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