2008. október 29., szerda

Első etapunk témája:

CITOLÓGIA (SEJTTAN) – A SEJTEK FELÉPÍTÉSE ÉS MŰKÖDÉSE

1. A biogén elemek és szerepük a sejtek működésében

2. A biogén vegyületek – kötéstípusok, molekulaméret, stb.
2.1. Szervetlen biovegyületek
2.2. Szerves biovegyületek
2.2.1. Egy funkciós csoportot tartalmazó szerves biovegyületek (szénhidrogének, alkoholok, oxovegyületek, karbonsavak, éterek, észterek, aminok, amidok, heterociklusos vegyületek)
2.2.2. Több funkciós csoportot tartalmazó szerves biovegyületek (lipidek, szénhidrátok, fehérjék, és nukleotid típusú vegyületek)


3. A sejtalkotók
3.1. Plazmamembrán (sejtmembrán)
3.2. Sejtplazma (citoplazma)
3.3. sejtközpont (citocentrum vagy centroszóma)
3.4. Ostor (flagellum) és csilló (cilium)
3.5. A sejt belső membránrendszerei (DER, SER, Golgi-apparátus, peroxiszómák, lizoszómák, mitokondriumok és színtestek)
3.6. Sejtmag (nucleus)
3.7. Sejtfal, sejtüreg, zárványok


4. A sejtek anyagcsere-folyamatai
4.1. Az anyagcsere általános jellemzése
4.2. A plazmamembrán transzport-folyamatai
4.2.1. Passzív transzport (szabad és közvetített)
4.2.2. Aktív transzport (ATP-függő és ion-függő)
4.2.3. A membránáthelyezéssel történő transzport (endo- és exocitózis, ill. fago- és pinocitózis)
4.2.4. A sejtek szekréciós működése

5. Az enzimek
5.1. A katalízis jelentősége
5.2. Az enzimek szerkezete és működése (prosztetikus-csoport, koenzim, aktív centrum, szubsztrát, specifitás – szubsztrátspecifitás és reakcióspecifitás, aktivátorok)
5.3. Az enzimhatások gátlása (inhibitorok, kompetitív és alloszterikus gátlás)
5.4. Az enzimek csoportosítása (szolubilis és partikulált enzimek, ill. oxidoreduktázok, transzferázok, hidrolázok, liázok, izomerázok, ligázok vagy szintetázok)


6. A sejtek lebontó anyagcseréje
6.1. Sejtlégzés (biológiai oxidáció)
6.2. Erjedés (fermentáció)

7. A sejtek felépítő anyagcseréje
7.1. Szénhidrátok bioszintézise
7.2. Lipidek bioszintézise
7.3. Nukleinvegyületek bioszintézise
7.4. Fehérjék bioszintézise


8. A gének és működésük
8.1. A centrális dogma
8.2. A génműködés szabályozása
8.3. A génsebészet elvi alapjai

9. A sejtosztódás
9.1. A sejtciklus
9.2. A sejtosztódás típusai

10. A sejtkutatás módjai, eszközei és eredményei

Tudáspróba (Ellenőrző kérdések az otthon feldolgozott anyagrészhez)

1. Hogyan nevezzük és csoportosítjuk az élő sejtek felépítésében részt vevő kémiai elemeket?
2. Mivel magyarázható a szén jelentősége az élővilág szempontjából és szerepe a kémiai evolúció során?
3. Néhány példán keresztül mutassuk be a következő elemek szerepét a sejtek működésében: fluor, foszfor, hidrogén, jód, kalcium, kálium, kén, klór, magnézium, nátrium, oxigén, réz!
4. Röviden ismertessük a biogén molekulák kötéstípusait (elsődleges-, másodlagos kötések; kovalens-, ionos-, fémes-, hidrogén kötés, dipólus-dipólus-, diszperziós kölcsönhatás)!
5. Ismertesd a víz jelentőségét az élő szervezetek szempontjából (oldószer, diszperziós közeg, különféle jelenségek alapja: hidratáció, szol-gél átalakulás, koaguláció, duzzadás, autoprotolízis, diffúzió ás ozmózis; felületi feszültség, hőkapacitás, párolgáshő)!
6. Válassz ki három heterociklusos vegyületet és ismertesd a jelentőségüket biológiai szempontból!
7. Ismertesd a lipidek közös tulajdonságait valamint a biológiai szempontból fontos csoportjait (zsírok, viaszok, foszfatidok, terpénvázas- és szteránvázas lipidek)!
8. Ismertesd a fehérjék felépítését és a peptidkötés kialakulását!
9. Válassz ki három nukleotid-típusú vegyületet és ismertesd a felépítésüket és biológiai jelentőségüket!
10. Hasonlítsd össze a keményítő, a glikogén és a cellulóz fizikai és kémiai sajátosságait (milyen monomerekből áll, milyen reakcióval lehet kimutatni, milyen a szerkezetük, oldódási tulajdonságaik, ízük, színük, stb.)!

Rendelkezésre álló idő max. 30 perc. Az órán át nem nézett feladatok otthoni kidolgozása javasolt! A kidolgozott feladatokat a leadást követő alkalomra átnézem, és értékelem :)

A mai óra anyaga:

3. A sejtalkotók

3.1. Plazmamembrán (sejtmembrán)
3.2. Sejtplazma (citoplazma)
3.3. Sejtközpont (citocentrum vagy centroszóma)
3.4. Ostor (flagellum) és csilló (cilium)
3.5. A sejt belső membránrendszerei (DER, SER, Golgi-apparátus, peroxiszómák, lizoszómák, mitokondriumok és színtestek)
3.6. Sejtmag (nucleus)
3.7. Sejtfal, sejtüreg, zárványok

3.1. Plazmamembrán (sejtmembrán)

• A sejtmembrán kémiai felépítése (fehérjék, lipidek; hidrofil oldalláncó fehérjék, poláris csoportokat tartalmazó foszfatidok; kettős réteg, „szendvics-szerkezet”, elektron-mikroszkópos- és sejtélettani vizsgálatok, „pórusosmembrán-modell”, Singer-Nicolson-féle fluid-modell)
• A sejtmembrán felépítésében résztvevő anyagok (lipidek, ill. foszfatidok, neutrális zsírok, szteroidok: koleszterin, glükolipidek; a kettős réteg kialakulása: a szénhidrogénláncok „egymásba oldódása”; laterális diffúzió lehetősége és a koleszterin-koncentráció, a fehérjék és csoportosításuk elhelyezkedés ill. biológiai funkció alapján: integráns-, perifériás-, transzport-, enzim-, marker-, és receptor-fehérjék)
• A plazmamembrán-lamina együttes
• Kompartmentalizáció és kompartmentek (a belső membránrendszerek megjelenése a sejtek evolúciója során; a sejtek csoportosítása a belső szerveződésük alapján)

3.2. Sejtplazma (citoplazma)

• Alapplazma vagy citoszól vagy citoplazma mátrix (változó viszkozitás, kémiai felépítés: víz, szervetlen ionok, szerves sók ionos formában, szénhidrátok, aminosavak, zsírsavak, nukleotidok; állandó pH és a pufferrendszerek; fehérjekolloidok és emulziócseppek)
• Sejtváz vagy citoszkeleton (kémiai felépítés: vékony-, átmeneti-, és vastag filamentumok, valamint a mikrotubuláris váz; polimerizáció: aktin, miozin, tubulin; mozgató- vagy motorfehérjék – a sejt molekuláris motorjai: miozin, dinein, kinezin, troponin és tropomiozin molekulák)

3.3. Sejtközpont (citocentrum vagy centroszóma)

• Centriólum vagy központocska (a mikrotubuláris szerkezet vagy triplet)
• Pericentrioláris anyag (a magorsófonalak megszervezése, az alapi test létrehozása = mikrotubulus-szervező központok)

3.4. Ostor (flagellum) és csilló (cilium)

• Állandósult plazmanyúlványok: külső felületüket sejthártya képezi
• Az alapi testecske szerkezete (mikrotubulusok triplettjeiből „duett”; 9 pár csövecske + középen két önálló tubulus; a dinein szerepe a mozgásban: ATP-hidrolízise, dinein-tubulin kapcsolatok átrendeződése)

3.5. A sejt belső membránrendszerei (DER, SER, Golgi-apparátus, peroxiszómák, lizoszómák, mitokondriumok és színtestek)

• Endoplazmatikus retikulum /ER/ (kivételek – hol nincs, eukarióta sejtalkotó, kémiai összetétele, kiterjedése, formája, szerepe: fehérjeszintézis, fehérjék átalakítása, -tárolása, -transzportja, lipidanyagcsere, méregtelenítés; két típusa: DER, SER)
• Durva felszínű endoplazmatikus retikulum /DER/ (mirigysejtekben fejlett: váladékfehérjék szintézise és ürítése, riboszómák, speciális fehérjékből álló transzport-rendszer)
• Sima felszínű endoplazmatikus retikulum /SER/ (nincs riboszóma, lipidek intenzív bioszintézise – pl. szteroidhormonokat termelő sejtek, koleszterin, foszfatidok)
• Riboszómák (rRNS megjelenési formái a sejtekben, megfelelő fehérjékkel kapcsolódva, két alegység, 4 molekula rRNS + 75-80 különböző fehérje, sejtmagvacskában keletkeznek alegységenként, biológiai fnkció: fehérjeszintézis – saját fehérjék!)
• Golgi-készülék (Camillo Golgi: 1844 – 1926, 3 – 12 Golgi-ciszterna középen, széleiken Golgi-vezikulákkal, növényekben diktioszómák = csak a központi rész!, két pólus: cisz – transz; biológiai funkció: DER-ben termelt fehérjék szerkezetének módosítása, különböző poliszacharidok szintézise – pl. pektin, kitin, fehérjék célszerinti válogatása – különböző vezikulatípusokba, célhelyre szállítás)
• Peroxiszómák (méret, alak, számuk; enzimjeik és fehérjéik: citoszólban, szabad riboszómákon képz., fehérje importtal peroxiszómába; mitokondriumot megelőző oxidációs sejtszervecskék; működésük: légköri oxigén felhasználásával szerves hidrogént oxidálnak, nem kapcsolatos ATP-szintézissel!!!, méregtelenítés: H2O2 rendkívül toxikus – kataláz enzim hidrogén-peroxid segítségével átalakítja a fenolokat, alkoholokat, aldehideket sejtbarát vegyületekké, vagy a H2O2-t közömbösíti.)
• Lizoszómák (méret, alak, számuk; heterogén EM-os szerkezet, a sejten belüli emésztés sejtszervecskéi, kb. 100féle lebontó enzim, ezek a DER-en szintetizálódnak, csoportosításuk: elő-, elsődleges-, másodlagos-, harmadlagos lizoszómák vagy reziduális testek)
• Mitokondriumok (méret, alak, számuk; endoszimbionta eredet, felépítés: kettős membrán, belső membránrendszer – lemezes-, csöves- vagy hólyagos szerkezet, két üreg: külső- és belső kamra, zsírsavoxidáció enzimjei = külső kamra + külső membrán, gélszerű alapállomány, mátrix belső kamrában, benne saját gyűrű alakú DNS!!! + riboszómák, önálló fehérjeszintetizáló apparátus, számos intermedier anyagcsere-folyamat enzimje itt, a mátrixban, és a citromsav-ciklus is itt!!!; a belső membrán különleges: magas fehérjetartalom – 80%, több mint 50 különböző működésű enzim!, légzési lánc, ATP-szintézist végző komplexek, membránon történő transzport szállítómolekulák segítségével; biológiai funkció: oxidatív foszforiláció, ATP-szintézis, szerves vegyületek bioszintézise: zsírsavak, szteroidok, néhány aminosav; mitokondriumok csoportosítása: lemezes-, csöves-, vezikuláris; kivétel – hol nincsenek)
• Színtestek (méret, alak, számuk; csoportosításuk: kloro-, kromo-, és leukoplasztiszok a színük alapján, fotoszintetizáló és raktározó plasztiszok a funkció alapján; a raktározó plasztiszok lehetnek amiloplasztiszok, proteoplasztiszok, elaioplasztiszok)

3.6. Sejtmag (nucleus)

• Sejtmag alakja, száma, mérete, elhelyezkedése
• Maghártya (kettős membrán: külső- és belső membrán, kapcsolat a DER-rel, riboszómák, két membrán között üreg, belső membrán kapcsolata a magvázzal: lemezszerű szerkezet = nukleáris lamina vagy maglemez, emiatt rugalmas a maghártya!, magpórusok, póruskomplexek: fehérjék, anyagtranszport)
• Magplazma vagy nukleoplazma vagy karioplazma (kromatin: DNS + hozzájuk kapcsolódó fehérjék, kromatinból kromoszóma!; nukleáris mátrix: sejtmag és a kromoszómák térbeli és időbeli szervezése és összehangolása; magnedv vagy kariolimpha: a matrix oldható része; biológiai funkció: a sejt életműködéseinek legfőbb irányítója, a sejt öröklődő információjának hordozója; DNS- és az RNS-szintézis)
• Sejtmagvacska (száma, alakja, szerkezete, tömege; EM-os vizsgálatok: fibrilláris szerkezet – rRNS, granuláris összetevők – riboszóma-alegységek, halványan festődő szerkezeti elemek – kromoszómáknak a sejtmagvacska kialakulásáért felelős DNS-szakaszai; biológiai funkció: riboszómák termelése!)
• Kromoszómák (kromatinszálak a sejt osztódásakor kromoszómákká alakulnak – láthatóvá válnak; kinyúlt, vékonyfonalas állapotból erősen felcsavarodott, tömörebb állapotba: működő kromoszóma és transzport kromoszóma; kémiai felépítés: kromatinnak megfelelő fehérjék és DNS, hisztonok és alaptípusaik: H1, H2A, H2B, H3 és H4, nukleoszóma = egység, a hisztonok és a DNS egy szakasza alkotják: belső tengelyén 8, szigorúan meghatározott hisztonmolekula, erre kívülről 146 bázispárnyi DNS csavarodik fel, kb. 50 bázispár köti össze az egyes nukleoszómákat, ezt az egészet H1 típusú hiszton burkolja be = kromatinfibrillum, a nem-hiszton jellegű fehérjék különböző feladatokat látnak el; a kromoszómák 2 kromatidából állnak, amelyek méretben és DNS-tartalmukban teljesen megegyez-nek – egymás másolatai, elsődleges befűződés, azaz centroméra – két karra osztja a kromoszómát, a kromoszómák végszakaszai: telomérák, amelyek a kromoszómakarokat mintegy lezárják; kromoszómák száma, homológ kromoszómák, haploid- és diploid sejtek)

3.7. Sejtfal, sejtüreg, zárványok

• Sejtfal (baktériumok, gombák többsége, növények; nincs szoros kapcsolat a sejtmembránnal; baktériumok: lipopoliszacharid és fehérjék komplexe; gombák: alapállomány és az abba beágyazott kitin; növények: szilárd, rugalmas váz, amelynek felépítésében több különböző szerves vegyület vesz részt – alapállomány = pektin és hemicellulóz, ebbe ágyazódnak be a részben fibrilláris, részben kristályos szerkezetű vázanyagok, pl. cellulóz. A vázanyagok közé további anyagok rakódnak, pl. lignin, suberin, végül a rárakódó anyagok a sejtfal külső felületén válnak ki legtöbbször összefüggő rétegben, pl. kutikula, viasz; a sejtfalat a citoplazma állítja elő!, elsődleges-, másodlagos-, harmadlagos sejtfal)
• Sejtüreg /vakuolum/ (növények és gombák lizoszómális rendszerének részei, belsejében híg nedv, vakuoláris folyadék, azaz sejtnedv = ozmózisnyomás, turgor; anyagcsere-végtermékeket is tárol, kiválasztás, savas pH, hidrolitikus folyamatokat katalizáló, azaz emésztő enzimek, elsősorban a sejt saját anyagait
• Zárványok (növényi sejtek!, lehetnek szilárdak, gyakran kristályos anyagcseretermékek, ideiglenesen vagy végleg elraktározott anyagok, pl. kalcium-oxalát, kalcium-karbonát, keményítő, búza fehérjéből álló aleuronja; lehetnek folyadékcseppek, pl. olajcseppek, gyanták, balzsamok)

Az órán át nem vett anyagrészek otthoni feldolgozása javasolt. Ez lesz a következő óra tudáspróbájának tárgya!