2. Témavázlatok Tk. polihidroxi-aldehidek (aldózok),vagypolihidroxi-ketonok (ketózok),i letveezek kondenzációvallétrejött

TREFF – Biológia kétszintĦ ér ettségi f elkészí tĘ levelezĘ tanf olyam

2. Témavázl at ok Tk. 2.1.

Szénhi drát ok

Az él Ęl ények számára t ápanyagf orrást , energi af orrást , vázanyagot , anyagcseref ol yamat okanyagai tj el ent het i k.

Szénhidrátok: szénbĘl ,hidrogénbĘlés oxigénbĘlfel épül Ę szerves vegyül etek.Kémiail ag polihidroxi-aldehidek (al dózok),vagypol ihidroxi-ketonok (ketózok),il l etveezek kondenzációvall étrej ött származékai. Csoport osí t ásuk: x f unkc i ósc s opor talapj án:aldóz ok,ket óz ok x s z énat oms z ám alapj án:t r i óz ok,t et r óz ok,pent óz ok,hex óz ok x molekulák s z áma s z er i nt : o

2/ 8anyag,6.oldal

Lakt ózv agyt ej c ukoregygl ükózésegygal akt ózös s z ekapc s olódás áv al j ön lét r e. Redukál ó. x POLI SZACHARI DOK Ví z bennem v agyc s ak kolloi dáli s anoldódnak ( kemény í t Ę) ,hi dr olí z i s s el t ovábbiegy s égekr e bont hat ók,nem édes ek. x Ac ellulóza Földlegelt er j edt ebbpoli s z ac har i dj a,a növ ény ek v áz any aga,( af a s z ár az any agának 5%a)t öbbez erǃglükózös s z ekapc s olódás áv al j önlét r e. El nem ágaz ó,a pár huz amoslánc ok köz öt t ihi dr ogénköt és ek r endkí v ül s t abi llát es z i k. ( -lebont ás a nehéz ,növ ény ev Ęk J c ellulóz bont óbakt ér i umok! ) . Hi dr olí z i ,maj dǃglükóz tkapunk. s év el elĘbbc ellobi óz t x Akemény í t Ę növ ény it ar t alék t ápany ag,a f ot os z i nt éz i sv égt er méke. Többs z áz Dglükózépí t if el. EInem ágaz óami lóz ból éselágaz óami lopekt i nt bĘl áll. Az ami lóz ami lopekt i nar ány2080%) . x Agli kogénazállat ok ésazembert ar t alékt ápany aga. Sz i nt énDglükóz ból épül f el,s z er kez et eazami lopekt i nhezhas onló,t öbbelágaz ás s al. x Aki t i nni t r ogént ar t almúpoli s z ac har i d. Ar ov ar ok küls Ęv áz ának,gombák s ej t f alának any aga. Ac ellulóz hozhas onlóf elépí t és emi at tr endkí v ül ellenálló.

MONOSZACHARI DOK

M onoszacharidok: 3-7 szénatomot tartalmazó egyszerĦ szénhidrátok. (a poliszacharidok monomerjei)Édes í zĦ,ví zben jólol dódó,savas hidrol í zisseltovább nem bonthatóak. Tri ózok:a gli c er i naldehi d,mi ntgli c er i naldehi df os z f átany agc s er ef oly amat okbanköz t i t er mék. pent ózok:r i bózazRNS,a dez ox i r i bóza DNSalkot ór és z e Hexózok:a gl ükóz( másnév ens z ĘlĘc ukor )lény egébena v ér c ukor ,a s z er v ez etlegf ont os abbmobi li z álhat ós z énhi dr át f or r ás a. Sz ár maz ékaiazany agc s er ef oly amat ok f ont osköz t es ei( glükóz f os z f át ) . Ki emeltj elent ós égĦ a poli s z ac har i dok ki alakí t ás ában. Az egy es és az öt ös s z énat om köz öt t ki alakuló gyĦrĦvé záródás er edmény eként gl ükozi dosOHc s opor tal akulki ,ami korennek a c s opor t nak a t ér állás a megegy ez i ka 6. s z énat om t ér állás áv al ( 3glükóz r ól,ha ellent ét esaglükóz r ól bes z élünk. Ellent ét bena glükóz z al,amialdohex óz ,a f rukt ózv agygy ümölc s c ukor( méz ) ket ohexóz. Fos z f át s z ár maz ékaiazany agc s er ef ont osköz t es ei . x DI SZACHARI DOK Hi dr olí z i s s el kétegy s z er Ħ c ukor r a bont hat ók,v í z benoldódnak,édes ek. Egy s z er Ħ c ukr okból v í z ki lépés s el j önnek lét r e. Font ost ápany agok,poli s z ac har i dok köz t es ei . Mal t ózkétagl ükózös s z ekapc s olódás áv al j önlét r e. Akemény í t Ę bont ás ának köz t es e. Redukál ó. Cel l obi ózkét( 3gl ükózös s z ekapc s olódás áv al j önlét r ea c ellulózbont ás ának köz t es e Redukál ó. Szacharózegygl ükózésegyf rukt ózös s z ekapc s olódás áv al j önlét r e. Nem redukál ó. Nagymenny i s égben f or dul elĘ a c ukor r épában ( r épac ukor )ésa c ukor nádban, i par i lagez ekbĘl állí t hat óelĘ.

Cel l ul ózbontóbaktériumok: tal aj ban szabadon és egyes növényevĘ ál l atok bél fl órájában él Ę ol yan baktériumok,amel yek képesek acel l ul ózt monoszacharid egységeirebontani. Ki mut at ásuk: x Ez üs t t ükörpr óba:azaldehi dc s opor t ott ar t almaz ós z énhi dr átlúgosköz egbenazez üs t i ont f émez üs t t ér edukálj a:

TREFF – Biológia kétszintĦ érettségi felkészítĘ levelezĘ tanfolyam

x

Fehling-próba: az aldehid csoportot tartalmazó szénhidrát lúgos közegben a Cu2+ -iont több lépésben Cu+ -ionná redukálja:

x

Aldóz - ketóz elkülönítés o Szelivanov reakció: savas közegben a rezorcin ketózzal piros színĦ reakcióterméket ad. KeményítĘ kimutatása L ugol-oldattal: a L ugol-oldat kálium-jodidos jódoldat (KI+IZ). A jód beépül a keményítĘ amilóz helikális szerkezetébe, megváltozik a molekula fénytörése J kék színreakciót kapunk. Melegítésre az oldat elszíntelenedik, majd lehĦlés után visszaáll a már tapasztalt kék szín.

x

Cukorfüggŋ társadalom 2004. november 15., hétfŋ 8: 06 Magyar Rádi ó-Kossuth AzEgészségügyiVi lágszervezet (W HO)november 14-én tartj aaDi abétesz(cukorbetegség)Vi lágnapot, ugyani sekkor van azi nzuli n feltalálój ának, Frederi cGrant Banti ngNobel-dí j askanadaiorvosnak aszületésnapj a. A vi lágban 150 mi lli ócukorbetegél, hazánkban 550 ezer anyi lvántartott cukorbeteg, ám számuk ennél j óval magasabb, hi szen sokan nem i studj ák, hogybetegek. -Bi zonyí tott tény, hogyazoknál anépeknél, aki k nem fogyasztanak fi nomí tott cukrot, i lletve fi nomí tott szénhi drátokat, tehát fi nomí tott li sztet sem, ott nem fordul elŋ acukorbetegség-mondtael BendaJudi t egészségtanácsadó. Mi ndi gi sédesí tett azemberi ség, csak cukor helyett természetesédesí tŋszereket használtunk. Mézet használtunk, azalegŋsi bb, i lletve szárí tott ésnyersgyümölcsöket. Hamézet fogyasztunk, nem leszünk cukorbetegek, saj noshacukrot fogyasztunk, akkor cukorbetegek leszünk. A cukorbetegség elsŋ leí rásaAngli ából származi k, ugyani sAngli ami nt gyarmattartóország, annaki dej én már aXVI., XVII. században cukrot termesztetett atrópusokon. Cukornádból állí tották ugyani selŋ annak i dej én ki zárólaga cukrot. Saj nos, ezt í rj ale aCukorbluescí mť könyv, amelyszámomraegyegészen megdöbbentŋ adat, hogy annaki dej én arabszolga-kereskedelem acukorért folyt. Tehát azért kellett rabszolgákat tartani , hogya trópusokon cukrot tudj anak termelni . Egybri t történészakövetkezŋket mondj aerrŋl:nem túlzásazt állí tani , hogyarabszolga-kereskedelem során 20 mi lli óafri kaipusztult el, skétharmaduk acukor mi att. - Nagy ára volt akkor annak, hogy több száz évvel késŋbb i tt a f él vi lág beteg legyen, nem?Van ebben némici ni zmus, hogy az ember ezt í gy mondj a, de mi ért alakul kitulaj donképpen a cukorbetegség?[/b] -A cukor egytelj esen természetellenesvalami . A cukorrépaésacukornád, ami bŋl acukrot ki vonj ák, ezek természetesélelmi szerek, tehát ezekbŋl atermészetesélelmi szerekbŋl ki vonnak mi ndent, ki vonj ák afehérj éket, azsí rokat, azásványisókat, nyomelemeket, vi tami nokat, rostosanyagokat ésatöbbi t éscsak ezaz úgynevezett di szachari dmolekula, aszaharózmaradakri stálycukorban. Ilyen töménységben cukor a természetben nem fordul elŋ. Tehát ezegytelj esen természetellenesvalami , hi ányzanak belŋle azéletfontosságúanyagok, ezért ami kor aszervezetbe kerül acukor, nem úgybomli k le, nem úgyszí vj afel aszervezet, mi nt egytermészetesélelmi szert. Haegyalmát elfogyasztok, azalmában i svan cukor, ezt azalmát megrágom, lassan lenyelem, lassan j ut be atápcsatornába, lassan megemésztŋdi k, bej ut aszervezetbe. A cukrot nem kell megrágnom, acukrot lenyelem, nagyon gyorsan fölszí vódi k, sokkal gyorsabban megemeli avércukorszi ntet. Ezt aszervezet úgyélimeg, mi nt egystresszt. Nagyon sok i nzuli nt bocsát ki , hogya normáli sszi ntre vi sszavi gye avércukorszi ntet, vi szont túllŋ acélon természetesen, mert hogynem tudj a olyan pontosan szabályozni . Túllŋ acélon, i lyenkor lesüllyedavércukorszi nt, i lyenkor érezzük azt, hogy i smét cukrot kell fogyasztanunk. - Egy önmagát gerj esztŋ f olyamatról van szó.

2/8 anyag, 7. oldal

-Ígyvan. A hasnyálmi ri gyi nzuli ntermelŋ sej tj ei nek ezegynagyon nagymegterhelés, hogyi lyen nagy mennyi ségť i nzuli nt ési lyen sokszor kell ki bocsátani a, ami lyen gyakran micukrot eszünk. Ugye aci vi li zált ember folyamatosan cukrot fogyaszt, mert mi nden élelmi szerben találhatócukor. Ésezazt eredményezi , hogyahasnyálmi ri gyi nzuli ntermelŋ sej tj eiki merülnek. Azegészhormonháztartást megterheliezésí gy alakul kiacukorbetegség. - Az i s egy érdekes kérdés, hogy tudj uk-e, vagy f eli smerj ük-e i dŋben azt, hogy veszélyeztetettek vagyunk vagy éppen már kezdŋdŋ cukorbaj unk van? -A cukrot tartj ák aci vi li záci ósbetegségek ki alakulásában afŋ bťnösnek. Ezazt j elenti , hogygyakorlati lag azösszesbetegségünk ki alakulásában valami lyen módon szerepet j átszi k acukor, afogszuvasodástól a ráki g, aski zofréni ától agyomorfekélyi g, acukor hatására, i lletve aci vi li záci óstáplálkozáshatásáraösszeszťkül azállkapcsunk, ezért nem férnek el aszánkban afogak. Hogyezhogyan alakul ki ?A cukor, i lletve a ci vi li záci óstáplálék egyhi ánytáplálék. Mitulaj donképpen éhezünk aj ólétben, mert hogyse acukor, se a többici vi li záci óstáplálék nem tartalmazzaazokat azéletfontosságúanyagokat, ami kre aszervezetnek szüksége lenne. - Ha mi ndezt tudj uk, akkor mégi s mi ért f ogyasztunk ennyisok cukrot? -A cukor i ránt ugyanolyan függŋségalakul ki , mi nt azösszestöbbifüggŋséget ki alakí tóanyagi ránt, mi nt például ani koti n, alkohol, akábí tószerek ésakávé. Tehát azagyerek, aki re azt mondj ák aszülŋk, hogy nem eszi k semmi t, azagyerek bi ztos, hogycsak édességet eszi k, egycukorfüggŋ gyerek. Megj egyzem, hogynem kevésgyerek cukorfüggŋ, sŋt ezazegésztársadalom cukorfüggŋ, merthogyebben növünk föl. - Ebben nyi lván érdekelt az élelmi szeri par i s, nem? -Azélelmi szeri par abban érdekelt, hogymi nél többet együnk, acukori par abban érdekelt, hogymi nél több cukrot fogyasszunk. Rengetegcukrot eszünk, körülbelül 50-60 ki lót egyévben. Szi nte vi lágelsŋk vagyunk acukorfogyasztásban, holott aháborúelŋtt mégcsak 10 ki lócukrot fogyasztottunk, százévvel ezelŋtt pedi g2 ki lót. Ezazutóbbii dŋben nŋtt megi lyen rettentŋen. De nehogyazt hi ggyük, hogyezt mi ndkri stálycukor formáj ában esszük meg. Azösszesélelmi szerünkben szi nte el van rej tve acukor. Az üdí tŋi talokban, agyümölcslevekben. Ugye rávan í rva, hogyeredetiszŋlŋlét tartalmazésazember elŋveszi anagyí tój át éselolvassa, hogy1,2 százalék szŋlŋlevet tartalmazésezen kí vül rengetegcukrot ésaromát. A péksüteményekben, afelvágottban, aci garettában, aketchupban, amustárban -méghozzánem i skevés. Például egy3deci sketchupban, amelynek tulaj donképpen savanyúazí ze, 30 darab kockacukornyimenynyi ségvan benne. - Ezért szereti k a gyerekek annyi ra. -Igen. Rengetegvi zsgálatot végeztek acukorral kapcsolatban, ésazderül ki , hogyagyerekkori hi perakti ví tás, vi selkedésianomáli ák nagyon nagyrésze gyógyí thatóazzal, hamegvonj ák agyerekek táplálékából acukrot, i lletve azadalékanyagokat tartalmazóélelmi szereket. Olyan gyerekeket vi zsgáltak, aki k ki segí tŋ i skolábaj ártak ésatáplálékukból megvonták egyi dei gafi nomí tott élelmi szereket, tehát afi nomí tott li sztet, acukrot ésazt tapasztalták, hogyegyi dŋ után agyerekek képesek voltak arra, hogyanormál i skolában folytassák atanulmányai kat. Ugyani lyen vi zsgálatokat végeztek felnŋttekkel i s, börtönlakókkal, fi atalkorúbťnözŋkkel, i lletve i dŋsebbekkel ésazt tapasztalták, hogyafeltťnŋ vi selkedésirendellenességek, azagresszi vi tásszemmel láthatóan csökkent, szi nte megszťnt, abörtönlakók j obban el tudták foglalni magukat, olyannyi ra, hogyvolt olyan i ntézmény, ahol adeli kvensek maguk kérték, hogymegtarthassák ezt atáplálkozásiformát. - Itt élünk akkor a saj át j ól ki alakí tott kényelmes ki s börtönünkben, cukorf üggŋk vagyunk és potenci áli s cukorbetegek. -Namost azt, hogyezt nem tudj uk acukorról, ennek azazoka, hogyami kor megeszünk egyszelet csokoládét, akkor nem esünk le holtan aszékrŋl, tehát nem kapunk sem szí vi nfarktust, se nem leszünk azonnal cukorbetegek. Ahhoz, hogyezek aci vi li záci óskárosodások létrej öj j enek, i lletve elŋj öj j enek, észrevehetŋkké válj anak, évti zedekre van szükség. Tehát aszervezet évti zedeki gképeskompenzálnialétrehozott károkat. NagyKatali n


2.2.

2/8 anyag, 8. oldal

Fehérjék

H 2N

Aminosavakból felépülĘ sokrétĦ feladatot ellátó makromolekulák: a szervezet legfontosabb építĘelemei, katalizátorok, szállítómolekulák stb. J elentése: elsĘdleges, elsĘdleges fontosságú (PAULING;a polipeptidlánc felépítése, betegségek esetén fellépĘ rendellenességek kutatása, 1954Nobel-díj. J elentĘsek E. Fischer aminosav, fehérjekutatásai, 1902 Nobel-díj.)

2.2.1.

Az aminosavak

Az aminosavak molekuláiban egyszerre fordul elĘ az aminocsoport (-NH2) és a karboxilcsoport (COOH). J

CH2

COOH

H 2N

NH2 gli ci n (amino-ecet sav) D -ami nosav

E

CH

H 3N

R

CH

C OO

R i kerionos szerkezet

Ennek a szerkezetnek biológiai jelentĘsége puf f erkapacitásában rejlik. ( Minden összekapcsolódás után maradszabadamino- illetve karbox ilcsoport a polimerlánc két végén! )

D

C H 2C H 2C H 2

COOH 2.2.3.

J -ami no-vajsav (GABA) J -aminosav

Opt i kaii zomér i a

Af ehérjealkotóaminosavak –a glicin kivételével –királis vegy ületek,mert az Dszénatomhoz négykülönbözĘ csoport kapcsolódik. A D-szénatom konf igurációja az L glicerinaldehidével analóg,vagy is a természetben csak L -aminosavak f ordulnak elĘ.

A fehérjéket felépítĘ D-aminosavak esetében az aminocsoport és a karboxilcsoport ugyanahhoz a szénatomhoz kapcsolódik.

COH HO C H

COOH HOCH2 H2N

C

Esszenciális aminosavak: A fehérjékben elĘfordulóegyesaminosavakataszervezetnem t udszi nt et i zálni ,mertpéldául gyĦrĦsmolekulákatnem t udelĘállí t ani .EzeketkülsĘ forrásbĘl azazat áplálékunkból fedezi ,melyek ezértt áplálékunk nélkülözhet et len alkot órészei . Azemberben esszenciálisaminosavak: valin , leucin , izo-leucin , lizin , fenil-analin , triptofán , metionin, treonin. A növekedésben lévĘ szervezet nek fokozot taz esszenci áli sami nosavak i ránt ii génye!It t érdemeselgondolkozniaveget ári ánusét kezésokozt aeset legeshi ányállapot ok lehet Ęségén i s!

Azi ker i onosszer kezet

Az aminosavak aminocsoportja bázikus jellegĦ, tehát protont vehet f el, mí g a karbox ilcsoport savas jellegĦ,vagy is protont adhat le. Ezt az aminosavak szerkezetének f elí rásakor is f eltüntethetjük:

COH H C OH

COOH

CH2OH CH2OH L-glicerinaldehidD-glicerinalde

R

R COOH

Húsz fehérjealkotó aminosavat ismerünk, amelyeket oldalláncuk polaritása, savas ill. bázikus jellege szerint csoportosíthatunk.

2.2.2.

C OOH

H2N C R CH2OH L-aminosav

COOH

C CH OH 2 NH2

R C NH2 CH2OH D-aminosav

Fontos az aminosavak ikerionos jellege,ami annak a következménye,hogya karbox ilcsoport hidrogénje könny en átkerülhet az aminocsoport nemkötĘ elektronpárt tartalmazónitrogénjére. Az í gykialakult ikerionos szerkezetben stabilizálótény ezĘ még,a karbox il csoporton belüli delokalizáció:

2.2.4.

Pept i dköt és

A peptidkötés az egy ik aminosav aminocsoportja és a másik aminosav karbox ilcsoportja között jön létre ví zkilépéssel,kondenzációs reakció:

O H2N

COOH H2N CH R

+

COOH CH

H2N

C CH

R' R

COOH

N CH H R'

+

HO H


2/ 8anyag,9.oldal

Az aminosavak peptidkötéssel összekapcsolódva dipeptidet, tripeptidet ... oligopeptidet hoznak létre. di-, tri-, ...oligopeptid (max.10aminosav) Peptidek: legfeljebb 50aminosavrészbĘl felépülĘ molekulák. Változatos szerepet töltenek be a szervezetben, pl. hormonok (inzulin, vazopresszin, oxitocin) vagy a redoxireakciók szabályozásában részt vevĘ glutation (GSH, J-glutamil-ciszteinil-glicin). Fehérj ék: a peptideknél több aminosavrészbĘl felépülĘ makromolekulák. AlapvetĘen 20-féle aminosav építi fel. A kapcsolódási sorrend korlátlan, 100aminosav 20a századikon módon rakható sorba. A szervezetben különbözĘ feladatokat látnak el (pl. vázfehérjék, szállító fehérjék, enzimek stb.). A fehérjék szerkezeténél négy szintet különítünk el:

2.2.5. A f ehérj ék szerkezete El sĘdl eges szerkezet: az aminosavak minĘsége, kapcsolódási sorrendje. Az aminosavak szerkezetébĘl következĘen, (az egyetlen eltérés az oldalláncokban van!), az összes többi lehetséges szerkezetet megszabja! (elment - lement). A fehérjék térszerkezetét (másodlagos, harmadlagos, negyedleges szerkezet) rögzítĘ kötéstípusok: kovalens kötés (S-S). ionos kötés (-C00~-NH3' ), hidrogénkötés (-H-O- ),

2.2.6. A f ehérj ék csoportosí tása: 1. Összetételal apj án a) protein (egyszerĦ fehérje) -~ aminosavak b)proteid (összetett fehérje) --> aminosav + egyéb anyag a képzĘdĘ egyéb anyag szerint; 1. foszfoproteidek (foszfort tartalmaznak pl. a kazein), 2, kromoproteidek (színes anyagot tartalmaznak pl. a hemoglobin), 3. mukoproteidek (szénhidrátot tartalmaznak pl. a glikoproteidek), 4. lipoproteidek (zsírszerĦ anyagot tartalmaznak) Másodl agos szerkezet: lehet a-hélix, ilyen pl. a haj, gyapjú, izom, vagy p-lemez (vagy redĘzött struktúra). I lyen a selyem. Harmadl agos szerkezet: gomolyag (globuláris) szerkezet, a biológiai hatás hordozója. Az enzimek mĦködése ehhez a struktúrához kapcsolható. Negyedl eges szerkezet: több fehérjemolekula összekapcsolódásával alakul ki (aktomiozin az izomban). Fontosak a multi-enzimkomplexek: bonyolult folyamatok irányítói.

5. nukleoproteidek (nukleinsavat tartalmaznak pl. DNS), 6. metalloproteidek (különbözĘ fémek komplexei pl. a hemoglobin). 2. Ol dékonyságal apj án: a) albuminok (vízben oldódnak: tojásfehérje, vérsavó) b) globulinok (sóoldatokban oldódnak: fibrin) Kí sérl etes kimutatások: Van der Waals-féle kölcsönhatás (-CH3-CH3). Kimutatások, vizsgálatuk:


Biuret-reakció: háromnál több aminosavat tartalmazó fehérjék lúgos közegben CuS04-al ibolyaszínĦ komplexet képeznek. Xantoprotein próba: az aromás aminosavat tartalmazó fehérjék tömény HN03-val sárga színreakciót adnak.

2/8 anyag, 10. oldal

2.3.1.

A DNS és RNS összehasonlító jellemzése DNS dezoxiribóz A-T, G-C, foszforsav

RNS ribóz A-U, G-C bázispárok

Reverzíbilis kicsapás: könnyĦ fémsók (Na, K) fehérjék hidrátburkát vonják el, (kicsapódás), elegendĘ vizet adva a rendszerhez a fehérje viszszanyeri oldott állapotát, aktivitását. (117144)

cukor bázisok

I rreverzíbilis kicsapás: a fehérje alapvetĘ szerkezeti változásokat szenved. Ilyen hatásúak a nehéz fémsók (Pb, Cu, Hg), magas hĘmérséklet (magas láz veszélyei!), tömény (ásványi, szerves) savak, lúgok, ezért veszélyesek, mérgezĘek. (118145)

szerkezet

kettĘs spirál

egysoros fonál, helyenként önmagához kapcsolódva

móltömeg: elĘfordulás:

1-I00 milliós sejtmag, színtest, mitokondrium

25 ezer-1 millió sejtmagvacska, citoplazma, riboszóma

biológiai jelentĘség:

információtárolás ÖRÖKÍ Tė ANYAG

információszállítás FEHÉRJ ESZINTÉZIS mRNS, tRNS, rRNS

2.3.

Nukleinsavak

Az elnevezés eredete az, hogy 1869-ban MISCHERa gennysejtek magjában savas természetĦ anyagot talált. 1953 J . WATSON, F. CRICK, (a képen) a DNS szerkezetének megfejtése

A DNS lánc kettĘs csavarjának sematikus képei:

Ribóz: öt szénatomos aldóz cukor, melynek zártláncúkonfigurációjúfoszforsavas észtere fontos nukleinsav-alkotó.

Dezoxiribóz: a ribózból redukcióval származtatható pentóz, melynek 2. szénatomján a hidroxil-csoport helyett csak egy hidrogénatom található. Ugyancsak fontos nukleinsav-alkotó.



(A. HERSEY, AVERY) A kísérletek leírása Baktériumtranszformáció Griffith angol kutató 1928-ban írta le baktériumokkal végzett kísérleteinek eredményeit. Az általa vizsgált baktériumnak (Streptococcus pneumoniae) két változata ismert. Az S-variáns egerekbe oltva tüdĘgyulladást okoz, sejtjeit vastag tok veszi körül. Az R-variáns ezzel szemben nem kórokozó, sejtjeit nem védi tok. A kísérleteket az alábbi táblázat foglalja össze: Kísérlet

Az egérbe oltott baktérium típusa

Az állatok reakciója

Az elhullott állatból kimutatott baktérium

1.

élĘ R-variáns

egészségesek

-

2.

élĘ S-variáns

elpusztulnak

élĘ S-variáns

3.

elölt S-variáns

egészségesek

-

4.

elölt S-variáns + élĘ R-variáns

néhány elpusztul

élĘ S-variáns

Griffith meglepĘdve tapasztalta, hogy a hĘvel elölt S-variánssal és élĘ R-variánssal beoltott állatok egy része tüdĘgyulladásban elpusztul, és szöveteikbĘl élĘ S-variáns mutatható ki. A jelenséget baktériumtranszformációnak nevezte el. Feltételezte, hogy a hĘvel elölt S-variáns anyagai valamilyen módon átalakítják az R-variánsokat. Az elölt S-variáns örökítĘanyagának egy része, amely a tokképzésért felelĘs enzimet kódolja, bejut az R-variánsba, így az S-variánssá alakul, tokja megvédi a gazdaszervezet immunrendszerétĘl. Hasonló folyamat az antibiotikumrezisztencia átadása plazmidok közvetítésével. A transzformációt a génsebészet területén is alkalmazzák.

2.3.2.

A nukleinsavak szintézise

A DNSszintézise: 1. A DNS kettĘs spirál szétnyílik, 2. A bázispárosodás szabályai szerint új szál szintetizálódik. A szintetizálódott DNS egyik szála régi, a másik szála új. Szükségesek: mintát adó DNS, nukleotidok, DNS polimeráz enzim, ATP. A megkettĘzĘdés egyszerre 5000 ponton is megindul. A szintézis esetleges hibáit egy reparáló, javító enzim kijavítja. Az RNSszintézise: 1. A DNS kettĘs spirál szétnyílik 2. A bázispárosodás szabályai szerint az egyik szálon új szál szintetizálódik. Szükségesek; mintát adó DNS, nukleotidok, RNS polimeráz enzim, ATP. A nukleinsavak információhordozók:

DNSmint információhordozó1. Évekkel késĘbb, 1944-ben Avery amerikai kutató és munkatársai igazolták, hogy a transzformációért felelĘs anyag a DNS. Avery és munkatársai 1944-ben publikált vizsgálata bizonyította: a kutató a tokos baktériumtörzs sejtjeit lipidoldószerrel feltárta, majd sejtmentes szĦrletet készített belĘlük. Ez a kivonat is képes volt kórokozóvá alakítani a nem kórokozó variánst. Ám amikor a szĦrletet különféle enzimkivonatokkal kezelte, eltérést tapasztalt: szénhidrát- vagy fehérjebontó enzim alkalmazása nem befolyásolta a kísérlet eredményét, ha azonban dezoxiribonukleáz (DNS-bontó) enzimmel kezelte a kivonatot, az elveszítette az átalakító képességét! DNSmint információhordozó2. A DNS információhordozó tulajdonságát támasztja alá az a jelenség is, hogy a bakteriofágok megfertĘzik a baktériumokat. A vírusok közé tartozó bakteriofágok felépítésére a DNS-molekulájuk és az azt körülvevĘ fehérjeburok a jellemzĘ. MĦködésük feltétele a baktérium-gazdasejt, amelyben élĘsködnek. Miután rátapadnak a baktériumok külsĘ falára, DNS-tartalmuk bekerül a baktériumsejtbe, míg a fehérjeburok kívül marad. Olyan vírust állítottak elĘ, melynek fehérjéje 35-ös kén-, nukleinsava 32-es foszforizotópot tartal-

Kísérletes igazolás:

mazott, így nyomon lehetett követni jelenlétüket. A baktériumból kiszabaduló új vírusok csak a foszforizo-

1. Van örökítés J baktérium transzformációs kísérlet. Lényege; a hĘvel elölt kórokozó (tokos) baktérium, a nem kórokozó (tok nélküli) baktériumot kórokozóvá tette.

tópot tartalmazták - Salvador Luria, Max Delbrück. Alfred Hershey. A bakteriofágok felépítésére vonatkozó

2. A DNS örökít J izotópos kísérlet. Lényege: A kén csak a fehérjében, foszfor csak a DNS-ben fordul elĘ. Olyan bakterimokkat fertĘzve, amelyek egyik csoportja izotóp ként, a másik izotóp foszfort tartalmazott: a létrejövĘ új bakteriofágok foszfor aktivitást mutattak.

összes információt a bakteriofág DNS-molekulája tartalmazza. Ez a DNS bejutva a baktériumsejtbe a bakteriofág fehérjéinek elĘállítási programját hajtja végre, miközben a baktérium anyagait használja fel. A DNS-molekula tehát az élĘlények öröklĘdĘ tulajdonságainak információhordozója.



Rejtelmes örökítŋanyag Szonda, 2004. 10. 24., szerk.: Gimes Júlia 2004. november 3., szerda 11:03 Valóban szemét-e a szemét, avagy mi történt azokkal az egerekkel, amelyekbŋl eltávolítottak olyan örökítŋanyag-darabokat, amelyek a géneket nem tartalmazó, a szakemberek által „junk”nak, szemétnek nevezett DNSszakaszokon vannak. Örökí tŋanyagunkhosszú-hosszúDNSl áncának98százal ékátol yan szakaszokteszi kki , amel yeknem tartal maznakgéneket,azaz fehérj ékmi nŋségére és termel tetésére vonatkozói nformáci ókat.Ezértezta 98 százal ékota tudósoknemes egyszerťséggel„j unk”-nak, szemétneknevezi k. Régóta fol yi ka vi ta, hogya szemétval óban szemét-e, és ha nem az, márpedi gnehéz el képzel ni , hogyaz el bťvöl ŋen tökél etes megol dásokatprodukál óél etennyiértel metl en fel esl egetprodukál na, szóvalha nem szemét,akkor mégi s mi t csi nál ? A Kal i forni aiBerkel eyNemzetiLaboratóri um kutatóiol yan geneti kai l agmódosí tottegértörzsethoztak l étre, amel ynekörökí tŋanyagábóltöbb mi ntegymi l l i óegységnyi , több mi ntegymi l l i óbázi spárnyiDNS-t el távol í tottak. Az el j árássalki i ktattákörökí tŋanyaguk1 ezred részét.És hogymitörtént?Semmi . Az egerekköszöni kszépen, j ólvannak. A kutatókfel i smerésüketa l egteki ntél yesebb természettudományos fol yói ratban, a Nature-ben j el entettékmeg. Veneti áner Pálbi okémi kustkértem: segí tsen egyki csi tel i gazodnia kérdésben. Akkor mostszemétvagynem szemét? -Ezekaz egerek, amel yekbŋlel távol í tottákezeketa szakaszokat,ezekmi nden j elszeri nttel j esen normál i san él tek, szaporodtak, az él ettartamukés az egészségiál l apotukmegkül önböztethetetl en vol ta normál i stól . Tehátennekal apj án a kí sérl etezŋ kutatókazta következtetéstvontákl e, hogyez az úgynevezett „szemétDNS”, ez val óban „szemét”, vagyi s nem szükséges az ál l atoknormál i s mťködéséhez. De vannak kutatók, aki kaztmondj ák, ki zártdol og, hogyez val óban „szemét”vol na, másokpedi gaztmondj ák, hogy de, mi nden bi zonnyalaz. Na most,ez a kí sérl etennekaz utóbbii skol ánakszál l í térveket,de természetesen szósi ncs arról , hogybi zonyí taná. Ugyani s van egycsomókí sérl etaz el múl ti dŋkbŋl , hogyl étfontosságúgéneketi s ell ehettávol í tanimi nden következménynél kül , egyszerťen azért,mertvan egyúgynevezett redundanci a, tehátugyanazta funkci óttöbb gén i s kódol j a. Tehátazokegyi kétha el távol í tj ák, a mási k mi nden továbbinél küla funkci ótbi ztosí tj a. Természetesen ugyanez l ehetséges, sŋt,nagyon val ószí nť ennéla nem kódol óDNS-néli s. Az él etmi ndi gmi nden körül ményekközötttúl bi ztosí tásokkaldol gozi k. Tehátaz, hogyegyezrel ékel távol í tása nem okozottsemmiprobl émát,ez nem bi zonyí tj a azt,hogya 98 százal éknakvagyannaknagyrészénekni ncs val ami fél el ényeges szerepe. Tehátén egész bi ztos vagyok benne, hogyél etképtel en vol na egymagasrendť él ŋl ény, ha a tel j es „szemét”DNS-tel távol í tanák. A mási kpedi gaz, hogyi gaz ugyan, hogyezekaz egereknormál i san él tek, fel tehetŋl egaz egér él etkor végsŋ határái g, sŋtszaporodtaki s, de ez evol úci ós értel emben egyj el entéktel en i dŋskál a. Tehátaz, hogyezen az i dŋskál án nem történtsemmibaj , ez korántsem j el entiazt,hogyaz evol úci ói dej e al attnem vol tenneka régi ónaki gen j el entŋs, él etképességivagyel ŋnytbi ztosí tófunkci ój a. A DNS szerkezete a sejtben: Kromati n A sejt DNS-állományának hiszton és nem-hiszton fehérjékkel kialakított komplexe. Az eukarióták DNS-e mindigfehérjékhez kötĘdik. Ezek a fehérjék lehetnek bázikus jellegĦ ún. hisztonfehérjék,amelyek stabilizáló,szerkezetkialakítófunkc iójúak,illetv e lehetnek inkábbsav as jellegĦ nem-hiszton fehérjék is,amelyek pediga DNS megkettĘzĘdésében,RNS-másolat készítésében v agy a génaktiv itás szabályozásában játszanak szerepet. A hisztonfehérjék a prokariótákból teljesen hiányoznak.


A hisztonoknak több altípusa létezik. Ezek közül a H2A, H2B, H3és H4jelĦek 2-2példánya ( tehát összesen 8db)egy hisztonmagot alkot, amelyre a DNS kétszeresen, egy 146bázispárnyi hosszúságú szakaszával feltekeredik:

2/ 8anyag,13.oldal

( EbbĘl is látható, hogy a kromoszómaszám nem fejlettségi bélyeg, az emberben a kettĘ közötti, 46db a testi sejtek kromoszómaszáma.) A kromoszómák az interfáziban nem különíthetĘk el, csak az osztódások alatt ( fĘleg a középszakaszban)válnak jól láthatóvá. Kromatida A kromoszóma egy DNS-molekulát tartalmazó része. Magyarázat: A kromoszómák az osztódások elején 2db DNS-molekulát tartalmaznak, ilyenkor kétkromatidás kromoszómának nevezzük. A kromatidákat az ún. centroméra ( vagy elsĘdleges befĦzĘdés)köti össze:

A kromatinnak ezt a komplex egységét nukleoszómának nevezik. A kromatin nagyon sok ilyen nukleoszómából épül fel, amelyeket átlag 54bázispárnyi DNS-szakaszok kötnek össze, így egy gyöngysorhoz hasonló struktúra keletkezik:

A nukleoszómához kapcsolódó H1hiszton szerepe a kromatinállomány további feltekeredésének szabályozása. A sejtosztódások közötti ún. interfázisban a kromatin nagy része laza, letekeredett. I lyenkor eukromatinnak hívjuk. Kisebb kromatinszakaszok még ilyenkor is tömör, feltekeredett állapotban vannak, ennek neve heterokromatin. ( Azokra a szakaszokra jellemzĘ ez, amelyek az adott sejttípus mĦködéséhez szükségtelen géneket tartalmaznak, így, heterokromatinként ugyanis inaktívak.) Az osztódások alatt a kromatin teljes egészében heterokromatinná alakul, mert így könnyebben transzportálhatók a kromoszómák. Kromoszóma A sejt kromatinállományának egymástól különálló egységei. A kromatinállomány nem egyetlen DNS-molekulából áll, azok száma igen széles határok között változhat. Az egyik bél-orsógiliszta ( Ascaris megalocephala)testi sejtje pl. mindössze 2db, az egyik haraszté ( Ophioglossum reticulatum)pedig 1260db egységre ( kromoszómára)osztható.

Az ábrán látható másodlagos befĦzĘdés nem minden kromoszómán látható, csak azokon, amelyek a magvacskával állnak kapcsolatban ( a magvacska latin neve nukleólusz, ezért a nukleóluszorganizáló régió elnevezés) . Az osztódások végén a kromoszómák kromatidái szétválnak egymástól, így ún. egykromatidás kromoszómák jönnek létre ( ilyen kromoszómát mutat az ábra jobb oldali, BjelĦ része) .

2. 3. 3.A f ehérjeszintézis A DNS központi szerepét a fehérjeszintézisben centrális dogmának nevezzük:DNS -~ RNS ~ fehérje -> tulajdonság L épései:1. Transzkripció;a sejtmagban a DNS szál szétnyílik, az aktív szálon mRNS képzĘdik. Az mRNS a citoplazmában a riboszómára kerül. 2. Ezzel egy idĘben a citoplazmában aktivált aminosavak kapcsolódnak a tRNS-hez.



3. Transzláció: a riboszómán a bázispárosodás szabályai szerint kapcsolódnak az mRNS és a tRNS bázishármasai ~ kialakul egy aminosav sorrend, amit végsĘ soron a DNS határozott meg. A genetikai kód jellemzĘi: 1. Bázishármasok, triplettek kódolnak 2. Degenerált: ugyanazt az aminosavat több kód is jelöli 3. Atfedésmentes: egy bázis egyszerre csak egy tripletthez tartozhat. 4. VesszĘmentes: lánc közben nincsenek értelmes szakaszok és csak az elején kezdĘdhet a leolvasás. 5. Általános érvényĦ: az adott jel minden élĘlényben azonos aminosavat jelöl.

2.4.

nukl eotidok

ÉpítĘegységek, az energiatárolás és -felszabadítás központi vegyületei. Szerkezetük: szerves bázisok; purin: adenin, guanin pirimidin: timin, uracill citozin pentóz: ribóz dezoxiribóz foszforsav 'Nukleotid típusú vegyületek x

ATP: az élĘlények legfontosabb energia-tároló és -felszabadító vegyülete. Makroerg kötései (nagy energiájú) révén az elsĘ foszfátcsoport leválásával 30 kJ / mól, mindkettĘ leválásával 36 kJ / mól energia szabadítható fel ATPo ADP+Po AMP+P

x

NAD,NADH

NADP: a felépítĘ folyamatok proton- és elektronszállító koenzime. KoA: pl: acetilcsoportokát (CH3C0- ) szállít.

x

2.5.

KoA,koenzim A

Gyors ismétl Ę fel adatok:

(megoldások az anyag végén! )

Ötfél e asszociáció

a) a guanin b) a citozin c) az adenin d) a timin

38. Az RNS-molekulában bázispárokat is képezhet


39. 40. 41. 42. 43. 44. 45.

az adeninnel két hidrogénkötést képes kialakítani az uracilt helyettesítheti a nuleotidban a gyĦrĦjének egy nitrogénatomjával kapcsolódik a pentóz 1-es szénatomjához páratlanszámú nitrogén van a molekulájában két nitrogénatomot találunk benne az RNS- és a DNS-molekulában is megvan kilencatomos gyĦrGt tartalmazó szerves bázis

Többszörös választás

46. Hogyan épülnek fel a nukleotidok? 1. a pentóz 1. szénatomjához kapcsolódik a foszforsav 2. a pentóz ribóz vagy dezoxiribóz lehet 3. a pentóz 5. szénatomjához a szerves bázis kapcsolódik 4. a bázisok purin vagy pirimidin alapvázúak

Ötféle asszociáció

A) az RNS B) a DNS C) mindkettĘ D) egyik sem

47. pentózában öt oxigént találunk 48. antiparalel (ellentétesen párhuzamos) a komplementer nukleotidsor 49. polinukleotid lánc alkotja 50. a purinbázisok mennyiségébĘl megadható a pirimidinek száma 51. több, különbözĘ mĦködésĦ típusa van 52. az egységek között S-3 foszforsavdiészter kötések vannak 53. érvényes az A + T = G+ C 54. egyik nukleotidja energiaközvetítĘként is szerepelhet a) a guanin b) a citozin c) az adenin d) a timin 55. kilencatomos gyĦrĦt tartalmazó szerves bázishoz kapcsolódhat 56. öt vagy több nitrogénatomot találunk a molekulájában 57. nukleotid típusú önálló vegyületben is elĘfordulhat 58. nitrogént tartalmaz 59. a DNS-molekulában megtalálható 60. molekulájában két gyĦrĦ kondenzálódott (kapcsolódott össze) 61. az RNS egyik típusában sincs meg 62. metil-csoport van a gyĦrĦjén

Élet és Tudomány 1999. 35. szám


A KÖSZVÉNY A húgysav az anyagcserének egyik salakanyaga, s jobbára a vizelettel, kisebbrészt a széklettel ürül ki a szervezetbŋl. H a a testnedvekben kórosan töményebbé válik, a nátriumsója kicsapódik a lágy részekben meg az ízületekben, s az utóbbi miatt ízületi gyulladást kaphat az ember. A baj elhatalmasodását gyógyszeres és étrendi kezeléssel akadályozhatjuk meg. Minthogy a köszvény többnyire a láb nagyujjának tŋízületi fájdalmával hívja fel magára a figyelmet, az orvosok ezt a betegséget podagrának (ez görögül azt jelenti: lábköszvény),míg az angolok a latin guta (= csepp)szóból eredeztetett goutnak nevezik, annak idején ugyanis úgy vélték, hogy a bajt az ízületbe jutó valamilyen „méregcsepp” okozza. Nos, nem jártak messze az igazságtól, hiszen az ízületben levŋ savós nedv folyadékcseppnek fogható fel, s köszvény esetén abban töményedik be és csapódik ki a „méreg”, vagyis a húgysav. Gazdagok betegsége Minthogy régen jobbára a jómódban élŋk (a húsféleségeket és belsŋségeket, valamint a szeszes italokat bŋségesen fogyasztó emberek)betegedtek meg köszvényben, e betegséget arthritis divitumnak, azaz a gazdagok ízületi gyulladásának is nevezték. Aligha véletlen, hogy sok híresség is akadt a benne szenvedŋk táborában. A feljegyzések szerint V. Károly német-római császár, II. Frigyes porosz király, W allenstein herceg, az osztrák császári hadvezér, Newton, a jeles angol természettudós, a német filozófus Leibnitz, de Rubens, a kiváló flamand festŋ is egyaránt köszvényes volt. A betegség elsŋ részletes klinikai leírása a XVII. század végén élŋ, szintén köszvényben szenvedŋ Sydenham angol orvos nevéhez fťzŋdik, ám ŋ még nem ismerte a baj okát, ekképp nem oki kezelést, hanem –tapasztalati alapon –kinint és tejkúrát ajánlott rá. Ezek ugyanis nem ártottak a betegnek, hiszen tejet –látjuk majd –bŋségesen ihat a köszvényes ember. Egy évszázad múltán azonban, amikor fölfedezték a húgysavat, fény derült arra, hogy a baj igazi forrása e szerves anyagnak a kikristályosodó nátriumsója. Honnan származik a testfolyadékokban megjelenŋ húgysav? Fŋképp a nukleinsavakat (a riboés a dezoxiribonukleinsavat)alkotó purinbázisok (az adenin és a guanin)bomlásakor keletkezik, s rendesen deciliterenként 3–7milligrammos töménységben fordul elŋ a vérben. Minthogy a fölöslegben képzŋdŋ húgysav –mint a bevezetŋben említettük –kiürül a testbŋl, bajt nem okoz. Ha ellenben a vér és a többi testfolyadék húgysavszintje valamilyen ok miatt deciliterenként 7milligramm fölé nŋ, a folyadék erre az anyagra nézve túltelítetté válik, s megjelennek benne a tť alakú nátrium-urát-kristályok. Rohamok támadnak A köszvény legjellemzŋbb tünete a rendszerint egy, néha azonban több ízületben hirtelen, rohamszerťen támadó fájdalom. Ez, valamint az ízület megduzzadása és pirosra, szederjesre színezŋdése az ízületi gyulladásnak csalhatatlan jele. A fájdalom olyan heves lehet, hogy az ízület legkisebb mozgatása, sŋt, a megérintése is kínokat okoz a betegnek. Még az alvó ember is felébred tŋle. Az eseteknek mintegy a felében elŋször az öregujj (a nagylábujj)tŋízülete gyullad be, de a többi lábujj tŋízülete és egyéb ízületek is megbetegedhetnek.


A lábujj oldalán megjelenŋ húgysa- Köszvény által megtámadott lábujjcsont vas csomó Az ízületi gyulladásra, amely a betegségnek már a második szakasza, a fájdalom miatt maga a beteg is felfigyel, holott ezt már jóval megelŋzi a vérnek magas, de tünettelen húgysavszintje. Ez azonban csak laboratóriumi elemzéssel mutatható ki. A tapasztalatok azt mutatják, hogy minél több húgysav van tartósan a vérben, annál nagyobb a köszvény kialakulásának esélye. Egy amerikai felmérés során kétezer egészséges ember vérét vizsgálták rendszeresen tizenöt éven át. Kiderült, hogy a 9 milligrammos húgysavszintťeknek 5százaléka, a 7 és 9 milligramm közöttieknek 0,5százaléka, a 7 milligrammnál alacsonyabb húgysavszintťeknek pedig 0,1 százaléka vált köszvényessé. Ez arra is felhívja a figyelmet, hogy a vérnek a rendesnél magasabb húgysavszintje nem kórjelzŋ, hanem csak megerŋsíti a kórismét. Az elsŋ köszvényes roham legföljebb néhány napig tart, s utána hosszabb-rövidebb panaszmentes idŋszak következik. Ez a betegség harmadik szakasza, amely szerencsés esetben egyúttal az utolsó szakasz is. Elŋfordul ugyanis, hogy a betegnek nem lesz újabb rohama. Sokkal gyakoribb azonban, hogy fél és két év közötti idŋ múltán megint köszvényes roham tör a betegre. Kezelés híján nemcsak a rohammentes idŋszakok rövidülnek, hanem a betegség hamarább idültté válik, amikor is nátrium-urát-kristályokból álló csomók (szakmai szóval tofuszok) jelennek meg a lágy részekben és az ízületekben, s az ízületi porc és csont többé-kevésbé károsodik. Ez azért rossz, mert a több ízületre ráterjedŋ idült köszvényes gyulladás már a legkorszerťbb kezeléssel is nehezen orvosolható. Kikezdi a csontot A köszvény fŋképp a férfiak betegsége, de a változás korán túl levŋ nŋket is fenyegeti. Ha a páciens hirtelen támadó lábízületi gyulladással keresi fel az orvosát, ez egymagában is fölveti a köszvény gyanúját, ám a megbizonyosodáshoz egyéb vizsgálatokra is szükség van. Eleinte a vér magas húgysavszintje perdöntŋ, de késŋbb – az idült szakaszban – a húgysavas csomók (a tofuszok) megjelenése és a röntgenvizsgálat is az orvos segítségére van. Ami ez utóbbit illeti, heveny köszvényes roham esetén nem sokat ér, hiszen akkor még nincsenek a beteg ízületben


olyan maradandó elváltozások, amelyek egyértelmťen a köszvényes eredet mellett szólnak. Az idült szakaszban azonban a röntgensugárral a tofuszok és a csontkárosodások is tetten érhetŋk, s ezek csalhatatlanul jelzik, hogy a betegnek köszvénye van. Idült köszvényre elsŋsorban azok számíthatnak, akik heveny betegségüket elhanyagolják (kezelés nélkül az esetek csaknem fele elég hamar idültté válik), ugyanis szakszerť kezeléssel a betegség nemcsak kordában tartható, hanem az enyhén károsodott ízület szerkezete is többé-kevésbé helyreállítható. Eltťnhetnek a húgysavas csomók, s javulhat az ízület mťködése. A köszvény kezelésében nagy szolgálatot tesznek a különféle gyógyszerek, de ezek kiválasztása és adagjuknak a meghatározása az orvos dolga. A beteg, persze, maga is sokat tehet azért, hogy baját megelŋzze, valamint hogy tüneteit enyhítse vagy megszüntesse. Az önkezelésben nemcsak az orvos, hanem a dietetikus is nagy segítséget adhat neki. Jó hatású, ha a köszvényre hajlamos vagy a már tünetes ember sok (legalább napi három liter) enyhén lúgos folyadékot iszik (ez ugyanis akadályozza a húgysav kicsapódását), s lehetŋleg kerüli azokat az ételeket és italokat, amelyek purinbázisokban gazdagok. Ilyenek a húskivonatok, a máj, a velŋ, a vese, bizonyos halféleségek (szardínia és szardella), a káposzta, a karfiol, a spárga, a paraj, a kakaó, a tea és a feketekávé. Ugyanakkor bŋségesen fogyaszthatnak tejet, tejtermékeket, tojást és gyümölcsöket. A tapasztalatok azt mutatják, hogy akinek idejében kórismézik a baját, s rendszeresen szedi az orvos rendelte gyógyszereket, az az említett étrendi tanácsok megszívlelésével megakadályozhatja, hogy köszvényes rohama támadjon, vagy legalábbis nagymértékben késleltetheti annak megjelenését. A tünetes betegnek viszont az a haszna származik belŋle, hogy nem rosszabbodik az állapota, ekképp rendes, minŋségi életet élhet. Dr. Sz. É.

kórismézik: orvosi szakkifejezés mely szerint az elŋzmények ismeretében a betegség tünetei alapján, következtetnek a betegségre, felismerik azt 2.6.

Az anyagcsere folyamatai 2.6.1. Felépí tés és lebontás kapcsolata


2.6.2.

FelépítĘ folyamatok


A fényszakasz folyamatai:

Fotoszintézis o ez a folyamat a szénhidrátok bioszintézise o az egész élĘvilág számára fontos, mert csak igy képzĘdhet szénhidrát o autotróf zöld növények a Nap energiáját közvetlenül képesek felhasználni o keletkezĘ szénhidrátok minden egyéb szerves vegyület kiindulási vegyületei o a heterotróf állatoknak csak ez az energia szolgál energiaforrásul o a fotoszintézis a földi élet alapja AlapvetĘen szükségesek hozzá a: Fotoszintetikus pigmentekek o a látható fény (370 - 900 nm) elnyelése o konjugált kettĘskötésĦ rendszerek o ez a felépítés felelĘs a fényelnyelésért - delokalizált elektronok J fotonok energiáját felveszik J gerjesztett állapotba kerülnek J megfelelĘ energiamennyiség esetén az elektronok leszakadnak vagy egy másik molekulának adják át energiájukat J a felvett energia hasznosul a fotoszintézis során. 2.6.2.1.

A fotoszintézis szakaszai

1. FÉNYSZAKASZJ a fényenergia megkötése, kémiai energiává alakítása: A I. és II. fotonrendszerek gerjesztés hatására nagy energiájú elektronjaikat leadják egy elektronszállító rendszerre, az elektronok végül a NADP-re kerülnek. A fotonrendszerek elektronhiányait a víz bontásából, fotolízisébĘl pótolják. A felszabaduló O2 a légkörbe, a H+ a NADP-re kerül NADPH. A folyamatok során ATP termelĘdik. A gránum membránrendszeréhez kapcsoltan megy végbe. 2. SÖTÉT SZAKASZ: a pentóz-difoszfát megköti (fixálás) a légköri CO2-ot, majd gliceriasavfoszfáttá bomlik. A fényszakasz során keletkezett NADPH és ATP révén a glicerinsav-foszfát glicerinaldehid-foszfáttá redukálódik, ami: vagy egy körfolyamatban pentóz foszfáttá, ATP révén pentóz-difoszfáttá alakul és újabb C02 felvételére válik alkalmassá, vagy a glicerin-aldehidfoszfát egy fordított glükolízisbe glükózt, végsĘ soron a fotoszintézis végtermékét: keményítĘt adhat. A gránumok plazmaállományában játszódik le. A fotoautotróf asszimiláció (felépítési folyamat) lényege (bruttó egyenlete):

C02 + H20+ fényenergia J C6H2O6 + O2 A kemoautotróf asszimiláció ettĘl csak abban különbözik, hogy az energia szervetlen vegyületek oxidációjából származik!

A fényszakasz és a sötétszakasz kapcsolata:

A sötétszakasz folyamatai


2.6.3.

2.6.3.1.

Lebontó folyamatok

A biológiai oxidáció

Aerob lebontás, a tápanyag-molekulák (pl. a glükóz) lebontása széndioxidra és vízre. A legtöbb energiát szolgáltatja a szervezet számára (38 ATP). 1. Glükolízis: a glükóz lebontása piroszĘlĘsavig. A citoplazmában megy végbe, aerob és anaerob körülmények között is. A folyamat 2 ATP-t és NADH-t termel. A folyamathoz szinte minden más anyag lebontása is bekapcsolódhat. (Glükolízis és hozzákapcsolódó folyamatok) 2. Citromsavciklus: a piroszĘlĘsavból származó acetil-csoportok az oxál-ecetsavra kerülnek, s miközben az oxálecetsav visszaalakul, felszabadui COZés nagy mennyiségĦ NADH. A folyamatot nevezik Szent-Györgyi - Krebs ciklusnak is. A mitokondriumok plazmaállományában játszódik le. 3, Terminális oxidáció: végsĘ oxidáció, az elĘzĘ folyamatokból származó hidrogének elégetése. A NAD által szállított protonok és elektronok a légzési oxigénre kerülnek. A mitokondriumok belsĘ membrán rendrészéhez kapcsolódó enzimek révén játszódik le, (MITSCHELL kemiozmotikus elmélet) Itt 36 ATP keletkezik.


Anaerob, a glükóz részleges lebontása piroszĘlĘsavon át a speciális végtermékig. A 2 ATP a glükolízisben keletkezik. Típusa a végterméktĘl függvényében: tejsavas, vajsavas ... (az ecetsavas erjedés aerob!) Az alkoholos erjedés során COZkeletkezik -~ mustgáz! Az anyagcsere-folyamatokban központi szerepet játszik az acetil KoA: a szénhidrátok, zsírok, fehérjék asszimilációja, disszimilációja fontos vegyülete. 2.3. Sejtalkotók ( az eukarióta sejtben)

VégsĘ mérleg: C6H12O6 + O2 o CO2 + H20 + 38 ATP

2.7.

Sejtalkotók ( az eukarióta sejtben)

A sejtalkotók, és funkcióik: o sejthártya, amely a sejtet körülveszi o sejtplazma, amely a sejt döntĘ tömegét alkotja o sejtplazmában található sejtalkotók: o sejtmag (az emberi sejt e tekintetben 3-féle lehet: nincsen sejtmag (pl. vörösvérsejt), 1 magja van, pl. sima izomsejt, „ sokmagvú”sejtek, pl. harántcsíkolt izomsejt) o endoplazmatikus retikulum, (csĘrendszer, amely az anyagok felépítésében, szintézisében játszik szerepet, a sejten belüli molekulaelĘállításban szerepel) o riboszómák (fehérjeszintézis helyszínei) o mitokondriumok (oxidatív energiaszolgáltató folyamatok helyszínei) o goldzsi készülék (sejtfolyadék háztartását befolyásolja)

Erjedés


2.7.1.

Mitokondrium

ált. hosszúkásak, hengerszerĦek o alak még azonos sejttípusok közt is eltérhet; az élet során is változhat o méret: 2-10 mikrométer o számuk: tág határok között mozog a sejtekben ostoros egysejtĦek: 1 db; ember májsejtjei: több ezer db KettĘs membránrendszer o külsĘ membrán - a sejtplazmától határolja el o belsĘ membrán - nagy belsĘ felület (lemezeket, csöveket képez) kriszták: a belsĘ membrán gyĦrĘdései mátrix: folyékony alapállomány a kriszták között A mitokondrium felépítése

2.7.1.

Elhatárolás

A kompartmentációról azaz a sejten belüli ekhatárolódásról olvassátok el a következĘ ci kket: elŋzeteskénti smétlésgyanánt:

Monomolekulári shártya:egyetlenmolekularétegalkottafi lmszerť bevonat.Apoláros éspolárosmolekulacsoportokképezi kazapolároséspolárosoldathatárán. Természet Világa 2000/2 UDVARDY ANDOR: Sejten belüli transzportfolyamatok-Az 1999.évi élettani és orvosi Nobel-díj Az1999.éviélettaniésorvosiNobeldí j atGünterBlobel,aRockefellerEgyetem sej tbi ológi ai tanszékénekvezetŋj e kapta.Tudományosmunkásságánakközéppontj ábanasej tenbelüli transzportfolyamatokmechani zmusánakvi zsgálataállt.A sej tci toplazmáj ából asej tenkí vüli


térbe j uttatottfehérj ékszállí tásánakvi zsgálataalapj ánsi kerültfeli smerni e azokatazáltalános törvényszerťségeket,amelyekasej tvalamennyitranszportfolyamatáraérvényesek.Munkássága elválaszthatatlanul összefüggegyújtudományág,amolekulári ssej tbi ológi aki alakulásával.Ez azújdi szci plí naelsŋsorbanmódszerei benkülönbözi kaklasszi kusmolekulári sbi ológi ától.A molekulári ssej tbi ológi aamakromolekulákszerkezetétésmûködésétasej tháromdi menzi ós terében,azépsej tstruktúrelemei vel történŋ kölcsönhatásai kközbentanulmányozza.Ennekaz újtudománynakszellemiszemléletiésmetodi kaimegalapozásábandr.Blobel érdemeielévülhetetlenek. Azélŋvi lág,sej tj ei kszerkezete alapj ánkétnagycsoportraosztható:prokari ótákraés eukari ótákra.Ezafelosztásésnevezéktanamúltszázadvégénalakultki ,ami korami kroszkópokfelbontóképessége csakalegnagyobbéslegszembetûnŋbbsej talkotórész,asej tmagfeli smeréséttette lehetŋvé.Ígyaz„i gazi "sej tmagvúélŋlényeketeukari ótáknak,mí gatöbbi eket,az i gazisej tmaggal nem rendelkezŋ élŋlényeketprokari ótáknakneveztékel.A mi kroszkópi aelmúltszázévesfej lŋdése,bi okémi aiésgeneti kaikutatásokkal karöltve bi zonyí totta,hogya prokari ótákésazeukari ótáksej tj ei nekszerkezetikülönbsége ennél sokkal nagyobb.Amí g prokari ótákbanasej tethatárolómembránonbelül egyetlenközöstérrészbenj átszódi kle az életetfenntartóvalamennyikémi aireakci ó,addi gazeukari ótákbanasej tenbelül membránokkal tökéletesenelkülöní tetttérrészek(kompartmentek)alakultakki .Mi ndegyi kbenmásésmás, azéletfenntartásáhozszükségeskémi aireakci ój átszódi kle,vagyi smi ndenegyes kompartmentcsakbi zonyoséletfunkci ókbi ztosí tásáraalakultki(1.ábra).Ezaszerkezetikülönbségteszilehetŋvé,hogyeukari ótasej tekbenegymásmellett,azonosi dŋben,egymástki zárókémi aireakci óki slej átszódhassanak.Egyetlenpéldával érdemesszemléltetnia kompartmentáci óelŋnyét.A li zoszómaazeukari ótasej tekci toplazmáj ábanelhelyezkedŋ sej tszervecske (kompartment),melybenkülönbözŋ,asej tszámáramárfeleslegesséváltkémi ai anyag(cukrok,li pi dek,fehérj ék,nuklei nsavakstb. )bontásazaj li k.A bontásttöbbtucat hi droli ti kusenzi m végzi ,közössaj átosságuk,hogycsaksavaskémhatásúközegbenképesek mûködni .A li zoszómákonbelül egyspeci áli senzi mrendszertartj afennahi droli ti kusenzi mek számáraopti máli ssavaskörnyezetet(pH 4-5),ali zoszómátkörülölelŋ membránvi szontmegakadályozza,hogyezasavanyúkémhatásúközegaci toplazmatöbbirészére terj edve gátolj a azokatakémi aireakci ókat,melyekaci toplazmatöbbikompartmentj ébenj átszódnakle,s enyhénlúgoskémhatásúközeget(pH 7, 2-7, 5)i gényelnek.A li zoszómáklej átszódóbontási folyamatai nakfontosságátj ól bi zonyí tj aazafeli smerés,hogyszámosemberigeneti kaibetegségben,melyekhomozi gótaformábanabetegfi atalkorihaláláhozvezetnek,akártbi zonyos li zoszomáli shi droli ti kusenzi mmutáci ókövetkeztébenki alakultmûködésképtelenségokozza.A kompartmentáci ótehátlehetŋvétette,hogyaci toplazmánbelül telj eseneltérŋ kémhatású környezeteti génylŋ kémi aifolyamatok-melyekmi ndegyi ke külön-különlétfontosságúasej t számára-egyi dŋben,egymásmellett,egymászavarásanélkül j átszódhassanakle. Azegymástki zárókémi aireakci ókegyi dej û,szabályozottlebonyolí tásátbi ztosí tó„elkülönülés" tehátóri ásielŋnytj elentettazeukari ótasej tszerkezetûélŋlényeknek.E bonyolultsej tstruktúra ki alakulásabi zonyosannagyonhosszúevolúci óeredménye,melynekközteseseményei tsaj nos mamárnem lehetreprodukálni ,amaélŋ eukari ótasej tek,alegegyszerûbbegysej tûgombáktól azemberi g,szerkezetükbennagyonhasonlóakabbanateki ntetben,hogyaz1.ábránfeltüntetett valamennyisej tszervecske megtalálhatóbennük.Ezekakompartmenteknyi lvánnem egyszerre alakultakki ,azevolúci ósoránbi ztosanvoltakolyanélŋlények,melyekbene nagyszámúkülönbözŋ szervecskéknekcsakegyrésze voltmeg.A sej tmûködésekelkülönülése asej tenbelül


azonban nyilvánvalóan olyan nagy szelekciós elŋnyt biztosított, hogy a köztes sejtstruktúrájú élŋlények szükségszerûen háttérbe szorultak az evolúció során, majd ki is pusztultak. A kompartmentáció nyújtotta óriási szelekciós elŋnynek természetesen megvolt az ára, amit az eukarióta sejtek még ma is, nap mint nap törleszteni kénytelenek. Elfogadva ugyanis, hogy minden sejtszervecske bizonyos kémiai folyamatok szelektív fenntartásáért felelŋs és ráadásul e folyamatok egy része még egymást kölcsönösen kizáró kémiai reakciókon alapul, fel kell tételezni, hogy a sejten belül mûködnek olyan szabályozómechanizmusok is, melyek biztosítják, hogy adott kémiai reakciót katalizáló enzim kizárólag csak az adott funkció fenntartásáért felelŋs sejtkompartmentbe jusson el. Vagyis a kompartmentalizáció szigorúan specifikus, és gyors sejten belüli transzportrendszerek létezését teszi szükségessé. Minden ilyen szállítórendszernek két fontos összetevŋje van: a szállítandó fehérjén lenni kell egy olyan jelnek, amely egyértelmûen meghatározza a célállomásként szolgáló sejtszervecskét, a sejten belül pedig léteznie kell egy olyan szállító apparátusnak, amely képes felismerni ezt a jelet, és e jel irányító hatását kihasználva garantálja a fehérje célkompartmentbe szállítását. (… ) Az eukarióta sejt kompartmentjei: A sejtmag,funkciója a DNS-ben tárolt genetikai információ átírása RNS-be (transzkripció). A sejtmagban található a sejtmagvacska (nukleolusz),ahola riboszómális RNS-ek szintézise zajlik,nem különálló kompartment,mert nincs önálló membránnalhatárolva. Mitokondrium,funkciója az oxidatív energiatermelés. Az endoplazmatikus retikulum a szekretórikus és membránfehérjék posztszintetikus érési reakcióit katalizálja. Golgikomplex (cisz-,középsĘ-és transz-Golgi),funkciója a szekretórikus és membránfehérjék további posztszintetikus érési reakcióinak katalizálása. A lizoszóma a sejt számára feleslegessé vált anyagcseretermékeket bontja. Peroxiszóma,funkciója az oxidatív atmoszféra káros melléktermékeinek (hidrogénperoxid,reaktív oxigénszármazékok)semlegesítése. A citoplazma számos különbözĘ kis molekulasúlyú anyagot,valamint makromolekulát szintetizál.

2/ 8anyag,20.oldal

2. 7. 2. Gyor s ismétlĘf eladatok Ötféle asszociáció A)az endoplazmatik us hálózat B)a Golgi-k észülék C)a lizoszóma D)a citoplazma E)a sej tmag 119.nuk leinsav ból és fehér j ébĘl á116plazma tölti k i 120.ez alak ul k i az endocitózis sor án 121.a fehér j ék et az endoplazmatik us hálózattól k apj a 122.leggy ak r abbantömlĘszer Ħ,öszszelapí tott zsák ok hoz hasonlí t a sej tmagk ör ny ék én,maghár ty áv á alakulhat 123.ionok at és k isebbszer v es molek ulák at oldott állapotbantar talmazó alapany ag 124.a sej ttör melékbontását v égzi 125.az euk ar ióta sej t plazmáj át behálózza 126.a sej tenbelüli any agszállí tás egy ikk özpontj a mindeneuk ar ióta sej tben 127.alapj a egyállandóanúj r ar endezĘdĘ,fehér j efonalak ból álló szöv edék 128.fehér j er endszer e elĘsegí ti a sej talk otóksej tenbelüli mozgását 2. 7. 3.

Mozgás

Az élõlény ekhely v áltoztató mozgása. egmozgás- bĘr izom tömlĘ o fér o Az amõboid mozgás. o Acsillós és az ostor os mozgás. o Az izmok k al tör ténõmozgás. o ak tí vszer v e:izomzat,k iegy énült izmok o passzí vszer v e:belsĘ v áz,inak ,izületek

Az endocitózis és a sejten belüli emésztés 2. 8.

Osztódás

sej tcik lusbanazaz a sej t életében: 2. 8. 0.

Sejtciklus

inter f ázis i ( k ét osztódás k özötti szak asz)+ osztódás - ebbenzaj lika sej t élete ( funk cionál a sej t) szak aszai: - G1:felk észülés a DNSszintézisér e( hisztonfehér j ékszintézise pl. ) itt dĘl el,hogytov ábbosztódik ,v agydiffer enciálódika sej t - S:a DNS-szintézis szak asza - G2:a k ét utódsej tk ialak ulásához szük séges or ganellumokszintézise pl. :mitok ondr iumok ,plasztiszok . . . or ganellár is DNSmegk ettĘzĘdése M :osztódás ( mitózis /meiózis)



osztódás - a mag osztódását követi a sejt kettéosztódása - a gének ekkor nem mĦködnek

A sejtciklus

A mitózis

A mitotikus osztódás

A mitózis egyik kulcslépése az, amikor a húzófonalak (más néven a mikrotubulusok) a kromoszómákat kromatidákra bontják szét. De hogyan történik ez a " széthúzás" ? MindenekelĘtt szükség van a sejtben olyan régióra, amely a mikrotubulusok kialakításáért felelĘs. Ezt mikrotubulus organizáló centrumnak (MTOC) nevezzük. Az MTOC a sejt két pólusán elhelyezkedĘ fehérjedús terület, amelyben alacsonyabbrendĦ növényi sejtek, valamint majdnem minden állati sejt esetén még egy fehérjecsövekbĘl álló, speciális szerkezetĦ képlet, a sejtközpont is található. MagasabbrendĦ növények sejtjeibĘl ez utóbbi képlet hiányzik, csak MTOC van. A mikrotubulusok felépülése az MTOC-ból indul úgy, hogy apró fehérjegömböcskék (a tubulinmolekulák) gyöngysorszerĦ láncokká kapcsolódnak össze. A lánc MTOC-hez kapcsolódó vége a " -"vég, a másik vége a " +"vég. A " +"vég vagy a kromoszómák centroméráján lévĘ ún. kinetochor területhez csatlakozik (ezek a kinetochor tubulusok) vagy pedig nem kromoszómához kötĘdik, hanem egy másik mikrotubulushoz (ezek az ún. poláris mikrotubulusok), illetve haladhat csillagszerĦen a periféria felé (asztrális mikrotubulusok):



152. fehérjeszintézis is van benne a tárolás mellett 153. ion, víz, nukleotid is található benne Kizárásos asszociáció: A) a húzófonal B) a sejtközpont C) a mitózis D) a nyugalmi szakasz 154. a sejt pólusát összeköti a befĦzĘdéssel 155. a sejten belüli mozgásokat koordinálja, összerendezi 156. RNS és néhány enzim, fehérjék szintézise történik folyamatában 157. a sejtosztódás egyik szakasza 158. eredetileg a fonalra utal

A húzás mechanizmusa általában úgy történik, hogy a kromoszóma kinetochor területén egy enzim lebontogatja a tubulinmolekulákat, a mikrotubulus így egyre rövidebb lesz, a kromatidák emiatt a sejt pólusai felé mozdulnak el: A poláris mikrotubulusok pedig egymáson elcsúszva távolabb tolják a két sejtközpontot egymástól, segítve ezzel a sejt kettéosztódását.

2.8.1. Gyors ismétlĘfeladatok Többszörös választós: 147. Melyik igaz a sejtosztódásra? 1. a mitózis során a kromoszóma összetétele nem változik 2. a mitózis a sejtciklus befejezĘ szakasza 3. a húzófonalak választják el egymástól a kromatidákat 4. a sejtosztódás végén a maghártya is kettéosztódik 148. Melyik igaz a kromoszómára? 1. két kromatidája azonos bázissorrendĦ DNS-t tartalmaz 2. a befĦzĘdés helye jellemzĘ a kromoszómára 3. a sejtosztódás kezdetekor alakul ki jellegzetes formája 4. számuk fajra jellemzel Kizárásos asszociáció: A) a kromatin B) a kromoszóma C) a pórus D) a sejtmagvacska 149. a sejtmaghártyán állandóan és szabadon átjárható nyílások 150. DNS és a hozzákapcsolódó fehérje alkotja 151. az összfelületnek akár 10 %-át is kitevĘ kapcsolatbiztosító rendszerek

2.8.2. Sejthalál Falevélhullás a sejtvilágban Fésüs Lászlóa M indentudás Egyetemén 2003. október 6. A halál szó az embert általában borzongással tölti el. Tragédiák, tömegszerencsétlenségek, természeti katasztrófák, szeretteink elvesztése jut eszünkbe. Fésüs László a Mindentudás Egyetemén mégis azt igyekezett bizonyítani, hogy a sejthalál, azaz az egyes sejtek nagy számú elhalása az élet elengedhetetlen, mindennapos része, vagyis a sejtek számára természetes döntés a halál. A programozott sejthalál esetében a sejtek mindig ugyanazon a helyen és idŋben, genetikailag meghatározott program szerint halnak el. Az embrió fejlŋdése, az egyes szervek formálódása során például sok esetben van erre szükség;a sejthalál itt az élŋ anyag "szobrászaként" határozza meg az egyed külsŋ sajátságait. A természetes módon elhaló sejtek félig vagy teljesen elhalt állapotban igen fontos funkciót is elláthatnak. Erre az egyik igen jó példa a bŋr, amelynek alsó rétegében a sejtek osztódnak, majd egy hónapos utazás során felfelé haladva a bŋr különbözŋ rétegeiben fokozatosan elhalnak, elvesztik magjukat és különbözŋ organellumaikat, végül az így elszarusodó laphám legfelsŋ rétegében fehérjékkel és zsírokkal speciális módon megerŋsített lapocskákként fedik be és védik külsŋ felületünket, majd szétszóródnak a környezetünkbe. Sejtjeink a felnŋtt szervezet minden szövetében folyamatosan halnak el és pótlódnak. E folyamat során leválnak környezetükrŋl, zsugorodnak, a maganyag, a DNSlebomlik és a sejttesttel együtt feldarabolódik. A sejtdarabokat, testecskéket a környezŋ sejtek igen gyorsan bekebelezik, gyakran egészen nagy számban, hogy teljes mértékben kémiai alkotórészekre bontsák, amelyeket a szervezet újrahasznosít. A folyamat néhány óra alatt lezajlik, az elhalt sejtek belsŋ alkotórészei nem kerülnek a környezetbe, gyulladás és heg képzŋdése nélkül gyakorlatilag nyomtalanul eltťnnek. A sejthalál alaki sajátságai a hetvenes évek elején brit kutatókat falevelek hullására emlékeztették, ezért a falevélhullást jelentŋ régi görög szóval apoptózisnak keresztelték el. Az apoptózis terminus gyakran szolgál valamennyi természetes sejthalálforma megnevezésére. Sejthalál-gének Az apoptózist hosszú ideig még leírása után sem fogadták el létezŋ jelenségnek, illetve nem tették fel a kutatók maguknak a kérdést: mi történik a rengeteg naponta születŋ új sejttel szervezetünkben?Jól mutat-



ja ezt a témával foglalkozó közlemények száma, amely csak a kilencvenes években elején kezdett el növekedni, majd drámaian megugrott; s napjainkban már eléri az évi 12-13 ezret. A fordulópontot kétségkívül a sejthalál-gének felfedezése jelentette, ami egyértelmťvé tette, hogy az apoptózis a sejtek aktív részvételével zajló folyamat. Sidney Brenner, John Sulston és Robert Horvitz 2002-ben orvosi Nobel-díjat kapott ennek az intellektuális keretnek a megalapozásáért. Brenner vezette be a Caenorhabditis elegans fonálférget a sejtbiológiai jelenségek modellszervezeteként. Sulston tárta fel, hogy ebben az "elegáns" szervezetben az ezer körüli sejt mindegyikének a sorsa külön-külön vizsgálható, a sejtsorsokat gének határozzák meg, és a sorsok egyike meghatározott sejtek esetében mindig sejthalál. Krimibe illŋ sejthalál Horvitz érdeme a sejthalál-gének, az ún. ced (cell death) gének funkciójának felismerése mutánsok segítségével; ezek a gének felelŋsek a halálos ítélet meghozataláért, az ítélet végrehajtásáért, az elhalt sejtek bekebelezéséért, majd teljes elbontásáért. Ha normál és ced-3 mutáns idŋben felgyorsított egyedfejlŋdését nézzük, az ölŋ géntermék hiánya - ami egyébként fehérjebontó enzim, proteáz - a halálra ítélt sejtek túlélését eredményezi, azt is mondhatjuk, hogy a kivégzés elmarad. Ma már tudjuk, hogy e sejthalál-gének emberi megfelelŋi vezénylik a szervezetünkben zajló természetes sejthalálokat, vagyis hogy az egész egy gének által kódolt halálprogram. Megismertük szinte valamennyi sejthalál-gén termékének funkcióját is. Asejthalál "kivégzŋ" fehérjéi visszafordíthatatlan biokémiai reakciókat (fehérjebontás és - keresztkötés, DNS-bontás) katalizálnak, de bekapcsolásuk igen szigorúan szabályozott. A szabályozás alaplogikája a legegyszerťbb szervezettŋl az emberig végeredményben ugyanaz. Az ölŋ fehérje (a ROSSZ) inaktív állapotban van, aktiválódásához adapter fehérje (a TETTESTÁRS) szükséges, amit a sejthalált gátló fehérje (a JÓ) tart megkötve. Az indító fehérje (a DÖNTŊBÍRÓ) leválasztja a gátlót az adapterrŋl, ami így szabadon képes a kivégzŋ fehérje mťködésbe hozatalára, és a sejthalál megtörténik. Mi indítja el az apoptózist? A biológiai törzsfejlŋdés során az apoptózis molekuláris mechanizmusa egyre komplexebbé vált, alkalmazkodott a sejtek alakjában és funkcióiban megnyilvánuló sokféleséghez. Jó példa erre a programozott sejthalál vagy az elszarusodó laphám; de az is, hogy például az emberben már 21 fajta sejthalál ellen védŋ JÓ (a bcl-2 nevť fehérjecsalád tagjai) és 14 fajta ölŋ ROSSZ (a kaszpáz nevť fehérjebontó család tagjai) molekulafajta mťködik! A sejtek különbözŋ részeibŋl (külsŋ és belsŋ membránok, mitokondrium, sejtmag) indulhat el a halálos döntés. A sejtek külsŋ felszínén halál-receptorok lehetnek, amik a megfelelŋ ligand kapcsolódása után elindítják az apoptózist. Az immunrendszer sejtjeinek túlzott elszaporodását vagy hatását ilyen halálos receptorok mťködése korlátozza. Vannak például úgynevezett privilegizált szöveteink, amelyek az immunrendszertŋl elrejtve fejlŋdnek (ilyen pl. a szem vagy a hereszövet), és ha mégis odatéved egy a szövetet megtámadni készülŋ immunsejt, azt halál-receptorán át a szöveti sejtek azonnal apoptózissal megölik. Az egyébként energiatermelésre szakosodott mitokondriumból elinduló sejthalál jellemzŋje, hogy a halálos jelre kiszabadul belŋle a vastartalmú citokróm c-molekula, és cselekvŋképessé teszi az adapter molekulát. A sejtmagból kiinduló apoptózis biztosítja, hogy amennyiben a génállományt károsodás éri - ez bizony igen gyakran elŋfordul például besugárzás vagy kémiai anyagok hatására - és a DNS-javító rendszer nem tudja az egyébként súlyos következményekkel (pl. rákos sejtburjánzás elindításával) járó hibát kijavítani, akkor a sejt haljon el, mert ez az érdeke a szervezet egészének. Míg az elŋzŋ esetekben az apoptózis oka valamilyen halált okozó tényezŋ megjelenése a sejtek környezetében vagy különbözŋ részeiben, az esetek igen jelentŋs részében a túlélést biztosító tényezŋk eltťnése vezet sejthalálhoz. Különösen az idegrendszer és az immunrendszer jellemzŋje, de más szövetek és sejtpopulációk esetében is elmondható, hogy a sejtjeikben állandóan ott vannak tettre készen a sejtek elölésére képes molekulák, melyeket az azok környezetében lévŋ túlélési faktorok akadályoznak meg tettük elkövetésében. A neuronális növekedési faktor az idegsejtek esetében fehérjék foszforral történŋ módosításával mťködtet éltetŋ jelátviteli pályát; ha a faktor koncentrációja leesik, nincs túlélési jel, az apoptózis bekövetkezik. A szervezetünk sok esetben a luxus-termeléshez folyamodik, vagyis jóval nagyobb számú

sejt születik, mint amennyire normál körülmények között igény van, és csak akkor mentjük meg ezeket az apoptózistól, ha váratlanul nagy szükség van rájuk. Jó példa erre, hogy az embrionális fejlŋdés során a szükségesnél jóval több agysejt születik, és csak 10-20%-ukat éltetjük túl válogatva a bŋséges kínálatban. A csontvelŋben is nagy feleslegben képezünk vérsejteket, amik néhány órán belül elhalnak, amennyiben nincs rájuk szükség; ha viszont hirtelen vérveszteség vagy gyulladás történik, azonnal rendelkezésre állnak, hiszen csak túl kell ŋket éltetni...... folytatás a MINDENTUDASEGYETEME.HU -n!

2.9.

A gyors ismétlĘfeladatok megoldásai: 0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

D D

A A

B C

C B

A E

A C E

A

D

C

A

B

D

D

C

D

A

B

D

3 4 5

D B

E A

A C

6

B

D

D

C

B

E

B

11 12

E

14 15

D C E

A

E

E

C

E

2. Témavázlatok Tk. polihidroxi-aldehidek (aldózok),vagypolihidroxi-ketonok (ketózok),i letveezek kondenzációvallétrejött

Recommend Documents