A sejtek felptse s anyagcserje Az rkt anyag

A sejtek felépítése és anyagcseréje. Az örökítő anyag.

Sejtbiológia A biológia egyik tudományterülete, melynek témakörei: 1. A sejt szerkezete 2. Sejtfolyamatok (sejtlégzés, anyagtranszport, fehérjeszintézis, sejthalál, stb. ) 3. Sejtosztódás Szoros kapcsolat: 1. Molekuláris biológia 2. Biokémia

Az élővilág országai https: //tudasbazis. sulinet. hu/ https: //emeltbiosz. blog. hu/

A SEJT EREDETE RNS-világ hipotézis: az örökítő anyag és fehérjék funkcióját egyaránt RNS-ek töltötték be

A FEHÉRJÉK EREDETE

Az első élő sejtek: ősi prokarióták lehettek A földi élet legkorábbi (3, 5 -3, 2 milliárd éves) bizonyítékai a mikrofosszíliák Dél-Afrika és Nyugat-Ausztrália - sztromatolit Sztromatolitok: cianobaktériumok (fotoszintetizáló kékbaktériumok) által létrehozott üledékszerkezet. Sztromatolitok (Shark Bay, Australia) https: //hu. wikipedia. org/wiki/Sztromatolit#/media/F%C 3%A 1 jl: Stromatolites_in _Sharkbay. jpg A földi élet kialakulásának lehetséges folyamata mélytengeri halmokhoz kapcsoltan http: //www. eltereader. hu/media/2014/04/Bevezetes_a_prokariotak_vilagaba. pdf

A prókarióta sejt - Nyálkaburok (tok) - sejtfal - alatta plazmamembrán - DNS-gyűrű alakú - nincs sejtmaghártya - plazmidok (antibiotikum rezisztencia génjei) - pilusok https: //www. tes. com/lessons/Oll. Whaga. NQj-c. A/prokaryotic-cells

A baktériumok alapvető morfológiai típusai http: //www. eltereader. hu/media/2014/04/Bevezetes_a_prokariotak_vilagaba. pdf

Anabaena cylindrica cianobaktérium - fonalas szerveződés http: //gallery. bioscienceiran. com/2018/10/11

A PRO- ÉS AZ EUKARIÓTA SEJTEK KÖZÖTTI KÜLÖNBSÉGEK - 3, 8 mlrd éve - ~ 1 µm - nincs sejtmag - „kromoszóma” egy DNS-gyűrű - nincsenek hisztonok - DNS replikáció folyamatos - riboszómák szabadok - egyféle RNS polimeráz - riboszóma 70 S - gyengén fejlett belső membránrendszer (nincs!) - nincsenek sejtszervecskék - citoplazma vázrendszere fejletlen - „ostora” flagellin fehérjékből áll - egysejtű, kolóniás, fonalas szervezetek - 2, 7 mlrd éve - 10 -100 µm - Van - kétrétegű, pórusos maghártyával - kromoszóma mindig egynél több - DNS-t hisztonok burkolják - DNS replikáció szakaszos - riboszómák ER-hez kapcsoltan is - háromféle RNS polimeráz - riboszóma 80 S - fejlett belső membránrendszer - prokarióta jellegű organellumok - sejtváz aktinból és tubulinból áll - bonyolult ostor (undulipodium) van - telepes, soksejtű szövetes felépítés

A NÖVÉNYI ÉS AZ ÁLLATI SEJT ÖSSZEHASONLITÁSA Állati sejtben nincs: - kloroplasztisz - központi vakuólum - sejtfal és benne levő plazmodezmosz (plazmahídak) https: //www. tankonyvtar. hu/hu/tartalom/tamop 412 A/2011_0079_wunderlich_szarka_biokemia/ch 02 s 02. html

Az eukarióta sejt felépítése Sejthártya (sejtmembrán) Feladata kettős: - elhatárolja a sejt protoplazmáját a külvilágtól emellett biztosítja a sejt és a külvilág kapcsolatát. Tulajdonság: - féligáteresztő képesség (szemipermeábilis) Szerepe: -1. szelektív anyagfelvétel és leadás - 2. komponensek a más sejtekkel való kommunikációhoz https: //www. britannica. com/science/cell-membrane

Sejthártya (sejtmembrán) S. J. Singer és J. Nicholson (1972) „folyékony-mozaik” membrán modell - alapja a lipidekből álló kettős réteg – kétdimenziós folyadék 5 -10 nm vastagságú foszfolipid kettősréteg: - feji rész – poláros - foszfatidcsoport - farok rész – apoláris - zsírsavláncok https: //www. tankonyvtar. hu/hu/tartalom/tamop 425/2011_0001_52 8_Szeberenyi_Molekularis_sejtbiologia/ch 41. html Singer – Nicholson 1972

Mozgások a sejtmembránban: https: //datagrid. hu/boda/Transzport/Beadando/Kripli. htm 1. Laterális diffúzió 2. Flip - flop 3. Rotáció

Lipidek a membránban

Membránok lipidösszetétele A membránok lipidösszetétele sejt specifikus, de jellegzetes különbséget mutat a sejtmembrán (plazmamembrán) és az organellumok membránjainak összetétele is.

Fehérjék a membránban Elhelyezkedésük: - perifériás fehérjék - mozaikosan - integráns fehérjékhez kapcsolódva - integráns fehérjék - lipidhorgony

A membránfehérjék funkciói: Integráns (transzmembrán) fehérjék funkciói: 1. Csatornafehérjék (víz és ionok számára transzport) 2. Hordozófehérjék (karrierek) 3. Ligandkötő receptorok (sejtek közötti információátvitel) 4. Perifériás fehérjékkel kapcsolódó proteinek 5. Citoszkeleton és az extracelluláris mátrix között kapcsolatot biztosító fehérjék Perifériás fehérjék: a sejten belüli jelátviteli mechanizmusban játszanak fontos szerepet.

Szénhidrátok a membránban Szénhidrátok (oligoszacharid): - fehérjékhez/lipidekhez kapcsolódva Szerep: a sejtek egyediségét biztosító jelölő molekulák

Membrán mikrodomének – lipid tutajok (raftok) A membrán egyes lipid és fehérje komponenseinek eloszlása nem egyenletes: A membrán egyes helyein bizonyos lipidek, ill. fehérjék jóval sűrűbben találhatóak, mint másutt ► Ok: eltérő funkció a membrán különböző pontjain

A sejtmag Általában a sejt közepe táján, ritkán a hártya mellett Száma: általában egy, ritkán több - benne található a genetikai anyag, a DNS Felépítése: Maghártya: elhatárol, de pórusai lehetővé teszik bizonyos anyagok átjutását - ER-ből alakul ki Magplazma (magnedv): a sejtmagban lévő szabályozó fehérjék, ionok vizes oldata Magvacska (nucleolus): riboszómák keletkezésének a helye R. Brown - 1831

Sejtmag membrán

Kromatin állomány – a DNS tartalmazza az élőlényre vonatkozó összes információt DNS → kromoszóma - emberi DNS (46 kromoszóma) kb. 2 m

Sejtmag működése: sejtosztódás Sejtciklus két szakasza: 1. – osztódási szakasz 2. – interfázis Sejtmagosztódás típusai: 1. Közvetlen (direkt sejtosztódás) amitózis : sejtmag közepén befűződve kettéválik a sejt, kromoszómák kialakulása nélkül - néhány egysejtű élőlényben - moszatok, élesztőgombák 2. Közvetett (indirekt sejtosztódás): Mitózis: számtartó, ekvációs osztódás – leggyakoribb osztódásforma ugyanannyi kromoszóma keletkezik az utódsejtekben mint amennyi az anyasejtekben volt – testi sejtekre jellemző Meiózis: számfelező, redukciós osztódás – ivarsejtekre jellemző az utódsejtekbe feleannyi kromoszóma kerül

A MITOTIKUS SEJTOSZTÓDÁS https: //www. youtube. com/watch? v=Vl. N 7 K 1 -9 QB 0

Endoplazmatikus retikulum (hálózat) Eukarióta sejtekben: - felszínt képez változatos biokémiai folyamatokhoz - sejtmag körül - annak membránjával közvetlen kapcsolatban levő lapos zsákokból, csövekből álló kiterjedt membránrendszer 1. Durva felszínű endoplazmatikus hálózat (DER) – felszínén riboszómák Feladata: - fehérjék átalakítása és szállítása → Golgi-készülék 2. Sima felszínű endoplazmatikus hálózat (SER) Feladata: - lipidek szintézise, anyag átalakítás, méregtelenítés https: //www. tankonyvtar. hu/hu/tartalom/tamop 412 A/2011_0079_ wunderlich_szarka_biokemia/ch 02 s 02. html

Golgi-készülék Egymáshoz simuló, lapos membrán zsákocskából áll - felszínéről membránnal határolt hólyagok fűződnek le Az ER-ban képződött fehérjék membránhólyagok közvetítésével kerülnek át a Golgi-készülékbe Feladata: 1. Fehérjék és lipidek kémiai módosítása (glükoziláció és foszforiláció) becsomagolása és (c) szortírozása 2. Szénhidrát szintézis 3. Proteoglikán szintézis C. Golgi (1844 -1926) 1898 -ban fedezte fel (Nobel-díj: 1906). https: //www. tankonyvtar. hu/hu/tartalom/tamop 412 A/2011_0079_ wunderlich_szarka_biokemia/ch 02 s 02. html

Riboszóma Legkisebb méretű sejtalkotók – szerep: fehérjeszintézis A vízben oldódó fehérjék a citoplazmatikus szabad riboszómákon képződnek A membránfehérjék és exportálandó fehérjék a durva felszínű ER-ban Felépítés: fehérje és r-RNS – a riboszómák alkotásában m-RNS – a nukleotid sorrendjében foglalt információkat szállítja a riboszómákhoz ahol lefordítódik aminosav sorrendre t-RNS – közvetítő a m. RNS és aminosavak között https: //hu. wikipedia. org/wiki/Ribosz%C 3%B 3 ma#/medi a/F%C 3%A 1 jl: Ribosome_m. RNA_translation_en. svg

Mitokondrium - eukarióta sejtekben - hosszúkás alakú, két membránnal határolt sejtalkotó - belső membrán lemezes, csöves felépítésű - membránok által határolt terek - plazmaállomány - saját kör alakú DNS → önálló fehérjeszintézisre, osztódásra képesek - lebontó anyagcsere központjai - citromsavciklus és terminális oxidáció - számuk változó - szívsejtek, májsejtek – több ezer https: //www. tankonyvtar. hu/hu/tartalom/tamop 412 A/2011_0079_wunderlich_szarka_biokemia/ch 02 s 02. ht ml

A színtest (kloroplasztisz) https: //www. tankonyvtar. hu/hu/tartalom/tamop 412 A/2011_0079_wunderlich_szarka_biokemia/ch 02 s 02. html - növényi sejt - fotoszintézis – építő folyamatok - belső membrán - kiterjedt membránrendszert alkot - lemezeken lapos membránzsákokból felépülő oszlopok - gránumok membránjához kapcsolódnak a fényenergiát megkötő színanyagok (klorofill, karotinoidok) - DNS-t, RNS-t és riboszómákat is tartalmaznak önálló fehérjeszintézisre - osztódásra is képesek a sejten belül

A színtest (kloroplasztisz) https: //tudasbazis. sulinet. hu/hu/termeszettudomanyok/biologia-11 -evfolyam/a-zoldszintest/zold-szintest

Leukoplasztisz színtelen: fénytől elzárt sejtekben, raktározó szervekben (gyökér, gumó, fás szár, gyümölcs) alakulnak ki amiloplasztisz Szerep: anyagok raktározása https: //hu. wikipedia. org/wiki/Sz%C 3%ADntest Amiloplasztisz: keményítő Proteinoplasztisz: fehérjék (magvak) Elaioplasztisz: olaj (avokádó) elaioplasztisz https: //www. plantarium. hu/2013/05/11/sejttanelaioplasztisz-szferoszoma/

Kromoplasztisz karotinoidokat tartalmaz (karotin: narancssárga, xantofill: citromsárga, likopin: piros) Proplasztiszokból keletkezik: sárgarépa gyökérben, sárgás-pirosas virágtakaró levelek Kloroplasztiszokból is keletkezhet: - őszi lombszíneződéskor - terméséréskor (paprika: sárgulás, pirosodás) https: //www. plantarium. hu/2012/05/15/sejttan-kromoplasztisz/

Lizoszóma Membránnal határolt testecskék: bontóenzimek (p. H=5) Feladatok: - makromolekulák hidrolízise - elöregedett (feleslegessé vált) sejtalkotók bontása, a kívülről felvett (endocitózis) nagy molekulájú anyagok bontása -bontandó anyagot tart hólyag membránja összeolvad a lizoszóma membránjával → emésztő vakuolum Salakanyag: maradványtestként a sejtben marad vagy kiürül (exocitózis)

A sejtplazma (citoplazma) Citoszól: kitölti a sejtalkotók közötti teret – folyékony, vízben gazdag Citogél: sűrű kocsonyás anyag, fonalakból álló vázfehérje szövedék Szerepe: anyagok átalakítása – enzimek – rendezett elhelyezkedés -sejt alapállománya –membránnal határolt sejtalkotók -mozgatás - fehérjék egy része - fonalrendszer - sejtvázat alkotja (citoszkeleton) https: //hirmagazin. sulinet. hu/hu/pedagogia/a sejtvaz

https: //slideplayer. hu/slide/2234344/

https: //www. tankonyvtar. hu/hu/tartalom/tamop 425/0019_1 A_Sejtbiologia/ch 05 s 05. html

A sejthalál: A sejtek élettartalmát genetikai program határozza meg, ez a program feltehetően azt határozza meg, hogy egy sejt hányszor osztódhat. Az utolsó osztódás után a sejtek még sokáig életben maradhatnak, de előbb-utóbb öregedni kezdenek, és végül elpusztulnak. Két különböző mechanizmussal lezajló sejthalált ismerünk: 1. Nekrózis, nem programozott sejthalál 2. Apoptózis: programozott sejthalál

1. Nekrózis - nem programozott sejthalál: - Károsító tényezők hatására bekövetkező traumás folyamat - Általában sejtcsoportot érint - A membránok károsodásával jár, a sejt megduzzad és felszakad - Genny keletkezésével jár https: //www. tankonyvtar. hu/hu/tartalom/tamop 425/2011_0001 _528_Szeberenyi_Molekularis_sejtbiologia/ch 51. html

2. Apoptózis – természetes (programozott) sejthalál: - a sejtben feldarabolódik a DNS - a sejt membránja ép marad, a citoplazma a benne lévő sejtalkotókkal együtt feldarabolódik és un. apoptotikus testek keletkeznek, melyeket a fagociák távolítanak el. - általában egy sejtet érint Pl. embrió fejlődése, bőr elszarusodása, őszi lombhullás https: //www. youtube. com/watch? v=7 WRk. Y 8 q_F 3 k

Az örökítő anyag Weismann, Avery, Schrödinger „Az öröklődés lényege egy specifikus molekuláris struktúrájú sejtmagbeli anyag átvitele". (August Weismann: Aufsätze über Vererbung und verwandte biologische Fragen. (Jena, 1892) . . . az öröklődésért felelős kémiai anyag viszonylag egyszerű, a kristályokhoz hasonlóan szerkezetben is képes lehet az élőlények szerkezetét és működését leíró hatalmas információmennyiség kódolására. Avery leírta azokat a kísérleteit, amelyek egyértelműen bizonyították, hogy az örökítőanyag a kromoszómákban lévő nukleinsav, a DNS.

A DNS szerkezete

A kettős spirál jellemzői -A nukleotidok szabályosan ismétlődő távolságokban egymás felett helyezkednek el. -A nukleotidok molekuláinak síkja merőleges a szál hossztengelyére. -A DNS tér-modell két ellentétes lefutású, antiparallel szálból épül. A modell egyenletes átmérője a Chargaff szabályok követésével biztosítható úgy, hogy purin bázissal pirimidin bázis áll szemben. Ezeket egymáshoz hidrogén hidak rögzítik. https: //www. tankonyvtar. hu/hu/tartalom/tamop 412 A/ 2011 -0103_09_dns_szamitogepek/ch 01 s 02. html

Nukleinsavak elsődleges sorrendje – a nukleotidok kapcsolódási sorrendje adja meg DNS- néhány százmillió nukleotid – kettős polinukleotid lánc bázisok között – hidrogénkötések: A-T, G-C – Chargaff-szabály - két lánc párhuzamos lefutású (komplementerjei, kiegészítői egymásnak) - ellentétes lefutásúak (antiparalell) → pentóz helyzete Térben – mérete miatt szuperhélix szerkezetű

Az RNS szerkezete: RNS - egy láncból áll Pentóz: ribóz Bázisok: A, U, G, C Több típusa van: 1. m-RNS: a DNS információjának a közvetítője 2. t-RNS: aminosavat szállít a fehérjeszintézis helyére 3. r-RNS: a fehérjeszintézis helye