Kémiai reakcióaktivációs...
Transcript of Kémiai reakcióaktivációs...
Kémiai reakció aktivációs energiájának változásaenzim jelenlétében
Szubsztrátok
Enzim
A termékekleválnak.
Termékek
A szubsztrátok termékekkéalakulnak.
Az aktív hely csökkenti az EA-tés így felgyorsítjaareakciót.
A szubsztrátok gyenge kötésekkel(hidrogén kötés,ionos interakció)kötődnekaz aktív centrumhoz
A szubsztrátok belépnek az aktív centrumba; Az enzim alakja megváltozik, hogy az aktív helybeburkoljaaszubsztrátokat.
Aktívhely újraelérhető
a szubsztrátmolekulák
számára.
Enzim-szubsztrátkomplex
5
3
21
6
4
Enzim-szubsztrátciklus
Polipeptidgerinc
Hidrofób ésvanderWaalskölcsönhatások
Diszulfid híd
Ionos kötés
Hidrogénkötés
Lehetséges kémiaikölcsönhatások egypolipeptidlánconbelül
Fimbriae/Rojtok
Nukleoid
Riboszóma
Plazma membrán
Sejtfal
Tok
Ostor
Bakteriáliskromoszóma
(a) Egy tipikuspálcika alakúbaktérium
(b) Bacilluscoagulansbaktérium TEMképe
0,5µm
Baktériumszerkezete
Endoplazmatikus Retikulum (ER)
Sima felszínű ERDurva felszínű EROstor
Centroszóma
SEJTVÁZ:MikrofilamentumIntermedierfilamentum
Mikrotubulus
Mikrovillusok
Peroxiszóma
MitokondriumLizoszóma
Golgiapparátus
Riboszómák
Plazmamembrán
Sejtmag-hártya
Magvacska
Kromatin
SEJTMAG
Állati sejt szerkezete
SEJTMAGSejtmaghártyaMagvacskaKrimatin
Durva felszínű endoplazmatikusretikulum
Sima felszínű endoplazmatikusretikulum
Riboszómák
Központivakuólum
MikrofilamentumIntermedierfilamentumMikrotubulus
SEJTVÁZ
Kloroplasztisz
PlazmodezmaSejtfal
Plazmamembrán
Peroxiszóma
Mitokondrium
Golgiapparátus
Növényi sejt szerkezete
A plazmamembrán TEM képe(a)
(b) A plazma membrán szerkezete
külvilág (extra celluláris tér)
A sejt belseje(intracelluláris tér) 0.1 µm
Hidrofilregió
Hidrofóbregió
Hidrofilregió Foszfolipidek Fehérjék
Szénhidrát oldalláncok
Plazmamembrán szerkezete
NukleóluszNukleusz
DER
Nukleáris lamina(TEM)
1µm
1µm
0.25µm
Riboszóma
Póruskomplex
Sejtmag pórus
külső membránbelső membránSejtmaghártya:
Kromatin
Asejtmaghártyafelszíne
Pórus kmplexek (TEM)
Sejtmag és sejtmaghártya szerkezete
SER
DER Sejtmaghártya
Tranzícionális ER
DERSERTranszport vezikulaRiboszómák
CiszternákERlúmen
200nm
Endoplazmatikusretikulumszerkezete
cisz oldal(“fogadó”oldal)
Ciszternák
transz oldal(“küldő” oldal) Golgiapparátus TEMképe
0.1µm
AGolgi-apparátusszerkezete
Transzmembránglikoprotein
ERER lumene
Glikolipid
Plasma membrán:Citoplazmatikus oldal
Extracelluláris oldal
Szekréciósprotein
Golgiapparátus
Vezikula
Transzmembránglikoprotein Szerretált
fehérjeMembránglikolipid
Membrán- és szekréciós fehérjék útja
szabad riboszómákamitokondriálismátrixban
Intermembrán térkülsőmembrán
belsőmembránKriszták
Mátrix
0.1µm
Amitokondrium szerkezete
riboszómák
tilakoid
Sztroma
gránum
Belső és külsőmembránok
1µm
Akloroplasztisz szerkezete
VezikulaATP
Amotorfehérjereceptora/adaptere
MikrotubulusMotorfehérje(ATP-tigényel)
(a)
Mikrotubulus Vezikula 0.25µm
Transzport vezikulák szállításaa mikrobulusokon
Centroszóma
Mikrotubulus
Centriólumok0,25µm
Egy centriólumhosszmetszete
Mikrotubulusok Egy centriólumkeresztmetszete
Acentroszómaés acentriólumokszerkezete
0.1µm
Triplet
(c)Az alapi testkeresztmetszete
(a) Acsillóhosszmetszete
0.5µm
Plazmamembrán
Alapi test
Mikrotubulusok
(b) Acsillókeresztmetszete
Plazmamembrán
Külső mikrotubulusdupletDinein fehérjeKözpontimikrotubulusKüllő
Fehérje kereszt-kapcsolatok adupletekközött
0.1µmAcsilló szerkezete
MásodlagossejtfalElsődleges sejtfal
Közép lemez
Központi valuólumCitoszól
Plazma membrán
Növényi sejteksejtfalai
Plazmodezma
1µm
Anövényi sejtfal
EXTRACELLULÁRISFOLYADÉKKollagén
Fibronektin
Plazmamembrán
Mikro-filamentumok
CiTOPLASMA
Integrin
Proteoglikánkomplex
Poliszaharidmolekula
Szénhidrát
magfehérje
Proteoglikánmolekula
Proteoglikánkomplex
Aplazmamembrán és az extracelluláris mátrix
Szoroskapcsolat
0.5µm
1µmDezmoszóma
Rés kapcsolatExtracellulárismátrix
0.1µm
Szomszédos sejtekplazmamembránja
Sejtekközöttitér
Réskapcsolat
Dezmoszóma
Intermedierfilamentumok
Szoros kapcsolat
Aszoros kapcsolatmegakadályozzaafolyadékok keresztülhaladását asejtek között
Asejtkapcsoló struktúrák
Hipotóniásoldat
Osmosis
Izotóniásoldat
Hipertóniásoldat
(a) Állati sejt
(b) Növényi sejt
H2O H2O H2O H2O
H2O H2O H2O H2OCell wall
Lízis Normál Zsugorodás
Turgor (normál) Petyhüdt Plazmolizált
Állati és növényi sejt viselkedése különbözőozmolalitásúoldatokban
Álláb
oldott anyag
“táplálék”vagy másrészecske
Táplálékvakuóla
CITOPLAZMA
Extracellulárisfolyadék
Amőba állába
BakteriumTáplálék vakuóla
Fagocitózis
1 m
m
Nagyméretű részecskék bejutása asejtbe:
• Fagocitózis• Pinocitózis• Receptormediált endocitózis
Plazmamembrán
vezikula
0.5 m
m
PINOCITÓZIS
Receptor
0.25
mm
Receptor-Mediált Endocitózis
Ligandum
burok fehérje
burkoltbetűrődés
burkoltvezikula
burokfehérje
Plazmamembrán
Hormon(tesztoszteron)
Receptorfehérje
Plazmamembrán
EXTRACELL. TÉR
Hormon-receptorkomplex
DNS
mRNS
NUKLEUSZ
CITOPLAZMA
új fehérje
IntracellulárisReceptorszignalizációja
Jelfogás Átvitel Válasz
ReceptorA sejt-válaszkiváltása
321
PlazmamembránEXTRACELLULÁRISTÉR
CITOPLAZMA
Jel molekula
A jelátviteli útvonal relé molekulái
Membrán receptorszignalizációja
Receptor
Ligandum
Aktivált továbbítómolekula
Inaktívprotein kináz
1 Aktívprotein kináz
1
Aktívprotein kináz
2
Aktívprotein kináz
3
Inaktívprotein kináz
2
Inaktívprotein kináz
3
Inaktívprotein
Aktívprotein Sejtválasz
ATPADP
ATPADP
ATPADP
PP
PP
PP
P
P
P
P i
P i
P i
Afoszforilációs kaszkád
G fehérje
Elsődleges hírvivő(pl. adrenalin)
G fehérje-kapcsoltreceptor
Adenilátcikláz
Másodlagoshírvivő
Sejtválaszok
Proteinkináz A
GTP
ATPcAMP
Elsődleges ésmásodlagoshírvivő ajelátvitelben
Növekedési faktor
ReceptorJelfogás
Átvitel
CITOPLAZMA
Válasz
Inaktívtranszkripciósfaktor
Aktívtranszkripciósfaktor
DNS
NUKLEUSZ mRNA
Gén
Foszforilációskaszkád
P
Növekedési faktor hatása agénkifejeződésre(növekedési faktor jelátvitele)
Mitozis
Citokinézis
mitotikus (M) fázis
G1
G2
S
Telofázis andCitokinézis
AnafázisMetafázis
Prometafázis
Profázis
PAsejtciklus és amitózis
DNS
mRNSRiboszóma
Polipeptid
Transzkripció
Transzláció
Transzkripció
Transzláció
polipeptid
Riboszóma
DNS
mRNS
Pre-mRNSRNS processzálás
(a) Prokarióta sejt (b) Eukarióta sejt
Sejtmag-hártya
Génkifejeződés apro- és azeukariótákban
Protein-kódolószakasz
poliadenilációsszignál
5¢ 3¢
3¢5¢ 5¢sapka UTR Startkodon
G P P P
Stopkodon UTR
AAUAAA
Poli-A farok
AAA AAA…
UTR:nem transzlálódó régió
RNSprocesszálás:elsődleges átirat végmódosításai
5¢Exon Intron Exon5¢CapPre-mRNS
kodonszámok 1-30 31-104
mRNS 5¢Cap
5¢
Intron Exon
3¢UTR
Az intronok kivágódnak ésaz exonok összeillesztődnek
3¢
105-146
Pol-A farok
kódolószakasz
Poli-A farok
UTR1-146
UTR:nem transzlálódó régió
RNSsplicing
iniciátortRNS
mRNS
5¢
5¢3¢Start kodon
kisriboszómálisalegység
mRNS kötőhely
3¢
transzlációs iniciációs komplex
5¢ 3¢3¢U
UA
A GC
P
P hely
i+
GTP GDP
nagyriboszómálisalegység
E A
5¢
Transzláció I.:iniciáció
Amino terminális
mRNS
5¢
E
Ahely
3¢
E
GTP
GDP +P i
P A
E
P A
GTP
GDP +P i
P A
E
Riboszóma kész fogadnia következő tRNS-t
Phely
Transzláció II.:elongáció
Releasefaktor
Stop kodon(UAG, UAA, or UGA)
3¢
5¢
3¢
5¢
szabadpolipeptid
2 GTP
5¢
3¢
2 GDP +2 iP
Transzláció III.:termináció
készpolipeptid
érkezőriboszomális
alegységek
mRNS(5¢vég) mRNS
(3¢vég)(a)
Riboszómák
mRNS
(b) 0.1 mm
növekvőpolipeptid
Poliriboszóma
Riboszóma
mRNSSzignálpeptid
SRP
1
SRPreceptorfehérje
transzlokációskomplex
ERLUMEN
2
3
45
6
Szignálpeptidlehasad
CITOSZÓL
Protein
ERmembrán
Transzláció:Membrán és exportfehérjék szintézise aDER-en
Promóter
DNS
Regulátorgén
mRNS
trpR
5¢
3¢
Fehérje Inactívrepresszor
RNSpolimeráz
Promóter
trp operon
Az operon génjei
Operator
mRNS 5¢
Start kodon Stop kodon
trpE trpD trpC trpB trpA
E D C B A
Polipeptid alegységek,melyek a triptofán bioszintézisenzimjeit alkotják
(a) Triptofán hiányzik, represszor inaktív, operon bekapcsolva
(b) Triptofán jelen van, represszor aktív, operon off
DNS
mRNS
Fehérje
Triptofán(korepresszor)
Aktívrepresszor
Nemkészül
RNS
• Például az E. coli képes a triptofánaminosav bioszintézisére
• Alapállapotban a trp operon “ON” állapotban van, és a triptofánszintézis génjei átíródnak
• Ha a triptofán jelen van, köt a trprepresszorhoz, ami kikapcsolja a trp operont
• A represszot csak a korepresszortriptofán jelenlétében aktív
Trp operonműködése
(a) laktóz hiányzik, represszor aktív, operon “off”
(b) laktóz jelen van, represszor inaktív, operon “on”
Regulátorgén
PromóterOperator
DNS lacZlacI
lacI
DNS
mRNS5¢
3¢
NincsRNSképzés
RNSpolimeráz
AktívrepresszorProtein
lac operon
lacZ lacY lacADNS
mRNS5¢
3¢
Protein
mRNS 5¢
Inaktívrepresszor
RNS polimeráz
Allolaktóz(induktor)
b-Galaktozidáz Permeáz Transzacetiláz
• A lac (laktóz - tejcukor) operon egyindukálható operon és olyan génekettartalmaz, melyek a laktózmetabolizmusához kellenek
• alapállapotban a lac represszor aktívés a lac operont kikapcsoltállapotban tartja
• Az induktornak nevezett molekulainaktiválja a represszort és a lac operont bekapcsolja
Lacoperonműködése
Szignal
NUKLEUSZkromatin
kromatin midifikácó:DNS kicsomagolásaHiszton acetiláció és
DNS demetilációDNS
Gene
Gén elérhető atranszkripcióra
RNS Exonelsődleges átirat
Transzkripció
IntronRNS processzálás
SapkaFarok
mRNS a sejtmagban
Transzport
CITOPLAZMAmRNS a citoplazmában
TranszlációAz mRNSlebomlása
PolipeptideFehérje módosítás, pl.hasítás vagy kémiai
modifikáció
Aktív fehérjeA fehérjelebonlása
A sejt megfelelőpontjára szállítás
Sejtfunkció (pl.enzimatikus aktivitás,szerkezeti funkció)
Az eukarióta génexpresszió lépései ésszabályozása
Enhanszer(disztális szabályozó
elemek)DNS
Upstream Promóter
Proximálisszabályozó
elemekTranszkripció
start helyeExon Intron Exon ExonIntron
Poli-Aszignál
szekvenciaTranszkripcióterminációs
régiója
DownstreamPoli-Aszignál
Exon Intron Exon ExonIntron
Transzkripció
az elsődlegesátirat levágott3¢vége
5¢elsődleges RNS
átirat(pre-mRNS)
Intron RNS
RNS processzálás
mRNSKódoló szakasz
5¢Sapka5¢UTRStart
kodonStop
kodon 3¢UTR
3¢
Poli-Afarok
PPPG AAA ×××AAA
Egy tipikus eukarióta gén szerkezete
(a) Replikációs origó E. coli sejtben (b) Replikációs origók egy eukarióta sejtbenReplikációsorigó szülői( templát) szál
kétszálúDNS molekula
leány (új)szál
Replikációsvilla
Replikációsbuborék
két leányDNS molekula
Replikációs origókétszálúDNS molekula
Szülői (templát)szál
leány (új)szál
buborék replikációs villa
két leány DNS molekula
0.5 m
m
0.25
mm
Replikáció pro- és eukariótákban
Áttekintésvezetőszál
replikációsorigó késlekedő
szál
vezetőszálkéslekedő
szál replikációirányavezető szál
DNS pol III
DNS pol III késlekedő szálDNS pol I DNS ligáz
PrimerPrimáz
eredetiDNS
5¢
5¢
5¢5¢
5¢
3¢3¢
3¢
3¢3¢3 2 1
4
Areplikációs villaszerkezete
MagyarázatHaploid (n)Diploid (2n)
ivarsejtek
MEIÓZIS FERTILIZÁCIÓ
Zigóta
MitózisDiploid soksejtűszervezet
(a) Állatok
n
2n
n
n
2n
Életmenet az állatoknál
2n 2n
n
MEIÓZIS FERTILIZÁCIÓ
Mitozis Mitozis
Mitózis
ivarsejtekSpórák
Zigóta
Haploid soksejtűszervezet(gametofiton)
Diploidsoksejtűszervezet(sporofiton)
(b) Magasabbrendű növények és számos alga
n n n n
Haploid (n)Diploid (2n)
Magyarázat Életmenet anövényeknél
MagyarázatHaploid (n)Diploid (2n)
2n
n n
n
n
n
MEIÓZIS FERTILIZÁCIÓ
Mitozis Mitozis
ivarsejtek
Zigóta
Hapliod egysejtű vagytöbbsejtű szervezet
(c) A legtöbb gomba és számos egysejtű
Életmenet agombáknál
A mitózis és a meiózis összehasonlítása
Profázis
Megkettőződöttkromoszóma
MITÓZIS
Kromoszómakettőződés
Szülői sejt
2n =6
Metafázis
AnafázisTelofázis
2n 2nLeánysejtek
MEIÓZIS
MEIÓZIS I
MEIÓZIS II
Profázis I
Metafázis I
Anafázis ITelofázis I
Haploidn =3
Kiazma
Kromoszómakettőződés Homológ
kromoszóma pár
Leánysejtekmeiózis I.
után
Leánysejtekn n n n