-t és elektront szállít
az ETS felé, a proton gradiens megnövekszik,
miközben H felhalmozódás történik a sejten
kívüli térben, illetve OH- akkumuláció a belso
membrántérben.
36Protonpumpa (a sejtbelsoben)
37Proton gradiensek vs ATP szintézis
38NADH és az ATP szintézis
39Az oxidatív foszforiláció inhibitorai
- Szén monoxid közvetlenül hozzáköt a terminális
citokrom oxidázhoz és megakadályozza az oxigén
kapcsolódását - Cianid (CN-) és azid (N3-) a citokróm vas
atomjához kötodve gátolja az elektron transzfert.
- Antimicin A gátolja az elektron transzfert a cyt
b és c között.
40Szétkapcsoló szerek
- 2-4 dinitrifenol - A szervezet éhezik, az energia
hoként szabadul fel. a mérgezés a sejtek
energiatermelését blokkolja. A testépítok néhány
mg/testtömegkg/nap, azaz párszáz mg-os
mennyiségben fogyasztják (légzés van, ATP
szintézis nincs)
41Anaerob légzés
- Elektron akceptorként nem az oxigén hasznosul.
- Leggyakrabban baktériumokban zajlik. Az
alternatív elektron akceptorok többnyire
szervetlen molekulák, de néhány esetben szerves
molekula is lehet. - Csakúgy, mint az aerob respirációban, az anaerob
respiráció is használja az ETS rendszert, a
membrán lokalizációt, proton gradienst, és az ATP
szintetázt.
42Példák az anaerob légzésre
- Denitrifikáció (NO3)
- Szulfát redukció (SO4)
- Metanogenezis (CO2)
43(No Transcript)