1

Az endoplazmatikus membránrendszer

Részei:DER /durva (szemcsés) endoplazmatikus retikulum/SER /sima felszínű endoplazmatikus retikulum/Golgi készülékLizoszómákPeroxiszómákSzekréciós granulumok (váladékszemcsék)Maghártya

DER(Felületén riboszómák találhatók)

Feladata a biológiai fehérjeszintézis

RiboszómákEgy kisebb és egy nagyobb részegységből álló ribonukleoprotein részecskék

A transzlációban éppen részt nem vevő inaktív riboszómák disszociált állapotban vannak.

A polipeptidlánc szintézisének iniciációjakor a két alegység egyesül,a szintézis végén pedig ismét szétválik (ismétlődő riboszómaciklus).

ProkariótamRNS

Policisztronos, azaz több polipeptidlánc szerkezetére vonatkozóinformációt hordoz.

Az információ az AUG kodonnal kezdődik

Az AUG előtt egy nem kódolószakasz van, a riboszómához kötődést segíti Az első polipeptidet

kódoló szakasz a STOP kodonnal fejeződik be

A STOP kodontköveti a következőpolipeptid START kodonja (AUG)

A kódszótárEgy-egy aminosavnak megfelelőnukleotidhármast nevezünk kodonnak.

Az mRNS-ben jelen lévő 4 bázis mindegyike a kodonban3 lehetséges helyen fordulhat elő

64 különböző kodon jön létre (a fehérjékbe csak 20 aminosav épül be).

Startkodon: AUG (Metionin)

Stopkodonok: UGA, UAG, UAA

Az olvasási keret a START kodontól

A STOP kodonig tart

60 kodon oszlik meg 19 aminosav között

Egy aminosavat egynél több kodon is meghatározhat (degenerált)

Egy kodon azonban mindig csak egy aminosavnak felel meg (egyértelmű)

A genetikai kód néhány kivételtőleltekintve univerzális

2

A tRNSAdapter szerepét látja el.

A komplementerek által létrehozott másodlagos szerkezetsíkban kivetítve lóhere alakot hoz létre.

Jellegzetességei:

HURKOK: I., II., III., IV.

3’ OH végén CAA nukleotidsorrend(mozgékony)

5’ vége foszforilálódott

Térbeli szerkezete

„L” alakú a hidrogénhidak

által kialakított szerkezet miatt Animáció

A tRNS

Az antikodon hurokban az ANTIKODONT 3 bázis alkotja

3’ oldalon egy módosított purint tartalmazó nukleotid

5’ oldalon egy pirimidinttartalmazónukleotid

Dihidrouraciltartalmúnukleotid

Timidin-Pszeudouridin-Citidin szekv.

Nagysága változatos

(variábilis)

Kodon-Antikodon lötyögésAzonos aminosavat jelző különböző kodonokat (ha azok csak a 3. betűjükben különböznek egymástól), gyakran ugyanaz a tRNS molekula ismeri fel.

A kodon-antikodon kapcsolatban 3 bázispár alakul ki, a komplementer-antiparalel nukleotidok kapcsolata nem olyan szigorú mint a DNS-ben.

A kodon 3. helyen lévő bázisa és az antikodon 1. helyen lévő bázisa között jön létre a kodon-antikodonkapcsolat

Kautikus redukció

Az aminosavat szállító tRNSfelismerését, maga az aminosavnem befolyásolja

Kísérleti úton a ciszteint katalitikus hidrogénezéssel redukálták.

A cisztein SH- oldalláncát metilcsoporttá, így a ciszteint alaninnáalakították

A alanin beépült oda, ahová az alaninnak kellett volna.

Aminoacil-tRNS szintetázokA tRNS molekula és a az aminosav közötti kapcsolat kialakításáért felelősek.

Aminosav aktiválása

Aminoacil-AMPképződik

Pirofoszfáthasad le

Savanhidrid kötés

Aktivált aminosav átvitele a specifikus

tRNS-re

AMP hasad leA sejt legnagyobb specifitású enzimei közé tartoznak.

Polipeptidlánc szintézisének mechanizmusa

Iniciáció

Az mRNS a riboszóma kis alegységéhez kötődik

Az AUG kodonhoz az iniciátor-tRNS antikodonja kapcsolódik

Iniciációs komplex (30S)

A kezdő metioninformileződik, ezt szállítja az iniciátortRNS (tRNSfmet)

GTP + iniciációsfaktorok (IF1, IF2, IF3) szükségesek a kialakulásához

50S alegységAnimáció

3

Polipeptidlánc szintézisének mechanizmusa

Elongáció

EF-TU

EF-Ts

Polipeptidlánc szintézisének mechanizmusa

Elongáció

A második aminosav aminocsoportja peptidkötéstalkot a formil metioninkarboxilcsoportjával

A folyamatot az 50S alegység peptidil transzferáz enzime katalizálja

Animáció

Polipeptidlánc szintézisének mechanizmusaElongáció-Transzlokáció

Az AUG kodon és az üres iniciátor tRNS legördül a P helyről, ide a második aminosavnak megfelelő kodonés és a kéttagú peptidethordozó tRNS kerül

Az A helyen megjelenik a lánc 3. tagját meghatározó kodon

A folyamat GTP-t igényel, amiben a EF-G (transzlokáz), segédkezik

Polipeptidlánc szintézisének mechanizmusa

Termináció

Az A helyen megjelenik valamelyik a STOP kodonok közül

Újabb tRNS molekulák helyett terminációs faktorok kötődnek (RF1, RF2)

A polipeptid-transzferáz lehasítja

a polipeptid láncot az utolsó tRNS-ről

(P hely)A riboszóma alegységeire esik Animáció

PoliszómaMiután az első riboszóma elhagyta az mRNSleolvasása közben az elsőkb. 80 nukleotidnyi szakaszt, újabb riboszóma kezdi el a szintézist a láncon.

Annyi amennyi elfér a láncon.

A poliszómaszerkezetstabilizálja a láncot.

Animáció

Fehérjeszintézis a mitokondriumban

Önálló genetikai rendszerrel rendelkezik (cirkuláris DNS)

Osztódással szaporodik

2 rRNS gén

22 tRNS gén

13 fehérje gén

Nem tökéletesen érvényes a genetikai kód univerzálissága

UGA=Triptofán AUA=Metionin

AGG=STOP kodon

Az mRNS 5’ végén nem jelenik meg a Cap, de a 3’ végén megtalálható a Poli-A farok

4

Vezikuláris transzport

A DER-ben termelt fehérjék → transzport vezikulumok → Golgi ciszternák → lizoszóma

szekréciós granulumok

exocitózis

A transzport vezikulumok (burkolt vezikulumok) típusai:

- A klatrin nevű fehérjék a sejthártyáról és a Golgi transz- lemezeiről lefűződő vezikuláktranszportját segítik

- A nem klatrin típusú fehérjék (coatomerek) a DER és a Golgi cisz-lemezei és a Golgi-lemezek közti vezikuláris transzportot segítik

5

6

7

Golgi-készülékFelépítése:- 3-8 egymás mellett párhuzamosan álló membránnal

fedett lapos üreg- Az üregek fala a Golgi lamella- Az üregek a Golgi ciszternák:

ciszmediálistransz

Feladata:Fehérjék osztályozása és továbbítása szénhidráttal való

jelölés révén

ciszternák, melyek tányér (v. palacsinta) szerűen fekszenek egymáson

8

9

Lizoszómák1. Primér lizoszómák

- a Golgi készülékben szintetizálódott savas hidroláz enzimeket tartalmazzák

- Funkciói: • extracelluláris emésztés• intracelluláris emésztés• autolízis

2. Prélizoszómák (fagoszómák)- Heterofagoszómák (a sejt környezetéből

felvett fagocitált anyagokat tartalmazzák)- Autofagoszómák (a sejt sérült, elöregedett

vagy feleslegessé vált anyagait tartalmazzák)

10

3. Szekunder lizoszómákA primer lizoszómák és a fagoszómák fúziójával keletkeznek → Sejten belüli emésztés

4. Posztlizoszómák (reziduális testek)- Autokatalitikus, autooxidációs folyamatok játszódnak

le- A lipidek oxidációja és polimerizációja során

lipofuscin pigmentek halmozódnak fel (sárgásbarna színűek)

- A tirozin és adrenalin származékokból melaninkeletkezik (fekete színűek)

11

Funkciói:1. Lipidszintézis

Szteroidok szintézise (koleszterin, hormonok, epesavak)Zsírsavak szintéziseFoszfatidok szintézise

2. Poliszacharidok szintéziseglikogénképzéscellulózképzés

3. Kationok akkumulációja és mobilizálásaa; tengeri madarak sómirigyeiben NaCl felhalmozásab; a szarkoplazmatikos retikulumban Ca akkumulálás (A kalcium

az izommembrán depolarizációjának hatására szabadul fel →izom összehúzódás)

Sima felszínű endoplazmatikus retikulum4. Detoxifikációs folyamatokA testidegen anyagokat xenobiotikumoknak nevezzük

(pl. lipofil szennyező anyagok, nehézfémek)A xenobiotikumok átalakítása a biotranszformációAz élőlények többsége nem passzív befogadója az őket

érő hatásoknak: rendelkeznek védelmi rendszerekkel, melyek a toxikus anyagok semlegesítését, kiválasztását végzik.

Ha a felvétel és akkumuláció sebessége meghaladja a biotranszformáció és kiválasztás sebességét az akkumulálódott anyagok toxikussá válhatnak.

Ahhoz, hogy egy vegyület a vizelettel vagy az epével távozzon a szervezetből, ezeket az anyagokat hidrofillé kell alakítani. Ezt a feladatot látja el a SER.

A biotranszformáció

A biotranszformáció alapja olyan oxidációs enzimrendszer, mely számos lipofil vegyület (poliaromás szénhidrogének, peszticidek, gyógyszerek, stb.) metabolizálására képes.

Szervei: a máj, vese, bél, halak kopoltyúja, stb.

A folyamat két fő fázisból áll.I. Oxidációs, redukciós vagy hidrolitikus folyamatok

játszódnak le a citokróm P 450 függő monooxigenáz(MFO) enzimrendszer segítségével

Az enzimrendszer a xenobiotikumra egy oxigén atomot köt, míg az O2 másik atomját a NADPH segítségével vízzé redukálja.

A molekulába kerülő reakcióképes csoport (pl. hidroxil, amino, szulfidril) miatt polárosabb és toxikusabb köztes termék keletkezik.

II. Konjugációs lépésMás enzimek reakcióképes csoporton keresztül hidrofil csoportot (glükuronsav, kénsav, glicin, glutation) konjugálnak a vegyületekhez (metabolithoz) → kevéske toxikus, vízoldékony termékek keletkeznek → epe ill. vizelet útján ürülnek

A metallothioneinekgénexpressziója A P4501A1 gén indukciója

12

Peroxiszómák (mikrotestek, microbody)

Felépítésük:Morfológiailag a lizoszómákhoz hasonló sejtorganellumok(membránnal határolt, többnyire gömbölyű testecskék)

Eredetük:Ősi eukarióta sejt méregtelenítő organellumai lehettek

Működésük:Oxidatív folyamatokat katalizáló enzimeket tartalmaznak (peroxidáz, kataláz)

H2O2 2H2O + O2

H2O2 + AH2 2H2O + A

kataláz

peroxidáz

AntioxidációSpontán dizmutáció:

Enzimatikus elimináció: