ΒΑΣΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ ΒΙΟΛΟΓΙΑΣ & Η ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΤΗΣ Dr. ΜΙΧΜΙΖΟΣ ΔΗΜΗΤΡΗΣ ΠΑΙΔΑΓΩΓΙΚΟ TMHMA ΔΗΜΟΤΙΚΗΣ ΕΚΠΑΙΔΕΥΣΗΣ ΣΧΟΛΗ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΑΝΘΡΩΠΟΥ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΙΑΣ Dr. ΜΙCHΜΙΖΟΣ, UTh-Edu Dr. ΜΙΧΜΙΖΟΣ: 2005-2006

ΠΡΩΤΕΪΝΕΣ Dr. ΜΙCHΜΙΖΟΣ, UTh-Edu

ΓΕΝΙΚΑ Προϊόντα έκφρασης της Γενετικής Πληροφορίας Κωδικοποιούνται: από ΓΟΝΙΔΙΑ Περιγράφονται : από το ΜΒ (kDa) Dr. ΜΙCHΜΙΖΟΣ, UTh-Edu

Προϊόντα Πρωτεϊνών Dr. ΜΙCHΜΙΖΟΣ, UTh-Edu

ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΕΣ ΠΡΩΤΕΪΝΩΝ Ένζυμα : κατάλυση πολλών κυτ. Αντιδράσεων Κυτταροσκελετός: Δομική σταθερότητα & Κίνηση Διαπερατότητα Μεμβρανών (μεταβολίτες, αέρια, ορμόνες) Επικοινωνία : Ορμόνες & Νευροδιαβιβαστές Γονιδιακή Ρύθμιση  Κυτταρική Διαφοροποίηση Κυτταρική Αναγνώριση  Οργάνωση σε Ιστούς Ρύθμιση Συγκεντρώσεων Μεταβολιτών Μεταβολισμός : Αναπνοή & Φωτοσύνθεση Άμυνα : Αντισώματα Dr. ΜΙCHΜΙΖΟΣ, UTh-Edu

ΔΟΜΗ ΠΡΩΤΕΪΝΩΝ Πολυμερή ΑΜΙΝΟΞΕΩΝ Σε pH=7.0 : ΑΜΙΝΟΜΑΔΑ : (+) & ΚΑΡΒΟΞΥΛΟΜΑΔΑ: (-) ΠΟΛΙΚΑ Αμινοξέα : Υδρόφιλα  ΔΙΑΛΥΤΑ σε Η2Ο ΜΗ-ΠΟΛΙΚΑ Αμινοξέα: Υδρόφοβα  ΑΔΙΑΛΥΤΑ στο Η2Ο Dr. ΜΙCHΜΙΖΟΣ, UTh-Edu

ΔΟΜΗ ΑΜΙΝΟΞΕΩΣ H NΗ2- C -COOH R Dr. ΜΙCHΜΙΖΟΣ, UTh-Edu

ΚΑΤΗΓΟΡΙΕΣ ΤΩΝ ΑΜΙΝΟΞΕΩΝ Dr. ΜΙCHΜΙΖΟΣ, UTh-Edu

Ο ΠΕΠΤΙΔΙΚΟΣ ΔΕΣΜΟΣ H O H H H O ΝΗ2-C-C-OH H-N-C-COOH NH2-C-C NH-C-COOH R1 R2 R1 R2 Ολιγοπεπτίδια & Πολυπεπτίδια (<50 αμινοξέα) 1ταγής, 2ταγής, 3ταγής & 4ταγής δομή Dr. ΜΙCHΜΙΖΟΣ, UTh-Edu

ΟΡΓΑΝΩΣΗ ΠΡΩΤΕΪΝΩΝ Α. ΠΡΩΤΟΤΑΓΗΣ ΔΟΜΗ : Α. ΠΡΩΤΟΤΑΓΗΣ ΔΟΜΗ : Αλληλουχία Αμινοξέων με ΠΕΠΤΙΔΙΚΟ ΔΕΣΜΟ Β. ΔΕΥΤΕΡΟΤΑΓΗΣ ΔΟΜΗ: Τυχαία περιέλιξη στο χώρο α-έλικα ή Σταθεροί Δεσμοί Υδρογόνου β-πτυχωτή επιφάνεια Dr. ΜΙCHΜΙΖΟΣ, UTh-Edu

Υδρόφοβες αλληλεπιδράσεις συνδυασμός α-ελίκων Γ. ΤΡΙΤΟΤΑΓΗΣ ΔΟΜΗ : Υδρόφοβες αλληλεπιδράσεις συνδυασμός α-ελίκων (μεταξύ Μη-Πολικών αμινοξέων) & β-πτυχωτών επιφαν. Δισουλφιδικοί δεσμοί Δ. ΤΕΤΑΡΤΟΤΑΓΗΣ ΔΟΜΗ : Αφορά πρωτεΐνες με περισσότερες από μία Πολυπεπτιδικές αλυσίδες πχ: αιμοσφαιρίνη (4+4), αιμοσυγκολλητίνη (3) Ε. ΜΑΚΡΟΜΟΡΙΑΚΕΣ ΣΥΝΑΘΡΟΙΣΕΙΣ: πχ: καψίδιο ιών, οκταμερή πυρηνικών πόρων, δέσμες ινιδίων ακτίνης Dr. ΜΙCHΜΙΖΟΣ, UTh-Edu

Επίπεδα Πρωτεϊνικής Δομής Dr. ΜΙCHΜΙΖΟΣ, UTh-Edu

ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ ΠΡΩΤΕΪΝΩΝ Η ΧΩΡΟΔΙΑΤΑΞΗ ΕΞΑΣΦΑΛΙΖΕΙ ΤΗ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ Α. ΙΝΩΔΕΙΣ Πρωτεΐνες  επιμήκεις ίνες μη-υδατοδιαλυτές Β. ΣΦΑΙΡΙΚΕΣ Πρωτεΐνες  συμπαγείς μάζες υδατοδιαλυτές Dr. ΜΙCHΜΙΖΟΣ, UTh-Edu

ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ ΠΡΩΤΕΪΝΩΝ Dr. ΜΙCHΜΙΖΟΣ, UTh-Edu

α-ΕΛΙΚΑ Το καρβονυλικό ΟΞΥΓΟΝΟ σε ΔΥ με το Υδρογόνο του αμινοομάδας Η α-έλικα αποκτά κάποια ΠΟΛΙΚΟΤΗΤΑ Τα αμινοξικά κατάλοιπα σχηματίζουν μία ΚΥΛΙΝΔΡΙΚΗ ΔΟΜΗ (με τις ομάδες R εξωτερικά): - ΥΔΡΟΦΟΒΗ - ΥΔΡΟΦΙΛΗ - ΑΜΦΙΦΙΛΗ Dr. ΜΙCHΜΙΖΟΣ, UTh-Edu

β-ΠΤΥΧΩΤΗ ΕΠΙΦΑΝΕΙΑ Από β-αλυσίδες σε ΑΝΤΙ-/ΠΑΡΑΛΛΗΛΗ διάταξη ΔΥ μεταξύ γειτονικών β-αλυσίδων Επίσης εμφανίζουν κάποια ΠΟΛΙΚΟΤΗΤΑ (ανάλογα με την κατεύθυνση των ΠΔ) Dr. ΜΙCHΜΙΖΟΣ, UTh-Edu

ΠΕΡΙΣΤΡΟΦΕΣ Κατασκευές σχήματος U από 3-4 κατάλοιπα Βρίσκονται στην ΕΠΙΦΑΝΕΙΑ πρωτεϊνών όπου σταθεροποιούνται με ΔΥ Συχνότερα αμινοξέα:- ΓΛΥΚΙΝΗ (R=H) - ΠΡΟΛΙΝΗ (R:συστροφές) Dr. ΜΙCHΜΙΖΟΣ, UTh-Edu

ΣΥΝΘΕΤΗ ΕΛΙΚΑ Μία πολύπλοκη κατασκευή από 2,3 ή 4 αμφίφιλες έλικες που αλληλεπιδρούν μέσω των ΥΔΡΟΦΟΒΩΝ περιοχών τους Οι περιοχές αυτές “Θηλυκώνουν” η μία στην άλλη Dr. ΜΙCHΜΙΖΟΣ, UTh-Edu

ΕΛΙΚΑ – ΑΓΚΥΛΗ - ΕΛΙΚΑ Χαρακτηρίζεται από την παρουσία ΣΥΓΚΕΚΡΙΜΕΝΩΝ ΥΔΡΟΦΙΛΩΝ Αμινοξέων σε ΣΥΓΚΕΚΡΙΜΕΝΕΣ Θέσεις Τα άτομα Ο στις θέσεις αυτές δεσμεύουν Ca++ (με ΔΥ) Dr. ΜΙCHΜΙΖΟΣ, UTh-Edu

ΔΑΚΤΥΛΟΣ ΨΕΥΔΑΡΓΥΡΟΥ 3 Δευτεροταγείς δομές: 1 α-έλικα 2 β-νήματα που σχηματίζουν ΔΑΚΤΥΛΟΕΙΔΕΣ σχήμα & συγκρατούνται από ένα ιόν Zn++ Συναντάται σε πρωτεΐνες που σχετίζονται με DNA & RNA Dr. ΜΙCHΜΙΖΟΣ, UTh-Edu

ΜΕΤΟΥΣΙΩΣΗ ΠΡΩΤΕΪΝΩΝ Μεταβολή της ΘοC ή του pH πέρα από τα όρια αντοχής της πρωτεϊνικής δομής οδηγεί στην ΜΕΤΟΥΣΙΩΣΗ: απώλεια ΔΟΜΗΣΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ Οφείλεται στην καταστροφή των ΔΥΝΑΜΕΩΝ της ΔΕΥΤΕΡΟΤΑΓΗΣ ΔΟΜΗΣ Dr. ΜΙCHΜΙΖΟΣ, UTh-Edu

ΠΡΩΤΕΪΝΟΣΥΝΘΕΣΗ Η Γενετική Πληροφορία περιέχεται σε Γονίδια Μετά την Μεταγραφή και την ωρίμανση του mRNA γίνεται η ΜΕΤΑΦΡΑΣΗ στα ΡΙΒΟΣΩΜΑΤΑ Dr. ΜΙCHΜΙΖΟΣ, UTh-Edu

ΡΙΒΟΣΩΜΙΚΕΣ ΥΠΟΜΟΝΑΔΕΣ Dr. ΜΙCHΜΙΖΟΣ, UTh-Edu

ΜΕΤΑΦΡΑΣΗ Στόχος : έκφραση Γενετικής Πληροφορίας Στόχος : έκφραση Γενετικής Πληροφορίας Μηχανισμός: ΣΥΜΠΛΗΡΩΜΑΤΙΚΟΤΗΤΑ κωδικωνίων (mRNA) με αντικωδικώνια (tRNA)+αμινοξέα Λόγος : παραγωγή ΠΡΩΤΕΪΝΩΝ Dr. ΜΙCHΜΙΖΟΣ, UTh-Edu

ΔΟΜΗ tRNA Dr. ΜΙCHΜΙΖΟΣ, UTh-Edu

Γενετικός Κώδικας Dr. ΜΙCHΜΙΖΟΣ, UTh-Edu

Μετάφραση: Έναρξη Dr. ΜΙCHΜΙΖΟΣ, UTh-Edu

Μετάφραση: Επιμήκυνση Dr. ΜΙCHΜΙΖΟΣ, UTh-Edu

Μετάφραση: Λήξη Dr. ΜΙCHΜΙΖΟΣ, UTh-Edu

Πολυσώματα Dr. ΜΙCHΜΙΖΟΣ, UTh-Edu

Μεταγραφή & Μετάφραση σε Προκαρυωτικά Dr. ΜΙCHΜΙΖΟΣ, UTh-Edu

ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΠΡΩΤΕΪΝΩΝ ΣΤΟ ΕΔ Dr. ΜΙCHΜΙΖΟΣ, UTh-Edu

ΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΣ ΕΝΕΡΓΗΣ ΠΡΩΤΕΪΝΗΣ ΜΕ ΑΠΟΚΟΠΗ ΕΝΔΙΑΜΕΣΟΥ ΟΛΙΓΟΠΕΠΤΙΔΙΟΥ Dr. ΜΙCHΜΙΖΟΣ, UTh-Edu

ΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΣ ΕΝΕΡΓΗΣ ΠΡΩΤΕΪΝΗΣ ΜΕ ΑΠΟΚΟΠΗ ΑΚΡΑΙΩΝ ΟΛΙΓΟΠΕΠΤΙΔΙΩΝ Dr. ΜΙCHΜΙΖΟΣ, UTh-Edu

ΕΝΖΥΜΑ & ΣΥΝΕΝΖΥΜΑ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ : η ΚΑΤΑΛΥΣΗ Οργανικών αντιδράσεων ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ : η ΚΑΤΑΛΥΣΗ Οργανικών αντιδράσεων ΧΡΗΣΗ : πολλαπλή (ΔΕΝ καταναλώνονται) ΕΞΕΙΔΙΚΕΥΣΗ: - είδος κυττάρου - σημείο κυττάρου - χημική αντίδραση Dr. ΜΙCHΜΙΖΟΣ, UTh-Edu

ΕΙΔΙΚΗ ΔΡΑΣΗ ΕΝΖΥΜΩΝ Επιταχύνουν τις αντιδράσεις x106-1012 ΕΠΙΤΑΧΥΝΟΥΝ τις αντιδράσεις ΜΕΙΩΝΟΝΤΑΣ ΤΗΝ ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΕΝΕΡΓΟΠΟΙΗΣΗΣ (: ΑΥΞΑΝΟΝΤΑΣ την ΠΙΘΑΝΟΤΗΤΑ ΕΝΕΡΓΩΝ ΚΡΟΥΣΕΩΝ) [Οι ανόργανοι καταλύτες συνήθως απαιτούν ΥΨΗΛΕΣ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΕΣ] ΔΕΝ καταλύουν αντιδράσεις που δεν επρόκειτο να πραγματοποιηθούν Dr. ΜΙCHΜΙΖΟΣ, UTh-Edu

Ενεργό Κέντρο Ενζύμου Ειδική Θέση της Πολυπεπτιδικής αλυσίδας Χαρακτηριστικό ΣΧΗΜΑ & ΠΛΕΥΡΙΚΕΣ ΟΜΑΔΕΣ 2 ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΚΕΣ ΠΕΡΙΟΧΕΣ: (σε συνέχεια ή σαφώς διαχωρισμένες) (1) Περιοχή δέσμευσης ΥΠΟΣΤΡΩΜΑΤΟΣ ΑΝΤΙΔΡΑΣΗΣ (2) Περιοχή ΚΑΤΑΛΥΣΗΣ για το ΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟ του ΠΡΟΪΟΝΤΟΣ Οι χημικές αλληλεπιδράσεις ΥΠΟΣΤΡΩΜΑΤΟΣ & ΑΜΙΝΟΞΕΩΝ ΕΝΕΡΓΟΥ ΚΕΝΤΡΟΥ μειώνουν την Ενέργεια Ενεργοποίησης Dr. ΜΙCHΜΙΖΟΣ, UTh-Edu

Μηχανισμός Ενζυμικής Δράσης Dr. ΜΙCHΜΙΖΟΣ, UTh-Edu

Ένζυμα: Η Δομή  Λειτουργία Dr. ΜΙCHΜΙΖΟΣ, UTh-Edu

Παράγοντες που Επηρεάζουν τις Ενζυμικές Αντιδράσεις Α. ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑ: Για κάθε ένζυμο υπάρχει ΑΡΙΣΤΗ ΘοC δράσης Πέραν αυτής υπολειτουργούν ή αδρανοποιούνται ΓΕΝΙΚΑ: ΘοC  ΕΠΙΤΑΧΥΝΣΗ αντίδρασης (αλλά: υπερβολική ΘοC  ΜΕΤΟΥΣΙΩΣΗ) Dr. ΜΙCHΜΙΖΟΣ, UTh-Edu

Όμοια, υπάρχει ΑΡΙΣΤΟ pH δράσης Εξαρτάται από την ΚΑΤΑΛΥΟΜΕΝΗ ΑΝΤΙΔΡΑΣΗ το ΕΙΔΟΣ ΤΩΝ ΚΥΤΤΑΡΩΝ & τον ΙΣΤΟ Γ. ΣΥΓΚΕΝΤΡΩΣΗ ΥΠΟΣΤΡΩΜΑΤΟΣ : - Γενικά όσο αυξάνεται η συγκέντρωση τόσο αυξάνεται και η ταχύτητα Dr. ΜΙCHΜΙΖΟΣ, UTh-Edu

ΚΙΝΗΤΙΚΗ ΤΩΝ ΕΝΖΥΜΩΝ Km : η σταθερά Michaelis Vmax: η ΜΕΓΙΣΤΗ ενζυμική ταχύτητα σε κατάσταση κορεσμού Δέσμευση Κατάλυση Απελευθέρωση E + S ES EP E + P Όπου: Ε= ένζυμο, S= υπόστρωμα & P= προϊόν Dr. ΜΙCHΜΙΖΟΣ, UTh-Edu

Εξίσωση Michaelis - Menten K1 K3 E + S ES E + P K2 V = Vmax [S] / Km+[S] όπου: Km= K1/K2 Dr. ΜΙCHΜΙΖΟΣ, UTh-Edu

Μελέτης της Εξίσωσης Michaelis - Menten Η Vmax επιτυγχάνεται αν η συγκέντρωση [S] είναι πολύ μεγάλη Η V μεταβάλλεται αναλογικά με την [S] Αν η Km=[S], τότε V=Vmax/2 Dr. ΜΙCHΜΙΖΟΣ, UTh-Edu

ΑΝΑΣΤΟΛΕΙΣ ΕΝΖΥΜΩΝ ΜΗ ΑΝΑΣΤΡΕΨΙΜΗ: καταστροφή των λειτουργικών ομάδων του ενεργού κέντρου του ενζύμου ΑΝΑΣΤΡΕΨΙΜΗ : Α. ΣΥΝΑΓΩΝΙΣΤΙΚΗ δέσμευση του ενεργού κέντρου του ενζύμου Β. ΜΗ-ΣΥΝΑΓΩΝΙΣΤΙΚΗ μείωση ή αναστολή της ικανότητας του ενεργού κέντρου λόγω προσθήκης σε ΔΙΑΦΟΡΕΤΙΚΗ ΘΕΣΗ Dr. ΜΙCHΜΙΖΟΣ, UTh-Edu

Γ. ΕΝ ΜΕΡΗ ΣΥΝΑΓΩΝΙΣΤΙΚΗ: αναστολή της ικανότητας κατάλυσης λόγω της δέσμευσης μορίου-ΑΝΑΣΤΟΛΕΑ τόσο από το Υπόστρωμα όσο και από το Ενζύμο (με διαφορετική σταθερά) Δ. ΑΣΥΝΑΓΩΝΙΣΤΗ: αναστολή της ικανότητας κατάλυσης λόγω της δέσμευσης του αναστολέα πάνω στο Υπόστρωμα που ΗΔΗ ΒΡΙΣΚΕΤΑΙ ΣΤΟ ΕΝΕΡΓΟ ΚΕΝΤΡΟ του Ενζύμου Dr. ΜΙCHΜΙΖΟΣ, UTh-Edu

ΣΥΝΕΝΖΥΜΑ & ΣΥΜΠΑΡΑΓΟΝΤΕΣ Πολλά ένζυμα απαιτούν την παρουσία ΙΧΝΟΣΤΟΙΧΕΙΩΝ ή ΣΥΜΠΑΡΑΓΟΝΤΩΝ ΕΝΖΥΜΩΝ, δηλ. ειδικών προσθετικών ομάδων Αν πρόκειται για ΟΡΓΑΝΙΚΑ μόρια τότε ονομάζονται ΣΥΝΕΝΖΥΜΑ ΟΛΟΕΝΖΥΜΟ = ΕΝΖΥΜΟ + ΣΥΝΕΝΖΥΜΟ ΑΠΟΕΝΖΥΜΟ = ΕΝΖΥΜΟ χωρίς ΣΥΝΕΝΖΥΜΟ Dr. ΜΙCHΜΙΖΟΣ, UTh-Edu

ΤΕΛΟΣ 3ης ΔΙΑΛΕΞΗΣ 2ο Κεφ. - σελ. 17-34 Dr. ΜΙCHΜΙΖΟΣ, UTh-Edu