Hemijske komponente ćelije Molekuli u ćeliji Najbitniji molekuli u ćeliji su poznati. Putevi sinteze i razgradnje su poznati za većinu ćelijskih konstituenata. Hemijska energija pokreće biosintezu. Organizacija molekula u ćeliji: 1. Atomi 2. Mali molekuli 3. Makromolekuli 4. Supramolekularni agregati Atomi Molekularna mimikrija 95% suve mase ćelije otpada na: C (50%), O(20%), H (10%), N (10%), P (4%), S (1%) Na, K, Cl, Ca, Fe, Zn svaki prisutan manje od 1% 1
Voda je kolevka života Mali molekuli (MW = 100-1000) Ćelije sadrže 70% vode, Oko 30% su organske komponente Osobina Objašnjenje Primer Kohezija H-veze drže zajedno Lišće povlači vodu iz korena; seme molekule vode bubri i klija Visoka polarnost Voda privlači jone i polarne Mnoge vrste molekual se slobodno molekule i rastvara ih kreću u ćeliji, dozvoljavajući različite hemijske reakcije Visoki toplotni kapacitet H-veze mogu da apsorbuju i Voda služi kao stabilizator otpuste veliku količinu toplote temperature hidrofilni Rastvarač koji znači -ŽIVOT hidrofobni Izomeri Molekuli istog atomskog sastava ali različitog rasporeda atoma u prostoru. Strukturni izomeri su vrsta izomera kod kojih su atomi na različit način međusobno spojeni, a nastaju zbog sposobnosti C atoma međusobno formira jednostruke, dvostruke i trostruke kovalentne veze. 2
Geometrijski izomeri imaju ista kovalentna partnerstva ali se razlikuju u prostornom rasporedu. Izomeri Funkcionalne grupe Enantiomeri su stereoizomeri koji se odnose kao predmet i lik u ogledalu i ujedno se ne mogu međusobno preklopiti. Najznačajnije funkcionalne grupe: Hidroksilana OH Karbonilna >C=O Karboksilna COOH Amnio NH2 Sulfhidrlna SH Fosfatna PO4 Četiri glavne klase malih molekula Četiri glavne klase malih molekula Amino kiseline Subjedinice proteina 20 amino kiselina Bočna grupa amino kiselina određuju prirodu amino kiselina i diktiraju strukturu proteina(nepolarne, polarne i naelektrisane) Nikleotidi Baza (adenin, citozin,timin, guanin, uracil) + sugar + fosfat Subjedinice of DNK i RNK ATP glavni izvor energije 3
Četiri glavne klase malih molekula Šećeri Monosaharidi (npr. Glukoza ili riboza) Disaharidi Oligosaharidi Šećeri su subjedinice polisaharida (celuloza, glikogen, skrob) 14 Četiri glavne klase malih molekula Makromolekuli (MW 1000-1,000,000) Lipidi Masne kiseline, trigliceridi, steroidi, ulja, masti, hormoni Sastavljeni od subjedinica povezanih kovalentnim vezama 4
Proteini: stvaranje peptidne veze 20 amino kiselina mogu se kategorizovati na osnovu bočne grupe u 4 kategorije: nepolarne, polarne, bazne i kisele. Konformacija (oblik) proteina određen je AA sekvencom Konformacija (oblik) proteina određen je AA sekvencom Sva 3 tipa nekovalentnih veza učestvuju u sklapanju proteina Vodonične veze igrajnu glavnu ulogu u savijanju polipeptidnog lanca 5
Proteini mogu imati različite oblike Složenost građe proteina Primarna => sekundarna => tercijarna => kvartarna struktura (sekvenca AA) (lokalno sklapanje) (usložnjavanje SS) (dve ili više subjedinica) Primarna struktura proteina je linearni redosled AA Sekundarna struktura je srž arhitekture proteina - Ala - Glu - Val - Thr - Asp - Pro - Gly - 6
Sekundarna struktura je srž arhitekture proteina Sklapanje polipeptidnih lanaca daje tercijarnu strukturu proteina Motiv je karakteristična kombinacija elemenata sekundrane strukture ( npr. β α β motiv, β bačva itd.) Interakcijama između više polipeptidnih lanaca nastaje kvartarna struktura Proteinski domeni su moduli iz kojih su izgrađeni veći proteini 7
Promena u redosledu AA Denaturacija i renaturacija proteina 29 30 Uloga proteina Kataliza (enzimi) Odbrana (Imunoglobulini) Ćelijsko prepoznavanje (receptori, MHC) Transport (Hb, Mb, citohrom) Membranski transport (Na/K pumpa, jonske pumpe) Strukturna (kolgen, keratin, fibrin, elastin) Pokret (aktin, miozin) Osmoregulacija ( serumski albumin) Regulacija ekspresije gena ( represor) Fiziološka ( hormoni: insulin, vazopresin, oksitocin..) Depoi ( AK, jona npr. feritrin, kalmodulin, kazein) 31 Biološki katalizatori. Smanjenje Ea Enzimi 32 8
Modeli ES interakcije Koenzimi A) Ključ-brava B) Indukovano uklapanje Koenzim Vitamin Hemijska reakcija NAD + ;NADP + Niacin Oksido-redukcija FAD Riboflavin (B 2 ) Oksido-redukcija Tiamin-pirofosfat Tiamin(B 1 ) Prenos aldehidne grupe CoA Pantotenat Prenos acilne grupe Biotin Biotin Karboksilacija Piridokasal fosfat Piridoksal (B 6 ) transaminacija 33 34 Regulacija enzimske aktivnosti Alosterična regulacija Mehanizam povratne sprege Alosterična regulacija Fosforilacija 35 36 9
Fosforilacija proteina 37 10