BIOLÓGIA ea. Eukariota sejt
Eukariota sejt kialakulása Autogén elmélet szerint a prokariota sejt önfejlődése eredményeként alakult ki először a fotoautotróf, majd a színtestek elvesztésével a heterotróf eukariota sejt.
Eukariota sejt kialakulása 2. Endoszimbionta elmélet szerint az eukarioták ősi prokarioták sorozatos egyesülésével, szimbiózisával fejlődtek ki (Lynn Margulis).
ENDOSZIMBIONTA ELMÉLET A prokariota sejtek elvesztették sejtfalukat. A sejt növekedése miatt csökkent a relatív sejtfelület (felület / tömeg). A sejt membránja betüremkedett, önálló belső membránrendszer - Kialakult a sejtváz. - Bekebelezések szimbiózis (mitokondriumok, színtestek, ostor).
Sejthártya Sejtburok Sejtfal Citoplazma Plazmatermékek Raktározott anyagok Zárványok Sejtnedv Citoplazma matrix Szemcsés er. Sima er. Peroxiszómák Mitokondriumok Lizoszómák Plasztiszok Golgi készülék Sejtközpont Citoplazmatikus vakuoláris rendsz. Sejtmag (karyoplasma) Magnedv Kromoszóma Magvacska Maghártya
Sejthártya Transzport- szemipermábilis Lipid kettősréteg + globuláris fehérjék három rész Foszfolipid molekulák feji vége (a foszforsav) vízben oldható, míg farki, zsírsavakból álló része vízben oldhatatlan. A farki, hidrofób részek középen egymás felé fordulnak, és egy vízben oldhatatlan, lipidekben oldódó apoláros belső részt alakítanak ki.
Membrán működés 1. Passzív transzport - az anyagrészecskék önállóan jutnak át a hártyán. Diffúzió az anyagok a nagyobb cc. a kisebb cc. felé áramlanak. (szén-dioxid, az oxigén, a víz, anionok transzportja ) Aktivált diffúzió lipidrétegen aktíválási energiára kiszakítás az oldószer-kötésből
Membrán működés 2. Aktív transzport Átvitel carrier (hordozó) fehérje segítségével kis cc. ATP nagyobb cc. ADP
Membrán működés 2. Aktív transzport Na + / K + ionpumpa Lényege, hogy a sejten belül található Na + -ot a sejt kipumpálja miközben a K+-ot felveszi 3 Na + 2 K + 1 mol ATP lebomlik
Membrán működés 3. Endocitózis, exocitózis A hártya szerkezetének átrendeződése endocitózis sejthártya egyes fehérjéi megkötik az anyagokat hártya egy része lefűződik, és az anyag kis hólyag formájában bejut a sejtbe (fagocitózis) exocítózis szükségtelen anyagok a sejten kívüli térbe vándorolnak
Citoplazma Kb. 80%-a víz, amelyben oldott makromolekulák (fehérjék), kismolekulájú szerves és szervetlen vegyületek (sók disszociált ionos állapotban ) A citoplazmát állandó ionerősség, ph és ozmózisos nyomás jellemzi.
Citoplazma összetétele 1. A szabad víz a sejtplazma ozmózisos nyomását határozza meg ( arányos a molkoncentrációval). Ozmózis kis cc (ozmotikus nyomású) nagyobb cc Kötött ( hidratáló víz) hidrofil kolloid oldat, makromolekulákhoz (pl. fehérjék) kötött, ozmotikusan inaktív - biokémiai folyamatok közege
Fehérjék Citoplazma összetétele 2. globuláris enzimfehérjék (3 dimenziós fehérjék pl. glikogén- és lipid micellák, riboszómák - glikolízis, fehérjeszintézis) szerkezeti struktúrfehérjék (1 dimenziós fibrilláris fonalas, tubulus-csöves pl. magorsófonalak, 2 dimenziós lemezes-lamellás-pl. membránok) Fehérjék puffer (kiegyenlítő) hatása: bázisként viselkednek (- NH 2 + H + - NH 3+ ) Lúgos közegben savas jellegűek (- COOH - COO - + H + )
Citoplazma szerkezete Külső sejthártyától a maghártyáig összefüggő membránhálózat (csatornarendszer) endoplazmatikus retikulum (ER) Az ER párhuzamos kettős membránok által határolt lapos üregek összefüggő rendszere : a csövecskék átmérője 40-70 nm, nagy részüket a citoplazma felé eső felszínen riboszómák borítják
Citoplazma szerkezete 2. Szemcsés-riboszómális ER (RER) fehérjeszintézis helye, a fehérjék: ER membránjába épülnek be membránnal határolt sejtszervecskékbe (lizoszómákba, peroxiszómákba=mikrotestekbe) kerülnek a Golgi-készülék közreműködésével váladék (szekrétum) formájában a sejtből kiürülnek
Citoplazma szerkezete 3. Sima ER (SER) Feladata: membrán-alkotó lipidek, szterolok (szteroid hormonok) szintézise a hozzájuk kötődő enzimek közreműködésével. Egyes mérgező anyagok és gyógyszerek oxidációs átalakítására képes, részt vesz a sejt ionforgalmában
ribonukleinsav (r-rns) molekula (18 S, 28 S, ahol S = ülepedési állandó) + speciális fehérje molekulák A két alegysége magnézium ionok segítségével kapcsolódik össze, az RNS molekulák foszforsav anionjai között Riboszómák - fehérjeszintézis
Golgi készülék (Golgi 1898.) lizoszómák Golgi Párhuzamos falú zsákocskákból (3-10), ciszternákból áll. Az üregek falát lamelláknak nevezzük, ezek 5-10 nm vastagságú sima felületű membránok. Az ER-ben szállított fehérjék egy része ide kerül és módosulásokon (foszforilezés) mehet keresztül. A fehérjék apró membránhólyagokba (szekréciós vezikulumokba) csomagolva lefűződnek és szekrétum cseppecskeként felhalmozódnak a citoplazmában. A szekréció, vagyis a váladék leadásának folyamata során a sejt által termelt anyagok a sejt felszínére, majd a sejt környezetébe jutnak (exocitózis). Lizoszómák hidroláz enzimmel sejten belüli emésztés helye
Mitokondrium A sejt oxidációs disszimilációs folyamatait végzik Egy májsejt kb. 2500 mitokondriumot tartalmaz, míg a hímivarsejtek 20-24-et. Kettős membrán : A külső membrán sima, szteroidokat tartalmaz, míg a belső terminális oxidáicóban részt vevő fehérjék és az elektrontranszport, oxidatív foszforilezés komponenseit tartalmazza
Sejtmag (nucleus, karyon) A maghártyán (karyotheca) belül: karioplazma - Bázikus festékkel intenzíven festődő része a kromatin állomány + a DNS molekulához ötféle bázikus fehérjemolekula kapcsolódik A sejt osztódása a kromatin szerkezet erős tömörülésével (kondenzációjával) kezdődik, aminek eredménye a kromoszómák létrejötte
Kromoszóma funkciós (a) és transzport (b) formája
A sejtciklus szakaszai: A G0 fázisban a sejtek változatlan állapotba kerülnek, várva a sejtciklusba vezető jelre. A G1 fázis az első növekedési szakasz. Az S fázis a DNS replikáció helye. A G2 fázis a második növekedési szakasz, a sejt felkészítése az osztódásra. Az M fázis vagy mitózis és citokinézis, a sejt kettéválása két utódsejtre
Mitózis 2.1 Profázis 2.2 Prometafázis 2.3 Metafázis 2.4 Anafázis 2.5 Telofázis
MEIÓZIS
MITÓZIS
(1) Egyszerű DNS szál. (2) Kromatin szál ( hisztonokkal). (3) Kondenzált kromatin centromerrel. (4) Kondenzált kromatin profázisban. (Két DNS molekula van jelen) (5) Kromoszóma metafázisban
GENOM GÉN: információs és működési egység (DNS szakasz) fehérje GÉNVÁLTOZAT= allél Haploid: 1 allél (pl. baktérium) Diploid: 2 allél homozigota: AA heterozigota: Aa
GENOM 2. Öröklődés: a fehérjéket a DNS bázissorrendje határozza meg (fajra jellemző sorrend). genotípus: örökölt gének összessége fenotípus: megjelenő tulajdonságok összessége
GENOM 3. Genetikai kód reprodukciója 1. átírás=transzkripció: DNS RNS 2. lefordítás=transzláció: RNS fehérje DNS: ACG ATG GCA tripletek sorrendje TGC TAC CGT RNS: ACG AUG GCA Fordít: UGC UAC CGUtreonin metionin alanin
GENOM 4. GÉNTÍPUSOK: Struktúrgén (protein meghatározó) Operátor gén Regulátor gén MUTÁCIÓ: hirtelen, öröklődő változás gén, v. pontmutáció kromoszóma mutáció genom mutáció
MUTÁCIÓ Sejtosztódás előtt a DNS megkettőződik (lemásolja önmagát) másolási hiba=génmutáció Egész kromoszóma megváltozik: kromoszóma mutáció Teljes genom változása (pl. baktérium csak 1 kromoszóma van)
PONTMUTÁCIÓ 1. Eredeti bázispárok átrendeződése mutáció előtt: mutáció után: TCAT CTTA AGTA GAAT Bázispár csere mutáció előtt: mutáció után: TCAT TTAT AGTA AATA
PONTMUTÁCIÓ 2. Bázispár kiesése (deléció) mutáció előtt: TCAT AGTA mutáció után: TAT ATA Bázispár(ok) beékelődése (inszerció) mutáció előtt: TCAT mutáció után: TCGTAT AGTA AGCATA
KROMOSZÓMA MUTÁCIÓ 1. Deléció, amikor a DNS-ből kisebb vagy nagyobb szakasz kiesik mutáció előtt: mutáció után: 123456 1456 lokusz (génhely) sorrend Duplikáció, hozzáadódás mutáció előtt: mutáció után: 123456 12323456
KROMOSZÓMA MUTÁCIÓ 2. Inverzió, megfordulás mutáció előtt: mutáció után: 123456 125436 Transzlokáció, áthelyeződés mutáció előtt: mutáció után: 123456 134562
MUTÁCIÓ KÖVETKEZMÉNYE Dominánsan öröklődő Ektodaktília= 2 ujjúság Polidaktília= több ujjúság Pelger anomália: fvs csökkent ellenállóképessége Chondrodystrophiás törpenövés normál testarány Recesszíven öröklődő Vérzékenység, Albinizmus Süketnémaság, Allergia Szkizofrénia Ichthyasisgyíkbőrűség
GENETIKAI INFORMÁCIÓ ÁTADÁSÁNAK MÓDJAI 1. 1. Konjugáció (átmeneti egyesülés): speciális összeköttetések, ún. szexpiluszok létesülnek a donor (átadó, hím ) és a recipiens (befogadó, nőstény ) baktériumsejtek között. Ezeken keresztül történik a plazmidok, kromoszómarészek vagy egyéb genetikai anyag átadása.
GENETIKAI INFORMÁCIÓ ÁTADÁSÁNAK MÓDJAI 2. 2. Transzformáció - idegen DNS felvételére képes kompetens sejtek A kompetencia specifikus DNS-kötő membránfehérjék és sejtfalbontó enzimek meglétét és működését igényli. A transzformáció során a transzformáló DNS-t szolgáltató donor baktériumok tulajdonságai (antibiotikum rezisztencia, vitaminigény, szénhidrátokat erjesztő képesség) megjelennek a recipiens baktériumsejt utódaiban.
GENETIKAI INFORMÁCIÓ ÁTADÁSÁNAK MÓDJAI 3. Transzdukció: A vírusoknak a baktériumsejtben történő elszaporodásakor ritkán, de keletkeznek olyan vírusok, amelyeknek saját genetikai anyagához kapcsoltan egy olyan DNS-darabka is megtalálható, amely a vírus előző gazdájára jellemző. Ha ilyen vírussal fertőznek meg újabb baktériumtörzseket, azok rendszerint túlélik a fertőzést, és gyakran kromoszómájukba beépül a vírus által hozott DNS-darab. A rekombináció során a vírusok vektorok, átvivők
4. Horizontális géntranszfer - a gének átvitelére használatos vektorok parazita genetikai elemek (vírusok, plazmidok, mozgékony genetikai elemek), amelyek ellenállnak az enzimes bontásnak, a sejtek között közlekedhetnek, beépülhetnek a genomba, kiszakadhatnak belőle, a sejtben megsokszorozódhatnak és a környezetben meghatározatlan ideig nyugvó állapotba kerülhetnek. GENETIKAI INFORMÁCIÓ ÁTADÁSÁNAK MÓDJAI 4.