A biokémia és molekuláris biológia alapjai

Előnézet

A jegyzetről

Nyitray László, Pál Gábor: A biokémia és molekuláris biológia alapjai

Vásárlás (500 Ft)

Név

A biokémia és molekuláris biológia alapjai

Típus

Felsőoktatás

Tantárgy

Molekuláris biológia, Biokémia

Év

2016

Szak

Biológia

Intézmény

Szegedi Tudományegyetem

0 letöltés

Szerző

b.hanna

Létrehozva

2022-01-06

Oldalak száma

562

Jelentem

A dokumentum bármely részének, bármilyen módszerrel, technikával történő másolása és terjesztése tilos! © www.whyz.hu A biokémia és molekuláris biológia alapjai elméleti e-tankönyv írta és szerkesztette: Nyitray László és Pál Gábor szakmai konzulens: Hegyi György az ábrákat készítette: Micsonai András szakmai lektor: Asbóth Bence Budapest, 2013 A dokumentum bármely részének, bármilyen módszerrel, technikával történő másolása és terjesztése tilos! © www.whyz.hu 1. Általános bevezető ................................................................................................................................... 15 1.1. 1.1.1. Szerkezeti biokémia ................................................................................................................... 15 1.1.2. Bioenergetika és enzimológia .................................................................................................... 15 1.1.3. Molekuláris biológia .................................................................................................................. 16 1.2. Az élővilág egysége, az élőlények felépítésének, működésének közös vonásai, alapelvei .............. 17 1.2.1. A sejt, mint működési alapegység ............................................................................................. 17 1.2.2. Az élőlények alacsony entrópiájú állapotot tartanak fent .......................................................... 17 1.2.3. Az élőlények elemi kémiai összetétele hasonló ......................................................................... 18 1.2.4. Az élőlények alapvető molekuláris összetétele.......................................................................... 19 1.2.5. Az élőlényekre legjellemzőbb makromolekulák: a kombinatorikus építkezés alapelve ........... 19 1.2.6. Specifikus, dinamikus molekuláris felismerések másodlagos kötésekkel ................................. 21 1.2.7. Az élőlényekben a kémiai reakciókat enzimek katalizálják ...................................................... 21 1.2.8. A sejtek molekuláris felépítése hierarchikus ............................................................................. 22 1.2.9. Az örökletes információ tárolásának és kifejezésének közös alapelve ...................................... 22 1.2.10. Önreprodukció és változatosságteremtés ............................................................................... 23 1.2.11. A makromolekuláris önszerveződés alapelve ........................................................................ 23 1.2.12. Az ATP, mint energiavaluta ................................................................................................... 23 1.2.13. Molekuláris motorok és molekuláris gépek ........................................................................... 24 1.3. 2. A biokémia fő témakörei ................................................................................................................... 15 Dimenziók a biokémiában ................................................................................................................. 24 1.3.1. A fizikai kiterjedés mérettartománya ......................................................................................... 24 1.3.2. Időtartamok skálája .................................................................................................................... 26 1.3.3. A biokémia területére jellemző energiatartományok ................................................................. 27 1.3.4. A biokémia területére eső tömegértékek.................................................................................... 28 1.3.5. Az élőlények genomjának információtartalma .......................................................................... 29 Kémiai alapok .......................................................................................................................................... 31 2.1. Az élő szervezetek alapvető vegyülettípusai ..................................................................................... 31 2.1.1. Az atomokból kémiai kötések révén vegyületek jönnek létre ................................................... 31 2.1.2. A szén központi szerepe............................................................................................................. 32 2.1.3. Funkciós csoportok .................................................................................................................... 32 2.1.4. A molekulák, funkciós csoportok ábrázolása ............................................................................ 35 2.2. A szerves vegyületek háromdimenziós szerkezete: konformáció és konfiguráció ........................... 37 2.2.1. Konfiguráció I.: geometriai (cisz-transz) izoméria .................................................................... 37 2.2.2. Konfiguráció II.: királis centrumok és optikai izoméria ............................................................ 38 2.2.3. Konformáció .............................................................................................................................. 42 2.2.3.1. 2.3. A makromolekulák konformációs állapotai ....................................................................... 42 Az élő szervezetekben lejátszódó fő reakciótípusok ......................................................................... 43 2.3.1. Oxidáció-redukció...................................................................................................................... 44 2.3.2. Szén-szén kötés hasadása nukleofil szubsztitúcióval ................................................................ 46 2.3.3. Molekulán belüli csoportátrendeződés ...................................................................................... 48 2.3.4. Csoporttranszfer reakciók .......................................................................................................... 49 3 A dokumentum bármely részének, bármilyen módszerrel, technikával történő másolása és terjesztése tilos! © www.whyz.hu 2.3.5. 2.4. A másodlagos kölcsönhatások (kötések)........................................................................................... 51 2.4.1. A másodlagos kölcsönhatásokról általánosságban .................................................................... 51 2.4.2. A másodlagos kölcsönhatások típusai ....................................................................................... 52 2.4.2.1. Rövidtávú taszítás ............................................................................................................... 52 2.4.2.2. Ion-ion kölcsönhatás ........................................................................................................... 54 2.4.2.3. Ion-dipólus kölcsönhatás .................................................................................................... 55 2.4.2.4. Dipól-dipól kölcsönhatások ................................................................................................ 56 2.4.2.5. Ion-indukált dipól kölcsönhatás.......................................................................................... 56 2.4.2.6. Dipól-indukált dipól kölcsönhatás ...................................................................................... 57 2.4.2.7. Indukált dipól-indukált dipól kölcsönhatás ........................................................................ 57 2.4.2.8. Hidrogénhidas kölcsönhatás („hidrogénkötés”) ................................................................. 57 2.4.3. 2.5. 3. 4. Kondenzációs reakciók vízkilépéssel ........................................................................................ 50 Molekuláris felismerés gyenge másodlagos kötésekkel ............................................................ 58 2.4.3.1. A rövidtávú kölcsönhatások pontos térkitöltést feltételeznek ............................................ 58 2.4.3.2. Sok gyenge elemi kölcsönhatás együtt erős kölcsönhatást eredményezhet ....................... 59 2.4.3.3. A sok gyenge elemi kölcsönhatás szerepe a specifikus felismerésben .............................. 60 A víz alapvető tulajdonságai és biokémiai szerepei .......................................................................... 60 2.5.1. A víz fő fizikokémiai adatai ....................................................................................................... 60 2.5.2. A víz, mint oldószer ................................................................................................................... 62 2.5.3. A hidrofób hatás (effektus) ........................................................................................................ 63 2.5.4. Ionegyensúlyok vizes közegben ................................................................................................ 66 2.5.5. Sav-bázis reakciók vizes közegben ............................................................................................ 68 2.5.6. Puffer-hatás ................................................................................................................................ 72 2.5.7. Biológiai pufferek ...................................................................................................................... 74 2.5.8. Biokémiai kísérletekben használt pufferek ................................................................................ 75 2.5.9. A víz, mint reakciópartner ......................................................................................................... 76 A termodinamika alapjai .......................................................................................................................... 77 3.1. A termodinamika alapfogalmai ......................................................................................................... 77 3.2. A termodinamika első főtétele .......................................................................................................... 80 3.3. Az entalpia fogalmának bevezetése .................................................................................................. 80 3.4. A termodinamika második főtétele ................................................................................................... 83 3.4.1. Az entrópia fogalmának statisztikus bevezetése ........................................................................ 84 3.4.2. A szabadentalpia bevezetése ...................................................................................................... 85 3.4.3. A szabadentalpia változás és a maximális nem-térfogati munka............................................... 89 3.4.4. A kémiai reakciókat kísérő szabadentalpia változás .................................................................. 90 3.4.5. Standard körülmények a biokémiában ....................................................................................... 93 3.4.6. Kapcsolt kémiai reakciók ........................................................................................................... 95 Aminosavak, peptidkötés, a fehérjék elsődleges és másodlagos szerkezete ........................................... 97 4.1. A 20 (+2) fehérjealkotó aminosav..................................................................................................... 97 4.1.1. Apoláros, alifás oldalláncú aminosavak .................................................................................. 101 4.1.2. Aromás oldalláncú aminosavak ............................................................................................... 102 4 A dokumentum bármely részének, bármilyen módszerrel, technikával történő másolása és terjesztése tilos! © www.whyz.hu 4.1.3. Poláros, töltést nem hordozó oldalláncú aminosavak .............................................................. 103 4.1.4. Pozitív töltéssel rendelkező oldalláncú aminosavak ................................................................ 104 4.1.5. Negatív töltéssel rendelkező oldalláncú aminosavak .............................................................. 104 4.2. 4.2.1. Disszociábilis csoportot nem tartalmazó oldalláncú aminosavak izoelektromos pontja ......... 106 4.2.2. Disszociábilis csoportot tartalmazó oldalláncú aminosavak izoelektromos pontja ................. 107 4.3. Peptidkötés, polipeptidek, fehérjék ................................................................................................. 109 4.3.1. A polipeptidlánc alaptulajdonságai .......................................................................................... 109 4.3.2. Fehérjeszerkezeti szintek: primer (elsődleges) szerkezet ........................................................ 111 4.3.3. A fehérjék mérettartománya .................................................................................................... 111 4.3.4. Egyszerű és összetett fehérjék ................................................................................................. 112 4.3.5. A peptidkötés szerkezete és tulajdonságai ............................................................................... 113 4.3.6. A fehérje főlánc (peptidgerinc) konformációjának geometriai jellemzése .............................. 115 4.4. Fehérjeszerkezeti szintek: másodlagos szerkezet ............................................................................ 117 4.4.1. A másodlagos szerkezetek kísérletes igazolása ....................................................................... 119 4.4.2. A jobbmenetes α-hélix szerkezet ............................................................................................. 119 4.4.3. A -lemez szerkezet ................................................................................................................. 121 4.4.4. β-kanyarok ............................................................................................................................... 123 4.5. 5. Az aminosavak disszociációs állapotai ........................................................................................... 106 A fibrilláris fehérjék térszerkezete .................................................................................................. 126 4.5.1. A keratin................................................................................................................................... 126 4.5.2. A selyem fibroin ...................................................................................................................... 129 4.5.3. A kollagén térszerkezete .......................................................................................................... 130 A fehérjék harmadlagos és negyedleges szerkezete .............................................................................. 133 5.1. A fehérjék térszerkezet-vizsgálata .................................................................................................. 133 5.1.1. A biológiai objektumok vizualizálásának jelentősége ............................................................. 133 5.1.2. Szerkezet-meghatározás röntgendiffrakcióval ......................................................................... 133 5.1.3. Szerkezetmeghatározás mágnesen magrezonanciával ............................................................. 135 5.2. A fehérjék harmadlagos szerkezete ................................................................................................. 137 5.2.1. A globuláris fehérjék szerkezetének alapvető közös vonásai .................................................. 137 5.2.2. A globuláris fehérjék hierarchikus szerkezeti felépítése ......................................................... 139 5.2.3. Fehérjeszerkezeti motívumok .................................................................................................. 140 5.2.4. Domének .................................................................................................................................. 141 5.3. Fehérje térszerkezeti típusok ........................................................................................................... 142 5.4. A fehérje térszerkezet stabilitása ..................................................................................................... 148 5.5. A fehérje térszerkezet kialakulása ................................................................................................... 149 5.5.1. A fehérjék letekeredése, az „unfolding”. ................................................................................. 149 5.5.2. Az Anfinsen-kísérlet ................................................................................................................ 150 5.5.3. A fehérjék feltekeredése: a Levinthal-paradoxon .................................................................... 153 5.5.4. A fehérjék feltekeredése: a folding tölcsér .............................................................................. 154 5.6. A fehérjék negyedleges szerkezete ................................................................................................. 155 5.6.1. A negyedleges szerkezet lehetséges előnyei ............................................................................ 157 5 A dokumentum bármely részének, bármilyen módszerrel, technikával történő másolása és terjesztése tilos! © www.whyz.hu 6. Fehérjék izolálása és fehérjevizsgáló módszerek .................................................................................. 158 6.1. A spektroszkópia alapjai ................................................................................................................. 158 6.1.1. Minőségi meghatározás: spektrumok ...................................................................................... 160 6.1.2. Mennyiségi meghatározás: a Lambert-Beer törvény ............................................................... 160 6.2. A sejtek feltárása és a fehérjék izolálása ......................................................................................... 162 6.2.1. A sejtek feltárása ...................................................................................................................... 162 6.2.2. Sejtfrakcionálás ........................................................................................................................ 162 6.2.3. Centrifugálás ............................................................................................................................ 163 6.2.3.1. Differenciál centrifugálás: sejtfrakcionálás részecske méret alapján ............................... 165 6.2.3.2. Sűrűséggradiens centrifugálás: sejtfrakcionálás részecske sűrűség alapján ..................... 166 6.2.4. 6.3. 6.2.4.1. Oldhatóságon alapuló eljárások ........................................................................................ 168 6.2.4.2. Részecskeméreten alapuló durva frakcionálási módszerek .............................................. 171 6.2.4.3. Liofilizálás ........................................................................................................................ 172 Kromatográfiás eljárások ................................................................................................................ 173 6.3.1. Ioncserés kromatográfia ........................................................................................................... 173 6.3.2. Fehérjék elválasztása méret szerint: gélszűrő kromatográfia .................................................. 174 6.3.3. Reverz-fázisú kromatográfia: fehérjék elválasztása hidrofób jelleg alapján ........................... 175 6.3.4. Affinitás-kromatográfia ........................................................................................................... 176 6.4. 7. Fehérjék durva frakcionálása ................................................................................................... 168 Elektroforetikus eljárások ............................................................................................................... 177 6.4.1. Az elektroforézisről általánosságban ....................................................................................... 177 6.4.2. A poliakrilamid gélelektroforézis (PAGE) .............................................................................. 179 6.4.2.1. A PAGE módszerről általánosságban............................................................................... 179 6.4.2.2. Natív-PAGE...................................................................................................................... 182 6.4.2.3. SDS-PAGE ....................................................................................................................... 182 6.4.2.4. Izoelektromos fókuszálás ................................................................................................. 184 6.4.2.5. Kétdimenziós- (2D) elektroforézis ................................................................................... 187 6.5. Aminosav összetétel analízis........................................................................................................... 188 6.6. A fehérjék szekvenálás .................................................................................................................... 191 6.6.1. Sanger módszerének lényege, és jelentősége........................................................................... 191 6.6.2. Aminosav csoportok egyenkénti eltávolítása az N-terminálisról: az Edman-módszer ........... 192 6.6.3. A diszulfidhidak pozíciójának meghatározása......................................................................... 194 A fehérjeműködés paradigmája: mioglobin és hemoglobin .................................................................. 196 7.1. A fehérjék működésének általános jellemzői .................................................................................. 196 7.2. Az oxigénkötés alapvető problémaköre .......................................................................................... 196 7.3. A mioglobin és a hemoglobin összehasonlítása .............................................................................. 198 7.4. A reverzibilis ligandum-kötés általános matematikai leírása .......................................................... 201 7.5. Az egyszerű szállítófehérje problémája .......................................................................................... 204 7.6. A kooperativitás jelensége, és matematikai leírása ......................................................................... 206 7.7. A hemoglobin kooperatív oxigénkötésének Hill-diagramja ........................................................... 208 7.8. A hemoglobin Hill-diagramjának értelmezése ................................................................................ 210 6 A dokumentum bármely részének, bármilyen módszerrel, technikával történő másolása és terjesztése tilos! © www.whyz.hu 7.8.1. A kooperativitás szekvenciális modellje .................................................................................. 211 7.8.2. A kooperativitás összehangolt modellje. ................................................................................. 211 7.9. A hemoglobin szerkezetének és működésének részletes bemutatása ............................................. 211 7.10. A hemoglobin anyagcserefüggő szabályozása, a Bohr-effektus ................................................. 215 7.11. A hemoglobin oxigénkötésének anyagcserétől független szabályozása ..................................... 218 7.12. A magzati hemoglobin működése ............................................................................................... 220 7.13. Egy örökletes betegség, a sarlósejtes anémia .............................................................................. 221 Az enzimműködés alapjai ...................................................................................................................... 223 8. 8.1. Az enzimek specifitása .................................................................................................................... 223 8.2. Kofaktorok ...................................................................................................................................... 224 8.3. Az enzimek osztályozása ................................................................................................................ 226 8.4. Az enzimkatalízis termodinamikai alapjai ...................................................................................... 227 8.5. Az enzimkatalízis molekuláris mechanizmusa ............................................................................... 234 9. 8.5.1. Fémion katalízis ....................................................................................................................... 234 8.5.2. Általános sav-bázis katalízis .................................................................................................... 237 8.5.3. Kovalens katalízis .................................................................................................................... 238 Enzimkinetika ........................................................................................................................................ 244 9.1. A Michaelis-Menten kinetika első modellje ................................................................................... 244 9.2. A Michaelis-Menten kinetika továbbfejlesztett modellje ............................................................... 248 9.3. A kezdeti sebesség értékek és a fő kinetikai paraméterek meghatározása. ..................................... 254 9.4. Enzimgátlás típusok ........................................................................................................................ 257 9.4.1. Kompetitív gátlás ..................................................................................................................... 257 9.4.2. Unkompetitív gátlás ................................................................................................................. 260 9.4.3. Kevert típusú gátlás.................................................................................................................. 261 Szénhidrátok ...................................................................................................................................... 264 10. 10.1. Monoszacharidok......................................................................................................................... 264 10.2. Diszacharidok .............................................................................................................................. 266 10.3. Poliszacharidok ............................................................................................................................ 266 10.3.1. 10.4. Glikózaminokligánok ........................................................................................................... 269 Glikokonjugátumok ..................................................................................................................... 270 10.4.1. Peptidoglikánok .................................................................................................................... 270 10.4.2. Proteoglikánok ..................................................................................................................... 271 10.4.3. Glikoproteinek ...................................................................................................................... 273 10.5. A „cukorkód” és jelentősége ....................................................................................................... 275 10.5.1. Specifikus szénhidrátkötő fehérjék: lektinek ....................................................................... 275 Lipidek és biomembránok.................................................................................................................. 279 11. 11.1. Zsírsavak és neutrális zsírok ........................................................................................................ 279 11.2. Membránalkotó lipidek................................................................................................................ 281 11.2.1. Glicerofoszfolipidek és szfingolipidek................................................................................. 282 11.2.2. Glikolipidek.......................................................................................................................... 283 11.2.3. Koleszterin ........................................................................................................................... 284 7 A dokumentum bármely részének, bármilyen módszerrel, technikával történő másolása és terjesztése tilos! © www.whyz.hu 11.2.4. Éterlipidek ............................................................................................................................ 285 Egyéb lipidek: jelátviteli molekulák, kofaktor, pigmentek ......................................................... 286 11.3. 11.3.1. Jelátviteli lipidek .................................................................................................................. 286 11.3.2. Lipofil vitaminok és származékaik ...................................................................................... 287 11.3.3. Kofaktorok, pigmentek egyéb lipidek .................................................................................. 288 11.4. A lipidek vizsgálati módszerei .................................................................................................... 289 11.5. Biomembránok ............................................................................................................................ 290 11.5.1. A biomembránok általános tulajdonságai ............................................................................ 290 11.5.2. Membránfehérjék és szerepük .............................................................................................. 292 11.5.2.1. A membránfehérjék szerkezeti típusai ............................................................................. 293 11.5.2.2. A membránfehérjék funkcionális típusai: pumpák és transzporterek .............................. 297 12. Nukleinsavak...................................................................................................................................... 301 12.1. A nukleinsavak kémiai felépítése ................................................................................................ 301 12.2. A nukleinsavak örökítő szerepének bizonyítása .......................................................................... 311 12.2.1. A Griffith-kísérlet ................................................................................................................. 311 12.2.2. Az Avery-MacLeod-McCarty kísérlet ................................................................................. 312 12.2.3. A Hershey-Chase kísérlet ..................................................................................................... 313 12.2.4. A Chargaff szabályok ........................................................................................................... 315 A DNS térszerkezetének Watson-Crick modellje ....................................................................... 315 12.3. 12.3.1. A Watson-Crick modell megalkotásának rövid története .................................................... 315 12.3.2. A Watson-Crick modell részletes ismertetése ...................................................................... 317 12.3.3. A komplementaritás következménye ................................................................................... 320 12.3.4. A Watson-Crick modellt igazoló biofizikai mérések ........................................................... 321 12.3.5. A DNS magasabbrendű szerkezeti formái ........................................................................... 324 Replikáció (DNS szintézis) és DNS-hibajavítás ................................................................................ 335 13. 13.1. A centrális dogma ........................................................................................................................ 335 13.2. A DNS replikációval kapcsolatos alapvető kérdések .................................................................. 336 13.3. A Meselson-Stahl kísérlet: a DNS replikáció szemikonzervatív................................................. 337 13.4. A Cairns-kísérlete: az origó és a replikációs villa kimutatása ..................................................... 340 13.5. A DNS szintézis kémiája ............................................................................................................. 343 13.6. Az Okazaki-fragmentumok ......................................................................................................... 344 13.7. DNS-polimerázok ........................................................................................................................ 345 13.8. A replikáció iniciációs fázisa ....................................................................................................... 350 13.9. A replikáció elongációs fázisa ..................................................................................................... 351 13.10. A replikáció terminációs fázisa ................................................................................................... 354 13.11. A prokarióta és eukarióta replikáció összevetése ........................................................................ 356 13.12. DNS hibajavítás ........................................................................................................................... 357 13.12.1. Az Ames-teszt ...................................................................................................................... 359 13.12.2. Mutáció típusok .................................................................................................................... 360 13.12.2.1. Hibás bázispárok ............................................................................................................ 360 13.12.2.2. Bázis dezaminálás .......................................................................................................... 361 8 A dokumentum bármely részének, bármilyen módszerrel, technikával történő másolása és terjesztése tilos! © www.whyz.hu 13.12.2.3. Bázis alkilálás ................................................................................................................. 362 13.12.2.4. Depurinálódás, depirimidinálódás .................................................................................. 364 13.12.2.5. Pirimidin dimerek keletkezése ....................................................................................... 364 13.12.3. A fő DNS hibajavító mechanizmusok.................................................................................. 365 13.12.3.1. Hibás bázispárosodás kijavítása közvetlenül a replikáció után (mismatch repair) ........ 365 13.12.3.2. Bázis-eltávolító javítás (base-excision repair)............................................................... 368 13.12.3.3. Nukleotid-eltávolító javítás ............................................................................................ 370 13.12.3.4. Közvetlen bázisjavítás .................................................................................................... 370 Transzkripció (RNS szintézis) ........................................................................................................... 373 14. 14.1. A transzkripció és a replikáció hasonló vonásai .......................................................................... 374 14.2. A prokarióta RNS-polimeráz, a prokarióta transzkripció iniciációs fázisa ................................. 375 14.3. A transzkripció elongációs fázisa ................................................................................................ 380 14.4. A transzkripció terminációs fázisa .............................................................................................. 382 14.5. A prokarióta és eukarióta transzkripció összevetése ................................................................... 383 14.5.1. Fő különbségek a prokarióta és az eukarióta mRNS keletkezésének szabályozásában ....... 385 Az eukarióta RNS-polimeráz II működése .................................................................................. 385 14.6. 14.6.1. Az eukarióta RNS-polimeráz II és a preiniciációs komplex ................................................ 386 14.7. Transzkripció gátlószerei ............................................................................................................. 389 14.8. Az eukarióta gének mozaikos felépítése ..................................................................................... 390 14.9. Splicing mechanizmusok ............................................................................................................. 393 14.9.1. Az I. és II. csoport, az önhasító intronok (self-splicing) ...................................................... 393 14.9.2. A III. csoport és a spliceoszómák......................................................................................... 394 14.10. Az alternatív splicing ................................................................................................................... 397 14.11. Az eukarióta mRNS 5’-végének processzálása ........................................................................... 397 14.12. Az eukarióta mRNS 3’ végének processzálása ........................................................................... 398 14.13. A riboszómális RNS-ek érése prokariótákban és eukariótákban................................................. 399 14.14. A tRNS-ek érése prokariótákban és eukariótákban ..................................................................... 401 A genetikai kód feltörése ................................................................................................................... 404 15. 15.1. A genetikai kód megfejtését megalapozó ismeretek ................................................................... 404 15.1.1. A fehérjeszintézis helyének azonosítása .............................................................................. 404 15.1.2. Az adapter RNS (tRNS) azonosítása.................................................................................... 405 15.1.3. Az információt közvetítő, hírvivő RNS (mRNS) azonosítása ............................................. 406 15.1.4. A genetikai kód triplet voltának felismerése ........................................................................ 407 15.1.5. A kód nem átfedő ................................................................................................................. 408 15.1.6. Egyetlen érvényes leolvasási keret van ................................................................................ 409 15.2. A genetikai kód feltöréséhez vezető kísérletek ........................................................................... 409 15.2.1. Az első tripletek jelentésének feltárása mesterséges homopolimer RNS-ekkel .................. 409 15.2.2. A random nukleotid keveréses módszer............................................................................... 410 15.2.3. Szintetikus trinukleotid módszer – Nirenberg-Leder kísérlet .............................................. 411 15.2.4. Khorana repetitív ismétlődéseket tartalmazó szintetikus RNS módszere ............................ 412 15.3. A genetikai kódszótár szabályos szerkezete ................................................................................ 413 9 A dokumentum bármely részének, bármilyen módszerrel, technikával történő másolása és terjesztése tilos! © www.whyz.hu 15.3.1. A kodon-aminosav hozzárendelés szabályossága ................................................................ 414 15.3.2. Degenerált kód és lötyögő kodon-antikodon kapcsolat ....................................................... 416 15.4. A genetikai kód majdnem tökéletesen univerzális ...................................................................... 418 Transzláció (fehérjeszintézis) ............................................................................................................ 420 16. 16.1. A fehérjeszintézis és az mRNS-leolvasás iránya ......................................................................... 420 16.1.1. A fehérje az N-terminálistól a C-terminális felé szintetizálódik .......................................... 420 16.1.2. Az mRNS 5’3’-irányban olvasódik le .............................................................................. 421 16.2. A fehérjeszintézis első fő szakasza, az aminosavak aktiválása és tRNS-hez kötése ................... 422 16.2.1. A tRNS-ek közös tulajdonságai, és másodlagos szerkezete ................................................ 423 16.2.2. Az aminosav aktiválás lépései.............................................................................................. 425 16.2.3. A tRNS specifikus felismerése a szintetáz által ................................................................... 429 16.3. A fehérjeszintézis riboszómális szakasza .................................................................................... 430 16.3.1. A riboszómák térbeli és funkcionális felépítése ................................................................... 430 16.3.2. A transzláció lánckezdése (iniciáció) ................................................................................... 433 16.3.3. Lánchosszabbítás (elongáció) .............................................................................................. 435 16.3.3.1. Az EF-Tu szerepe ............................................................................................................. 435 16.3.3.2. A kodon-antikodon kapcsolat ellenőrzése........................................................................ 436 16.3.3.3. A peptidkötés kialakulása................................................................................................. 437 16.3.3.4. Az mRNS elmozdulása a riboszómán, a transzlokáció .................................................... 439 16.3.4. Lánczárás (termináció) ......................................................................................................... 441 16.4. Az eukarióta transzláció néhány jellegzetessége ......................................................................... 442 16.5. Transzláció gátlószerek ............................................................................................................... 443 16.6. A fehérjeszintézis energiamérlege ............................................................................................... 444 A fehérjeműködés szabályozása ........................................................................................................ 445 17. 17.1. A fehérjeműködés lényege .......................................................................................................... 445 17.2. Allosztérikus fehérjék/enzimek ................................................................................................... 448 17.2.1. Az allosztérikus fehérjék általános tulajdonságai ................................................................ 448 17.2.2. Példa egy allosztérikus enzimre: aszpartáz-transzkarbamoiláz ........................................... 450 17.3. Reverzibilis kovalens szabályozása ............................................................................................. 453 17.3.1. Reverzibilis foszforiláció ..................................................................................................... 454 17.3.2. Protein-kináz családok ......................................................................................................... 455 17.3.3. A cAMP-függő protein-kináz (protein-kináz A) működése ................................................ 456 17.4. Irreverzibilis kovalens szabályozása ........................................................................................... 458 17.4.1. 17.5. Fehérjék aktiválása proteolitikus hasítással ......................................................................... 459 Fehérje izoformák, izoenzimek ................................................................................................... 461 A génexpresszió szabályozása ........................................................................................................... 463 18. 18.1. A génexpresszió szabályozás általános elvei............................................................................... 463 18.1.1. A transzkripciós faktorok DNS-felismerése ........................................................................ 465 18.1.1.1. A hélix-kanyar-hélix domén (motívum) .......................................................................... 467 18.1.1.2. Cink-ujj domén................................................................................................................. 468 18.1.1.3. Homeodomén ................................................................................................................... 468 10 A dokumentum bármely részének, bármilyen módszerrel, technikával történő másolása és terjesztése tilos! © www.whyz.hu 18.1.1.4. Fehérje-fehérje kölcsönhatást biztosító domének transzkripciós faktorokban ................ 469 18.2. Prokarióta génexpresszió szabályozás ......................................................................................... 471 18.2.1. A lac-operon működése ........................................................................................................ 472 18.2.1.1. A lac-represszor működése .............................................................................................. 474 18.2.1.2. A lac-operon pozitív szabályozása ................................................................................... 476 18.2.2. 18.3. A Trp-operon és az attenuáció ............................................................................................. 477 Eukarióta génexpresszió szabályozás .......................................................................................... 480 18.3.1. A komplex genom komplex szabályozást igényel ............................................................... 480 18.3.2. Kromatin átrendeződés, remodellálás (remodeling) ............................................................ 481 18.3.2.1. A kromatin szerkezet génexpresszióban betöltött szerepének bizonyítékai .................... 481 18.3.2.2. A hisztonok poszttranszlációs módosításának szerepe („hiszton-kód”) .......................... 482 18.3.2.3. A remodelláló komplex működése................................................................................... 485 18.3.3. Eukarióta transzkripciós faktorok, kofaktorok, komplexek ................................................. 486 18.3.3.1. Transzkripciós kofaktorok: Mediátor komplex ................................................................ 487 18.3.3.2. A promótertől távoli DNS szabályozó elemek: enhancer, silencer ................................. 487 18.3.4. 18.4. Génexpresszió szabályozás a transzláció szintjén ....................................................................... 491 18.4.1. 18.5. Szteroid hormonok hatásmechanizmusa .............................................................................. 489 Az állatok vasion anyagcseréjében szerepet játszó mRNS-ek szabályozása ....................... 492 Szabályozott