Kémiai reakció aktivációs energiájának változása enzim jelenlétében

Kémiai reakció aktivációs energiájának változása enzim jelenlétében

1 A szubsztrátok belépnek az aktív centrumba; Az enzim alakja megváltozik, hogy az aktív hely beburkolja a szubsztrátokat. 2 A szubsztrátok gyenge kötésekkel (hidrogén kötés, ionos interakció) kötődnek az aktív centrumhoz Szubsztrátok Enzim-szubsztrát komplex 3 Az aktív hely csökkenti az E A -t és ígyfelgyorsítja a reakciót. 6 Aktív hely újra elérhető a szubsztrát molekulák számára. Enzim Enzim-szubsztrát ciklus 5 A termékek leválnak. 4 A szubsztrátok termékekké alakulnak. Termékek

Hidrofób és van der Waals kölcsönhatások Hidrogén kötés Polipeptid gerinc Diszulfid híd Lehetséges kémiai kölcsönhatások egy polipeptidláncon belül Ionos kötés

Baktérium szerkezete Fimbriae/Rojtok Nukleoid Riboszóma Plazma membrán Bakteriális kromoszóma Sejtfal Tok (a) Egy tipikus pálcika alakú baktérium Ostor 0,5 µm (b) Bacillus coagulans baktérium TEM képe

Állati sejt szerkezete EndoplazmatikusRetikulum (ER) Durva felszínű ER Sima felszínű ER Ostor Sejtmaghártya Magvacska Kromatin SEJTMAG Centroszóma Plazma membrán SEJTVÁZ: Mikrofilamentum Intermedier filamentum Mikrotubulus Riboszómák Mikrovillusok Peroxiszóma Golgi apparátus Mitokondrium Lizoszóma

SEJTMAG Sejtmaghártya Magvacska Krimatin Durvafelszínű endoplazmatikus retikulum Sima felszínű endoplazmatikus retikulum Riboszómák Növényisejt szerkezete Golgi apparátus Központi vakuólum Mikrofilamentum Intermedier filamentum Mikrotubulus SEJTVÁZ Mitokondrium Peroxiszóma Plazma membrán Kloroplasztisz Sejtfal Plazmodezma

külvilág (extra celluláris tér) Plazmamembrán szerkezete (a) A plazmamembrán TEM képe A sejt belseje (intracelluláris tér) 0.1 µm Szénhidrát oldalláncok Hidrofil regió Hidrofób regió Hidrofil regió Foszfolipidek Fehérjék (b) A plazma membrán szerkezete

Sejtmag és sejtmaghártya szerkezete 1 µm Nukleólusz Kromatin Nukleusz Sejtmaghártya: belső membrán külső membrán Sejtmag pórus Pórus komplex A sejtmaghártya felszíne Riboszóma DER 1 µm 0.25 µm Pórus kmplexek (TEM) Nukleáris lamina (TEM)

Endoplazmatikus retikulum szerkezete DER SER Sejtmaghártya ER lúmen Ciszternák Riboszómák Transzport vezikula SER DER Tranzícionális ER 200 nm

A Golgi-apparátus szerkezete cisz oldal ( fogadó oldal) Ciszternák 0.1 µm transz oldal ( küldő oldal) Golgi apparátus TEM képe

Membrán- és szekréciós fehérjék útja Transzmembrán glikoprotein Szekréciós protein Golgi apparátus ER ER lumene Vezikula Glikolipid Plasma membrán: Citoplazmatikus oldal Extracelluláris oldal Transzmembrán glikoprotein Membrán glikolipid Szerretált fehérje

A mitokondrium szerkezete Intermembrán tér külső membrán szabad riboszómák a mitokondriális mátrixban belső membrán Kriszták Mátrix 0.1 µm

A kloroplasztisz szerkezete riboszómák Sztroma Belső és külső membránok gránum tilakoid 1 µm

Transzport vezikulák szállítása a mikrobulusokon ATP Vezikula A motor fehérje receptora/adaptere (a) Motor fehérje (ATP-t igényel) Mikrotubulus Mikrotubulus Vezikula 0.25 µm

Centroszóma A centroszóma és a centriólumok szerkezete Mikrotubulus Centriólumok 0,25 µm Egy centriólum hosszmetszete Mikrotubulusok Egy centriólum keresztmetszete

A csilló szerkezete 0.1 µm Külső mikrotubulus duplet Dinein fehérje Plazma membrán Központi mikrotubulus Küllő Mikrotubulusok Plazma membrán (b) A csilló keresztmetszete Fehérje keresztkapcsolatok a dupletek között Alapi test 0.5 µm (a) A csilló hosszmetszete 0.1 µm Triplet (c) Az alapi test keresztmetszete

A növényi sejtfal Másodlagos sejtfal Elsődleges sejtfal Közép lemez 1 µm Központi valuólum Citoszól Plazma membrán Növényi sejtek sejtfalai Plazmodezma

A plazmamembrán és az extracelluláris mátrix Kollagén EXTRACELLULÁRIS FOLYADÉK Proteoglikán komplex Poliszaharid molekula Szénhidrát Fibronektin mag fehérje Integrin Plazma membrán Proteoglikán komplex Proteoglikán molekula Mikrofilamentumok CiTOPLASMA

A sejtkapcsoló struktúrák A szoros kapcsolat megakadályozza a folyadékok keresztülhaladását a sejtek között Szoros kapcsolat 0.5 µm Szoros kapcsolat Intermedier filamentumok Dezmoszóma Rés kapcsolat Dezmoszóma 1 µm Sejtek közötti tér Szomszédos sejtek plazmamembránja Extracelluláris mátrix Rés kapcsolat 0.1 µm

Állati és növényi sejt viselkedése különböző ozmolalitású oldatokban (a) Állati sejt Hipotóniás oldat Izotóniás oldat Hipertóniás oldat H 2 O H 2 O H 2 O H 2 O Lízis Normál Zsugorodás (b) Növényi sejt H 2 O Cell wall H 2 O H 2 O H 2 O Turgor (normál) Petyhüdt Plazmolizált Osmosis

Fagocitózis Amőba állába Extracelluláris folyadék Álláb oldott anyag Bakterium Táplálék vakuóla 1 µm Nagy méretű részecskék bejutása a sejtbe: Fagocitózis Pinocitózis Receptor mediált endocitózis táplálék vagy más részecske Táplálék vakuóla CITOPLAZMA

PINOCITÓZIS 0.5 µm Plazma membrán vezikula

Receptor-Mediált Endocitózis Plazma membrán burok fehérje Ligandum Receptor burok fehérje 0.25 µm burkolt betűrődés burkolt vezikula

Intracelluláris Receptor szignalizációja Hormon (tesztoszteron) EXTRACELL. TÉR Receptor fehérje Plazma membrán Hormonreceptor komplex mrns DNS NUKLEUSZ új fehérje CITOPLAZMA

Membrán receptor szignalizációja EXTRACELLULÁRIS TÉR Plazmamembrán CITOPLAZMA 1 Jelfogás 2 Átvitel 3 Válasz Receptor A jelátviteli útvonal relé molekulái A sejtválasz kiváltása Jel molekula

Ligandum A foszforilációs kaszkád Receptor Aktivált továbbító molekula Inaktív protein kináz 1 Aktív protein kináz 1 Inaktív protein kináz 2 P i ATP PP ADP Aktív protein kináz 2 P Inaktív protein kináz 3 P i ATP PP ADP Aktív protein kináz 3 P Inaktív protein ATP PP ADP Aktív protein P Sejtválasz P i

Elsődleges és másodlagos hírvivő a jelátvitelben Elsődleges hírvivő (pl. adrenalin) G fehérje Adenilát cikláz G fehérje-kapcsolt receptor GTP ATP camp Másodlagos hírvivő Protein kináz A Sejtválaszok

Növekedési faktor hatása a génkifejeződésre (növekedési faktor jelátvitele) Növekedési faktor Receptor Jelfogás Foszforilációs kaszkád Átvitel CITOPLAZMA Inaktív transzkripciós faktor DNS Aktív transzkripciós faktor P Válasz Gén NUKLEUSZ mrna

A sejtciklus és a mitózis Citokinézis G 1 P S Mitozis G 2 mitotikus (M) fázis Telofázis and Citokinézis Profázis Anafázis Metafázis Prometafázis

Génkifejeződés a pro- és az eukariótákban Sejtmaghártya Transzkripció DNS RNS processzálás Pre-mRNS Transzkripció DNS mrns Transzláció mrns Riboszóma Transzláció Riboszóma Polipeptid polipeptid (a) Prokarióta sejt (b) Eukarióta sejt

RNS processzálás: elsődleges átirat végmódosításai G P P P 5 sapka 5 Protein-kódoló poliadenilációs 5 szakasz szignál 3 UTR Start kodon Stop kodon 3 AAUAAA UTR AAA AAA Poli-A farok UTR: nem transzlálódó régió

RNS splicing Pre-mRNS kodon számok 5 Exon Intron Exon 5 Cap 1-30 31-104 Intron Exon 105-146 Az intronok kivágódnak és az exonok összeillesztődnek 3 Pol-A farok UTR: nem transzlálódó régió mrns 5 Cap 5 UTR 1-146 kódoló szakasz Poli-A farok 3 UTR

Transzláció I.: iniciáció iniciátor trns 5 mrns Start kodon mrns kötőhely 3 U A C 5 5 A U G3 3 GTP kis riboszómális alegység P i + GDP 5 P hely E nagy riboszómális alegység 3 transzlációs iniciációs komplex A

Transzláció II.: elongáció Amino terminális mrns Riboszóma kész fogadni a következő trns-t 5 E P A hely hely 3 GTP GDP + P i E E P A P A GDP + P i GTP E P A

Transzláció III.: termináció Release faktor szabad polipeptid 5 5 3 5 3 2 GTP 3 Stop kodon (UAG, UAA, or UGA) 2 GDP + 2 P i

Poliriboszóma növekvő polipeptid kész polipeptid érkező riboszomális alegységek (a) mrns (5 vég) mrns (3 vég) Riboszómák mrns (b) 0.1 µm

Transzláció: Membrán és export fehérjék szintézise a DER-en 1 Riboszóma mrns 4 5 SRP ER LUMEN Szignál peptid 2 SRP receptor fehérje transzlokációs komplex 3 Szignál peptid lehasad ER membrán Protein 6 CITOSZÓL

Trp operon működése Promóter Promóter trp operon Az operon génjei DNS trpr trpe trpd trpc trpb trpa Regulátor gén mrns 5 3 RNS polimeráz Operator Start kodon Stop kodon mrns 5 E D C B A Fehérje Inactív represszor (a) Triptofán hiányzik, represszor inaktív, operon bekapcsolva DNS mrns Fehérje Triptofán (korepresszor) (b) Triptofán jelen van, represszor aktív, operon off Nem készül RNS Aktív represszor Polipeptid alegységek,melyek a triptofán bioszintézis enzimjeit alkotják Például az E. coli képes a triptofán aminosav bioszintézisére Alapállapotban a trp operon ON állapotban van, és a triptofán szintézis génjei átíródnak Ha a triptofán jelen van, köt a trp represszorhoz, ami kikapcsolja a trp operont A represszot csak a korepresszor triptofán jelenlétében aktív

DNS mrns Protein Regulátor gén 5 laci 3 Promóter RNS polimeráz Aktív represszor Operator (a) laktóz hiányzik, represszor aktív, operon off lacz Nincs RNS képzés A lac (laktóz - tejcukor) operon egy indukálható operon és olyan géneket tartalmaz, melyek a laktóz metabolizmusához kellenek alapállapotban a lac represszor aktív és a lac operont kikapcsolt állapotban tartja Az induktornak nevezett molekula inaktiválja a represszort és a lac operont bekapcsolja lac operon DNS laci lacz lacy laca RNS polimeráz mrns 5 3 mrns 5 Protein b-galaktozidáz Permeáz Transzacetiláz Allolaktóz (induktor) Inaktív represszor (b) laktóz jelen van, represszor inaktív, operon on Lac operon működése

Szignal DNS Sapka RNS Gene NUKLEUSZ kromatin kromatin midifikácó: DNS kicsomagolása Hiszton acetiláció és DNS demetiláció Gén elérhető a transzkripcióra Transzkripció Exon elsődleges átirat Intron RNS processzálás Farok mrns a sejtmagban Transzport Az eukarióta génexpresszió lépései és szabályozása CITOPLAZMA mrns a citoplazmában Az mrns lebomlása Transzláció Polipeptide Fehérje módosítás, pl. hasítás vagy kémiai modifikáció A fehérje lebonlása Aktív fehérje A sejt megfelelő pontjára szállítás Sejtfunkció (pl. enzimatikus aktivitás, szerkezeti funkció)

Egy tipikus eukarióta gén szerkezete Enhanszer (disztális szabályozó elemek) DNS Proximális szabályozó elemek Poli-A Transzkripció szignál Transzkripció start helye szekvencia terminációs régiója Exon Intron Exon Intron Exon Upstream elsődleges RNS átirat (pre-mrns) Promóter 5 Transzkripció Downstream Poli-A szignál Exon Intron Exon Intron Exon az elsődleges átirat levágott RNS processzálás 3 vége Intron RNS Kódoló szakasz mrns G P P P 5 Sapka5 UTR Start kodon Stop kodon 3 UTR AAA AAA Poli-A farok 3

Replikáció pro- és eukariótákban (a) Replikációs origó E. coli sejtben Replikációs origó kétszálú DNS molekula szülői( templát) szál Replikációs buborék leány (új) szál Replikációs villa (b) Replikációs origók egy eukarióta sejtben Replikációs origó Szülői (templát) szál buborék kétszálú DNS molekula leány (új) szál replikációs villa két leány DNS molekula két leány DNS molekula 0.5 µm 0.25 µm

A replikációs villa szerkezete vezető szál Áttekintés replikációs origó késlekedő szál vezető szál késlekedő szál replikáció iránya vezető szál 5 DNS pol III 3 eredeti DNS 3 Primer 5 3 Primáz 5 DNS pol III 4 3 5 késlekedő szál DNS pol I DNS ligáz 3 2 1 3 5

Magyarázat Haploid (n) Diploid (2n) n ivarsejtek n Életmenet az állatoknál n MEIÓZIS FERTILIZÁCIÓ 2n Zigóta 2n Diploid soksejtű szervezet Mitózis (a) Állatok

Magyarázat Haploid (n) Diploid (2n) Életmenet a növényeknél Haploid soksejtű szervezet (gametofiton) Mitozis n Mitozis n n n Spórák ivarsejtek MEIÓZIS n FERTILIZÁCIÓ 2n Diploid soksejtű szervezet (sporofiton) 2n Mitózis Zigóta (b) Magasabbrendű növények és számos alga

Magyarázat Haploid (n) Diploid (2n) Életmenet a gombáknál Hapliod egysejtű vagy többsejtű szervezet n Mitozis n n Mitozis n ivarsejtek n MEIÓZIS FERTILIZÁCIÓ 2n Zigóta (c) A legtöbb gomba és számos egysejtű

A mitózis és a meiózis összehasonlítása MITÓZIS MEIÓZIS Szülői sejt Kiazma MEIÓZIS I Profázis Megkettőződött kromoszóma Kromoszóma kettőződés 2n = 6 Kromoszóma kettőződés Profázis I Homológ kromoszóma pár Metafázis Metafázis I Anafázis Telofázis Leánysejtek meiózis I. után Anafázis I Telofázis I Haploid n = 3 2n Leánysejtek 2n n n n n Leánysejtek MEIÓZIS II