Citologija Flashcards
Proteini
Polimeri sastavljeni od različitih monomera. Monomeri proteina su aminokiseline koje se povezuju peptidnim vezama. U sastav proteina ulazi 20 različitih aminokiselina.
Primarna struktura proteina
Broj, vrsta, i redosled aminokiselina u nerazgranatom polimeru tj. polipeptidnom lancu. Kada se vezuju u polipeptid, aminokiseline se vezuju peptidnim vezama - karboksilna grupa gubi OH-, dok sa amino grupe odlazi H+ jon. Zajedno daju mokekul vode, i stvara se nova kovalentna veza između karboksilnog ugljenika i amino-azota.
Sekundarna struktura proteina
- Alfa spirala (zavojnica) - namotaji polipeptidnog lanca, čiji je položaj stabilizovan vodoničnim vezama između vodonika amino-grupe jedne i kiseonika karboksilne grupe druge, njoj nesusedne, aminokiseline. Vodonične veze se formiraju tako da je svaka aminokiselina povezana sa četvrtom od sebe.
- Beta-naborana ploča - glavni niz polipeptidnog lanca nabran je u dva ili više paralelno postavljena, suprotno usmerena segmenta, koji su međusobno povezani vodoničnim vezama (između naspramno postavljenih amino i karboksilnih grupa)
Tercijarna struktura proteina
Trodimenzionalno tj. prostorno sklupčavanja jednog polipeptidnog lanca. U nju su integrisani elementi sekundarne strukture, a čine je i sva druga savijanja jednog polipeptida. Stabilisana je interakcijama između R-ostataka tj. bočnih grupa nesusednih aminokiselina.
- disulfidne veze (S-S)
- jonske veze (NH3+O-)
- Van der Valsove sile i hidrofobne interakcije
Tipovi proteina po tercijarnoj strukturi
- Globularni - loptastog oblika, hidrofilni (većina enzima, membranskih ili transportnih proteina)
- Fibrilarni - vlaknasti, hidrofobni (uključeni u građu ćelijskog skeleta ili vanćelijskih potpornih struktura, npr. kolagen, alfta i beta keratin itd.)
Kvaternarna struktura
*složeni proteini
U njihovoj građi učestvuje dva ili više, istih ili različitih polipeptida - subjedinica - koje imaju svoju trodimenzionalnu tercijarnu strukturu, dok su međusobno povezani istim tipovima interakcija koje učvršćuju i tercijarni nivo
- kolagen (sastoji se iz tri spiralno uvijena fibrilarna proteina)
- hemoglobin (globularni protein koji čine dve alfa i dve beta subjedinice, pri čemu svaki ima polipeptidni globinski lanac, sklupčan u tercijarnu strukturu, za koji je vezan hem, nepeptidna komponenta koja sadrži gvožđe)
Denaturacija proteina
Potpuni gubitak funkcije proteina usled gubitka pravilnog oblika tj. tercijarne (pa i sekundarne i kvaternarne) strukture. Narušavaju se nekovalentne interakcije koje stabilišu nivoe strukture od sekundarne naviše, a uzorkuju je pre svega temperatura, promena pH, ili veća koncentracija soli.
*nepovratna, polipeptid se ne može vratiti u svoju pravilnu strukturu
Uloga proteina
- Enzimi
- Sačinavanju ćelijske membrane (zajedno sa lipidima i ugljenim hidratima). Membranski proteini mogu imati različite uloga, a pre svega imaju transportnu ulogu tj. selektivno propuštaju molekule i jone koji treba da prođu kroz membranu. Neki proteini troše ATP i aktivno transportuju određene molekule ili jone s jedne strane membrane na drugu
*receptori - učestvuju u komunikaciji između susednih, ali i udaljenih ćelija - Prenošenje informacija u ćeliji i između ććelija.
- Potpora i kretanja, kako u ćeliji, tako i van nje. U ćeliji, ovu mrežu proteina nazivamo ćelijski skelet. Grade ga proteini oblika končića, štapića, cevčica, koji su zaslužni za pokretljivost. Izvan ćelije postoji slična mreža vlaknastih proteina koja čini potporu ćelijama i povezuje ih u više ili manje čvrsta vlakna
- Prenosioci drugih supstanci (hemoglobin, albumin - prenosi hidrofobne masne kiseline)
- Odbrambeni proteini (imunoglobulini)
- Mišićne kontrakcije (aktin, miozin)
- Skladištenje AK za kasniju upotrebu
Enzimi
Po sastavu su proteini. Deluju kao biološki katalizatori i smanjuju energiju aktivacije biohemijskih reakcija za koje su specifični
- specifični za supstrat - tj. za molekul na koji deluju tj. katalizuju posebnu hemijsku reakciju
- specifični za reakciju - katalizuju određeni tip hemijske reakcije tj. promena na supstratu
Aktivno mesto enzima
Sadrži posebnu mikro-sredinu, sklopljenu od R-ostataka aminokiselina, koja se savršeno uklapa tj. prepoznaje supstrat i učestvuje u katalizovanju reakcije. Time nastaje enzim-supstrat kompleks koji supstrat dovodi u aktivirano stanje. Potom se razdvajaju enzim i proizvod reakcije, a enzim izlazi neizmenjen.
Koenzimi
Prenose delove molekula od jednog do drugog supstrata
Prostetične grupe
Kovalentno su vezane za enzim
Kofaktori
npr. Joni metala neophodni za aktivnost enzima
Uloge DNK
- Skladišti o čuva naslednu informaciju i da svojom replikacijom i pravilnom raspodelom pri ćelijskoj deobi obezbedi verno prenošenje te informacije na potomačke ćelije
- Da omogući ostvarivanje zapisanih uputstava, time što se sa molekula DNK, procesom transkripcije, prepisuju tj. sintetišu molekuli RNK. Realizacija uputstava dalje teče procesom translacije.
Nukleotidi
Monomeri nukleinskih kiselina (azotna baza + fosfatna grupa + pentozni šećer)
Azotne baze
- Purinske - adenin i guanin
- Pirimidinske - timin, citozin, uracil
Primarna struktura DNK
Čini je redosled nukleotida u polinukleotidnom lancu. Susedni nukleotidi vezuju se tzv. fosfgodiestarskom vezom, gde se dve pentoze vezuju preko fosfatne grupe.
Sekundarna struktura DNK
Čine je dva naspramno postavljena polinukleotidna lanca, uvijena u tzv. dvojnu zavojnicu (spiralu ili alfa heliks). Ta dva lanca su antiparalelna, odnosno suprotno usmerena, i međusobno komplementarna
RNK - građa
Primarnu strukturu čini polinukleotidni lanac sačinjen od ribonukleotida.
Sekundarni nivo strukture čine delovi istog polinukleotidnog lanca koji stvaraju dvolančane zavojnice. Ti delovi često čine petlje u obliku ukosnice. Porostorni oblik tih uvijenih petlji čini tercijarnu strukturu.
Monosaharidi
Najprostiji šećeri koji se hidrolizom dalje ne mogu razložiti, a oksidacijom daju ugljen-dioksid i vodu, krajnje produkte od kojih i nastaju, uz oslobađanje energije.
*3-7C atoma
*najbitniji su pentoze (riboza i deoksiriboza) i heksoze (glukoza, galaktoza, fruktoza)
U vodenom rastvoru, molekuli monosaharida spontano formiraju ciklični oblik koji je mnogo češći od otvorenog.
Disaharidi
Dva povezana monosaharida alfa ili beta glikozidnom vezom.
*saharoza (glukoza + fruktoza), maltoza (glukoza + glukoza), laktoza (glukoza + galaktoza)
Polisaharidi
Polimeri sačinjeni od istih monomera.
1. Izvor energije
- skrob (kod biljaka)
- glikogen (kod životinja), skladišti se u obliku granula i ćelijama jetre i mišićima čiji ga enzimi hidrolizuju do glukoze
2. Strukturni
- celuloza, gradi ćelijski zid (nije rastvorljiva u vodi, ali je hidrofilna, privlači molekule vode)
- hitin (glavni polisaharid ćelijskog zida pravih gljiva, ali i skeleta zglavkara)
Heteropolisaharidi
*sastavljeni od različitih monosaharidnih jedinica
1. Hemiceluloza i pektin. Povezuju međusobno celulozna vlakna, ali i zidove susednih ćelija. Jako dobro vezuju vodu, na isti način kao skrob i celuloza
2. Proteoglikani, važni sastojak međućelijskog materijala. To su proteini a koje su vezani lanci polisaharida. Npr. hondroitin-sulfat, polisaharid koji ulazi u sastav hrskavice, dajući joj posebna mehanička svojstva
Lipidi
Lipidi koji se nalaze u živim bićima nisu polimeri, pa ih ne svrstavamo u biološke makromolekule. Ipak u vodenom rastvoru se snažno drže nepolarnim-nepolarnim interakcijama, i time stvaraju strukture koje se slično ponašaju makro-molekulima. Takođe, često su vezani i sa proteinima ili sa ugljenim hidratima
1. Triacilgliceroli
2. Fosfolipidi
3. Steoridi
Triacilgliceroli
Estri alkohola glicerola i viših masnih kiselina. Pri reakciji esterifikacije, iz svakog para alkoholne grupe glicerola i karboksilne grupe masnih kiselina izdvaja se po jedan molekul vode. Masne kiseline koje ulaze u sastav triacilglicerola imaju obično 16 ili 18 ugljenihovih atoma, i mogu biti zasićene (palmitinska, stearinska) ili nezasićene (oleinska)
*masti - čvrsti triacilgliceroli, sadrže zasićene masne kiseline
*ulja - tečni triacilgliceroli, sadrže nezasićene masne kiseline
Osnovna uloga triacilglicerola je da budu skladište hrane tj. redukovanog ugljenika, pa time i energije. U poređenju sa ugljenim hidratima, imaju više nego dvostruku količinu ugljenika, pa time i više energije
Fosfolipidi
Po građi su slični triacilglicerolima. Sastoji se iz jednog molekula glicerola, za koji su estarski vezane dve masne kiseline. Treća alkoholna grupa, umesto masnom esterifikovana je fosfatnom kiselinom.
*Za fosfatnu kiselinu, takođe estarskom vezom, može biti vezan još neki molekul (alkohol)
Molekul fosfolipida ima dva različita regiona:
1. Glicerol sa fosfatnom grupom - hidrofilna (polarna) glava
2. Dva ugljovodonična ostatka masnih kiselina - hidrofobni (nepolarni) rep
*amfipatični molekuli
Kada se fosfolipidi nađu u vodi, spontano okreću svoje hidrofilne glave ka vodi, a nepolarne repove od vode tj. jedni ka drugima, stvarajući nepolarnu sredinu. Grade dvosloj ćelijskih membrana.
Steroidi
*imaju ulogu u prenošenju signala (hormoni)
Holesterol je polazni molekul u biohemijskoj sintezi drugih steroida. Nalazi se u ćelijskim membranama. To je relativno veliki molekul, koji se ne može hidrolizom razgraditi na manje. Postavlja se u lipidni dvosloj slično fosfolipidima: polarna -OH grupa je okrenuta ka vodi, dok je većina molekula nepolarna, uronjena među repove fosfolipida.
Ćelijska membrana
*plazma membrana ili plazmalema
U osnovi njene građe je lipidni dvojsloj u koji su uronjeni proteini. Prema nivou organizacije, ona je dobar primer supramolekulske strukture - sastavljene od makromolekula, a sama ulazi u sastav organela. Ovakav model membrane naziva se fluidni mozaik. Osnovu tog mozaika čine lipidni dvosloj, sačinjen najviše od molekula fosfolipida. Njihove polarne glave okrenute su ka vodenoj sredini, na obe strane membrane, dok su nepolarni repovi okrenuti jedni ka drugima, čineći hidrofobno središte dvosloja. Kod eukariota, zastupljen je i holesterol koji može činiti i do 25% lipida membrane.
Proteini ćelijske membrane
- Integralni proteini - uronjeni u lipidni dvosloj. Usađeni su u dvosloj zahvaljujući tome što imaju hidrofobne i hidrofilne regione. Bočne grupe aminokiselina koje su okrenute hidrofobnom središtu lipidnog dvosloja su i same nepolarne, dok su ka vodenom rastvoru na jednoj i drugoj površini membrane okrenuti R-ostaci polarnih aminokiselina
*integralni proteini mogu izlaziti na obe strane membrane i tada ih zovemo transmembranskim proteinima - Periferni proteini - zakačeni za membranu sa jedne ili druge strane.
Fluidni mozaik i fluidnost membrane
Podrazumeva da se lipidi i proteini membrane mogu slobodno kretati kroz dvosloj. Kretanje je moguće samo u ravni dvosloja, dokle god ne narušavaju raspored u kome je nepolarno sa nepolarnim, a polarno sa polarnim.
*događaji u kojima molekul lipida prelazi iz jednog sloja dvosloja u drugi su veoma retki
*često je moguće da dva sloja lipida u membrani budu različiti
Fluidnost membrane u velikoj meri zavisi od sastava lipida u njoj i od temperature u okolini. Viši sadržaj nezasićenih masnih kiselina u fosfolipidima membrane učiniće je fluidnijom na istoj ili nižoj temperaturi. Veći udeo zasićenih fosfolipida ima za posledicu manju pokretljivost lipida i proteinau membrani, tako i manju propusnost samo lipidnog dvosloja za molekule kao što su voda, kiseonik ili ugljen-dioksid.
Holesterol u ovome ima dvojaku ulogu - pri niskim temperaturama, sprečava očvršćivanje membrane, dok pri višim, ograničava preveliku fluidnost
Važne uloge membranskih proteina
- transport kroz membranu
- enzimska funkcija
- prenos signala
- međusobno prepoznavanje ćelija
- veze između susednih ćelija
- veze membrane sa ćelijskim skeletom ili sa vanćelijskim strukturama
Glikokaliks
U sastav membrane ulaze i ugljeni hidrati, obično kao deo glikoproteina i glikolipida. Kod glikoproteina, oligosaharid, sastavljen je od nekoliko do dvadesetak monosaharidnih jedinica, kovalentno je vezan za protein membrane. Kod glikolipida, oligosaharid je deo lipida membrane. I jedni i drugi su uglavnom okrenuti ka spoljnoj strani plazmaleme. Zaslužni su za mogućnost da ćelije organizma raspoznaju druge ćelije sopstvenog, od ćelija stranog organizma.
Transport kroz membranu
Svaka biološka membrana, bilo da je spoljašnja plazma-membrana ili neka od unutrašnjih, razdvaja dve vodene sredine. Većina supstanci koje se nalaze u timsredinama su rastvorne (ili rastvorene) u vodi tj. hidrofilne. Zato je hidrofobna, nepolarna sredina lipidnog dvosloja membrane nepropusna za većinu jona i polarnih molekula.
1. Joni i veći izrazito polarni molekuli (npr. kiseline) ne mogu da prođu kroz lipidni dvosloj, naročito jer su okruženi molekulima vode (hidratacioni omotač)
2. Umereno molarni molekuli srednje veličine (kao monosaharidi) mogu da prođu kroz lipidni dvosloj, ali se to dešava izuzetno retko, tj. zanemarljivo malom brzinom.
3. Mali nepolarni molekuli, od kojih su značajni kiseonik i ugljen-dioksid, slobodno mogu da prođu kroz lipidni dvosloj.
*molekul vode jeste polaran, ali je prilično mali (manji je od O2) pa može da se “provuče” između hidrofobnih repova fosfolipida, uprkos svojoj polarnosti.
*kroz lipidni dvosloj mogu relativno lako da prođu i nepolarni molekuli srednje veličine kao npr. steroidni hormoni
Proteinski kanali
Transmembranski proteini kroz čiju se sredinu, s jedne strane na drugu, proteže kanal koji propušta samo određene molekule ili jone. Najzastupljeniji takav protein je akvaporin, specijalizovan da propušta molekule vode