ZAPISKI ZA IZPIT

ZAPISKI ZA IZPITLASTNOSTI IVEGA: metabolizem, rast, razmnoevanje, odgovarjanje na draljaje, homeostaza, adaptacija na okolje.

NASTANEK IVLJENJA: makromolekule lahko polimerizirajo spontano v primernih okoliinah. Njihovo podvojevanje (samoreplikacija) je kritino za nastanek ivljenja. RNA molekula je makromolekula, ki je sposobna samopodvajanja in daje zapis za nastanek proteinov.

CELICA: osnovna enota ivljenja. Obstajajo ogromne razlike v obliki in funkciji, vendar so kemijski procesi v celicah enaki ne glede na njihovo vrsto oz. funkcijo.

GRADNIKI CELIC: biogeni elementi, anorganske spojine, organske molekule (sladkorji, maobne kisline, aminokisline, nukleotidi)

OGLJIKOVI HIDRATI: so sladkorji oz. makromolekule sestavljene iz sladkorjev. Poznamo zalone ogljikove hidrate (krob, glikogen), strukturne ogljikove hidrate (celuloza, hitin) in transportne ogljikove hidrate (saharoza).

LIPIDI: so zalone molekule (vir energije), maobe sestavljene iz glicerola in 3 maobnih kislin.

BELJAKOVINE: so aminokisline povezane s peptidno vezjo. Njihove vloge v celici: encimi, hormoni, transportni (hemoglobin), zaloni, gibalni (miozin), strukturni (kolagen), obrambni, signalni in proteini s posebnimi nalogami (toksini).

NUKLEINSKE KISLINE: njihovi gradniki so fosfatna skupina, enostavni sladkor pentoza (riboza, deoksiriboza) in duikova baza (pirimidinski: citozin, timin, uracil v RNA; purinski: adenin, gvanin), ki tvorijo nukleotide. So energijsko bogate snovi (ATP) in sestavni del koencimov. Nastanejo s kondenzacijsko reakcijo med sladkorjem enega nukleotida in fosfatno skupino drugega nukleotida (fosfodiesterska vez).

VRSTE CELIC:

Protobionti makromolekule obdane z lipidnim ovojem, ki so se sposobne podvajati

Prokarionti bakterijske celice

Evkarionti celice praivali, gliv, rastlin in ivali

PROKARIONTI: njihova celina stena je sestavljena iz peptidoglikanov, citoplazma je zrnata, so brez jedra, organelov in citoskeleta. Njihov dedni material je krona DNA.

EVKARIONTI: celina snov ali protoplazma je diferencirana v jedro in citoplazmo. Citoplazma je sestavljena iz citoskeleta, citosola in celinih organelov. ivalska celica je obdana s plazmalemo, rastlinska pa ima poleg plazmaleme e celulozno celino steno.

AMINOKISLINE: 20 znanih. Glede na stransko verigo jih razdelimo na kisle, bazine, nenabite polarne in nepolarne. Organizem ne sintetizirati 9 aminokislin, ki so torej esencialne in jih moramo uiti s hrano.

STRUKTURA PROTEINOV (POLIPEPTIDOV): vsak protein ima tridimenzionalno konformacijsko strukturo, ki je oblika z najmanjo energijo.

Primarna struktura jo doloa zaporedje aminokislin, saj je od tega odvisno kako se bo veriga zvijala in zlagala v prostoru

Sekundarna struktura pomembne so vodikove in ionske vezi, od katerih je odvisno ali se bodo zvijali v -heliks (zvijanje verige okoli svoje osi) ali gubali v -trak (cikcakasto gubanje v obliki vzporednih ali nasprotno potekajoih trakov).

Terciarna struktura kovalentne vezi dodatno zvijejo polipeptidno verigo v tridimenzijsko prostorsko zgradbo beljakovine (klobii, kroglice, snopi, nitke)

Kvartarna struktura nastane kadar se podenote proteinov povezujejo med seboj

DNA: je narejen iz dvojne vijanice verigi DNA sta usmerjeni v nasprotni smeri (antiparalelni verigi). Vodikove vezi povezujejo baze nukleotidov: adenin s timinom in citozin z gvaninom. Njena struktura zagotavlja mehanizem za dednost semikonzervativno podvajanje. Genom: celotni zapis dedne informacije v DNA

Kromatin: v evkariontskih celicah so dolge verige DNA zavite okoli proteinov histonov in tvorijo nukleosome (podenote kromatina)

Eukromatin nekondenzirani deli kromatina, dostopni za RNA polimerazo

Heterokromatin kondenzirani deli kromatina, transkripcijsko neaktivni

Kromosomi: nadaljne zvijanje nukleosomov vodi do nastanka mono kondenziranih kromosomov (DNA).

Centromere specializirana regija na kromosomu, ki slui za povezovanje sesterskih kromatid in vezavo delitvenega vretena med mitozo

Telomere specializirani sekvenci, ki ohranjata konce kromosomov

Histoni so odgovorni za ovijanje DNA in tvorbo nukleosomov. So majhni, bazini proteini 5 razlinih vrst

lovek 46 kromosomov; spolna kromosoma X in Y

Gen: je del DNA, ki nosi zapis za funkcionalni produkt. Sestavljen iz intronov (nekodirajoe sekvence) in eksonov (kodirajoe sekvence).

DNA podvajanje: se zane v replikacijskih zaetkih, poteka v replikacijskih vilicah (ki so asimetrine), kjer proteini sodelujejo med seboj in tvorijo replikacijski aparat in na koncu telomeraze podvajajo konce evkariontskih kromosomov.

DNA polimeraza: je umeena v replikacijske vilice in je zelo natanna. Njena lastnost, da lahko popravlja DNA molekulo ji onemogoa polimerizacijo DNA molekule v smeri 3'-5' in tudi da bi zaela sintezo DNA molekule. DNA sinteza se zane z RNA polimerazo ali primazo, ki sintetizira kratke verige RNA, ki jih nato zamenja DNA.

Encimi, vpleteni v podvajanje DNA (ivalni stroj):

a) DNA polimeraza dodaja nukleotide

b) Primaza zane sintezo DNA

c) DNA ligaza zleplja okazakijeve fragmente

d)Helikaza odvija DNA

e)Protein, ki se vee na enojno verigo prepreuje tvorbo dvojne verige

f)Drsea sponka ohranja DNA polimerazo trdno pritrjeno na DNA

Popravljanje DNA: organizmi morajo biti genetsko stabilni, saj napake v genomu so kratkorono smrtne. Stabilnost je zagotovljeno s popravljanjem napak med podvajanjem DNA ter naknadno. Vpleteno je veliko encimov (popravljalni mehanizmi) ter proteinov (spoznajo pokodbe na DNA). Osnovni princip popravljanja je izrezovanje pokodovanega dela DNA, ki ga DNA polimeraza nadomesti z novo verigo, kateri DNA ligaza zalepi konce.

DNA rekombinacija: prerazporejanje genov omogoa genetsko raznolikost, kar omogoa razvoj in preivetje glede na spreminjajoe se okolje.

Homologna rekombinacija: najbolj osnoven proces; mesto zamenjave je lahko kjerkoli na DNA in ne pride do spremembe v zaporedju nukleotidov

Nehomologna rekombinacija: omogoa prenaanje specializiranih delov DNA (mobilnih genetskih elementov). Omogoajo jo rekombinacijski encimi.

Mobilni elementi (transpozoni): kratka zaporedja DNA, ki se lahko premikajo iz enega konca genoma na drugi in tako zagotavljajo genetsko variabilnost.

MUTACIJE: nastanejo e ostanejo pokodbe na DNA nepopravljene

DNA mutacije mutacije, ki spremenijo samo enega ali nekaj nukleotidov. Poznamo:

Nesmiselne mutacije: nov kodon povzroi predasno konanje prepisovanja nastane skrajani protein Brezsmiselne mutacije: nov kodon povzroi, da se vkljui nepravilna aminokislina v protein

Frameshift mutacije: izguba ali pridobitev 1 ali 2 nukleotidov spremeni bralni okvir, kar pomeni da so vsi sledei kodoni napani drugaen protein Kromosomske mutacije mutacije, ki vkljuujejo spremembe na vejem delu DNA, obiajno na nivoju kromosomov. Poznamo: Translokacije: lomljenje in tvorba novih kromosomov kronina mieloina levkemija

Pomnoevanje genov

Inverzije

Podvojitve ali delecije

Aneuploidija (Downov sindrom)

RNA: je sestavljen iz enojne verige, kjer namesto timina najdemo uracil. Poznamo 3 razline RNA

mRNA sporoilne RNA

rRNA ribosomalne RNA

tRNA prenaalne RNA

FUNKCIJE LIPIDOV: shramba energije, sestavni deli membran, medcelina komunikacija (hormoni). Trigliceridi molekulo sestavljajo glicerol in tri maobne kisline, so netopni v vodi, zato se agregirajo kot kapljice v citoplazmi in so glavni depo energije

Fosfolipidi molekulo sestavljajo dve maobni kislini in polarna skupina. So glavna sestavina membran in so amfipatske (delno topne in delno ne v vodi).

Glikolipidi so sestavni del membran. So narejeni iz glicerola, na katere je vezan sladkor. Polarne molekule.

Holesterol je polarna molekula sestavljena iz tirih obroev ogljikovodikov in ravne verige ogljikovodikov, kar ji daje rigidnost. Membranam daje trdnost.CELINI METABOLIZEM: celice energijo sprejemajo, pretvarjajo, vendar je morejo ustvariti. Celini metabolizem je sestavljen iz katabolizma in anabolizma.

Katabolizem proces v katerem se molekule v kemijskih reakcijah razgradijo na enostavneje produkte in se pri tem sproa energija, to so celino dihanje in fotosinteza v svetlobni fazi.

Anabolizem proces v katerem iz enostavnih molekul nastajajo bolj zapletene molekule, za kar je potreben vnos energije, to je fotosinteza v temotni fazi.

Fotosinteza elektromagnetna energija sonne svetlobe se pretvori v kemijske vezi v celici. Poznamo 2 stopnji: svetlobna faza (nastanek ATP in NADPH) in temotna faza (nastanek sladkorjev). Celino dihanje pri celinem dihanju pride do razgradnje sladkorjev in drugih organskih molekul, ki vodi do nastanka ogljikovega dioksida in vode. Poteka v 4 fazah:

1.) Glikoliza: je razgradnja sladkorjev, ki poteka v citosolu, in je anaerobni del celinega dihanja. Nastanejo 2 piruvata, 2 NADH in 2 ATP. Nastala piruvata gresta v prisotnosti kisika v ciklus citronske kisline, v njegovi odsotnosti pa potee fermentacija.2.a) Fermentacija: NADH se reoksidira pri redukciji piruvata v laktat ali alkohol. ATP se sintetizira brez prisotnosti kisika.

2.b) Ciklus citronske kisline: poteka v mitohondrijih. Nastanejo CO2, 3 NADH, 1 GTP in 1 FADH2. NADH in FADH sta donorja elektronov za elektronsko prenaalno verigo.

3.) Elektronska prenaalna veriga: je osnovni mehanizem, ki omogoa nastanek ATP-ja, in poteka na notranji membrani mitohondrijev. Del verige je tudi oksidativna fosforilacija, kjer se ADP pretvori v ATP.

4.) Kemiozmotska sklopitev: je kljuni proces pri celinem dihanju in fotosintezi in povezuje elektronski transport, protonsko rpanje in sintezo ATP. Pretvori oksidacijsko energijo v ATP.ENCIMI: so vrsta proteinov, ki pospeijo kemijske reakcije ter zniajo aktivacijsko energijo. Pri teh reakcijah sodelujejo predvsem ATP, NADH in NADPH. Veejo molekulo (substrat) in omogoijo njeno preoblikovanje brez da bi se pri tem sami spremenili.

ATP Adenozin trifosfat; je energijska valuta celice in sodeluje pri energijsko neugodnih reakcijah. Nastane z energetsko neugodno reakcijo fosforilacije. S hidrolizo (neugodna reakcija) se pretvori v ADP in anorganski fosfat in pri tem odda energijo.

NADH in NADPH nikotinamid adenin dinukleotid in nikotinamid adenin dinukleotid fosfat; sodelujeta pri reakcijah redukcije in oksidacije, sta nosilca elektronov.

Regulacija delovanja encimov

Alosterina: vezava majhnih molekul na drugo vezavno mesto encima

Preko povratne zanke

S fosforilacijo encimov

TRANSKRIPCIJA: pri prokariontih potekata transkripcija in translacija v citoplazmi, medtem ko v evkariontih poteka transkripcija v jedru, translacija pa v citoplazmi. Vse RNA nastanejo s transkripcijo. Zaetek prepisovanja se zane, ko se DNA odvije in razklene na doloenem mestu, nato nastopi RNA polimeraza. RNA polimeraza se vee na promotor, ki kodira zaetek prepisovanja RNA iz verige DNA, ki slui kot matrica. Veriga se podaljuje dokler ne pride RNA polimeraza do terminatorja, ki oznauje konec prepisa in se RNA polimeraza odcepi od DNA. Nastane mRNA, ki se mora prenesti iz jedra v citoplazmo.TRANSLACIJA: poteka v treh korakih

1. prva tRNA se vee na manjo podenoto ribosoma (mesto A) in se tvorijo bazni pari s kodonom na mRNA

2. nastane peptidna vez, ki vkljuuje translokacijo na mesto P in E; manja podenota ribosoma se premakne za 3 nukleotide in se nova tRNA vee na mesto A, uporabljena tRNA pa se odcepi

3. ko na mesto A pride stop kodon je nanj vee faktor sprostitve, polipeptidna veriga (protein) se sprosti in ribosom razpade na podenoti.FUNKCIJE BIOLOKIH MEMBRAN: razmejujejo celice od zunajcelinega prostora, omejujejo predelke (organele v celici), regulirajo prehajanje snovi v in iz celice, ohranjajo konstantno notranje okolje in omogoajo komunikacijo z okoljem.

BIOLOKA MEMBRANA (Singer Nicholson, 1972): je dinamina, delno tekoa struktura, asimetrino sestavljena iz lipidov in proteinov, ki se razmeroma prosto gibljejo v lateralni smeri, v vertikalni smeri pa so premiki bolj omejeni.

MEMBRANE V CELICI: plazmalema (celina membrana), jedrni ovoj, endoplazmatski retikulum, golgijev aparat, mitohondrij, lizosomi, peroksisoni in vezikli. Golgi in plazmalema sta dvojni membrani.

MEMBRANSKI LIPIDI: so sestavljeni iz fosfolipidov (glavna sestavina membran), glikolipidov in holesterola (daje trdnost).

PROTEINI V MEMBRANI: so lahko integralni (direktno povezani s komponentami membrane) ali periferni. Glede na funkcijo jih delimo v:

Transporterje ionske rpalke

Sidra povezuje jo intercelularni aktin z ekstracelularnimi proteini

Receptorje veejo molekule iz okolja in sproajo signale za uravnavanje celinih funkciji

Encime katalizirajo produkcijo proteinov Povezovalne proteine

Proteine za identifikacijo

TRANSPORT SKOZI MEMBRANE: transport poteka skozi prenaalce in kanalke, ki so proteini. Transport je lahko pasiven (odvisen od koncentracijskega gradienta), in poteka preko kanalkov, ali aktiven (snov potuje v nasprotni smeri koncentracijskega gradienta).

MITOHONDRIJ: notranja membrana tvori kriste (proteini, ki so vkljueni v transport elektronov in oksidativni fosforilaciji) in je neprepustna za ione, medtem ko je zunanja membrana prepustna za vse majhne molekule.

JEDRNA OVOJNICA: za prehod skozi jedrne pore (preko katerih tee edina komunikacija med jedrom in citoplazmo) je potrebna energija. Jedrna ovojnica je nadaljevanje endoplazmatskega retikuluma.

ENDOPLAZMATSKI RETIKULUM: je najobvezneji membranski sistem v celici. Razdleljen je na:

Grobi na kateega so vezani ribosomi in procesira proteine (cisterne)

Gladek procesira lipide (cevi)

GOLGIJEV APARAT: je udeleen v procesiranju celinih komponent na sekretorni poti

ENDOSOMI: vezikli, ki so udeleeni pri endocitozi (vnos makromolekul v celico), pinocitozi (vnos tekoin) in fagocitozi (vnos vejih delcev tudi celic).

LIZOSOMI: so glavno mesto celine prebave, v njih se razgrajujejo proteini, nukleinske kisline, oligosaharidi in fosfolipidi, ki vstopijo v celico s fagocitozo ali pinocitozo.PEROKSISOMI: oksidirajo maobne kisline do acetil koencima A, ki nato vstopa v mitohondrij (sinteza holesterola in olnih kislin).

TRANSPORT PROTEINOV: lahko potee preko jedrnih por, membran ali z vezikli

PLAZMALEMA: loi celico od okolja (6-10 nm debela) in kot selektivna bariera doloa vsebino citoplazme ter omogoa interakcijo celice z okoljem.

CITOSKELET: je mrea proteinskih filamentov, ki tvorijo ogrodje celice in pomaga pri ohranjanju njene oblike.

INTERMEDIARNI FILAMENTI: sestavljajo jih razlini proteini in so, glede na vlogo v celici:

Keratini epitelne celice

Vimentin miine, nevroglialne in celice vezivnega tkiva

Neurofilamenti ivne celice / aksoni

Jedrni laminini tvorijo jedrno lamino in so pomembni med celino delitvijo

MIKROTUBULI: so dolgi, votli cilinidri sestavljeni iz proteina tubulin, obiajno imajo en konec pritrjen na centrosom (organizacijski center mikrotubulov)AKTINSKI FILAMENTI: so povezani z razlinimi proteini, odvisno od funkcije v celici (mikrovili, celina brazda, celini korteks).

OSNOVA CELINEGA SIGNALIZIRANJA: signalna celica proizvede signalno molekulo, ki jo prepozna tarna celica. Tarne celice imajo receptorske proteine, ki prepoznajo in specifino odgovorijo na signalno molekulo.

VRSTE CELINEGA SIGNALIZIRANJA:

Kontaktno: signalna in tarna celica morata biti v stiku, da se prenese signal

Parakrino: signalna celica sproa signalne molekule, ki difundirajo v okolico in delujejo lokalno

Sinaptino: nevroni specifino oivujejo tarne celice

Endokrino: signalne celice sproajo signalne molekule v krvni obtok

Avtokrino: signalna celica je istoasno tudi tarna celica

SIGNALNE MOLEKULE: hormoni, lokalni mediatorji, nevrotransmiterji

RECEPTORJI: celice imajo veliko tevilo receptorjev, ki so skoraj vedno proteini. Obiajno en receptor aktivira ena signalna molekula.

SIGNALNE POTI: sprejem signala, transformacija, prenos, pomnoevanje in distribucija.

CELINI CIKEL: nova celica lahko nastane samo iz predhodne celice. Za razmnoevanje celic sta potrebni podvojevanje celine vsebine in delitev celice. Razdeljen je v 4 faze: G1, S, G2 in M.

Interfaza sestavljena iz G1, S in G2. V fazi G1 se celica pripravlja in raste za S fazo. V S fazi celica podvoji DNA in v fazi G2 se celica pripravlja in raste za mitozo.

M faza je sestavljena iz mitoze (delitev jedra) in citokineze (delitev citoplazme).

SMRT CELICE: poznamo 2 naina umiranja

1. smrt zaradi pokodbe (mehanina ali zaradi izpostavitve toksinim kemikalijam)

2. sproen samomor

Nekroza oblika celine smrti, ki nastopi kot odgovor na hudo kemino alli mehanino pokodbo

Apoptoza (samomor celice) je oblika programirane celine smrti, ki nastopi kot odgovor na doloene signale. Napake v ekspresiji ali funkciji proteinov, ki so vpleteni v apoptozo, igrajo pomembno vlogo v napredovanju doloenih bolezni (moganska kap, infarkt, Parkinson, rak, ...). Signali, ki jo sproijo so lahko zunanji (npr. vodr ionov) ali notranji (npr. pokodbe DNA).

KASPAZE: zelo specifine proteaze (encimi), ki cepijo peptidno vez samo za aspartatnimi ostanki. Njihova funkcija je regulacija proteolize med apoptozo.POVZETEK NEKROZE IN APOPTOZE:

Nekroza (pasivna celina smrt, ki prizadene skupino celic): pomanjkanje kisika ali hranil pomanjkanje ATP-ja pokodba celine membrane sproeni encimi povzroijo vnetje

Apoptoza (kontrolirano samounievanje, ki prizadene samo eno celico): sproitev programa smrti - znotrajcelina signalizacija (kaspaze) nastanek apoptolskih telesc fagocitoza v sosednje celice

M FAZA: sestavlja jo 5 faz: profaza, metafaza, anafaza in telofaza, ki so del mitoze, ter citokeneza.

Profaza kondenzacija kromosomov, centrosoma se razcepita in razpade jedrna ovojnica

Metafaza kromosomi so postavijo v ekvatorialno ravnino

Anafaza sisterske kromatide se loijo in zano potovati proti poloma celice

Telofaza oba seta kromosomov prispeta na pole celice; nastane nova jedrna ovojnica in je tako mitoze konec

Citokineza delitev citoplazme; nastane delitvena brazda

SPOLNO RAZMNOEVANJE: diploidne celice se delijo in tvorijo haploidne celice gamete (spolne celice). Haploidni celici dveh osebkov se zdruita in tvorita novo diploidno celico.

Mejoza I homologna rekombinacija; pride do meanja genov (crossing over)

Delitev embrija najhitreji celini ciklus; ker ni faz G1 in G2 ni rasti in je vsaka herinska celica manja od starevske

MENDELOVI ZAKONI: razline verzije genov so odgovorne za variacije v podedovanih lastnostih; organizem podeduje za vsako lastnost dva gena; e se alela razlikujeta, bo dominanten alel vplival na lastnost; aleli se razdelijo med gameti.PAGE 7