Wprowadzenie do psychologii biologicznej
opracowanie zagadnień na kolokwium
autor: Katarzyna Paczyńska
www.psychole.net.pl
http://psychole.net.pl/
WiÄ…zania chemiczne
WiÄ…zanie kowalencyjne  para elektronowa
-ð spolaryzowane  przesuniÄ™cie wspólnej pary elektronowej w kierunku jednego z
atomów, różna elektroujemność
-ð niespolaryzowane  atomy w równej odlegÅ‚oÅ›ci od siebie, o tekiej samej
elektroujemności
Jeżeli utworzenie jednej wiążącej pary elektronowej nie wystarcza do
utworzenia oktetu, atom może wykorzystać dwa lub trzy elektrony
tworząc wiązania podwójne lub potrójne. np.: Cl O
2 2
wiÄ…zania niekowalencyjne:
Wiązanie jonowe  występują między jonami przeciwnego znaku, siły elektrostatycznego
przyciÄ…gania np.: NaCl
Wiązania wodorowe  współdzielenie protonu przez dwa atomy elektroujemnemiędzy H
a innymi pierwiastkami np.:
OH-O,OH-N,NH-O,NH-O,FH-F
Oddziaływania van der Waalsa  oddziaływania elektrostatyczne między elektronami
powłok elektronowych a jądrami atomowymi
Oddziaływania hydrofobowe-
1. W środowisku wodnym oddziaływanie z polarnymi
cząsteczkami H2O doprowadzi do takiego układu, w
którym fragmenty hydrofobowe będą "unikały"
kontaktu z wodą grupując się razem, natomiast części
hydrofilowe "chętnie" będą z nią oddziaływać.
2. Siły wywołujące to zjawisko nazywane są
oddziaływaniami hydrofobowymi
3. Rozpuszczenie w H2O niepolarnych czÄ…steczek
wymaga ułożenia cząsteczek wody w warstwę
otaczającą cząsteczkę. Ogranicza to ich możliwość
ruchu i jest niekorzystne energetycznie.
CzÄ…steczka wody jest aktywnie chemicznym dipolem
Konsekwencje chemicznej
reaktywności wody
" rozpuszczanie substancji
" udział w tworzeniu struktur przestrzennych
makroczÄ…steczek
2 / 21
http://psychole.net.pl/
Białka
budowa:
-ð liniowa sekwencja aminokwasów poÅ‚Ä…czonych wiÄ…zaniami peptydowymi  struktura
pierwszorzędowa
-ð struktura drugorzÄ™dowa  Ä…-helisa (spiralne uÅ‚ożenie aminokw w Å‚aÅ„cuchu
polipeptydowym, wiÄ…zania wodorowe; ²-harmonijka
-ð struktura trzeciorzÄ™dowa  przestrzenne uÅ‚ożenie aminokwasów w Å‚aÅ„cuchu
polipeptydowym, wiÄ…zania niekowalencyjne
-ð struktura czwartorzÄ™dowa  wiÄ™cej niż jeden Å‚aÅ„cuch polipeptydowy, przestrzenne
ułożenie polipeptydowych podjednostek
poziomy fałdowania:
-ð siÅ‚Ä… kierujÄ…cÄ… faÅ‚dowaniem sie biaÅ‚ka sÄ… oddziaÅ‚ywania hydrofobowe
-ð faÅ‚dujÄ… sie spontanicznie
-ð biaÅ‚ka pomocnicze wspomagajÄ…ce faÅ‚dowanie siÄ™: izomerazy dwusiarczkowe biaÅ‚ek,
izomerazy peptydyloprolilowe cis-trans, molekularne chaperony
funkcje:
-ð kataliza reakcji chemicznych
-ð magazynowanie substancji deficytowych
-ð przekazywanie informacji miÄ™dzy komórkami
-ð przekazywanie informacji w obrÄ™bie komórki
-ð ruch komórki
-ð utrzymanie ksztaÅ‚tu komórek i struktur pozakomórkowych
-ð transport substancji przez bÅ‚ony biologiczne
-ð transport substancji w obrÄ™bie organizmów
-ð udziaÅ‚ w reakcjach obronnych
Kwasy nukleinowe
budowa:
-ð cztery rodzaje zasad puryny: adenina guanina pirymidyny: cytozyna tymina/uracyl
-ð zasada azotowa + ryboza = nukleozyd
-ð zasada azotowa + ryboza + reszta kwasu fosforowego V = nukleotyd
-ð nukleotydy w DNA poÅ‚Ä…czone sÄ… wiÄ…zaniami 3',5'-fosfodiestrowymi tworzÄ…c Å‚aÅ„cuch
cukrowo-fosforanowy
-ð DNA  dwuniciowa helisa, dwie nici DNA poÅ‚Ä…czone ze sobÄ… wiÄ…zaniami wodorowymi
między parami zasad A=T Ga"C, nici zorientowane anty- równolegle do siebie jedna w
kierunku 5' do 3', druga 3' do 5'
-ð RNA  jednoniciowy, zamiast tyminy uracyl, rodzaje: mRNA  informacyjny, tRNA 
transportujÄ…cy, rRNA  rybosomalny, drobnoczÄ…steczkowy RNA
funkcja:
-ð noÅ›nik informacji genetycznej
3 / 21
http://psychole.net.pl/
Enzymy
zasada działania:
-ð enzym+substratenzym-substrat(y)produkt(y)+enzym
-ð katalizatory które zmieniajÄ… szybkość reakcji same nie ulegajÄ…c zmianie
-ð specyficzność wzglÄ™dem reakcji i substratu
-ð koenzymy  tremostabilne czÄ…steczki organiczne które w reakcji enzymatycznej
zachowujÄ… siÄ™ jak kolejne substraty
budowa:
-ð miejsce aktywne  region enzymu który wiąże substrat, zagÅ‚Ä™bienie lub szczelina na
powierzchni białka
-ð model zamka i klucza  miejsce aktywne dokÅ‚adnie dopasowane do substratu
-ð model indukowanego dopasowania  miejsce aktywne jak rÄ™kawiczka dopasowuje siÄ™
do ręki  substratu
regulacja aktywności:
-ð inhibicja enzymów:
a) odwracalna  kompetencyjna (inhibitor podobny do substratu, współzawodniczy z
substratem o miejsce aktywne, przy dużym stężeniu substratu inhibitor jest wyparty)
- niekompetencyjna (inhibitor wiąże się w innym miejscu niż miejsce
aktywne i powoduje zmianÄ™ przestrzennÄ… enzymu
b) nieodwracalna  inhibitory tworzÄ… wiÄ…zania kowalencyjna w miejscu aktywnym i
inaktywują enzym na stałe
regulacja przez sprzężenie zwrotne  produkt końcowy szlaku metabolicznego hamuje
decydujący etap który wcześniej wystepuje na tym samym szlaku
regulacja allosteryczna:
-ð enzym wiąże w specjalnym miejscu czÄ…steczkÄ™ regulatorowÄ… co może skutkować
zarówno aktywacją jak i inaktywacją enzymu
-ð zwiÄ…zanie substratu w jednym miejscu aktywnym indukuje zmiany konformacyjne
odmieniajÄ…ce warunki wiÄ…zania substrau w innych miejscach aktywnych  kooperacja 
takie enzymy mają najczęściej budowęwielopodjednostkową
Krzywa Micheaelisa  Menten
stała M-M  stężenie substratu przy którym szybkość reakcji enzymatycznej osiąga
połowe szybkości maksymalnej
model sekwencyjny 
jednoprzejściowy
aktywacja proteolityczna
-ð enzymy syntetyzowane jako wiÄ™ksze nieaktywne formy prekursorowe o nazwie
proenzymy lub zymogeny (trypsyna i trypsynogen)
4 / 21
http://psychole.net.pl/
odwracalne modyfikacje kowalencyjne
-ð polegajÄ… na rozrywaniu i tworzeniu wiÄ…zaÅ„ kowalencyjnych miÄ™dzy grupami
niebiałkowymi a cząsteczką enzymu (np.: dodawanie i usuanie grupy fosforanowej
fosforylacja kinazy białkowe i defosforylacja fosfatazy białkowe
hemoglobina i mioglobina
Hemoglobina Mioglobina
Białko wiążące tlen Białko wiążące tlen
We krwi - transport W mięśniach - magazynowanie
4 Å‚aÅ„cuchy polipeptydowe - 2Ä… i 2², Pojedynczy Å‚aÅ„cuch polipeptydowy, biaÅ‚ko
struktura czwartorzędowa globularne, 8 ą-helis, prostetyczna grupa
hemowa
Mniejsze powinowactwo do tlenu Większe powinowactwo do tlenu
WiÄ…zanie O kooperatywne WiÄ…zanie O niekooperatywne
2 2
Hemoglobina  białko allosteryczne  wiązanie tlenu przez jedną podjednostkę
uzależnione jest od oddziaływania z innymi podjednostkami  wiązanie kooperatywne
prostetyczna grupa hemowa  budowa:
-ð protoporyfiryna
-ð atom żelaza Fe2+
histydyna  proksymalna Å‚Ä…czenie tlenu
histydyna  dystalna zapobiega: kontaktowi grup hemowych, wiÄ…zaniu CO
hemoglobina płodowa  HbF, większe powinowactwo do tlenu niż hemoglobina dorosłego
człowieka
anemia sierpowata  erytrocyty w kształcie półksiężyca, zastąpienie reszty kwasu
glutaminowego przez walinę, powstawanie długich włókien zbudowanych z cząsteczek
hemoglobiny które zniekształcają erytrocyt, przekazywana genetycznie,
BA
ONY
BUDOWA
-ð selektywne bariery przepuszczalnoÅ›ci (w komórce umożliwiajÄ… zachodzenie
równoczesne wielu procesów obok siebie)
-ð biorÄ… udziaÅ‚ w procesach sygnalizacyjnych (receptory odbierajÄ… bodz
ce zewn i
5 / 21
http://psychole.net.pl/
wytwarzaja sygnały chem i elektr
-ð zawierajÄ… zmienne iloÅ›ci biaÅ‚ek i lipidów (maÅ‚e iloÅ›ci cukrowców)
Lipidy błonowe:
-ð glicerofosfolipidy (trójwÄ™glowy rdzeÅ„ glicerolu poÅ‚Ä…czony estrowo z dwiema
cząsteczkami kwasów tłuszczowych i i z ufosforylowaną grupą określana jako  głowa )
np.:fosfatydylan, fosfatydylocholina
-ð sfingolipidy (sfingozyna z doÅ‚Ä…czonym pojedynczym Å‚aÅ„cuchem kwasu tÅ‚uszczowego +
 głowa albo jedna lub więcej reszt cukrowych
-ð steroidy (u zwierzÄ…t:cholesterol, u roÅ›lin:stigmasterol, ß-sitosterol
Dwuwarstwa lipidowa:
-ð lipidy bÅ‚onowe sÄ… amfipatyczne- regiony hydrofilowe i hydrofobowe
-ð w sfingolipidach wÄ™glowodorowe Å‚ancuchy kw. TÅ‚uszcz. hydrofobowe, polarne grupy
glowy hydrofilowe
-ð w wodzie amfipatyczne lipidy ukladaja sie w warstwÄ™ dwumolekularnÄ… (dwuwarstwÄ™)
co pozwala cząsteczkom h-fobowym uniknąć kontaktu z wodą, struktura dwiwarstwy
utrzymywana jest interakcjami niekowalencyjnymi i siłmi van der Waalsa miedzy
sąsiadującymi łańcuchami kw tłuszcz i między polarnymi grupami głowy lipidów
-ð dwuwarstwa wykazuje asymetryczne rozmieszczenie lipidów miÄ™dzy zewn a wewn
monowarstwÄ… molekularnÄ…
-ð efekt hydrofobowy
-ð skÅ‚ad warunkowany dietÄ…
-ð proces samoistny
-ð oddziaÅ‚ywania stabilizujÄ…ce
-ð biaÅ‚ka bÅ‚onowe ·różna lokalizacja ·wnikajÄ… w dwuwarstwÄ™ ·decydujÄ… o funkcji bÅ‚ony
Płynność błony:
lipidy przemieszczają się ruchem rotacyjnym lub bocznym  płynnomozaikowy model
budowy błony
Funkcje błon
- 1. Bariera półprzepuszczalna
2. Matryca przestrzenna dla białek
" ochrona wnętrza komórki
" kompartmentacja
" transport
" sygnalizacja
" przekształcenia energetyczne
" synteza makroczÄ…steczek
TRANSPORT
-ð woda gazy i mocznik przechodzÄ… bezpoÅ›rednio
-ð cukry aminokwasy jony itp. wymagajÄ… obecnoÅ›ci biaÅ‚ek transportowych
1.Gradient substancji transportowanej + wymogi
energetyczne:
6 / 21
http://psychole.net.pl/
" prosty
" ułatwiony
kanał, nośnik
" aktywny
pierwotny - pompa
wtórny - nośnik
2. Zmiany potencjału transbłonowego
" elektroneutralny
" elektryczny
elektroforetyczny
elektrogenny
transport bierny:
-ð nie wymaga energii
-ð czÄ…steczka przemieszcza siÄ™ ze stężenia wiÄ™kszego do mniejszego, szybkość
transportu proporcjonalna do gradientu stężenia danej subst w poprzek błony
-ð
Dyfuzja prosta Dyfuzja ułatwiona
- H O, O ,CO , inne gazy, etanol, mocznik - glukoza, inne cukry, aminokwasy
2 2 2
- nie wymaga obecności białek błonowych - wymaga obecności spec intagralnych
białek blonowych działających na zasadzie
uniportu
Defekty: krótkotrwałe pory powstałe na
skutek działania toksyn,
detergentów, szoku osmotycznego
transport aktywny:
-ð wymaga energii
-ð wbrew gradientowi stężeÅ„
-ð symport  transportowana czÄ…steczka jak i jon przemieszczaja siÄ™ w tym samym
kierunku (przenośnik Na+/glukoza)
-ð antyport  czÄ…steczka i jon przemieszczajÄ… siÄ™ w przeciwnych kierunkach (wymiennik
anionu będący pasmem białka 3 erytrocytu)
Transport aktywny napędzany przez ATP Transport aktyny napędzany jonami
Przemieszczanie jonów Na+ i K+ (w Symport Na+/glukoza
cytozolu Antyport anion
K+)
błonowy potencjał elektryczny
ZMIENNOŚĆ ORGANIZMÓW - różnorodność genomów decydująca o powstaniu
różnych indywidualnych istot na Ziemi
" obejmuje zarówno stosunkowo niewielkie różnice między genomami osobników tego
samego gatunku, jak i znacznie większe różnice występujące między genomami
odrębnych gatunków
7 / 21
http://psychole.net.pl/
Zmiany zachodzące w genomie komórek są bogatym z
ródłem zmienności genetycznej,
będącej przedmiotem działania doboru naturalnego. Mutacje mogą się gromadzić w
wyniku błędów replikacji, przemieszczania się transpozonów oraz wnikania do komórek i
ich opuszczania przez wirusy, czemu towarzyszy przemieszczanie się fragmentów DNA
między komórkami.
przyczyny zmienności
" zmienność środowiska
" zmienność informacji epigenetycznej
" zmienność informacji genetycznej
-ð na zmienność organizmów ma wpÅ‚yw genotyp i Å›rodowisko zewnÄ™trzne
1) zmienność niedziedziczna (środowiskowa)  różnice fenotypowe są odbiciem
warunków życia danego osobnika, ma charakter fluktuacyjny
2) dziedziczna  zmiany powstające w genomie komórek linii rozrodczej
przekazywane następnym pokoleniom
a) zmienność rekombinacyjna  wynik losowych procesów rozdzielenia alleli
danego genu w procesie crossing-over
b) mutacja - nagła losowa zmiana w materiale genetycznym, która może być
przekazana potomstwu
y
ródła zmienności genetycznej
" mutacje
" rekombinacja DNA
" ruchome elementy genetyczne (np. transpozony)
" wirusy
Przykłady zjawisk epigenetycznych
" kod histonowy = modyfikacje histonów
"  imprinting genów =  piętnowanie genów istnieją geny, które ulegają ekspresji tylko
wtedy gdy pochodzÄ… od ojca lub matki przyczynÄ… braku ekspresji jest prawdopodobnie
metylacja DNA
Przykłady schorzeń wywołanych
prawdopodobnie przez wadliwy imprinting
" schizofrenia
" afektywna choroba dwubiegunowa
" demencja starcza
" choroby naczyniowe
" cukrzyca
" rak okrężnicy
" zespół Pradera i Willego
" zespół Angelmana
" zespół Beckwitha i Wiedemanna
Mutacje genowe
" punktowe to zmiany dotyczÄ…ce pojedynczych zasad w DNA: delecja, insercja,
substytucja
8 / 21
http://psychole.net.pl/
" duże mutacje to zmiany polegające na przebudowie większych fragmentów genów:
delecja, insercja, rearanżacja, powtórzenia dziedziczone lub powstają w gametach
rodziców
Mutacje chromosomowe
" struktury to zmiana kolejności genów w chromosomie: deficiencja, duplikacja,
translokacja, inwersja
" liczby to nabycie lub utrata jednego lub więcej chromosomów = aneuploidy zwykle
powstają w gametach rodziców, ale mogą być też dziedziczone
Mutacje genomowe
" zmiana liczby kopii genomu = poliploidyzacja
Skutki mutacji
Na poziomie genotypu
" mutacje ciche (polimorfizmy)
" zmiany kodu genetycznego
zmiana sensu
zmiana typu nonsens
zmiana typu odwrócony nonsens
zmiana ramki odczytu
" zmiana regulacji ekspresji genu
Na poziomie fenotypu
" utrata funkcji, np. brak aktywności białka
" nabycie funkcji, np. zwiększona aktywność białka
Choroby genetyczne
" grupa zaburzeń spowodowanych przez mutacje
genowe i chromosomowe
" podział:
jednogenowe
chromosomowe
wieloczynnikowe
Choroby jednogenowe - sposoby dziedziczenia
" autosomalne dominujÄ…ce
objawy u heterozygot
" autosomalne recesywne
objawy u homozygot
" sprzężone z chromosomem X
objawy u mężczyzn, ale także u kobiet
Przykłady chorób chromosomowych
" struktury
nowotwory (aktywacja protoonkogenów)
" liczby
zespół Downa
zespół Turnera (X)
zespół Klinefeltera (XXY)
zespół  supersamicy (XXX)
9 / 21
http://psychole.net.pl/
zespół  supersamca (XYY)
Dodatkowe chromosomy X powodują występowanie zaburzeń poznawczych
Mężczyz
ni XYY mają mniej problemów poznawczych niż mężczyz
ni XXY
podział mutacji ze względu na przyczyny je wywołujące:
Rodzaj mutacji Opis
Spontaniczne nie wywoływane czynnikiem zewnętrznym
Indukowane wywoływane działaniem czynników
fizycznych lub chemicznych
MUTACJE GENOWE
- punktowe
- dłuższych sekwencji DNA
- chromosomalne (aberracje)
podział mutacji punktowych ze względu na sposób powstawania
Rodzaj mutacji punktowej Sposób powstawania
Tranzycja Zmiana zasady purynowej na inna
purynowÄ…, lub pirymidynowej na inna
pirymidynowÄ…
Transwersja Zmiana zasady purynowej na
pirymidynowÄ…, lub pirymidynowej na
purynowÄ…
Delecja Utrata jednej lub większej liczby par
nukleotydów
Insercja Wstawienie jednej lub większej liczby par
nukleotydów
Podział mutacji punktowych ze względu na skutek powstały w sekwencji białka
Rodzaj mutacji punktowej Skutek w sekwencji białka
Mutacja zmiany ramki odczytu Powodowane przez delecje lub insercje
zmieniają wszystkie kodony leżące poniżej
miejsca mutacji
Mutacje zmiany sensu Powodowane przez tranzycje lub
transwersje
w łańcuch polipeptydowy może zostac
wbudowany inny aminokwas
10 / 21
http://psychole.net.pl/
Mutacje nonsensowne Powodują wcześniejsze wystąpienie kodonu
stop
Mutacje dłuższych sekwencji DNA
Rodzaj mutacji Opis
Delecje Usunięcie dłuzszych fragmentów DNA
Insercje Wstawienie w obrębie chromosomów
dłuższych fragmentów DNA
Duplikacje Podwojenie danej sekwencji DNA
Inwersje Wycięcie i wklejenie w odwrotnej kolejności
sekwencji DNA
Translokacje Wycięcie i wklejenie w innym miejscu
dowolnej sekwencji DNA
Mutacje chromosomalne  dotyczą zmiany liczby chromosomów lub ich wyglądu
takie mutacje są na ogół dla człowieka letalne, lub powodują bardzo ciężkie schorzenia:
zespół Down'a - trisomia chromosomu 21; zespół Turnera  tylko jeden heterochromosom
X; zespół nadkobiety  47,XXX; zespół Klinefeltera  47,XXY; zespół nadmężczyzny 
47,XYY
rodzaje mutacji chromosomowych
nazwa przykłady
strukturalne 1) Delecje i deficjencje  utrata cześci
chromosomu
2) Duplikacja  powtórzenie odcinka
chromosomu
3) Inwersje  obrócenie fragmentu
chromosomu o 180º
4) Translokacje  przyłączenie się
fragmentu tego samego chromosomu lub
innego niehomologicznego chromosomu
5) Chromosomy koliste  połączenie się
ramion jednego chromosomu
liczbowe 1) Fuzje  połączenie dwóch lub więcej
chromosomów w jeden chromosom
2) Aneuploidie  liczna autosomów
homologicznych jest inna niż dwa
monosomia: utrata jednego chromosomu;
trisomia: jeden chromosom dodatkowy
3) Poliploidie  zwielokrotnienie danego
zestawu chromosomów
4) Alloploidie  połączenie dwóch różnych
zestawów niehomologicznych
11 / 21
http://psychole.net.pl/
chromosomów
Wirusy
" geny zamknięte w ochronnej otoczce białkowej, których replikacja i ekspresja są możliwe
tylko po wniknięciu do komórki gospodarza
" pasożyty, korzystające w rabunkowy sposób z komórkowego aparatu biochemicznego
" wirusy mogą infekować wszystkie typy komórek
Genom wirusa może być zbudowany z DNA lub RNA
Jak żyją wirusy?
1. Wykorzystują aparat transkrypcji i translacji komórki aby się powielić
2. Wbudowują się w genom komórki, aby się powielić lub  przechować
3. Wycinając się z genomu gospodarza mogą przejmować z niego pewne odcinki (geny)i
przenosić je do nowego gospodarza (także innego gatunku).
Reprodukcja wirusa w komórce jest dla niej często letalna: zainfekowana komórka ulega
rozpadowi, uwalniając wirusy potomne, co gwarantuje im dostęp do sąsiednich komórek.
Natomiast przenoszenie genów między komórkami jest przyczyną przenoszenia genów
między gatunkami jak i rozwoju raka.
Skutkiem przenoszenia genów może być transformacja nowotworowa
" protoonkogen gen, którego produkt reguluje wzrost i podział komórek, czyli reguluje
 społeczne zachowanie komórek
" onkogen protoonkogen, który uległ mutacji i przestaje regulować społeczne zachowanie
komórki, wzmacniając jej zachowania egoistyczne
zmiana struktury kodowanego białka lub wytwarzanie białka w nieodpowiedniej ilości,
miejscu lub czasie
Duża część wiedzy o powstawaniu raka u człowieka opiera się na wynikach badań
onkogenów,
wykrytych po raz pierwszy w retrowirusach.
" wirus wprowadza protoonkogen w swój genom, gdzie może on ulec przekształceniu w
onkogen
" jeśli taki wirus zainfekuje komórki, wprowadzi do nich onkogen i stwarza szansę
transformacji nowotworowej
y
ródła energii
Podstawowe reguły:
1.Energia zawarta w pożywieniu to energia w formie
dostępnej dla organizmu człowieka.
2. Energia w formie dostępnej dla organizmu to energia
wiązań chemicznych (czyli elektronów) zredukowanych
związków węgla.
3. Energia ta jest uwalniana w procesach utleniania
związków węgla czyli  odbierania elektronów i
przejmowania ich energii
12 / 21
http://psychole.net.pl/
3.  Przejęta energia jest czasowo magazynowana w
postaci wiązań ATP
4. Utlenianie zredukowanych związków węgla czyli
oddychanie komórkowe jest procesem zachodzącym
stopniowo
5.Końcowym etapem tego procesu oddychania jest
redukcja tlenu w mitochondriach przez ostatni
kompleks łańcucha oddechowego .
Kluczowe etapy utleniania (oddychania)
komórkowego
1. Tworzenie acetylo  koenzymu A (np.
glikoliza)
2. Obróbka acetylo  koenzymu A (cykl Krebsa)
3. Utlenianie produktów obróbki acetylo 
koenzymu A (mitochondrialny łańcuch
oddechowy)
4. Synteza ATP
Acetylo  koenzym A to produkt częściowego
utleniania różnych monomerów
O co chodzi w glikolizie?
" W wyniku glikolizy glukoza zostaje częściowo
utleniona; powstajÄ…: ATP, pirogronian i NADH
" NADH musi być utleniany (regenerowany) do
NAD+ aby glikoliza mogla zachodzić. Temu
służy fermentacja oraz pośrednie utlenianie
przez mitochondria (zad. domowe!)
" Pirogronian po opuszczeniu cytoplazmy (gdzie
powstaje) i wejściu do mitochondrium jest
przekształcany do acetylo  koenzymu A.
Czemu służy cykl Krebsa (cykl
kwasu cytrynowego)
" W cyklu Krebsa dochodzi do dalszego
utleniania fragmentów cząsteczki glukozy
wprowadzonych w postaci grupy acetylowej
acetylo  koenzymu A. Skutkiem tego
powstajÄ…: NADH, FADH2 i GTP.
" NADH i FADH2 to substraty mitochondrialnego
łańcucha oddechowego
Zasady dotyczÄ…ce funkcjonowania
łańcucha oddechowego
" Składniki łańcucha oddechowego różnią się
powinowactwem do elektronów  wzrasta ono w
miarę przebiegu łańcucha
13 / 21
http://psychole.net.pl/
" Powinowactwo do elektronów = potencjał
oksydacyjno  redukcyjny = energia swobodna
" Elektrony (z NADH i FADH2) wchodzą w łańcuch
oddechowy z wysokÄ… energiÄ… i w trakcie transportu
energiÄ™ tÄ™ powoli tracÄ….
" W miejscach, w których uwalniana jest wystarczająca
ilość energii dochodzi do pompowania protonów
" O powinowactwie do elektronów, a więc ilości
uwalnianej energii decydują głównie elementy
niebiałkowe, tkwiące w kompleksach łańcucha
oddechowego
Tworzony przez łańcuch oddechowy gradient protonowy zasila syntezę ATP Zatem,
istnieje sprzężenie między łańcuchem oddechowym a syntazą ATP A
ańcuch oddechowy: -
DG Synteza ATP: + DG Czyli gradient protonowy pozwala na sprzężenie reakcji
egzoergicznej i endoergicznej!!
Chemiosmotyczna teoria fosforylacji
oksydacyjnej:
1.fosforylacja = synteza ATP
2.fosforylacja oksydacyjna = fosforylacja
zasilana przez utlenianie
3.chemiosmotyczna = siłą napędową
syntezy ATP jest gradient protonowy
tworzony przez łańcuch oddechowy w
wyniku transportu elektronów
A
ańcuch oddechowy jest sprzężony z syntazą ATP
oraz z każdym innym procesem zasilanym
przez gradient protonowy
Sprzężenie między łańcuchem oddechowym
a syntazą ATP możemy wyrazić ilościowo
za pomocÄ… kontroli oddechowej (KO).
KO to dopasowanie szybkości pracy łańcucha
oddechowego (zużycia tlenu) do
zapotrzebowania na ATP.
Im intensywniej pracujemy tym więcej ATP
potrzebujemy i tym intensywniej pracujÄ…
nasze mitochondria.
W mitochondriach istnieją białka zdolne do osłabienia
sprzężenia między łańcuchem oddechowym i syntazą
ATP.
Białka te transportują protony do matriks z pominięciem
syntazy ATP. Są to tzw białka rozprzęgające
Przekształcenia energetyczne zachodzące w
ramach oddychania komórkowego możemy
14 / 21
http://psychole.net.pl/
wyrazić ilościowo.
ZnajÄ…c liczbÄ™ czÄ…steczek ATP powstajÄ…cych w
wyniku utleniania danej substancji możemy
wyznaczyć jej kaloryczność.
ATP: ok. 0,025 kcal/g
Wydajność, z jaką energia uwalniana podczas utleniania jest
przekształcana w wiązania ATP często przekracza 40%.
Ogromna ilość energii uwalniana podczas utleniania może być
skutecznie wykorzystana tylko w małych porcjach.
Kontrola cech fenotypowych przez środowisko
Typy sygnalizacji na poziomie komórkowym  endokrynowa, parakrynowa, nerwowa, autokrynowa, przez
kontakt bezpośredni
Komórka nie może prawidłowo funkcjonować bez pozyskiwania informacji z zewnątrz,
gdyż to one właśnie kierują jej procesami życiowymi. y
ródłem informacji jest środowisko
zewnętrzne, w tym inne komórki. Zapewnia to adekwatną reakcję komórek na warunki
środowiska oraz ich skoordynowane działanie. Nawet w organizmie wielokomórkowym
informacja jest odczytywana na poziomie komórek
Informacje docierające do komórki mają postać sygnałów chemicznych (cząsteczki
chemiczne = sygnałowe) lub fizycznych (np.temperatura, bodz
ce mechaniczne)
Zakres działania cząsteczek sygnałowych
(2)
" międzyosobniczy - organizmy
jednokomórkowe i wielokomórkowe
" wewnÄ…trzosobniczy - organizmy
wielokomórkowe
typy receptorów : zewnątrzkomórkowe i wewnątrzkomórkowe polaczony z kanalem
jonowym
jonotropowy, wspolpracujacy z bialkiem G metabotropowy o domenie enzymatycznej
katalityczne
W organizmach zwierzÄ…t sygnalizacja wykorzystujÄ…ca
cząsteczki sygnałowe jest klasyfikowana głównie w oparciu o
odległość jaką musi przebyć cząsteczka sygnałowa aby
dotrzeć do komórki docelowej (1)
15 / 21
http://psychole.net.pl/
W organizmach zwierzÄ…t sygnalizacja wykorzystujÄ…ca
cząsteczki sygnałowe jest klasyfikowana głównie w oparciu o
odległość jaką musi przebyć cząsteczka sygnałowa aby
dotrzeć do komórki docelowej (2)
Dana cząsteczka sygnałowa może
funkcjonować w ramach różnych typów
sygnalizacji
podzial hormonow
Pochodne aminokwasów, peptydy i białka =
receptory w błonach komórkowych
pochodne aminokwasów: melatonina (tryptofan), tyroksyna
adrenalina, noradrenalina (tyrozyna)
peptydy: ACTH, wazopresyna, oksytocyna, parathormon,
insulina, glukagon
białka: somatotropina (hormon wzrostu - GH), prolaktyna,
tyreotropina (TSH), folitropina (FSH), h. luteinizujÄ…cy(LH)
16 / 21
http://psychole.net.pl/
Hormony steroidowe = receptory wewnątrz komórek
kortyzol, aldosteron, płciowe (męskie i żeńskie)
Choroby hormonalne -
przyczyny
" brak receptorów lub upośledzenie ich działania
" upośledzenie produkcji i uwalniania
choroby hormonalne
Neuron
budowa:
-ð ciaÅ‚o komórki perikarion  ocenia informacje i przekazuje je dalej do aksonu
-ð wypustki dendryty  odbierajÄ… bodz
ce i przeazuja do ciała komórki
-ð akson  przekazuje inf do synapsy (otoczony w wielu miejscach przez osÅ‚onkÄ™
17 / 21
http://psychole.net.pl/
mielinową  izolator elektryczny + przewężenia Ranviera; koniec aksonu wypełniony
pęcherzykami synaptycznymi zawierającymi przekaz
niki nerwowe  neurotransmitery,
uwalniane do szczeiny synaptycznej między komórką postsynaptyczną i
presynaptycznÄ…
-ð synapsa kontaktuje siÄ™ z komórkÄ… postsynaptycznÄ…
Potencjał czynnościowy:
-ð spowodowany nierównomiernym rozmieszczeniem jonów K+ Na+ wytwarzanym przez
Na+/K+-ATP-azÄ™
-ð w neuronach nastÄ™puje depolaryzacja ich potencjaÅ‚u blonowego ze stanu
spoczynkowego (duże stężenie K+ wewnątrz Na+ na zewnątrz komórki
-ð powstanie potencjaÅ‚u czynnoÅ›ciowego
-ð po jakimÅ› czasie powrót do potencjaÅ‚u spoczynkowego
-ð tetrodotoksyna  trucizna blokujÄ…ca kanaÅ‚y Na+
Przekaz
niki nerwowe:
-ð aminokwasy  glutaminian glicyna
-ð acetylocholina
-ð biogenne aminy adrenalina i dopamina
-ð enkefaliny ...
Gen
" odcinek DNA zawierający przepis budowy jednego konkretnego białka ale
" alternatywny splicing sprawia, że dany odcinek DNA może zawierać informację
dotyczącą kilku białek
" istnieją także geny RNA
Genom
" podstawowy (monoploidalny) zespół chromosomów czyli sekwencji DNA
" wielkość mierzona liczbą par zasad DNA
Genotyp
" całość informacji zakodowanej w DNA
" zbiór instrukcji, które przy zachowaniu określonej kolejności i określonych warunków z
dużym
prawdopodobieństwem doprowadzą do wytworzenia wszystkich cech organizmu
" zakreśla potencjalne możliwości wytworzenia danego fenotypu w danych warunkach
Fenotyp
" cielesna manifestacja genów
" funkcjonujÄ…cy organizm
" całokształt cech osobnika powstających w wyniku
oddziaływania genotypu i środowiska
18 / 21
http://psychole.net.pl/
Fenotyp rozszerzony
" oddziaływanie zasięgu genów organizmu na środowisko
" organizm rozpatrywany jako zespół adaptacyjnych skutków, które sięgają do środowiska,
aby wspierać jego przetrwanie i reprodukcję
" może obejmować takie zjawiska jak sieci pajęcze, altanki altanników i organizacja
ludzkich społeczeństw
Replikacja DNA polega na syntezie dwóch komplementarnych dwuniciowych helis DNA z
jednej wyjściowej, przy czym obydwie nowe helisy mają sekwencję nukleotydową
identycznÄ… z helisÄ…
wyjściową
Najważniejsze składniki aparatu replikacyjnego
" helikaza
" białka stabilizujące jednoniciowy DNA
" polimeraza DNA
" prymaza
" ligaza
Kod genetyczny
" genetyczny przepis na produkcję białka
" współzależność między sekwencją zasad w DNA (lub mRNA stanowiącym jego
transkrypt) a sekwencją aminokwasów w białku
" reguły tłumaczenia sekwencji nukleotydów w genie na sekwencję aminokwasów w białku
" niezwykle wyrafinowany system, który chroni życie przed katastrofalnymi błędami i
jednoczęśnie napędza proces ewolucji
Cechy kodu genetycznego
" trójkowy
" nienakładający się
" bezprzecinkowy
" zdegenerowany = synonimiczny
" uniwersalny
Transkrypcja
" pierwszy krok jaki podejmują komórki w celu
odczytania instrukcji genetycznej
" polega na przepisaniu określonej części sekwencji
DNA na sekwencjÄ™ RNA
Etapy:
" inicjacja
" elongacja
" terminacja
Podczas transkrypcji powstaje cząsteczka RNA komplementarna względem fragmentu
czÄ…steczki DNA
19 / 21
http://psychole.net.pl/
Pozostałe, ale nie mniej ważne, ustalenia dotyczące
transkrypcji
" powstające cząsteczki RNA nie są gotowe do działania i
muszą ulec obróbce (dojrzewaniu)
" transkrypcja prowadzi do powstania różnych typów
cząsteczek RNA, pełniących różne funkcje
" w komórkach eukariotycznych różne typy cząsteczek RNA
powstają dzięki działaniu różnych polimeraz RNA
" różne typy polimeraz RNA wykorzystują różne promotory
Przykłady sposobów obróbki RNA
" wycięcie z prekursora (rRNA, tRNA)
" modyfikacja nukleotydów
" modyfikacja końców (mRNA, tRNA)
" splicing i alternatywny splicing (mRNA, tRNA)
" redagowanie - substytucja, delecja, insercja (mRNA)
Cząsteczki RNA mogą pełnić różne funkcje
" nośnik informacji
" składniki aparatu syntezy białka
" czÄ…steczki transportujÄ…ce i aktywujÄ…ce
" regulatory syntezy białka
" regulatory struktury chromatyny (chromosomów)
" regulatory syntezy RNA
" enzymy
Translacja
" synteza białka, którego sekwencja aminokwasowa jest ustalona przez sekwencję
nukleotydów w mRNA, zgodnie z regułami kodu genetycznego
" proces, w którym sekwencja nukleotydów w mRNA kieruje wbudowywaniem
aminokwasów w białka
Etapy:
" inicjacja
" elongacja
" terminacja
Co jest potrzebne do translacji?
" mRNA
" rybosomy
" tRNA + aminokwasy
" energia (GTP)
" białka
Etapy odczytywania informacji zawartej w mRNA:
1. aminoacylacja tRNA
2. oddziaływania antykodon tRNA:kodon mRNA
na rybosomie
W miejscu powstawania wiązań peptydowych w promieniu 1,8 nm nie ma białka. Zatem,
20 / 21
http://psychole.net.pl/
reakcjÄ™ te
katalizuje RNA!
Szereg rybosomów może równocześnie dokonywać
translacji tej samej czÄ…steczki mRNA
Potranslacyjna obróbka białka
" fałdowanie
" rozszczepienie proteolityczne
" modyfikacja chemiczna
Kontrola transkrypcji
" struktura chromatyny - dostępność polimerazy RNA
" możliwość działania polimerazy RNA
" szybkość powstawania kompleksu czynników transkrypcyjnych w obrębie promotora
" kontrola aktywności czynników transkrypcyjnych
" działanie sekwencji regulatorowych w DNA (wzmacniające i wyciszające), będących
miejscem wiązania białek regulujących ekspresję genów
Kontrola translacji
" stabilność RNA
" kontrola aktywności czynników translacyjnych
" kontrola powstawania rybosomów
" stosowane kodony
Operon to grupa genów połączonych w jednostkę transkrypcyjną
KONTROLA NEGATYWNA = białko regulatorowe jest represorem
" zniesienie działania represora = indukcja (operon laktozowy)
" uruchomienie działania represora = korepresja (operon tryptofanowy)
KONTROLA POZYTYWNA = białko regulatorowe jest aktywatorem
" zniesienie działania aktywatora
" aktywacja aktywatora (operony kataboliczne; np. operon laktozowy)
21 / 21