Biológia vázlatok az első konzultáció tananyagához A sejt fogalma: A sejt az élőlények legkisebb alaki és működési egysége. Minden élőlény sejtes felépítésű A sejtek kis méretűek, csak mikroszkóppal láthatók, bennük sejtalkotók vannak Eukarióta (valódi sejtmagvas) sejttípusok sejtalkotói: sejtplazma sejtplazma Növényi sejt Állati sejt A )Sejtplazma: -A sejtek alapanyaga -A többi sejtalkotó is benne található -funkciója: Az intermedier anyagcsere folyamatok egy része itt megy végbe. Pl.: -glikolízis -fehérjeszintézis Az intermedier folyamatok kiindulási anyagai, végtermékei és enzimei is itt találhatóak. B) Sejthártya: -5-10 nm vastagságú biológiai membrán. -A sejtet elhatárolja a környezetétől -Anyagáramlás (diffúzió, ozmózis) a sejt belseje és környezete között -Állati és emberi sejteket csak sejthártya határolja C) Sejtfal : -Más sejteknél a sejthártyára külső, vastag védőburok, sejtfal is rakódik A sejtfal anyaga lehet:
-növényi sejteknél cellulóz -gomba sejteknél kitin -baktérium sejteknél fehérje és szénhidrát. A sejtfal funkciói: -szilárdítás -védelem -anyagforgalom D) Sejten belüli membránok 1.) endoplazmatikus hálózat ( endoplazmatikus membránok ; endoplazmatikus retikulum): o lapos zsákokból álló, egymással összeköttetésben lévő membránrendszer a sejtplazmában. o felszíne lehet: - sima felszínű SER -rögös felszínű RER ( ergasztoplazma ) a riboszómák miatt a fehérjeszintézis színhelye o szénhidrátok, zsírok felépítése ; o a riboszómák az endoplazmatikus membránok fehérjemolekuláihoz kapcsolódnak. o belső üregrendszerében anyagok szállítása és tárolása történik 2.) Golgi készülék: o lapos zsákokhoz hasonló, hajlott membránrendszer, melynek végeiről hólyagok fűződnek le
o működése: -az endoplazmatikus membrán működésével van szoros kapcsolatban -az endoplazmatikus membránon szintetizálódott fehérjék a Golgi készülékbe kerülnek, ahol átalakulnak: szénhidrát láncok kapcsolódnak a felszínükhöz és egy membránba becsomagolva a felhasználási helyükre jutnak E) Lizoszómák: - gömb alakú, lebontó enzimeket tartalmazó sejtalkotók - lebontják a sejtbe került tápanyagokat - a sejt elöregedett sejtalkotóit is lebontják F) Színtestek:-Csak eukarióta növényi sejtekre jellemző sejtalkotók. -Felépítése: -Működése: benne megy végbe a növényi fotoszintézis G) Mitokondriumok: -Minden eukarióta sejtben előforduló sejtalkotók. - Felépítése: -Működése: o a lebontó folyamatok fő színhelye o a mitokondriumok a sejtek fő energiatermelő központjai. H) Sejtmag: -Minden eukarióta sejtben előforduló sejtalkotó(k). -DNS molekulákat is tartalmaz, a tulajdonságok átörökítésében vesz részt Az állati és emberi szövetek
Szövet: Közös eredetű, hasonló felépítésű és működésű sejtek összessége. 1. Hámszövet: sejtjeik szorosan egymás mellett találhatók, vérereket nem tartalmaz. Hámsejtek táplálása a hámszövet alatti vérerekben dús kötőszövetekből történik A tápanyagok hámsejtekhez való juttatása diffúzióval történik A szomszédos hámsejteket egymással keskeny csatornák kötik össze. csoportosítás: Alaktani /Morfológiai/ Működés alapján /Funkcionális/ a, egyrétegű hámszövetek: 93.o./178.ábra 1.Fedőhám: funkciója: szervezet védelme -egy sejtrétegből állnak o egyrétegű laphám o egyrétegű köbhám: 2.Mirigyhám: sejtjei váladékot termelnek kockaszerű sejtek o egyrétegű hengerhám Felépítése: különböző alakú o többmagsoros csillós végkamrákat váladéktermelő hengerhám sejtek vesznek körül. A végkamrákból a váladék kivezetőcsővel ürül. b, többrétegű hámszövetek elnevezésük a legfelső sejtréteg Szerepe: alapján történik. a, kiválasztás /excretio/ o többrétegű el nem szarusodó - a váladék /excretum/ a laphám szervezet számára szükhalak, kétéltűek bőrének ségtelen legfelső rétege pl.: vizelet, verejték b, elválasztás: /secretio/ o többrétegű, elszarusodó lap- 94.o./180.ábra pl. hüllők, madarak, emlősök - a - külső elválasztású miri- bőrének legfels
/ hámszövetek: a termelt váladék kivezető 93.o./178.ábra csővel külső vagy belső felszínre ürül pl.: könnymirigyek, nyálmirigyek, emésztő- 94.o.180.á.többrétegű, elszarusodó laphám mirigyek: hasnyálmirigy külső elválasztású része -belső elválasztású mirigyek: /endocrin mirigyek/ váladékuk a különböző hormonok, amelyek közvetlenül a vérbe jutnak, a vérkeringéssel szállítódnak a célszervhez pl. pajzsmirigy, agyalapimirigy. 3.Érzékhám: érzékszerveinkben található. Funkciója: ingerek felvétele, ingerület kialakulása. 4.Felszívóhám: a vékonybél belső üregében található. Funkciója: tápanyagok felszívása a vérkeringésbe. Kötő- és támasztószövetek 1, - Sejtjeik nem alkotnak összefüggő réteget. - Egymástól távolabb helyezkednek el a sejtek. - Közöttük nagy mennyiségű a sejtközötti állomány.
a, Kötőszövetek: vérereket és idegeket tartalmaz. Funkciói: - táplálja a többi szövetet - összeköti a szomszédos szöveteket - a szervezetben üregkitöltő szerepe van - vékony hártyákat, válaszfalakat képez - sejtközötti állományát főként rostok alkotják A rostok elhelyezkedése szerint: pl.: kollagén rostok /enyvadó/ rugalmas rost rácsrost - lazarostos kötőszövet: pl.: bőr középső /irha/ rétege - tömöttrostos kötőszövet /ínszövet/ rostok szorosan egymás mellett találhatók funkció:- védelem (szem ínhártyája) - izmaink ne szakadjanak el a csonttól Speciális kötőszövetek: 1, Zsírszövet: Nagy, lekerekített zsírsejtek alkotják. A sejtek fő részét zsír tölti ki, emiatt a sejtplazma és a sejtmag kiszorul a sejt széléhez Funkciója: - mechanikai védelem - hőszigetelő - tartalék energiaforrás,
-tápanyagraktár Előfordulása: A bőr 3. rétegében /bőraljában/ jellemző. /szívben, vesében is/, hasi, csípőtájékon 2, Vér: -Sejtközötti állománya a folyékony vérplazma, ebben vannak a sejtes elemek. részt. -Oxigén, széndioxid, tápanyagok, bomlástermékek szállításában vesz b, Támasztószövetek: - Keményebbek, de rugalmasak. - A szervezet vázelemeinek képzésében vesznek részt. b 1, Porcszövet: A porcsejtek egyesével vagy kisebb csoportokba tömörülve helyezkednek el a sejtközötti állományban. egynemű pl.: üvegporc /hyalinporc/ ízületekben rostos pl.: rostosporc csigolya közötti porckorongokban b 2, csontszövet: legkeményebb szövet Szerves állomány Szervetlen állomány 30% osszein 70% - Elágazó nyúlványokkal egymáshoz különböző ásványi sókból áll, amelyek kapcsolódó csontsejtek alkotják, ame- a sejtközötti állományban rakódnak le. lyek koncentrikus körök mentén helyez- Ca 3 (PO 4 ) 2 kalcium-foszfát
kednek el. CaF 2 kalcium-fluorid Mg 3 (PO 4 ) 2 magnézium-foszfát - Sejtközötti állomány fehérje rostjai CaCO 3 kalcium-karbonát Funkció: - csont rugalmasságát biztosítja Funkció: -a csont szilárdságát biztosítja A szervezet összes Ca-tartalmának 90%-a a csontokban található A sejtközötti állományban találhatók a Havers-féle csatornák. Bennük vérerek és idegek futnak. Táplálja a csontsejteket. Izomszövetek Funkciójuk: mozgás Összehúzódásra /kontrakció/ és elernyedésre /relaxáció/ képesek az izmok. Oka: Izomsejtekben fehérjéből felépülő izomfonalak /aktin, miozin/ találhatók. Ezek képesek összehúzódásra és elernyedésre. Az izomfonalak párhuzamosak az izomsejt hossztengelyével. a, Simaizomszövet: -Hosszú, orsó alakú sejtek közepén van a viszonylag nagy sejtmag. -Az izomfonalak a plazmában sűrűn helyezkednek el. -Az izomfonalak a fényt egyformán törik sima. Tulajdonságai: - akaratunktól függetlenül működik - kis erőkifejtésre képes - nem fáradékony Előfordulása: -vérerek falában, -belek fala, -gyomorfal, -méhfal izomzata b, Harántcsíkolt izomszövet:
- sejtjei hosszúak /izomrostok/ - több sejtmag a hosszú sejtekben - több izomrostot egy közös kötőszövet burkol izomrostnyaláb -az izomrostnyalábokat egy kötőszövetes hártya izompólyává kapcsolja össze - az izomsejtekben lévő izomfonalaknak(aktin, miozin) a fényt egyszeresen ill. kétszeresen törő szakaszai szabályszerűen váltakoznak harántcsíkoltság Tulajdonságai: - akaratunkkal szabályozható a működése. -viszonylag nagy erőkifejtésre képes, de fáradékony. Előfordulása: - vázizomzatban c, Szívizomszövet: - A szívizomszövet rostjai elágaznak. Tulajdonságai: - nagy erőkifejtésre képes, nem fáradékony. Előfordulása: - szívfal izomzata Idegszövet: -a külső és belső környezetből származó ingereket fogja fel, -létrehozza a megfelelő válaszreakciókat
A víz szerkezete: o képlete: H 2 O o polaritása: poláris molekula (töltése van) tulajdonságai, biológiai szerepe: o kitűnő oldószere poláris vegyületeknek (aminósavak, fehérjék, glükóz, szerves savak) ill. ionoknak o a víz reakció közeg: a sejt biokémiai reakciói vizes közegben mennek végbe o reakciópartner: -Kondenzáció: a víz biokémiai folyamatokban végtermékként keletkezik, a kisebb molekulák víz hatására nagyobb molekulákká egyesülnek -Hidrolízis: a víz kiindulási anyagként is szerepelhet a biokémiai folyamatokban, a nagyobb molekulák víz hatására kisebbekre bomlanak. Pl.: - monoszaharid kond. diszaharidok + H 2 O (pl.: glükóz) hidr. (pl.: maltóz) o hidrogén kötések kialakítására képes Pl.: -vízmolekulák között
- Fehérjék térszerkezetének kialakítása - Nukleinsavak DNS, RNS) térszerkezetének kialakítása o anyagszállításban is részt vesz a víz a) Diffúzió / hőmozgás, Brown-féle mozgás/: ha két különböző nyomású gáz, vagy két különböző töménységű oldat egymással KÖZVETLENÜL érintkezik, akkor a nagyobb nyomású gáz a kisebbik nyomású gáz felé áramlik, ill. a nagyobb töménységű oldat felől történik főként anyagáramlás a kisebb koncentrációjú oldat felé. b.)ozmózis: két különböző koncentrációjú oldatot egy FÉLIG ÁTERESZTŐ tulajdonságú (szemipermeábilis) HÁRTYA választja el egymástól. A nagy molekulájú oldott anyagokat nem engedi át, a kisebb molekulájú oldószert viszont átengedi. Pl.:- cseresznye felrepedése esőben -lesózott uborka levet enged A lipidek kémiai felépítése és biológiai jelentősége Az élő szervezetekből származó, apoláris oldószerekben (benzin, benzol) oldódó anyagokat lipideknek nevezzük. Csoportosításuk: -egyszerű, neutrális zsírok összetett lipidek, vagy zsírszerű anyagok: lipoidok - foszfatidok -szteroidok - karotinoidok
Neutrális zsírok: -glicerinből és nagy szénatom-számú karbonsavakból/zsírsavakból vízkilépéssel (kondenzáció) keletkező, észter típusú vegyületek. -A szobahőmérsékleten szilárd neutrális zsírokat zsíroknak, a folyékony halmazállapotúakat olajoknak nevezzük. -A zsírok általában állati eredetűek (marhafaggyú, juhfaggyú), a folyékony olajok növényi eredetűek (napraforgóolaj, repceolaj, lenolaj, olívaolaj). A neutrális zsírok biológiai jelentősége: - tápanyag raktározás - hőszigetelő szerepe van - mechanikai védelem - a zsírban oldódó vitaminok (A, D, E, K) raktározása A szénhidrátok felépítése és biológiai jelentősége A szénhidrátok csoportosítása 1.egyszerű cukrok monoszaharidok 2. összetett szénhidrátok 2.a) kettős cukrok /diszaharidok/ 2.b) poliszaharidok 1. Monoszaharidok: Savas hidrolízissel kisebb szénhidrátokra már nem bonthatók. 5 szénatomosak: pentózok o ribóz -előfordulása: ATP, enzimek, RNS o dezoxiribóz -előfordulása: DNS 6 szénatomosak: hexózok o szőlőcukor /glükóz/ C 6 H 12 O 6
-Előfordulása, biológiai jelentősége: A sejtplazmában oldott állapotban megtalálható, mert a sejtek fő tápláléka. A vérplazmában oldott állapotban megtalálható (az embernél a normális vércukorszint 5mmol/l). Di- és poliszaharidok alkotó molekulája. o gyümölcscukor /fruktóz/ -Előfordulása, biológiai jelentősége: cukorbetegek is fogyaszthatják. a méz ikrásodásakor a fruktóz kikristályosodik; a férfiak hímivarsejtjeinek mozgásához fruktóz szükséges 2.a.) Diszacharidok /kettős cukrok/ Keletkezésük: 2 monoszacharidból, vízkilépéssel, éterkötés kialakulása közben o maltóz /malátacukor/ Előfordulása, és biológiai jelentősége: Mindig olyan növényi részekben képződik, ahol előzőleg keményítőmolekulák bontása történt, leggyakrabban csírázó magvakban, mivel ezek keményítőt tárolnak. Hidrolízissel a maltóz tovább bontható glükóz molekulákra o Szacharóz /répacukor, nádcukor/ A növények nedvében van, a legnagyobb mennyiségben a cukorrépában ill a cukornádban Az emberi táplálkozás szempontjából a legfontosabb cukor. 2. b.) Poliszacharidok Keletkezésük: Sok monoszacharid kapcsolódik össze egymással vízkilépéssel, éterkötés kialakulásával. o keményítő Sok glükózból /maltózból/ felépülő összetett szénhidrát. Spirál alakú Előfordulása, és biológiai jelentősége: Fotoszintézis végterméke, növényi tartalék tápanyag. Burgonyagumókban, a gabonamagvakban pl.: búza, árpa, rizs, található meg és a pillangósvirágú növények magvában. pl.: bab, borsó,.
o glikogén Sok glükózból /maltózból/ felépülő, sűrűn elágazó összetett szénhidrát. Előfordulása, és biológiai jelentősége: Tartalék tápanyag az állatokban és az emberben legnagyobb mennyiségben a májban és az izomban. o cellulóz: Sok glükózból kialakuló hosszú, egyenes, szál alakú molekula. Előfordulása, és biológiai jelentősége: A növényi sejtfal fő alkotó része a Földön a leggyakoribb szerves vegyület A fehérjék -A fehérjék 20 féle aminosavból épülnek fel vízkilépéssel, (kondenzációval) amidkötés /v. peptidkötés/ kialakulásával. -nagyon fontos a fehérjék aminosav sorrendje. Ha ebben változás történik /sorrendi v. minőségi csere/, akkor egy új tulajdonságú fehérje fog keletkezni. -Az élő szervezetben az aminosav sorrendet a DNS átörökítő képessége biztosítja. -Elsődleges szerkezet: Az aminósavak kapcsolódási sorrendje (aminósav szekvencia) -Fehérjék stabilitása A fehérjék csak optimális körülmények között stabilak, csak így képesek a különböző működéseket elvégezni. -hőmérséklet emelkedés (MAGAS LÁZ!) a fehérjéket -kémhatás változás /ph változás/ kicsapják -sóhatás: Fehérjék előfordulása, és biológiai jelentősége: pl.:- albuminok / tojásfehérjében, vérplazmában/ -kollagén /bőrben/ -aktin /izomban/ -miozin /izomban/ -enzimek /biokémiai folyamatok katalizátorai/ -kazein: / tejfehérje/ aminosavak + foszforsav -mucin: / nyálban/ aminosav+ szénhidrát -hemoglobin: vörös vérsejtekben található fehérje, légzési gázokat szállítja -lipoproteidek: biológiai membránokban
-nukleoproteidek: aminosavak+ nukleinsavak, kromoszóma nukleotidokból állnak A nukleinsavak DNS nukleotidok RNS nukleotidok - foszforsav (H 3 PO 4 ) - foszforsav (H 3 PO 4 ) - pentóz: dezoxiribóz - pentóz: ribóz - N tartalmú szerves bázis valamelyike adenin 9atomos,gyűrűs, adenin guanin purin bázisok guanin citozin 6atomos gyűrűs citozin timin pirimidin bázisok uracil A dezoxiribonukleinsav ( DNS) A DNS molekulája 2 cukorfoszfát láncból áll, amelyek egymáshoz képest 180 -kal el vannak fordulva. A cukorfoszfát láncokat a bázisok között kialakuló H- kötések tartják párhuzamosan. A DNS egyik szálának ismeretében a másik szál bázissorrendje is felírható. A DNS kettős lánca a hossztengelye mentén megcsavarodik és így jön létre a DNS kettős spirális szerkezete. A nukleotidok bázissorrendje hozza létre a DNS lánckonformációját /térszerkezetét/. A DNS biológiai jelentősége: örökítőanyag A ribonukleinsav (RNS)
Az RNS molekuláját 1 poli-nukleotid lánc építi fel.. Fajtái: -riboszómális RNS (rrns) A riboszóma nevű sejtalkotóban, melyek felszínén történik a fehérjeszintézis -messenger RNS ( mrns) A sejtmagban képződik a DNS egyik száláról, a sejtmaghártya pórusain keresztül a sejtplazmába kerül. A fehérje molekulák aminosav sorrendjét határozza meg. -transzfer RNS (trns) Szállító RNS, a hozzá kapcsolódó aminosavakat szállítja a riboszóma felszínére. Az ATP (energiatároló vegyület) szintén nukleotid típusú Az enzimek egy része szintén nukleotid típusú Biokémiai folyamatok Az élő szervezetekben biokémiai folyamatok játszódnak le, ezek összességét intermedier anyagcsere-folyamatoknak nevezzük. 1. Felépítő folyamatok: Energiaigényes folyamatok. Az Energianyerés formái: a) Autotróf élőlények a/ 1 Fotoszintetizálók (fotoautotrófok, fototrófok) Az Energiát (Nap)fényenergiából nyerik. Pl.: zöld növények zöld színanyagok Szervetlen anyagokból -------------------------- szerves anyagok +O 2 (szénhidrátok) enzimek, (Nap)fény E a/ 2 Kemoszintetizálók ( kemoautotrófok, kemotrófok) Az Energiát szervetlen anyagok oxidációjából nyerik. Pl. nitrifikáló baktériumok b) heterotróf élőlények: Az Energiát lebontó folyamataikból nyerik. c)minden élőlény képes Energiát nyerni lebontó folyamataiból is.
2. Lebontó folyamatok: Energiatermelő folyamatok. A felépítő folyamatokkal ellentétes folyamatok. szerves anyagok +O 2 ---- enzimek ------------- Szervetlen anyagok +Energia (szénhidrátok) oxigén CO 2 + H 2 O felszabadulás széndioxid+ víz Az enzimek Az élő szervezetek hőmérsékletén az enzimek (ezek mindig fehérje jellegű molekulák) katalizálják, (elősegítik) a biokémiai folyamatokat, tehát biokatalizátorok Az enzimek kisebb aktiválási energiájú reakcióutat tesznek lehetővé. Enzimek alkalmazásakor megnövekszik a reakció sebessége.
Az enzimhatás lényege Az enzimeknek van egy speciális aminosav-oldallánc csoportosulásuk. Ezt nevezzük aktív centrumnak, amely csak egy, vagy egyfajta anyag (szubsztrát) megkötését és átalakítását teszi lehetővé: enzimek fajlagossága. Kis mennyiségű enzim, nagy mennyiségű anyag átalakítására képes. Miután megtörtént az átalakítás, a képződött termék leválik az aktív centrumról, és az enzim újabb szubsztrát átalakulását teszi lehetővé. Az enzimek fajspecifikusak: különböző fajokban ugyanannak az anyagnak az átalakítására másfajta enzimek képesek.