Biológia kétszintű érettségi felkészítő levelező tanfolyam. 2. anyag november

Biológia kétszintű érettségi felkészítő levelező tanfolyam 2. anyag 2005. november

TREFF – Biológia kétszintű érettségi felkészítő levelező tanfolyam

2/8 anyag, 2. oldal

Biológia kétszintű érettségi felkészítő levelező tanfolyam

Kedves levelező hallgatóink! Az első levélre érkezett visszajelzések és megoldások alapján a következőkre hívom fel a figyelmeteket! • A rajzos megoldások nagyon tetszettek és az internetes megoldások is jobbára tartalmazták az ábrákat. Aki nem tud számítógéppel rajzolni –mint, ahogyan ez egyáltalán nem követelmény- a szabadkézi rajzot juttassa el a Treff címére postán, digitális fotón, szkennelve, akárhogyan mert az érettségin úgyis csak ceruzával, tollal rajzolhattok! Fontos, hogy mindenki rajzoljon valamit, mert ezt is gyakorolni kell! • A folyamatábra sokkal jobban sikerült, mint gondoltam, aminek nagyon örülök, hiszen a kisérleti elrendezés kialakításának, és az eredmények értékelésének ez az egyik legfontosabb segítsége! • A definíciók többé-kevésbé jól sikerültek, a mikrobiológia fogalma kicsit homályos!. • A szövegértés-feldolgozás feladat közepesen sikerült ezért ebben a feladatlapban több ilyen feladatcsoport is lesz. • A gyors ismétlőfeladatok az érettségiben is szereplő teszttípusú feladatok nem összefüggő számozással vannak ellátva, és a megelőző anyagrész gyors ismétlésére szolgálnak. Megoldásaikat az anyag végén találjátok! Kérlek titeket a visszaküldési határidő pontosabb betartására, hogy a kijavított megoldásokat a következő csomaggal minden esetben megkapjátok. Az adatlapok szerint sokan találtak új információt az érettségivel kapcsolatban, ezért továbbra is folyamatosan tájékoztatunk a biológia középszintű és emeltszintű érettségivel valamint az egyetemek elvárásaival kapcsolatban. Az érettségivel kapcsolatos következő információs blokk a decemberi anyagban lesz. Az érettségi mellett a hároméves-ötéves egyetemi képzéssel kapcsolatban érkezett a legtöbb kérdés (használható-e valamire, miért vezetik be?), erről is bővebben írunk a következő anyagban. A visszaküldött adatfelmérő lapok alapján legtöbben a Lénárd-féle könyvet majd a Dr. Berend – féle könyvet használjátok a felkészülés során. Ebben az anyagban még a Lénárd könyv hivatkozott szakaszait jelzem, a decemberi anyagban ezeket a többi könyv oldalszámaival is kiegészítem. Dr. Maróti-Agóts Ákos

TARTALOMJEGYZÉK 1. A követelményrendszer aktuális fejezetei ....................................................................... 3 2. Témavázlatok ............................................................................................................... 6 2.1. Szénhidrátok ....................................................................................................... 6 2.2. Fehérjék.............................................................................................................. 8 2.2.1. Az aminosavak............................................................................................ 8 2.2.2. Az ikerionos szerkezet ................................................................................. 8 2.2.3. Optikai izoméria.......................................................................................... 8 2.2.4. Peptidkötés ................................................................................................ 8 2.2.5. A fehérjék szerkezete .................................................................................. 9 2.2.6. A fehérjék csoportosítása: ........................................................................... 9 2.3. Nukleinsavak ..................................................................................................... 10 2.3.1. A DNS és RNS összehasonlító jellemzése .................................................... 10 2.3.2. A nukleinsavak szintézise........................................................................... 11 2.3.3. A fehérjeszintézis ...................................................................................... 13 2.4. nukleotidok ....................................................................................................... 14 2.5. Gyors ismétlő feladatok:..................................................................................... 14 2.6. Az anyagcsere folyamatai ................................................................................... 16 2.6.1. Felépítés és lebontás kapcsolata ................................................................ 16 2.6.2. Felépítő folyamatok................................................................................... 17 2.6.3. Lebontó folyamatok .................................................................................. 18 2.7. Sejtalkotók (az eukarióta sejtben)....................................................................... 18 2.7.1. Mitokondrium ........................................................................................... 19 2.7.1. Elhatárolás ............................................................................................... 19 2.7.2. Gyors ismétlőfeladatok .............................................................................. 20 2.7.3. Mozgás .................................................................................................... 20 2.8. Osztódás ........................................................................................................... 20 Sejtciklus .................................................................................................. 20 2.8.0. 2.8.1. Gyors ismétlőfeladatok .............................................................................. 22 2.8.2. Sejthalál ................................................................................................... 22 2.9. A gyors ismétlőfeladatok megoldásai: ................................................................. 23 3. Feladatlap .................................................................................................................. 24


2/8 anyag, 3. oldal

1. A követelményrendszer aktuális fejezetei 2.1.4 szénhidrátok

Ismertesse a szénhidrátok tulajdonságait (íz, oldhatóság, emészthető- Ismertesse a hidrolízis és a kondenzáció fogalmát, hozzon rá példákat a ség) az alábbi példákon: szőlőcukor, keményítő, glikogén, cellulóz. makromolekula- alapegységek összekapcsolódása és szétbomlása folyamatában. Ismertesse természetes előfordulásukat és az élő szervezetben betöltött Ismerje az aminosavak általános képletét és a peptidképződést. szerepüket. Ismerje fel a glükóz, ribóz, dezoxiribóz molekulájának vázát. Tudja a glükóz összegképletét és a poliszaharidok általános képletét.

Végezze el a keményítő kimutatását jóddal, vizsgálatát mikroszkóppal. Magyarázza, miért édes a sokáig rágott kenyérhéj.

Ismertesse és ismerje fel a fehérjék általános szerkezetét (peptidlánc). Tudja, hogy a fehérjék alapegységei az aminosavak, s hogy a fehérje térszerkezete függ az aminosavsorrendtől. Jellemezze a fehérjék biológiai szerepét (enzimek, összhúzékony fehérjék, vázanyagok, receptorok, szállítófehérjék, tartalék tápanyagok, antitestek, jelölő fehérjék, véralvadás, szabályozó fehérjék). Mondjon példát ezek előfordulására.

2.1.5 fehérjék

Magyarázza, miért elengedhetetlen alkotói étrendünknek az esszenciális Hozza összefüggésbe a stresszfehérjék (hősokkfehérjék) működését a aminosavak. Mondjon példákat a mindennapi életből a fehérjék szerkeze- sejt öngyógyító folyamataival. tének megváltozására (tojás- és hússütés).

Végezzen el fehérjék kicsapódását bemutató kísérleteket (hő, nehézfémsók, mechanikai hatás).

VIZSGASZINTEK TÉMÁK Középszint 2.1.6 nukleinsavak, nukleotidok

Emelt szint

Magyarázza, hogyan rejlik a DNS szerkezetében az információhordozó, Ismerje fel a nukleotidok és a nukleinsavak általános, cukor-bázis-foszfát örökítő (önmegkettőződő) szerep. egységekből felépülő molekulavázát. Ismertesse a nukleotidok (NAD+, NADP+, ATP) biológiai jelentőségét. Értelmezzen kísérleteket a DNS örökítő szerepének bizonyítására (Griffith és Avery, Hershey és Chase kísérlete).


2/8 anyag, 4. oldal

VIZSGASZINTEK TÉMÁK Középszint 2.2. Az anyagcsere folyamatai 2.2.1. Felépítés és lebontás kapcsolata

2.2.2 Felépítő folyamatok

Emelt szint

Hasonlítsa és kapcsolja össze az élőlények felépítő és lebontó folyamatait. Hasonlítsa össze az élőlényeket energiaforrás szempontjából (fototrófok, kemotrófok) és C-forrás szempontjából (autotrófok és heterotrófok). Tudja, hogy minden átépítés energiaveszteséggel jár. Magyarázza az endo- és exocitózis folyamatát. Ismertesse e folyamatok lényegét (reduktív, energia-felhasználó), és helyét. Magyarázza a növények, a fotoszintézis alapvető szükségességét a földi Ismertesse az autotróf és a heterotróf lények nitrogénforrásait. életben. Értelmezze a fotoszintézis fény-, és sötétszakaszának fő történéseit: a víz fényenergia segítségével bomlik, molekuláris oxigén keletkezik, a H szállítómolekulára kerül, ATP keletkezik (fényszakasz); a szén-dioxid redukálódik a H és az ATP segítségével, glükóz, majd más vegyületek keletkeznek (sötét szakasz).

VIZSGASZINTEK TÉMÁK Emelt szint

Középszint 2.2.3 Lebontó folyamatok

Ismertesse a biológiai oxidáció lényegét, bruttó egyenletét.

Ismertesse a glikolízis összesített egyenletét, helyét. Értelmezze a

Magyarázza az erjedés lényegét, ismertesse mindennapi felhasználását.

citrátkör lényegét: a H szállítómolekulához kötődését, a széndioxid kelet-

Tudja, hogy a szerves molekulák szénvázából szén-dioxid keletkezik, a

kezését, a folyamat helyét.

hidrogén szállítómolekulára kerül.

2.3. Sejtalkotók (az eukarióta sejtben)

Tudja, hogy a végső oxidáció során a szállítómolekulához kötött H mole-

Tudja, hogy az aminosavak lebomlásakor és átalakításakor a N ammónia,

kuláris oxigénnel egyesül, víz és ATP keletkezik. Ismertesse a folyamat

ill. karbamid formájában kiválasztódik, vagy más aminosavba kerül.

helyét a sejtben. Ismerje fel rajzolt ábrán a sejthártyát, citoplazmát, sejtközpontot, ostort, csillót, endoplazmatikus hálózatot, riboszómát, sejtmagot, mitokondriumot; sejtfalat, zöld színtestet, zárványt. Ismertesse e sejtalkotók szerepét a sejt életében.

Vizsgálja és ismerje föl mikroszkópban a sejtfalat, színtestet, sejtmagot, zárványt.

2.3.1 elhatárolás

Ismertesse a biológiai hártyák (membránok) szerepét (anyagforgalom, határolás, összekötés, jelölés, jelfogás) és felépítésének általános elvét. Hasonlítsa össze a passzív és az aktív szállítás lényegét (iránya, energiaigénye).

Ismertesse a passzív és az aktív szállítás mechanizmusát, végrehajtóit (kettős lipidréteg, membráncsatornák, szállítók, pumpák), hajtóerőit.


2/8 anyag, 5. oldal

VIZSGASZINTEK TÉMÁK Emelt szint

Középszint 2.3.2 mozgás

Hozzon példákat az állábas, ostoros, csillós mozgásokra az emberi szer-

Hozza kapcsolatba a sejtmozgásokat a sejtvázzal.

vezetben. VIZSGASZINTEK TÉMÁK Középszint 2.3.3 anyagcsere 2.3.4 osztódás

2.3.5 a sejtműködések vezérlése

Emelt szint

Magyarázza a sejt belső hártyarendszerének funkcióját. Ismertesse a sejtbe bejutó anyagok vagy belső felesleges anyagok lebonIsmertesse a mitokondrium és a színtest szerepét (biológiai oxidáció, tásának lehetőségét (lizoszóma). fotoszintézis). Ismertesse a sejtek osztódási ciklusát (nyugalmi szakasz, DNSmegkettőződés, nyugalmi szakasz, osztódás). Ismertesse a kromoszóma fogalmát, az ember testi sejtjeinek és ivarsejtjeinek kromoszómaszámát. Hasonlítsa össze a mitózist és a meiózist. Ismertesse, hogy a meiózis folyamata miért eredményez genetikai változatosságot. Magyarázza, hogy a sejt hogyan válaszolhat külső és belső ingerekre Értelmezze a K–Na-pumpa fontosságát. (valamilyen belső anyag koncentrációváltozása, működésének megválto- Magyarázza a programozott és nem programozott sejthalál különbségét. zása: alakváltozás, elválasztás vagy elektromos változás). Hozzon ezekre példákat.


2. Témavázlatok Tk. 2.1.

Szénhidrátok

Az élőlények számára tápanyagforrást, energiaforrást, vázanyagot, anyagcserefolyamatok anyagait jelenthetik.

Szénhidrátok: szénből, hidrogénből és oxigénből felépülő szerves vegyületek. Kémiailag polihidroxi-aldehidek (aldózok), vagy polihidroxi-ketonok (ketózok), illetve ezek kondenzációval létrejött származékai. Csoportosításuk: • funkciós csoport alapján: aldózok, ketózok • szénatomszám alapján: triózok, tetrózok, pentózok, hexózok • molekulák száma szerint: o

2/8 anyag, 6. oldal

Laktóz vagy tejcukor egy glükóz és egy galaktóz összekapcsolódásával jön létre. Redukáló. • POLISZACHARIDOK Vízben nem vagy csak kolloidálisan oldódnak (keményítő), hidrolízissel további egységekre bonthatók, nem édesek. • A cellulóz a Föld legelterjedtebb poliszacharidja, a növények vázanyaga, (a fa szárazanyagának 5%-a) több ezer β-glükóz összekapcsolódásával jön létre. El nem ágazó, a párhuzamos láncok közötti hidrogénkötések rendkívül stabillá teszik. (- lebontása nehéz, növényevők J cellulózbontó baktériumok!). Hidrolízisével előbb cellobiózt, majd β-glükózt kapunk. • A keményítő növényi tartalék tápanyag, a fotoszintézis végterméke. Több száz α-glükóz építi fel. EI nem ágazó amilózból és elágazó amilopektintből áll. Az amilóz-amilopektin arány 20-80%). • A glikogén az állatok és az ember tartaléktápanyaga. Szintén α-glükózból épül fel, szerkezete az amilopektinhez hasonló, több elágazással. • A kitin nitrogéntartalmú poliszacharid. A rovarok külső vázának, gombák sejtfalának anyaga. A cellulózhoz hasonló felépítése miatt rendkívül ellenálló.

MONOSZACHARIDOK

Monoszacharidok: 3-7 szénatomot tartalmazó egyszerű szénhidrátok. (a poliszacharidok monomerjei) Édes ízű, vízben jól oldódó, savas hidrolízissel tovább nem bonthatóak. Triózok: a glicerinaldehid, mint glicerinaldehid-foszfát anyagcsere folyamatokban közti termék. pentózok: ribóz az RNS, a dezoxiribóz a DNS alkotórésze Hexózok: a glükóz (más néven szőlőcukor) lényegében a vércukor, a szervezet legfontosabb mobilizálható szénhidrátforrása. Származékai az anyagcsere-folyamatok fontos köztesei (glükóz-foszfát). Kiemelt jelentóségű a poliszacharidok kialakításában. Az egyes és az ötös szénatom között kialakuló gyűrűvé záródás eredményeként glükozidos OH-csoport alakul ki, amikor ennek a csoportnak a térállása megegyezik a 6. szénatom térállásával (3-glükózról, ha ellentétes a-glükózról beszélünk. Ellentétben a glükózzal, ami aldohexóz, a fruktóz vagy gyümölcscukor (méz) ketohexóz. Foszfátszármazékai az anyagcsere fontos köztesei. • DISZACHARIDOK Hidrolízissel két egyszerű cukorra bonthatók, vízben oldódnak, édesek. Egyszerű cukrokból vízkilépéssel jönnek létre. Fontos tápanyagok, poliszacharidok köztesei. Maltóz két a-glükóz összekapcsolódásával jön létre. A keményítő bontásának köztese. Redukáló. Cellobióz két (3-glükóz összekapcsolódásával jön létre a cellulóz bontásának köztese Redukáló. Szacharóz egy glükóz és egy fruktóz összekapcsolódásával jön létre. Nem redukáló. Nagy mennyiségben fordul elő a cukorrépában (répacukor) és a cukornádban, iparilag ezekből állítható elő.

Cellulózbontó baktériumok: talajban szabadon és egyes növényevő állatok bélflórájában élő olyan baktériumok, amelyek képesek a cellulózt monoszacharid egységeire bontani. Kimutatásuk: • Ezüsttükör próba: az aldehidcsoportot tartalmazó szénhidrát lúgos közegben az ezüstiont fémezüstté redukálja:


•

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

•

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

•

Cukorfüggő társadalom 2004. november 15., hétfő 8:06 Magyar Rádió -Kossuth Az Egészségügyi Világszervezet (WHO) november 14-én tartja a Diabétesz (cukorbetegség) Világnapot, ugyanis ekkor van az inzulin feltalálójának, Frederic Grant Banting Nobel-díjas kanadai orvosnak a születésnapja. A világban 150 millió cukorbeteg él, hazánkban 550 ezer a nyilvántartott cukorbeteg, ám számuk ennél jóval magasabb, hiszen sokan nem is tudják, hogy betegek. - Bizonyított tény, hogy azoknál a népeknél, akik nem fogyasztanak finomított cukrot, illetve finomított szénhidrátokat, tehát finomított lisztet sem, ott nem fordul elő a cukorbetegség - mondta el Benda Judit egészségtanácsadó. Mindig is édesített az emberiség, csak cukor helyett természetes édesítőszereket használtunk. Mézet használtunk, az a legősibb, illetve szárított és nyers gyümölcsöket. Ha mézet fogyasztunk, nem leszünk cukorbetegek, sajnos ha cukrot fogyasztunk, akkor cukorbetegek leszünk. A cukorbetegség első leírása Angliából származik, ugyanis Anglia mint gyarmattartó ország, annakidején már a XVI., XVII. században cukrot termesztetett a trópusokon. Cukornádból állították ugyanis elő annak idején kizárólag a cukrot. Sajnos, ezt írja le a Cukorblues című könyv, amely számomra egy egészen megdöbbentő adat, hogy annakidején a rabszolga-kereskedelem a cukorért folyt. Tehát azért kellett rabszolgákat tartani, hogy a trópusokon cukrot tudjanak termelni. Egy brit történész a következőket mondja erről: nem túlzás azt állítani, hogy a rabszolga-kereskedelem során 20 millió afrikai pusztult el, s kétharmaduk a cukor miatt. - Nagy ára volt akkor annak, hogy több száz évvel később itt a fél világ beteg legyen, nem? Van ebben némi cinizmus, hogy az ember ezt így mondja, de miért alakul ki tulajdonképpen a cukorbetegség?[/b] - A cukor egy teljesen természetellenes valami. A cukorrépa és a cukornád, amiből a cukrot kivonják, ezek természetes élelmiszerek, tehát ezekből a természetes élelmiszerekből kivonnak mindent, kivonják a fehérjéket, a zsírokat, az ásványi sókat, nyomelemeket, vitaminokat, rostos anyagokat és a többit és csak ez az úgynevezett diszacharid molekula, a szaharóz marad a kristálycukorban. Ilyen töménységben cukor a természetben nem fordul elő. Tehát ez egy teljesen természetellenes valami, hiányzanak belőle az életfontosságú anyagok, ezért amikor a szervezetbe kerül a cukor, nem úgy bomlik le, nem úgy szívja fel a szervezet, mint egy természetes élelmiszert. Ha egy almát elfogyasztok, az almában is van cukor, ezt az almát megrágom, lassan lenyelem, lassan jut be a tápcsatornába, lassan megemésztődik, bejut a szervezetbe. A cukrot nem kell megrágnom, a cukrot lenyelem, nagyon gyorsan fölszívódik, sokkal gyorsabban megemeli a vércukorszintet. Ezt a szervezet úgy éli meg, mint egy stresszt. Nagyon sok inzulint bocsát ki, hogy a normális szintre visszavigye a vércukorszintet, viszont túllő a célon természetesen, mert hogy nem tudja olyan pontosan szabályozni. Túllő a célon, ilyenkor lesüllyed a vércukorszint, ilyenkor érezzük azt, hogy ismét cukrot kell fogyasztanunk. - Egy önmagát gerjesztő folyamatról van szó.

2/8 anyag, 7. oldal

- Így van. A hasnyálmirigy inzulintermelő sejtjeinek ez egy nagyon nagy megterhelés, hogy ilyen nagy mennyiségű inzulint és ilyen sokszor kell kibocsátania, amilyen gyakran mi cukrot eszünk. Ugye a civilizált ember folyamatosan cukrot fogyaszt, mert minden élelmiszerben található cukor. És ez azt eredményezi, hogy a hasnyálmirigy inzulintermelő sejtjei kimerülnek. Az egész hormonháztartást megterheli ez és így alakul ki a cukorbetegség. - Az is egy érdekes kérdés, hogy tudjuk-e, vagy felismerjük-e időben azt, hogy veszélyeztetettek vagyunk vagy éppen már kezdődő cukorbajunk van? - A cukrot tartják a civilizációs betegségek kialakulásában a fő bűnösnek. Ez azt jelenti, hogy gyakorlatilag az összes betegségünk kialakulásában valamilyen módon szerepet játszik a cukor, a fogszuvasodástól a rákig, a skizofréniától a gyomorfekélyig, a cukor hatására, illetve a civilizációs táplálkozás hatására összeszűkül az állkapcsunk, ezért nem férnek el a szánkban a fogak. Hogy ez hogyan alakul ki? A cukor, illetve a civilizációs táplálék egy hiánytáplálék. Mi tulajdonképpen éhezünk a jólétben, mert hogy se a cukor, se a többi civilizációs táplálék nem tartalmazza azokat az életfontosságú anyagokat, amikre a szervezetnek szüksége lenne. - Ha mindezt tudjuk, akkor mégis miért fogyasztunk ennyi sok cukrot? - A cukor iránt ugyanolyan függőség alakul ki, mint az összes többi függőséget kialakító anyag iránt, mint például a nikotin, alkohol, a kábítószerek és a kávé. Tehát az a gyerek, akire azt mondják a szülők, hogy nem eszik semmit, az a gyerek biztos, hogy csak édességet eszik, egy cukorfüggő gyerek. Megjegyzem, hogy nem kevés gyerek cukorfüggő, sőt ez az egész társadalom cukorfüggő, merthogy ebben növünk föl. - Ebben nyilván érdekelt az élelmiszeripar is, nem? - Az élelmiszeripar abban érdekelt, hogy minél többet együnk, a cukoripar abban érdekelt, hogy minél több cukrot fogyasszunk. Rengeteg cukrot eszünk, körülbelül 50-60 kilót egy évben. Szinte világelsők vagyunk a cukorfogyasztásban, holott a háború előtt még csak 10 kiló cukrot fogyasztottunk, száz évvel ezelőtt pedig 2 kilót. Ez az utóbbi időben nőtt meg ilyen rettentően. De nehogy azt higgyük, hogy ezt mind kristálycukor formájában esszük meg. Az összes élelmiszerünkben szinte el van rejtve a cukor. Az üdítőitalokban, a gyümölcslevekben. Ugye rá van írva, hogy eredeti szőlőlét tartalmaz és az ember előveszi a nagyítóját és elolvassa, hogy 1,2 százalék szőlőlevet tartalmaz és ezen kívül rengeteg cukrot és aromát. A péksüteményekben, a felvágottban, a cigarettában, a ketchupban, a mustárban - méghozzá nem is kevés. Például egy 3 decis ketchupban, amelynek tulajdonképpen savanyú az íze, 30 darab kockacukornyi menynyiség van benne. - Ezért szeretik a gyerekek annyira. - Igen. Rengeteg vizsgálatot végeztek a cukorral kapcsolatban, és az derül ki, hogy a gyerekkori hiperaktivítás, viselkedési anomáliák nagyon nagy része gyógyítható azzal, ha megvonják a gyerekek táplálékából a cukrot, illetve az adalékanyagokat tartalmazó élelmiszereket. Olyan gyerekeket vizsgáltak, akik kisegítő iskolába jártak és a táplálékukból megvonták egy ideig a finomított élelmiszereket, tehát a finomított lisztet, a cukrot és azt tapasztalták, hogy egy idő után a gyerekek képesek voltak arra, hogy a normál iskolában folytassák a tanulmányaikat. Ugyanilyen vizsgálatokat végeztek felnőttekkel is, börtönlakókkal, fiatalkorú bűnözőkkel, illetve idősebbekkel és azt tapasztalták, hogy a feltűnő viselkedési rendellenességek, az agresszivitás szemmel láthatóan csökkent, szinte megszűnt, a börtönlakók jobban el tudták foglalni magukat, olyannyira, hogy volt olyan intézmény, ahol a delikvensek maguk kérték, hogy megtarthassák ezt a táplálkozási formát. - Itt élünk akkor a saját jól kialakított kényelmes kis börtönünkben, cukorfüggők vagyunk és potenciális cukorbetegek. - Na most azt, hogy ezt nem tudjuk a cukorról, ennek az az oka, hogy amikor megeszünk egy szelet csokoládét, akkor nem esünk le holtan a székről, tehát nem kapunk sem szívinfarktust, se nem leszünk azonnal cukorbetegek. Ahhoz, hogy ezek a civilizációs károsodások létrejöjjenek, illetve előjöjjenek, észrevehetőkké váljanak, évtizedekre van szükség. Tehát a szervezet évtizedekig képes kompenzálni a létrehozott károkat. Nagy Katalin


2.2.

2/8 anyag, 8. oldal

Fehérjék

H 2N

Aminosavakból felépülő sokrétű feladatot ellátó makromolekulák: a szervezet legfontosabb építőelemei, katalizátorok, szállítómolekulák stb. Jelentése: elsődleges, elsődleges fontosságú (PAULING; a polipeptidlánc felépítése, betegségek esetén fellépő rendellenességek kutatása, 1954 Nobel-díj. Jelentősek E. Fischer aminosav, fehérjekutatásai, 1902 Nobel-díj.)

2.2.1.

Az aminosavak

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

CH2

COOH

H 2N

NH2 glicin (amino-ecetsav) α -aminosav

γ

β

α

C H 2C H 2C H 2

CH

H 3N

R

CH

COO

R ikerionos szerkezet

Ennek a szerkezetnek biológiai jelentősége pufferkapacitásában rejlik. (Minden összekapcsolódás után marad szabad amino- illetve karboxilcsoport a polimerlánc két végén!)

COOH 2.2.3.

γ -amino-vajsav (GABA) γ -aminosav

Optikai izoméria

A fehérjealkotó aminosavak – a glicin kivételével – királis vegyületek, mert az αszénatomhoz négy különböző csoport kapcsolódik. A α-szénatom konfigurációja az Lglicerinaldehidével analóg, vagyis a természetben csak L-aminosavak fordulnak elő.

A fehérjéket felépítő α-aminosavak esetében az aminocsoport és a karboxilcsoport ugyanahhoz a szénatomhoz kapcsolódik.

COH HO C H

COOH HOCH2 H2N

C

Esszenciális aminosavak: A fehérjékben előforduló egyes aminosavakat a szervezet nem tud szintetizálni, mert például gyűrűs molekulákat nem tud előállítani. Ezeket külső forrásből azaz a táplálékunkból fedezi, melyek ezért táplálékunk nélkülözhetetlen alkotórészei. Az emberben esszenciális aminosavak: valin , leucin , izo-leucin , lizin , fenil-analin , triptofán , metionin, treonin. A növekedésben lévő szervezetnek fokozott az esszenciális aminosavak iránti igénye! Itt érdemes elgondolkozni a vegetáriánus étkezés okozta esetleges hiányállapotok lehetőségén is! Az ikerionos szerkezet

Az aminosavak aminocsoportja bázikus jellegű, tehát protont vehet fel, míg a karboxilcsoport savas jellegű, vagyis protont adhat le. Ezt az aminosavak szerkezetének felírásakor is feltüntethetjük:

COH H C OH

COOH

CH2OH CH2OH L-glicerinaldehidD-glicerinalde

R

COOH

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

2.2.2.

COOH

H2N C R CH2OH L-aminosav

R

COOH

C CH OH 2 NH2

R C NH2 CH2OH D-aminosav

Fontos az aminosavak ikerionos jellege, ami annak a következménye, hogy a karboxilcsoport hidrogénje könnyen átkerülhet az aminocsoport nemkötő elektronpárt tartalmazó nitrogénjére. Az így kialakult ikerionos szerkezetben stabilizáló tényező még, a karboxil csoporton belüli delokalizáció:

2.2.4.

Peptidkötés

A peptidkötés az egyik aminosav aminocsoportja és a másik aminosav karboxilcsoportja között jön létre vízkilépéssel, kondenzációs reakció :

O H2N

CH R

COOH H2N

+

COOH CH R'

H2N

C CH R

COOH

N H

CH R'

+

HO H


2/8 anyag, 9. oldal

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

2.2.5. A fehérjék szerkezete Elsődleges szerkezet: az aminosavak minősége, kapcsolódási sorrendje. Az aminosavak szerkezetéből következően, (az egyetlen eltérés az oldalláncokban van!), az összes többi lehetséges szerkezetet megszabja! (elment - lement). A fehérjék térszerkezetét (másodlagos, harmadlagos, negyedleges szerkezet) rögzítő kötéstípusok: kovalens kötés (S-S). ionos kötés (-C00~-NH3'), hidrogénkötés (-H-O- ),

2.2.6. A fehérjék csoportosítása: 1. Összetétel alapján a) protein (egyszerű fehérje) -~ aminosavak b)proteid (összetett fehérje) --> aminosav + egyéb anyag a képződő 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 (zsírszerű anyagot tartalmaznak) Másodlagos szerkezet: lehet a-hélix, ilyen pl. a haj, gyapjú, izom, vagy p-lemez (vagy redőzött struktúra). Ilyen a selyem. Harmadlagos szerkezet: gomolyag (globuláris) szerkezet, a biológiai hatás hordozója. Az enzimek működése ehhez a struktúrához kapcsolható. Negyedleges szerkezet: több fehérjemolekula összekapcsolódásával alakul ki (aktomiozin az izomban). Fontosak a multi-enzimkomplexek: bonyolult folyamatok irányítói.

5. nukleoproteidek (nukleinsavat tartalmaznak pl. DNS), 6. metalloproteidek (különböző fémek komplexei pl. a hemoglobin). 2. Oldékonyság alapján: a) albuminok (vízben oldódnak: tojásfehérje, vérsavó) b) globulinok (sóoldatokban oldódnak: fibrin) Kísérletes kimutatások: Van der Waals-féle kölcsönhatás (-CH3-CH3). Kimutatások, vizsgálatuk:


Biuret-reakció: háromnál több aminosavat tartalmazó fehérjék lúgos közegben CuS04-al ibolyaszínű 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: könnyű fémsók (Na, K) fehérjék hidrátburkát vonják el, (kicsapódás), elegendő vizet adva a rendszerhez a fehérje viszszanyeri oldott állapotát, aktivitását. (117144)

cukor bázisok

Irreverzíbilis kicsapás: a fehérje alapvető szerkezeti változásokat szenved. Ilyen hatásúak a nehéz fémsók (Pb, Cu, Hg), magas hőmérséklet (magas láz veszélyei!), tömény (ásványi, szerves) savak, lúgok, ezért veszélyesek, mérgezőek. (118145)

szerkezet

kettős spirál

egysoros fonál, helyenként önmagához kapcsolódva

2.3.

móltömeg: előfordulás:

1-I00 milliós sejtmag, színtest, mitokondrium

25 ezer-1 millió sejtmagvacska, citoplazma, riboszóma

biológiai jelentőség:

információtárolás ÖRÖKÍTŐ ANYAG

információszállítás FEHÉRJESZINTÉZIS mRNS, tRNS, rRNS

Nukleinsavak

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

A DNS lánc kettős csavarjának sematikus képei:

Ribóz: öt szénatomos aldóz cukor, melynek zártláncú konfigurációjú foszforsavas 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 tüdőgyulladást 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.

élő R-variáns

egészségesek

-

2.

élő S-variáns

elpusztulnak

élő S-variáns

3.

elölt S-variáns

egészségesek

-

4.

elölt S-variáns + élő R-variáns

néhány elpusztul

élő S-variáns

Griffith meglepődve tapasztalta, hogy a hővel elölt S-variánssal és élő R-variánssal beoltott állatok egy része tüdőgyulladásban elpusztul, és szöveteikből élő S-variáns mutatható ki. A jelenséget baktériumtranszformációnak nevezte el. Feltételezte, hogy a hővel elölt S-variáns anyagai valamilyen módon átalakítják az R-variánsokat. Az elölt S-variáns örökítőanyagának egy része, amely a tokképzésért felelős enzimet kódolja, bejut az R-variánsba, így az S-variánssá alakul, tokja megvédi a gazdaszervezet immunrendszerétől. Hasonló folyamat az antibiotikumrezisztencia átadása plazmidok közvetítésével. A transzformációt a génsebészet területén is alkalmazzák.

2.3.2.

A nukleinsavak szintézise

A DNS szintézise: 1. A DNS kettős 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 megkettőződés egyszerre 5000 ponton is megindul. A szintézis esetleges hibáit egy reparáló, javító enzim kijavítja. Az RNS szintézise: 1. A DNS kettős 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:

DNS mint információhordozó 1. Évekkel később, 1944-ben Avery amerikai kutató és munkatársai igazolták, hogy a transzformációért felelős anyag a DNS. Avery és munkatársai 1944-ben publikált vizsgálata bizonyította: a kutató a tokos baktériumtörzs sejtjeit lipidoldószerrel feltárta, majd sejtmentes szűrletet készített belőlük. Ez a kivonat is képes volt kórokozóvá alakítani a nem kórokozó variánst. Ám amikor a szűrletet 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! DNS mint információhordozó 2. A DNS információhordozó tulajdonságát támasztja alá az a jelenség is, hogy a bakteriofágok megfertőzik a baktériumokat. A vírusok közé tartozó bakteriofágok felépítésére a DNS-molekulájuk és az azt körülvevő fehérjeburok a jellemző. Működésük feltétele a baktérium-gazdasejt, amelyben élősködnek. Miután rátapadnak a baktériumok külső falára, DNS-tartalmuk bekerül a baktériumsejtbe, míg a fehérjeburok kívül marad. Olyan vírust állítottak elő, 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 hővel 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 elő. Olyan bakterimokkat fertőzve, amelyek egyik csoportja izotóp ként, a másik izotóp foszfort tartalmazott: a létrejövő új bakteriofágok foszfor aktivitást mutattak.

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



Rejtelmes örökítőanyag Szonda, 2004. 10. 24., szerk.: Gimes Júlia 2004. november 3., szerda 11:03 Valóban szemét-e a szemét, avagy mi történt azokkal az egerekkel, amelyekből eltávolítottak olyan örökítőanyag-darabokat, amelyek a géneket nem tartalmazó, a szakemberek által „junk”nak, szemétnek nevezett DNS szakaszokon vannak. Örökítőanyagunk hosszú-hosszú DNS láncának 98 százalékát olyan szakaszok teszik ki, amelyek nem tartalmaznak géneket, azaz fehérjék minőségére és termeltetésére vonatkozó információkat. Ezért ezt a 98 százalékot a tudósok nemes egyszerűséggel „junk”-nak, szemétnek nevezik. Régóta folyik a vita, hogy a szemét valóban szemét-e, és ha nem az, márpedig nehéz elképzelni, hogy az elbűvölően tökéletes megoldásokat produkáló élet ennyi értelmetlen felesleget produkálna, szóval ha nem szemét, akkor mégis mit csinál? A Kaliforniai Berkeley Nemzeti Laboratórium kutatói olyan genetikailag módosított egértörzset hoztak létre, amelynek örökítőanyagából több mint egy millió egységnyi, több mint egymillió bázispárnyi DNS-t eltávolítottak. Az eljárással kiiktatták örökítőanyaguk 1 ezred részét. És hogy mi történt? Semmi. Az egerek köszönik szépen, jól vannak. A kutatók felismerésüket a legtekintélyesebb természettudományos folyóiratban, a Nature-ben jelentették meg. Venetiáner Pál biokémikust kértem: segítsen egy kicsit eligazodni a kérdésben. Akkor most szemét vagy nem szemét? - Ezek az egerek, amelyekből eltávolították ezeket a szakaszokat, ezek minden jel szerint teljesen normálisan éltek, szaporodtak, az élettartamuk és az egészségi állapotuk megkülönböztethetetlen volt a normálistól. Tehát ennek alapján a kísérletező kutatók azt a következtetést vonták le, hogy ez az úgynevezett „szemét DNS”, ez valóban „szemét”, vagyis nem szükséges az állatok normális működéséhez. De vannak kutatók, akik azt mondják, kizárt dolog, hogy ez valóban „szemét” volna, mások pedig azt mondják, hogy de, minden bizonnyal az. Na most, ez a kísérlet ennek az utóbbi iskolának szállít érveket, de természetesen szó sincs arról, hogy bizonyítaná. Ugyanis van egy csomó kísérlet az elmúlt időkből, hogy létfontosságú géneket is el lehet távolítani minden következmény nélkül, egyszerűen azért, mert van egy úgynevezett redundancia, tehát ugyanazt a funkciót több gén is kódolja. Tehát azok egyikét ha eltávolítják, a másik minden további nélkül a funkciót biztosítja. Természetesen ugyanez lehetséges, sőt, nagyon valószínű ennél a nem kódoló DNS-nél is. Az élet mindig minden körülmények között túlbiztosításokkal dolgozik. Tehát az, hogy egy ezrelék eltávolítása nem okozott semmi problémát, ez nem bizonyítja azt, hogy a 98 százaléknak vagy annak nagy részének nincs valamiféle lényeges szerepe. Tehát én egész biztos vagyok benne, hogy életképtelen volna egy magasrendű élőlény, ha a teljes „szemét” DNS-t eltávolítanák. A másik pedig az, hogy igaz ugyan, hogy ezek az egerek normálisan éltek, feltehetőleg az egér életkor végső határáig, sőt szaporodtak is, de ez evolúciós értelemben egy jelentéktelen időskála. Tehát az, hogy ezen az időskálán nem történt semmi baj, ez korántsem jelenti azt, hogy az evolúció ideje alatt nem volt ennek a régiónak igen jelentős, életképességi vagy előnyt biztosító funkciója. A DNS szerkezete a sejtben: Kromatin A sejt DNS-állományának hiszton és nem-hiszton fehérjékkel kialakított komplexe. Az eukarióták DNS-e mindig fehérjékhez kötődik. Ezek a fehérjék lehetnek bázikus jellegű ún. hisztonfehérjék, amelyek stabilizáló, szerkezetkialakító funkciójúak, illetve lehetnek inkább savas jellegű nem-hiszton fehérjék is, amelyek pedig a DNS megkettőződésében, RNS-másolat készítésében vagy a génaktivitás szabályozásában játszanak szerepet. A hisztonfehérjék a prokariótákból teljesen hiányoznak.


A hisztonoknak több altípusa létezik. Ezek közül a H2A, H2B, H3 és H4 jelűek 2-2 példánya (tehát összesen 8 db) egy hisztonmagot alkot, amelyre a DNS kétszeresen, egy 146 bázispárnyi hosszúságú szakaszával feltekeredik:


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

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

A nukleoszómához kapcsolódó H1 hiszton szerepe a kromatinállomány további feltekeredésének szabályozása. A sejtosztódások közötti ún. interfázisban a kromatin nagy része laza, letekeredett. Ilyenkor eukromatinnak hívjuk. Kisebb kromatinszakaszok még ilyenkor is tömör, feltekeredett állapotban vannak, ennek neve heterokromatin. (Azokra a szakaszokra jellemző ez, amelyek az adott sejttípus működéséhez 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 1260 db egységre (kromoszómára) osztható.

Az ábrán látható másodlagos befűződés 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, B jelű része).

2.3.3. A fehérjeszintézis A DNS központi szerepét a fehérjeszintézisben centrális dogmának nevezzük: DNS -~ RNS ~ fehérje -> tulajdonság Lépései: 1. Transzkripció; a sejtmagban a DNS szál szétnyílik, az aktív szálon mRNS képződik. Az mRNS a citoplazmában a riboszómára kerül. 2. Ezzel egy időben 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 végső soron a DNS határozott meg. A genetikai kód jellemzői: 1. Bázishármasok, triplettek kódolnak 2. Degenerált: ugyanazt az aminosavat több kód is jelöli 3. Atfedésmentes: egy bázis egyszerre csak egy tripletthez tartozhat. 4. Vesszőmentes: lánc közben nincsenek értelmes szakaszok és csak az elején kezdődhet a leolvasás. 5. Általános érvényű: az adott jel minden élőlényben azonos aminosavat jelöl.

2.4.

nukleotidok

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

ATP: az élőlények legfontosabb energia-tároló és -felszabadító vegyülete. Makroerg kötései (nagy energiájú) révén az első foszfátcsoport leválásával 30 kJ/mól, mindkettő leválásával 36 kJ/mól energia szabadítható fel ATP → ADP+P → AMP+P

•

NAD, NADH

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

•

2.5.

KoA, koenzim A

Gyors ismétlő feladatok:

(megoldások az anyag végén!)

Ötféle 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 gyűrűjének 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 gyűrGt 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) mindkettő D) egyik sem 47. 48. 49. 50. 51. 52. 53. 54.

pentózában öt oxigént találunk antiparalel (ellentétesen párhuzamos) a komplementer nukleotidsor polinukleotid lánc alkotja a purinbázisok mennyiségéből megadható a pirimidinek száma több, különböző működésű típusa van az egységek között S-3 foszforsavdiészter kötések vannak érvényes az A + T = G + C egyik nukleotidja energiaközvetítőként is szerepelhet

a) a guanin b) a citozin c) az adenin d) a timin 55. 56. 57. 58. 59. 60. 61. 62.

kilencatomos gyűrűt tartalmazó szerves bázishoz kapcsolódhat öt vagy több nitrogénatomot találunk a molekulájában nukleotid típusú önálló vegyületben is előfordulhat nitrogént tartalmaz a DNS-molekulában megtalálható molekulájában két gyűrű kondenzálódott (kapcsolódott össze) az RNS egyik típusában sincs meg metil-csoport van a gyűrűjén

Élet és Tudomány 1999. 35. szám


A KÖSZVÉNY A húgysav az anyagcserének egyik salakanyaga, s jobbára a vizelettel, kisebbrészt a széklettel ürül ki a szervezetből. Ha 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 tőízületi 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 levő 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 élők (a húsféleségeket és belsőségeket, valamint a szeszes italokat bőségesen 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 szenvedők táborában. A feljegyzések szerint V. Károly német-római császár, II. Frigyes porosz király, Wallenstein herceg, az osztrák császári hadvezér, Newton, a jeles angol természettudós, a német filozófus Leibnitz, de Rubens, a kiváló flamand festő is egyaránt köszvényes volt. A betegség első részletes klinikai leírása a XVII. század végén élő, szintén köszvényben szenvedő Sydenham angol orvos nevéhez fűződik, ám ő 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 – bőségesen 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 megjelenő húgysav? Főképp a nukleinsavakat (a riboés a dezoxiribonukleinsavat) alkotó purinbázisok (az adenin és a guanin) bomlásakor keletkezik, s rendesen deciliterenként 3–7 milligrammos töménységben fordul elő a vérben. Minthogy a fölöslegben képződő húgysav – mint a bevezetőben említettük – kiürül a testből, bajt nem okoz. Ha ellenben a vér és a többi testfolyadék húgysavszintje valamilyen ok miatt deciliterenként 7 milligramm fölé nő, a folyadék erre az anyagra nézve túltelítetté válik, s megjelennek benne a tű alakú nátrium-urát-kristályok. Rohamok támadnak A köszvény legjellemzőbb tünete a rendszerint egy, néha azonban több ízületben hirtelen, rohamszerűen támadó fájdalom. Ez, valamint az ízület megduzzadása és pirosra, szederjesre színeződése az ízületi gyulladásnak csalhatatlan jele. A fájdalom olyan heves lehet, hogy az ízület legkisebb mozgatása, sőt, a megérintése is kínokat okoz a betegnek. Még az alvó ember is felébred tőle. Az eseteknek mintegy a felében először az öregujj (a nagylábujj) tőízülete gyullad be, de a többi lábujj tőízülete és egyéb ízületek is megbetegedhetnek.


A lábujj oldalán megjelenő 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 megelőzi 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 húgysavszintűeknek 5 százaléka, a 7 és 9 milligramm közöttieknek 0,5 százaléka, a 7 milligrammnál alacsonyabb húgysavszintűeknek pedig 0,1 százaléka vált köszvényessé. Ez arra is felhívja a figyelmet, hogy a vérnek a rendesnél magasabb húgysavszintje nem kórjelző, hanem csak megerősíti a kórismét. Az első köszvényes roham legföljebb néhány napig tart, s utána hosszabb-rövidebb panaszmentes időszak következik. Ez a betegség harmadik szakasza, amely szerencsés esetben egyúttal az utolsó szakasz is. Előfordul ugyanis, hogy a betegnek nem lesz újabb rohama. Sokkal gyakoribb azonban, hogy fél és két év közötti idő múltán megint köszvényes roham tör a betegre. Kezelés híján nemcsak a rohammentes időszakok 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 ráterjedő idült köszvényes gyulladás már a legkorszerűbb kezeléssel is nehezen orvosolható. Kikezdi a csontot A köszvény főképp a férfiak betegsége, de a változás korán túl levő nőket 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 perdöntő, de később – 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 egyértelműen a köszvényes eredet mellett szólnak. Az idült szakaszban azonban a röntgensugárral a tofuszok és a csontkárosodások is tetten érhetők, s ezek csalhatatlanul jelzik, hogy a betegnek köszvénye van. Idült köszvényre elsősorban azok számíthatnak, akik heveny betegségüket elhanyagolják (kezelés nélkül az esetek csaknem fele elég hamar idültté válik), ugyanis szakszerű kezeléssel a betegség nemcsak kordában tartható, hanem az enyhén károsodott ízület szerkezete is többé-kevésbé helyreállítható. Eltűnhetnek a húgysavas csomók, s javulhat az ízület működése. 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 megelőzze, 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 lehetőleg kerüli azokat az ételeket és italokat, amelyek purinbázisokban gazdagok. Ilyenek a húskivonatok, a máj, a velő, a vese, bizonyos halféleségek (szardínia és szardella), a káposzta, a karfiol, a spárga, a paraj, a kakaó, a tea és a feketekávé. Ugyanakkor bőségesen 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 belőle, hogy nem rosszabbodik az állapota, ekképp rendes, minőségi életet élhet. Dr. Sz. É.

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

Az anyagcsere folyamatai 2.6.1. Felépítés és lebontás kapcsolata


2.6.2.

Felépítő folyamatok


A fényszakasz folyamatai:

Fotoszintézis o ez a folyamat a szénhidrátok bioszintézise o az egész élővilág számára fontos, mert csak igy képződhet szénhidrát o autotróf zöld növények a Nap energiáját közvetlenül képesek felhasználni o keletkező szénhidrátok minden egyéb szerves vegyület kiindulási vegyületei o a heterotróf állatoknak csak ez az energia szolgál energiaforrásul o a fotoszintézis a földi élet alapja Alapvetően szükségesek hozzá a: Fotoszintetikus pigmentekek o a látható fény (370 - 900 nm) elnyelése o konjugált kettőskötésű rendszerek o ez a felépítés felelős a fényelnyelésért - delokalizált elektronok J fotonok energiáját felveszik J gerjesztett állapotba kerülnek J megfelelő 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. FÉNYSZAKASZ J 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, fotolíziséből pótolják. A felszabaduló O2 a légkörbe, a H+ a NADP-re kerül NADPH. A folyamatok során ATP termelődik. 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, végső soron a fotoszintézis végtermékét: keményítőt adhat. A gránumok plazmaállományában játszódik le. A fotoautotróf asszimiláció (felépítési folyamat) lényege (bruttó egyenlete):

C02 + H20 + fényenergia J C6H2O6 + O2 A kemoautotróf asszimiláció ettől 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 piroszőlősavig. 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 piroszőlősavból származó acetil-csoportok az oxál-ecetsavra kerülnek, s miközben az oxálecetsav visszaalakul, felszabadui COZ és nagy mennyiségű NADH. A folyamatot nevezik Szent-Györgyi - Krebs ciklusnak is. A mitokondriumok plazmaállományában játszódik le. 3, Terminális oxidáció: végső oxidáció, az előző folyamatokból származó hidrogének elégetése. A NAD által szállított protonok és elektronok a légzési oxigénre kerülnek. A mitokondriumok belső membrán rendrészéhez kapcsolódó enzimek révén játszódik le, (MITSCHELL kemiozmotikus elmélet) Itt 36 ATP keletkezik.


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

Végső mérleg: C6H12O6 + O2 → 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 döntő 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, (csőrendszer, amely az anyagok felépítésében, szintézisében játszik szerepet, a sejten belüli molekulaelőállításban szerepel) o riboszómák (fehérjeszintézis helyszínei) o mitokondriumok (oxidatív energiaszolgáltató folyamatok helyszínei) o goldzsi készülék (sejtfolyadék háztartását befolyásolja)

Erjedés


2.7.1.

Mitokondrium

ált. hosszúkásak, hengerszerűek 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 egysejtűek: 1 db; ember májsejtjei: több ezer db Kettős membránrendszer o külső membrán - a sejtplazmától határolja el o belső membrán - nagy belső felület (lemezeket, csöveket képez) kriszták: a belső membrán gyűrődései mátrix: folyékony alapállomány a kriszták között A mitokondrium felépítése

2.7.1.

Elhatárolás

A kompartmentációról azaz a sejten belüli ekhatárolódásról olvassátok el a következő cikket: előzetesként ismétlés gyanánt:

Monomolekuláris hártya: egyetlen molekularéteg alkotta filmszerű bevonat. Apoláros és poláros molekulacsoportok képezik az apoláros és poláros oldat határán. Természet Világa 2000/2 UDVARDY ANDOR: Sejten belüli transzportfolyamatok- Az 1999. évi élettani és orvosi Nobel-díj Az 1999. évi élettani és orvosi Nobeldíjat Günter Blobel, a Rockefeller Egyetem sejtbiológiai tanszékének vezetője kapta. Tudományos munkásságának középpontjában a sejten belüli transzportfolyamatok mechanizmusának vizsgálata állt. A sejt citoplazmájából a sejten kívüli


térbe juttatott fehérjék szállításának vizsgálata alapján sikerült felismernie azokat az általános törvényszerűségeket, amelyek a sejt valamennyi transzportfolyamatára érvényesek. Munkássága elválaszthatatlanul összefügg egy új tudományág, a molekuláris sejtbiológia kialakulásával. Ez az új diszciplína elsősorban módszereiben különbözik a klasszikus molekuláris biológiától. A molekuláris sejtbiológia a makromolekulák szerkezetét és mûködését a sejt háromdimenziós terében, az ép sejt struktúrelemeivel történő kölcsönhatásaik közben tanulmányozza. Ennek az új tudománynak szellemi szemléleti és metodikai megalapozásában dr. Blobel érdemei elévülhetetlenek. Az élővilág, sejtjeik szerkezete alapján két nagy csoportra osztható: prokariótákraés eukariótákra. Ez a felosztás és nevezéktan a múlt század végén alakult ki, amikor a mikroszkópok felbontóképessége csak a legnagyobb és legszembetûnőbb sejtalkotórész, a sejtmag felismerését tette lehetővé. Így az „igazi" sejtmagvú élőlényeket eukariótáknak, míg a többieket, az igazi sejtmaggal nem rendelkező élőlényeket prokariótáknak nevezték el. A mikroszkópia elmúlt százéves fejlődése, biokémiai és genetikai kutatásokkal karöltve bizonyította, hogy a prokarióták és az eukarióták sejtjeinek szerkezeti különbsége ennél sokkal nagyobb. Amíg prokariótákban a sejtet határoló membránon belül egyetlen közös térrészben játszódik le az életet fenntartó valamennyi kémiai reakció, addig az eukariótákban a sejten belül membránokkal tökéletesen elkülönített térrészek (kompartmentek) alakultak ki. Mindegyikben más és más, az élet fenntartásához szükséges kémiai reakció játszódik le, vagyis minden egyes kompartmentcsak bizonyos életfunkciók biztosítására alakult ki (1. ábra). Ez a szerkezeti különbség teszi lehetővé, hogy eukarióta sejtekben egymás mellett, azonos időben, egymást kizáró kémiai reakciók is lejátszódhassanak. Egyetlen példával érdemes szemléltetni a kompartmentáció előnyét. A lizoszóma az eukarióta sejtek citoplazmájában elhelyezkedő sejtszervecske (kompartment), melyben különböző, a sejt számára már feleslegessé vált kémiai anyag (cukrok, lipidek, fehérjék, nukleinsavak stb.) bontása zajlik. A bontást több tucat hidrolitikus enzim végzi, közös sajátosságuk, hogy csak savas kémhatású közegben képesek mûködni. A lizoszómákon belül egy speciális enzimrendszer tartja fenn a hidrolitikus enzimek számára optimális savas környezetet (pH 4-5), a lizoszómát körülölelő membrán viszont megakadályozza, hogy ez a savanyú kémhatású közeg a citoplazma többi részére terjedve gátolja azokat a kémiai reakciókat, melyek a citoplazma többi kompartmentjében játszódnak le, s enyhén lúgos kémhatású közeget (pH 7,2-7,5) igényelnek. A lizoszómák lejátszódó bontási folyamatainak fontosságát jól bizonyítja az a felismerés, hogy számos emberi genetikai betegségben, melyek homozigóta formában a beteg fiatalkori halálához vezetnek, a kárt bizonyos lizoszomális hidrolitikus enzimmutáció következtében kialakult mûködésképtelenség okozza. A kompartmentáció tehát lehetővé tette, hogy a citoplazmán belül teljesen eltérő kémhatású környezetet igénylő kémiai folyamatok - melyek mindegyike külön-külön létfontosságú a sejt számára - egy időben, egymás mellett, egymás zavarása nélkül játszódhassanak le. Az egymást kizáró kémiai reakciók egyidejû, szabályozott lebonyolítását biztosító „elkülönülés" tehát óriási előnyt jelentett az eukarióta sejtszerkezetû élőlényeknek. E bonyolult sejtstruktúra kialakulása bizonyosan nagyon hosszú evolúció eredménye, melynek köztes eseményeit sajnos ma már nem lehet reprodukálni, a ma élő eukarióta sejtek, a legegyszerûbb egysejtû gombáktól az emberig, szerkezetükben nagyon hasonlóak abban a tekintetben, hogy az 1. ábránfeltüntetett valamennyi sejtszervecske megtalálható bennük. Ezek a kompartmentek nyilván nem egyszerre alakultak ki, az evolúció során biztosan voltak olyan élőlények, melyekben e nagyszámú különböző szervecskéknek csak egy része volt meg. A sejtmûködések elkülönülése a sejten belül


azonban nyilvánvalóan olyan nagy szelekciós előnyt biztosított, hogy a köztes sejtstruktúrájú élőlények szükségszerûen háttérbe szorultak az evolúció során, majd ki is pusztultak. A kompartmentáció nyújtotta óriási szelekciós előnynek 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 felelős 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 felelős sejtkompartmentbe jusson el. Vagyis a kompartmentalizáció szigorúan specifikus, és gyors sejten belüli transzportrendszerek létezését teszi szükségessé. Minden ilyen szállítórendszernek két fontos összetevője 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), ahol a riboszómális RNS-ek szintézise zajlik, nem különálló kompartment, mert nincs önálló membránnal határolva. Mitokondrium, funkciója az oxidatív energiatermelés. Az endoplazmatikus retikulum a szekretórikus és membránfehérjék posztszintetikus érési reakcióit katalizálja. Golgikomplex (cisz-, középső- 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 különböző kis molekulasúlyú anyagot, valamint makromolekulát szintetizál.


2.7.2. Gyors ismétlőfeladatok Ötféle asszociáció A) az endoplazmatikus hálózat B) a Golgi-készülék C) a lizoszóma D) a citoplazma E) a sejtmag 119. nukleinsavból és fehérjéből á116 plazma tölti ki 120. ez alakul ki az endocitózis során 121. a fehérjéket az endoplazmatikus hálózattól kapja 122. leggyakrabban tömlőszerű, öszszelapított zsákokhoz hasonlít a sejtmag környékén, maghártyává alakulhat 123. ionokat és kisebb szerves molekulákat oldott állapotban tartalmazó alapanyag 124. a sejttörmelék bontását végzi 125. az eukarióta sejt plazmáját behálózza 126. a sejten belüli anyagszállítás egyik központja minden eukarióta sejtben 127. alapja egy állandóan újrarendeződő, fehérjefonalakból álló szövedék 128. fehérjerendszere elősegíti a sejtalkotók sejten belüli mozgását 2.7.3.

Mozgás

Az élõlények helyváltoztató mozgása. o féregmozgás- bőrizom tömlő o Az amõboid mozgás. o A csillós és az ostoros mozgás. o Az izmokkal történõ mozgás. o aktív szerve: izomzat, kiegyénült izmok o passzív szerve: belső váz, inak, izületek

Az endocitózis és a sejten belüli emésztés 2.8.

Osztódás

sejtciklusban azaz a sejt életében: 2.8.0.

Sejtciklus

interfázis i (két osztódás közötti szakasz) + osztódás - ebben zajlik a sejt élete (funkcionál a sejt) szakaszai: - G1: felkészülés a DNS szintézisére (hisztonfehérjék szintézise pl.) itt dől el, hogy tovább osztódik, vagy differenciálódik a sejt - S: a DNS-szintézis szakasza - G2: a két utódsejt kialakulásához szükséges organellumok szintézise pl.: mitokondriumok, plasztiszok... organelláris DNS megkettőződése M : osztódás (mitózis / meiózis)



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

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"? Mindenekelőtt szükség van a sejtben olyan régióra, amely a mikrotubulusok kialakításáért felelős. Ezt mikrotubulus organizáló centrumnak (MTOC) nevezzük. Az MTOC a sejt két pólusán elhelyezkedő fehérjedús terület, amelyben alacsonyabbrendű növényi sejtek, valamint majdnem minden állati sejt esetén még egy fehérjecsövekből álló, speciális szerkezetű képlet, a sejtközpont is található. Magasabbrendű növények sejtjeiből ez utóbbi képlet hiányzik, csak MTOC van. A mikrotubulusok felépülése az MTOC-ból indul úgy, hogy apró fehérjegömböcskék (a tubulinmolekulák) gyöngysorszerű láncokká kapcsolódnak össze. A lánc MTOC-hez kapcsolódó vége a "-" vég, a másik vége a "+" vég. A "+" vég vagy a kromoszómák centroméráján lévő ún. kinetochor területhez csatlakozik (ezek a kinetochor tubulusok) vagy pedig nem kromoszómához kötődik, hanem egy másik mikrotubulushoz (ezek az ún. poláris mikrotubulusok), illetve haladhat csillagszerűen 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 befűződéssel 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 ismétlőfeladatok Többszörös választós: 147. Melyik igaz a sejtosztódásra? 1. a mitózis során a kromoszóma összetétele nem változik 2. a mitózis a sejtciklus befejező 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 bázissorrendű DNS-t tartalmaz 2. a befűződés helye jellemző 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 kitevő kapcsolatbiztosító rendszerek

2.8.2. Sejthalál Falevélhullás a sejtvilágban Fésüs László a Mindentudás 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 időben, genetikailag meghatározott program szerint halnak el. Az embrió fejlődése, az egyes szervek formálódása során például sok esetben van erre szükség; a sejthalál itt az élő anyag "szobrászaként" határozza meg az egyed külső sajátságait. A természetes módon elhaló sejtek félig vagy teljesen elhalt állapotban igen fontos funkciót is elláthatnak. Erre az egyik igen jó példa a bőr, amelynek alsó rétegében a sejtek osztódnak, majd egy hónapos utazás során felfelé haladva a bőr különböző rétegeiben fokozatosan elhalnak, elvesztik magjukat és különböző organellumaikat, végül az így elszarusodó laphám legfelső rétegében fehérjékkel és zsírokkal speciális módon megerősített lapocskákként fedik be és védik külső felületünket, majd szétszóródnak a környezetünkbe. Sejtjeink a felnőtt szervezet minden szövetében folyamatosan halnak el és pótlódnak. E folyamat során leválnak környezetükről, zsugorodnak, a maganyag, a DNS lebomlik és a sejttesttel együtt feldarabolódik. A sejtdarabokat, testecskéket a környező 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 belső alkotórészei nem kerülnek a környezetbe, gyulladás és heg képződése nélkül gyakorlatilag nyomtalanul eltűnnek. A sejthalál alaki sajátságai a hetvenes évek elején brit kutatókat falevelek hullására emlékeztették, ezért a falevélhullást jelentő 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 létező jelenségnek, illetve nem tették fel a kutatók maguknak a kérdést: mi történik a rengeteg naponta születő 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 egyértelművé 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 illő sejthalál Horvitz érdeme a sejthalál-gének, az ún. ced (cell death) gének funkciójának felismerése mutánsok segítségével; ezek a gének felelősek a halálos ítélet meghozataláért, az ítélet végrehajtásáért, az elhalt sejtek bekebelezéséért, majd teljes elbontásáért. Ha normál és ced-3 mutáns időben felgyorsított egyedfejlődését nézzük, az ölő 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 megfelelői vezénylik a szervezetünkben zajló természetes sejthalálokat, vagyis hogy az egész egy gének által kódolt halálprogram. Megismertük szinte valamennyi sejthalál-gén termékének funkcióját is. Asejthalál "kivégző" fehérjéi visszafordíthatatlan biokémiai reakciókat (fehérjebontás és - keresztkötés, DNS-bontás) katalizálnak, de bekapcsolásuk igen szigorúan szabályozott. A szabályozás alaplogikája a legegyszerűbb szervezettől az emberig végeredményben ugyanaz. Az ölő 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 DÖNTŐBÍRÓ) leválasztja a gátlót az adapterről, ami így szabadon képes a kivégző fehérje működésbe hozatalára, és a sejthalál megtörténik. Mi indítja el az apoptózist? A biológiai törzsfejlődés 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 védő JÓ (a bcl-2 nevű fehérjecsalád tagjai) és 14 fajta ölő ROSSZ (a kaszpáz nevű fehérjebontó család tagjai) molekulafajta működik! A sejtek különböző részeiből (külső és belső membránok, mitokondrium, sejtmag) indulhat el a halálos döntés. A sejtek külső felszínén halál-receptorok lehetnek, amik a megfelelő ligand kapcsolódása után elindítják az apoptózist. Az immunrendszer sejtjeinek túlzott elszaporodását vagy hatását ilyen halálos receptorok működése korlátozza. Vannak például úgynevezett privilegizált szöveteink, amelyek az immunrendszertől elrejtve fejlődnek (ilyen pl. a szem vagy a hereszövet), és ha mégis odatéved egy a szövetet megtámadni készülő immunsejt, azt halál-receptorán át a szöveti sejtek azonnal apoptózissal megölik. Az egyébként energiatermelésre szakosodott mitokondriumból elinduló sejthalál jellemzője, hogy a halálos jelre kiszabadul belőle a vastartalmú citokróm c-molekula, és cselekvőképessé teszi az adapter molekulát. A sejtmagból kiinduló apoptózis biztosítja, hogy amennyiben a génállományt károsodás éri - ez bizony igen gyakran előfordul 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 előző esetekben az apoptózis oka valamilyen halált okozó tényező megjelenése a sejtek környezetében vagy különböző részeiben, az esetek igen jelentős részében a túlélést biztosító tényezők eltűnése vezet sejthalálhoz. Különösen az idegrendszer és az immunrendszer jellemzője, 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 lévő túlélési faktorok akadályoznak meg tettük elkövetésében. A neuronális növekedési faktor az idegsejtek esetében fehérjék foszforral történő módosításával működtet éltető 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 fejlődés során a szükségesnél jóval több agysejt születik, és csak 10-20%-ukat éltetjük túl válogatva a bőséges kínálatban. A csontvelőben 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 őket éltetni...... folytatás a MINDENTUDASEGYETEME.HU -n!

2.9.

A gyors ismétlőfeladatok megoldásai: 0

1

2

3

3 4 5

D B

E A

A C

6

B

D

D

C

B

E

B

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

11 12

E

14 15

D C E

A

E

E

C

E



3.2. 3. Feladatlap Kérlek, hogy az anyagrész elolvasása és átismétlése után oldd meg az ezen a lapon lévő feladatokat és a megoldásokat írd le a számozás megtartásával egy külön lapra! Csak az utolsó feladathoz használhatsz segédeszközt! 3.1.

Vegyületek összehasonlítása

Hasonlítsa össze az alábbi vegyületeket a négyféle asszociáció szabályai szerint!

DNS-KÓDOK VIZSGÁLATA

A következő betűsor egy DNS aktív szálának bázissorrendje, mely egy olyan peptid kódja is egyben, aminek első két aminosava a glicin (Gly) és az alanin (Ala): ACCCTCGAGGTTCGATC A további kérdésekre az aminosav-kódszótár felhasználásával válaszoljon! 1. Mi a többi aminosav? 2. Melyiknek a - betűsorban is szereplő - kodonja áll csupa purinbázisból? 3. Melyiknek az antikodonja CGA? 4. Milyen tRNS-antikodon fog kapcsolódni a negyedik aminosav kodonját követő bázishármashoz?

5. 6.

"B" vegyület

"A" vegyület

(Egyszerű választás) A. UCG B. UAG C. AUC D. UAA E. egyik sem Mely aminosav(ak) mRNS-kodonja marad változatlan értelmű, ha benne az A-t G-re cseréljük? Melyik sejtalkotó "olvassa le" az mRNS-kódokat?

3.3.

A. B. C. D.

vegyület vegyület mindkettő egyik sem

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.

hidrogénkötés kialakítására képes az amilopektin alkotórésze benzolban jól oldódik a sárgarépában van ilyen vegyület a DNS alkotórésze az I. pigmentrendszer tartalmazza részt vesz a koenzim-A felépítésében a D-vitamin előanyaga A DNS és az RNS összehasonlítása

Segédeszköz használata nélkül táblázatos formában hasonlítsa össze a biológiai információt hordozó két makromolekulát (emlékszel-e a feladatlap táblázatára?) (10p) összehasonlítási szempont

DNS

RNS

3.4. Olvassa el a 15. oldalon található cikket a köszvényről és tervezzen három napra speciális diétát egy olyan személynek akinél kezdeti stádiumban lévő izületi köszvényt diag-


nosztizáltak. Figyeljen arra, hogy az ételek nem ismétlődhetnek napról napra! (figyelem: étkezések száma, folyadékbevitel, esszenciális tápanyagok, stb..) (15 p) 3.5. Olvassa el a 22. oldalon található cikket a sejthalálról és válaszoljon indoklással a következő kérdésekre: (15 p) a) Természetes folyamat-e a sejtek halála? Életjelenségnek tekinthető-e? b) Milyen folyamatokat előzhet meg a sejtel apoptózisa? c) Milyen előnyös következménye van a sejthalálnak? d) Megöli a szervezet, vagy meghal a sejt a sejthalál folyamán? e) Az emberi bőr milyen „hasznát” veszi a természetes sejthalálnak? 3.6.

Aerob – anaerob lebontás Töltse ki a táblázat hiányzó celláit értelemszerűen (8p)

Összehasonlítási szempontok kiindulási anyag azonos utolsó köztes termék oxigén

Biológiai oxidáció

színhelye a sejtben

- citoplazma - mitokondrium C02 + H20 NAD +

végtermék redox koenzimje a folyamat kémiailag hasznosítható energia

Erjedés

glükóz piroszőlősav nem kell

redukció (az utolsó lépés) 2 ATP (glükózonként)

3.7. Fejtse ki lényegretörően (max. 15 sor), hogy milyen folyamatok során lesz a biológiai információból azaz a nukleinsavakban tárolt információból, a szervezetet felépítő és működtető fehérje (10 p) 3.8. Adja meg a következő fogalmak pontos jelentését: (8 p) 1. mutáció 2. kodon 3. kompartment 4. enzim 5. nukleotid 6. a fehérje harmadlagos szerkezete 7. lizoszóma 8. ribóz 3.9. (15p)

Rajzoljon le egy eukarióta sejtet a sejtalkotók jelölésével és megnevezésével


Biológia kétszintű érettségi felkészítő levelező tanfolyam. 2. anyag november

Recommend Documents