Sejtl

1
Sejtlégzés, avagy kedélyes ámokfutás a
metabolikus reakcióutakon
2
Warburg féle os-respirométer
3
Amirol szó lesz (és amirol nem)
4
A fotoszintézés megjelenése és következményei
5
Miller Urey kísérlet
6
A Miller-Urey kísérletek folytatása..
7
Peptidkötés, 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.

8
A 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.

9
ATP
10
NAD és NADH (NIKOTINAMID ADENIN DINUKLEOTID )
11
Acetil-koenzim-A
12
Enzimatikus katalízis
13
Katabolizmus 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.

14
Enzimológiai alapfogalmak

• Michaelis-Menten kinetika

15
A glukóz
16
Optikai izomerek enantiomerek a D-konformáció
elsobbsége

• R rectus, S - sinister

17
Glikolízis (Embden-Meyerhof séma) MINDEN
ÉLOLÉNYBEN MUKÖDIK!!!!
18
A 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.

19
Acetil-koenzim-A
20
A piroszolosavnál elágazás van !
21
A glukolízis energiamérlege
22
A glikolízis szabályozása
23
Megnövekedett 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.

24
A lipidek (zsírok) oxidációja
25
A fehérjék bontása
26
Az E. coli piroszolosav-dehidrogenáz komplex
sematikusalegységszerkezete
27
A citrát (TCA) ciklus
28
A citrát ciklus szabályozása
29
Terminális elektron akceptor lánc
30
Eukariótákban mitokondrium, prokariótákban
citosol
31
Citokrómok

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
32
A 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.

33
Katabolizmus 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.

34
Kemiozmótikus 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.

35
ETS 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.

36
Protonpumpa (a sejtbelsoben)
37
Proton gradiensek vs ATP szintézis
38
NADH és az ATP szintézis
39
Az 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.

40
Szétkapcsoló 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)

41
Anaerob 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.

42
Példák az anaerob légzésre

• Denitrifikáció (NO3)
• Szulfát redukció (SO4)
• Metanogenezis (CO2)

43
(No Transcript)