DER (Felületén riboszómák találhatók) Feladata a biológiai fehérjeszintézis
Az endoplazmatikus membránrendszer
Riboszómák Egy kisebb és egy nagyobb részegységből álló ribonukleoprotein részecskék
Részei: DER /durva (szemcsés) endoplazmatikus retikulum/ SER /sima felszínű endoplazmatikus retikulum/ Golgi készülék Lizoszómák Peroxiszómák Szekréciós granulumok (váladékszemcsék) Maghártya
A transzlációban éppen részt nem vevő inaktív riboszómák disszociált állapotban vannak. A polipeptidlánc szintézisének iniciációjakor a két alegység egyesül,a szintézis végén pedig ismét szétválik (ismétlődő riboszómaciklus).
Policisztronos, azaz több polipeptidlánc szerkezetére vonatkozó információt hordoz. Az információ az AUG kodonnal kezdődik
Prokarióta mRNS Az AUG előtt egy nem kódoló szakasz van, a riboszómához kötődést segíti
A kódszótár Egy-egy aminosavnak megfelelő nukleotidhármast nevezünk kodonnak. Az mRNS-ben jelen lévő 4 bázis mindegyike a kodonban 3 lehetséges helyen fordulhat elő 64 különböző kodon jön létre (a fehérjékbe csak 20 aminosav épül be).
Startkodon: AUG (Metionin) Stopkodonok: UGA, UAG, UAA
A STOP kodont követi a következő polipeptid START kodonja (AUG)
Az első polipeptidet kódoló szakasz a STOP kodonnal fejeződik be
Az olvasási keret a START kodontól A STOP kodonig tart 60 kodon oszlik meg 19 aminosav között
Egy aminosavat egynél több kodon is meghatározhat (degenerált) Egy kodon azonban mindig csak egy aminosavnak felel meg (egyértelmű) A genetikai kód néhány kivételtől eltekintve univerzális
1
A tRNS
A tRNS
Adapter szerepét látja el. A komplementerek által létrehozott másodlagos szerkezetsíkban kivetítve lóhere alakot hoz létre.
Dihidrouracil tartalmú nukleotid
Jellegzetességei:
TimidinPszeudouridinCitidin szekv.
HURKOK: I., II., III., IV. 3’ OH végén CAA nukleotidsorrend (mozgékony)
5’ oldalon egy pirimidint tartalmazó nukleotid
5’ vége foszforilálódott Térbeli szerkezete
Nagysága változatos (variábilis)
„L” alakú a hidrogénhidak által kialakított szerkezet miatt
Az antikodon hurokban az ANTIKODONT 3 bázis alkotja
Animáció
Kodon-Antikodon lötyögés
3’ oldalon egy módosított purint tartalmazó nukleotid
Kautikus redukció
Azonos aminosavat jelző különböző kodonokat (ha azok csak a 3. betűjükben különböznek egymástól), gyakran ugyanaz a tRNS molekula ismeri fel. Az aminosavat szállító tRNS felismerését, maga az aminosav nem befolyásolja
A kodon-antikodon kapcsolatban 3 bázispár alakul ki, a komplementerantiparalel nukleotidok kapcsolata nem olyan szigorú mint a DNS-ben.
Kísérleti úton a ciszteint katalitikus hidrogénezéssel redukálták.
A kodon 3. helyen lévő bázisa és az antikodon 1. helyen lévő bázisa között jön létre a kodonantikodonkapcsolat
A cisztein SH- oldalláncát metilcsoporttá, így a ciszteint alaninná alakították
A alanin beépült oda, ahová az alaninnak kellett volna.
Aminoacil-tRNS szintetázok Savanhidrid kötés
A tRNS molekula és a az aminosav közötti kapcsolat kialakításáért felelősek.
Polipeptidlánc szintézisének mechanizmusa Iniciáció Az AUG kodonhoz az iniciátortRNS antikodonja kapcsolódik
Az mRNS a riboszóma kis alegységéhez kötődik
Aminosav aktiválása
A kezdő metionin formileződik, ezt szállítja az iniciátor tRNS (tRNSfmet)
Iniciációs komplex (30S) Aminoacil-AMP képződik
A sejt legnagyobb specifitású enzimei közé tartoznak.
Pirofoszfát hasad le
GTP + iniciációs faktorok (IF1, IF2, IF3) szükségesek a kialakulásához AMP hasad le
Aktivált aminosav átvitele a specifikus tRNS-re
Animáció
50S alegység
2
Polipeptidlánc szintézisének mechanizmusa Elongáció
Polipeptidlánc szintézisének mechanizmusa Elongáció A második aminosav aminocsoportja peptidkötést alkot a formil metionin karboxilcsoportjával
EF-TU
A folyamatot az 50S alegység peptidil transzferáz enzime katalizálja EF-Ts
Animáció
Polipeptidlánc szintézisének mechanizmusa Elongáció-Transzlokáció
Polipeptidlánc szintézisének mechanizmusa Termináció Az A helyen megjelenik valamelyik a STOP kodonok közül
Az AUG kodon és az üres iniciátor tRNS legördül a P helyről, ide a második aminosavnak megfelelő kodon és és a kéttagú peptidet hordozó tRNS kerül
Újabb tRNS molekulák helyett terminációs faktorok kötődnek (RF1, RF2)
Az A helyen megjelenik a lánc 3. tagját meghatározó kodon A polipeptid-transzferáz lehasítja a polipeptid láncot az utolsó tRNS-ről A folyamat GTP-t igényel, amiben a EF-G (transzlokáz), segédkezik
A riboszóma alegységeire esik
(P hely)
Animáció
Fehérjeszintézis a mitokondriumban
Poliszóma Miután az első riboszóma elhagyta az mRNS leolvasása közben az első kb. 80 nukleotidnyi szakaszt, újabb riboszóma kezdi el a szintézist a láncon.
Osztódással szaporodik Önálló genetikai rendszerrel rendelkezik (cirkuláris DNS) 2 rRNS gén
13 fehérje gén 22 tRNS gén
Annyi amennyi elfér a láncon.
Nem tökéletesen érvényes a genetikai kód univerzálissága
A poliszómaszerkezet stabilizálja a láncot.
Animáció
Az mRNS 5’ végén nem jelenik meg a Cap, de a 3’ végén megtalálható a Poli-A farok
UGA=Triptofán
AUA=Metionin
AGG=STOP kodon
3
Vezikuláris transzport A DER-ben termelt fehérjék → transzport vezikulumok → Golgi ciszternák → lizoszóma szekréciós granulumok exocitózis
A transzport vezikulumok (burkolt vezikulumok) típusai: - A klatrin nevű fehérjék a sejthártyáról és a Golgi transz- lemezeiről lefűződő vezikulák transzportját segítik - A nem klatrin típusú fehérjék (coatomerek) a DER és a Golgi cisz-lemezei és a Golgilemezek közti vezikuláris transzportot segítik
4
5
6
Golgi-készülék Felépítése: - 3-8 egymás mellett párhuzamosan álló membránnal fedett lapos üreg - Az üregek fala a Golgi lamella - Az üregek a Golgi ciszternák: cisz ciszternák, melyek tányér (v. palacsinta) mediális szerűen fekszenek egymáson transz Feladata: Fehérjék osztályozása és továbbítása szénhidráttal való jelölés révén
7
8
Lizoszómák 1. Primér lizoszómák - a Golgi készülékben szintetizálódott savas hidroláz enzimeket tartalmazzák - Funkciói: • extracelluláris emésztés • intracelluláris emésztés • autolízis 2. Prélizoszómák (fagoszómák) - Heterofagoszómák (a sejt környezetéből felvett fagocitált anyagokat tartalmazzák) - Autofagoszómák (a sejt sérült, elöregedett vagy feleslegessé vált anyagait tartalmazzák)
9
3. Szekunder lizoszómák A primer lizoszómák és a fagoszómák fúziójával keletkeznek → Sejten belüli emésztés 4. Posztlizoszómák (reziduális testek) - Autokatalitikus, autooxidációs folyamatok játszódnak le - A lipidek oxidációja és polimerizációja során lipofuscin pigmentek halmozódnak fel (sárgásbarna színűek) - A tirozin és adrenalin származékokból melanin keletkezik (fekete színűek)
10
Sima felszínű endoplazmatikus retikulum Funkciói: 1. Lipidszintézis Szteroidok szintézise (koleszterin, hormonok, epesavak) Zsírsavak szintézise Foszfatidok szintézise 2. Poliszacharidok szintézise glikogénképzés cellulózképzés 3. Kationok akkumulációja és mobilizálása a; tengeri madarak sómirigyeiben NaCl felhalmozása b; a szarkoplazmatikos retikulumban Ca akkumulálás (A kalcium az izommembrán depolarizációjának hatására szabadul fel → izom összehúzódás)
A biotranszformáció A biotranszformáció alapja olyan oxidációs enzimrendszer, mely számos lipofil vegyület (poliaromás szénhidrogének, peszticidek, gyógyszerek, stb.) metabolizálására képes. Szervei: a máj, vese, bél, halak kopoltyúja, stb.
A metallothioneinek génexpressziója
4. Detoxifikációs folyamatok A testidegen anyagokat xenobiotikumoknak nevezzük (pl. lipofil szennyező anyagok, nehézfémek) A xenobiotikumok átalakítása a biotranszformáció Az élőlények többsége nem passzív befogadója az őket érő hatásoknak: rendelkeznek védelmi rendszerekkel, melyek a toxikus anyagok semlegesítését, kiválasztását végzik. Ha a felvétel és akkumuláció sebessége meghaladja a biotranszformáció és kiválasztás sebességét az akkumulálódott anyagok toxikussá válhatnak. Ahhoz, hogy egy vegyület a vizelettel vagy az epével távozzon a szervezetből, ezeket az anyagokat hidrofillé kell alakítani. Ezt a feladatot látja el a SER.
A folyamat két fő fázisból áll. I. Oxidációs, redukciós vagy hidrolitikus folyamatok játszódnak le a citokróm P 450 függő monooxigenáz (MFO) enzimrendszer segítségével Az enzimrendszer a xenobiotikumra egy oxigén atomot köt, míg az O2 másik atomját a NADPH segítségével vízzé redukálja. A molekulába kerülő reakcióképes csoport (pl. hidroxil, amino, szulfidril) miatt polárosabb és toxikusabb köztes termék keletkezik. II. Konjugációs lépés Más enzimek reakcióképes csoporton keresztül hidrofil csoportot (glükuronsav, kénsav, glicin, glutation) konjugálnak a vegyületekhez (metabolithoz) → kevéske toxikus, vízoldékony termékek keletkeznek → epe ill. vizelet útján ürülnek
A P4501A1 gén indukciója
11
Peroxiszómák (mikrotestek, microbody) Felépítésük: Morfológiailag a lizoszómákhoz hasonló sejtorganellumok (membránnal határolt, többnyire gömbölyű testecskék) Eredetük: Ősi eukarióta sejt méregtelenítő organellumai lehettek Működésük: Oxidatív folyamatokat katalizáló enzimeket (peroxidáz, kataláz) kataláz H2O2 2H2O + O2 H2O2 + AH2
peroxidáz
tartalmaznak
2H2O + A
Antioxidáció Spontán dizmutáció:
Enzimatikus elimináció:
12
