Upload
natasa22
View
43
Download
0
Embed Size (px)
DESCRIPTION
2
Citation preview
SNOVI, KI SESTAVLJAJO CELICO
Biogeni elementi
= življenjetvorni elementi
= kemijski elementi, ki gradijo organizme
C, H, O, N, P, S, K, Na, Ca, Mg
makroelementi >1%
C, H, O, N, P, S
mikroelementi Fe, B, Cl, Cu, Mn, Co, I, Mo, Zn, Na
Voda
najpomembnejša anorganska snov v celicah
biokemijske reakcije značilne za žive organizme potekajo v vodnem mediju
metabolna voda – voda v celični presnovi/metabolizmu kot reaktant ali produkt
prosta voda
Voda:
pomemben vir O2
vir H-atomov
Polarnost molekule vode
dva električna pola
dipol
neenakomerna porazdelitev e-
2-
++
Vodikova vez
zaradi polarnosti privlak med molekulami H2O
vodikovevezi
Voda kot topilo
odlično topilo polarnih molekul
sladkorji, aminokisline, ionske snovi (soli)
•z električnim privlakom razrahlja vezi med delci in se vrine mednje
•elektroliti = snovi, ki v vodi razpadejo/disocirajo
Hidratacijski ovoj
= ovoj vodnih molekul okrog nabitih molekul / vezana voda
zaradi privlaka električnih nabojev
večji ioni-vpliv pozitivnega jedra šibkejši >> šibkejša električna sila, ki privlači vodne molekule >> tanjši hidratacijski ovoj
ORGANSKE MOLEKULE
ogljikovi hidrati
ogljikovi hidrati & lipidi
aminokisline & proteini
nukleinske kisline
aminokisline & proteini
ogljikovi hidrati
beljakovine / proteini
jedrne / nukleinske kisline
maščobe / lipidi
molekule zgrajene iz manjših podenot – monomeri
monomeri se združujejo v polimere
polimerizacija kondenzacija –odcepljanje H2O med polimerizacijo
hidroliza – razpad polimera ob vezavi H2O
Ogljikovi hidrati
C : H : O = 1 : 2 : 1
Splošna formula:
Cm(H2O)n
monosaharidi - enostavni sladkorji
disaharidi – sladkorni dimeri
polisaharidi – sladkorni polimeri
monosaharid (glukoza)
disaharid (saharoza)
polisaharid (škrob)
Monosaharidi
trioze
pentoze
heksoze
gliceraldehid dihidroksiaceton
Pentoze
deoksiribozariboza
Heksoze
glukoza/grozdni sladkor fruktoza/sadni sladkor
galaktoza
Disaharidi
nastanejo ob vezavi dveh monosaharidov v procesu imenovanem kondenzacija
saharoza /pesni sladkor (Glu-Fru)
laktoza /mlečni sladkor (Glu-Gal)
maltoza /sladni sladkor (Glu-Glu)
saharoza
glukoza fruktoza
kondenzacijahidroliza
Polisaharidi
enostavne ali razvejane verige
škrob
glikogen
celuloza
hitin – polimer glukozaminskih enot
polimeri glukoze
Škrob
razvejan glukozni polimer
amiloza & amilpektin
Celuloza
celulozne
molekule
Hitin
iz glukozaminskih enot
Beljakovine / proteini
Aminokisline
= osnovne gradbene podenote beljakovin
- radikal
COOH – karboksilna skupina
NH2 – amino skupina
asparginska
kisl.glutaminska
kisl.
lizin
histidin
arginin
serin
tirozin
treonin cistein
aspargin glutamin
glicin alanin valin leucin izolevcin
metionin fenilalanin triptofan prolin
Peptidna vez
“hrbtenica”
stranske verige
peptidna vez
peptidna vez
Primarna struktura beljakovin
značilno zaporedje / sekvenca aminokislin
interakcije med AK –peptidna vez
določa obliko in delovanje beljakovine
Sekundarna struktura beljakovin
tvorba H-vezi med karbonilno skupino (–CO)peptidne vezi v enem zavoju/ pregibu in amino (-NH)skupino peptidne vezi naslednjega zavoja/pregiba
interakcije med elementi beljakovinske hrbtenice
H-vezi
α - vijačnica/heliks β – prepognjen list
Terciarna struktura beljakovin
interakcije med stranskimi verigami
hidrofobne
interakcjie
polipeptidna
veriga
disulfidna
vez
ionska
vez
H-vez
medsebojno povezanih več polipeptidnih verig
Kvartarna struktura beljakovin
Fe
α - vijačnica/heliks
β – prepognjen list
PRIMARNA
STRUKTURA
SEKUNDARNA
STRUKTURA TERCIARNA
STRUKTURA
KVARTARNA
STRUKTURA
Oblika beljakovin
Kaj določa obliko beljakovin?
nitaste
kroglaste beljakovine
aktin
kolagen
inzulin
mioglobin
porin
pepsin
alkohol
dehidrogenaza
K-kanal
Ca-črpalka
Denaturacija
porušenje 3D strukture beljakovin zaradi izpostavitve:
visokim temperaturam (>600)
pH
organskim topilom
detergentom
Povratna / reverzibilna denaturacija
> renaturacija beljakovine
denaturacija
renaturacija
Nepovratna / ireverzibilna denaturacija
> koagulacija beljakovine
Pravilno zvijanje beljakovin
“chaperonin”
Vloga beljakovin
encimi
tripsin
lizin
ali
arginin
mesto delovanje tripsina
strukturne beljakovine
založne beljakovine
albumin
feritin
Fe
transport
hemoglobin
rdeča krvnička
hormoni
inzulin
receptorji
gibanje
aktin miozin
miofibrila
mišično vlakno
obrambna
strupi
Nukleinske kisline
Najdemo jih v vseh živih celicah
v jedru/nukleusu
ribosomih
mitohondrijih
plastidih
Friedrich Miescher (1844-1895)
švicarski biolog
Izolacija nukleinskih kislin iz levkocitov.
Miescherjev laboratorij.
jedra
fiziološka
raztopina
alkalna
raztopina
NUKLEIN
Vloga nukleinskih kislin
omogočajo prenos dednih informacij
določajo, katere beljakovine bodo nastale v celici in kdaj
posredno nadzorujejo življenske procese
Zgradba nukleinskih kislin
sestavljene iz številnih podenot im. nukleotidi (mononukleotidi)
nukleinske kisline = polinukleotidi
Sestavni deli nukleotida:
ostanek fosforne kisline
pentoza (deoksiriboza v DNK, riboza v RNK)
organska dušikova baza
hrbtenica
nukleotid
ostanek fosforne kisline
pentoza
organske dušikove baze
ostanek fosforne kisline pentoza organska dušikova baza
Nukleotid:
V nukleinskih kislinah nastopa 5 različnih dušikovih baz:
adenin
gvanin
citozin
timin
uracil
adenin timin uracil
gvanin citozin
PURINSKI
BAZI
PIRIMIDINSKE
BAZE
Poimenovaje nukleotidov
adenin
(ime baze)
nukleotid
adenin nukleotid
Glede na to, katera pentoza je v nukleotidu, ločimo dve vrsti nukleinskih kislin:
deoksiribonukleinska kislina /DNK
deoksiriboza
ribonukleinska kislina / RNK
riboza
Zgradba DNK
1950
Erwin Chargaff (1905-2002)
avstrijski biokemik
Vir DNK adenin timin gvanin citozin
telečji priželjc
1,7 1,6 1,2 1,0
goveja vranica
1,6 1,5 1,3 1,0
kvasovke 1,81,9 1,0 1,0
Bacillus tuberculosis
1,1 1,0 2,6 2,4
Izoliral DNK iz različnih virov in meril koncentracijoposameznih dušikovih baz.
A = T
C = G
1952
Rosalind Elsie Franklin (1920-1958)
angleška biofizičarka
S pomočjo rendgenske kristalografije določilaobliko molekule DNK – dvojni heliks.
1953 Na podlagi raziskav Chargaff-a & Franklin-ovedoločila zgradbo DNK.
Francis Crick(1916-2004)
angleški molekularni
biolog
James Watson (1928)
ameriški molekularni
biolog
Nobelova nagrada 1962.
S
S
S
S
H-veziH-vezi
Komplementarni nukleotidi
sladkorno-fosfatna
hrbtenica
kovalentne
vezi
AN
TIP
AR
AL
EL
NO
AN
TIP
AR
AL
EL
NO
DVOJNA VIJAČNICA
Zgradba DNK
baze v parih
dvojna vijačnica
verigi sta nasprotno vzporedni/antiparalelni
5’ 3’
3’ 5’
verigi sta komplementarni
zaporedje baz v eni verigi avtomatsko določa zaporedje v drugi
Zgoščevanje DNK v kromosome
RAZVITA
DVOJNA
VIJAČNICA
DVOJNA
VIJAČNICA
SE NAVIJE
OKROG
HISTONOV
DVOJNA
VIJAČNICA
S HISTONI
SE ZBIJE V
KROMATIN
KROMATIN
KROMATINSKA
NIT SE ZGUBA
KROMATINSKA
NIT SE ZBIJE V
KROMOSOM
KROMOSOMDNK
Podvajanje DNK
DNK je nosilka dednih lastnosti
sporočila o sestavi in delovanju celice prenese od starševskih na potomske celice PODVOJEVANJE
STARŠEVSKA
VERIGA
HČERINSKA
VERIGA
HČERINSKA
VERIGA
1. prekinjanje
H-vezi
2. vezava komplementarnih
nukleotidov
SEMIKONZERVATIVNO
PODVAJANJE
replikacijske
vilice
DNK-polimeraza
Okazakijev fragment
DNK-ligaza
nova
veriga
starševska
veriga
helikaza
replikacijske
vilice
3’ 5’
5’ 3’
začetno mesto podvajanja DNA
(ORI = origin of replication)
originalna – starševska - veriga
podvojena verigareplikacijske vilice
začetno mesto podvajanja DNK
(ORI = origin of replication)
dvoverižna DNA
Sinteza beljakovin
DNK nadzoruje delovanje celic s sintezo beljakovin
katera beljakovina nastaja, je odvisno od zaporedja nukleotidov v DNK
Kodogen
= zaporedje treh nukleotidov, ki določa vgradnjo posamezne aminokisline v beljakovino.
1 .n
ukle
oti
d2. nukleotid
3. n
ukle
otid
Gen, genom
gen = zaporedje kodogenov, ki predstavlja kodiran zapis za sintezo ene beljakovine
genom = vsi geni v celici
Genski lokus, aleli
genski lokus = položaj določenega gena na kromosomu
aleli = alternativne oblike istega gena
genski
lokus
alelalel
DNA beljakovina
DNK• prepisovanje / transkripcija
RNK• prevajanje / translacjia
beljakovina
prepisovanje / transkripcija
sinteza RNK na podlagi informacij iz DNK
nastanek mRNK (obveščevalna RNK / messenger RNA)
prevajanje / translacija
sinteza polipeptidov / beljakovin po navodilih mRNK
poteka na ribosomih
PREPISOVANJE
PREVAJANJE
Kodon
Aminokislina
jedrna
memebrana
DNK
mRNK
beljakovina
ribosom
PREPISOVANJE
PREVAJANJE
Prepisovanje
Prevajanje
BELJAKOVINE
STRUKTURNE
BELJAKOVINEENCIMI
OGLJIKOVI
HIDRATILIPIDI
NUKLEINSKE
KISLINE
DRUGE ORGANSKE
SPOJINE
Vodijo v sintezo:
Homologni kromosomi
Homologna kromosoma sta enako dolga, imata centromero na istem mestu in nosita iste gene (ne nujno istih alelov teh genov) na istih mestih.
homologna
kromosoma
Homozigotnost, heterozigotnost
homozigotnost = na obeh homolognih kromosomih je enak alel
heterozigotnost = na kromosomih homolognega para sta različna alela
heterozigotnost homozigotnost
Lipidi
spojine rastlinskega in živalskega izvora
vir energije
sestavni del membran
niso topne v vodi
= hidrofobne / vodoodbojne
Delimo jih na:
enostavni lipidi
prave maščobe (masti, olja)
voski
sestavljeni lipidi
fosfolipidi
steroidi
Trigliceridi
prave maščobe so kemijsko estri glicerola in trehvišjih maščobnih kislin
med glicerolom & maščobnimi kislinami se tvorijo estrske vezi
glicerol
maščobna kislina
(palmitinska kisl.)
estrska vez
KONDENZACIJA
- H2O
triglicerid
Maščobne kisline
Maščobne kisline se razlikujejo:
po številu C atomov
ali so C atomi med seboj povezani z enojnimi ali dvojnimi vezmi
Nasičene maščobe
nasičene maščobne kisline
vse vezi med C atomi so enojne vezi
masti
trde že pri sobni temp.
nasičene & dolge MK
pretežno živalskega izvora
lažja metabolna pretvorba v holesterol
Nenasičene maščobe
nenasičene maščobne kisline
med C atomi vsaj ena dvojna vez
olja
tekoči
nenasičene & kratke MK
Lipidi kot energijska zaloga
Ker so v vodi netopni, se lahko v telesu shranjujejo v večjih količinah (ne potrebujejo večjih količin vode kot topila) in so primerni kot energijska zaloga.
energijska vrednost maščob je večja od energijske vrednosti ogljikovih hidratov (2-3x)
Fosfolipidi - zgradba
sestavljeni lipidi
dve karboksilni skupini glicerola sta zaestreni z maščobnima kislinama
tretja karboksilna skupina je zaestrena s fosfornokislino, ki je ponavadi zaestrena še z aminoalkoholom
CH2
O
PO O
O
CH2CHCH2
OO
C O C O
fosfat
glicerol
maščobni
kislini hidrofilni
del
hidrofobni
del
–
CH2
aminoalkohol+N(CH3)3
Hidrofilna in hidrofobna narava fosfolipidov
hidrofilni / vodoljubni del
lahko z vodo tvori h-vezi
hidrofobni / vodoodbijni del
orientacija na vodi:
hidrofilni del
hidrofobni del
orientacija v vodnem mediju:
micel
lipidni dvosloj
liposom
Uporaba liposomov za vnos snovi v celice