ΒΑΣΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ ΒΙΟΛΟΓΙΑΣ & Η ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΤΗΣ Dr. ΜΙΧΜΙΖΟΣ ΔΗΜΗΤΡΗΣ

Παρουσίαση με θέμα: "ΒΑΣΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ ΒΙΟΛΟΓΙΑΣ & Η ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΤΗΣ Dr. ΜΙΧΜΙΖΟΣ ΔΗΜΗΤΡΗΣ"— Μεταγράφημα παρουσίασης:

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

2 ΠΡΩΤΕΪΝΕΣ Dr. ΜΙCHΜΙΖΟΣ, UTh-Edu

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

4 Προϊόντα Πρωτεϊνών Dr. ΜΙCHΜΙΖΟΣ, UTh-Edu

5 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

6 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

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

8 ΚΑΤΗΓΟΡΙΕΣ ΤΩΝ ΑΜΙΝΟΞΕΩΝ
Dr. ΜΙCHΜΙΖΟΣ, UTh-Edu

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

10 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

11 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

12 Επίπεδα Πρωτεϊνικής Δομής
Dr. ΜΙCHΜΙΖΟΣ, UTh-Edu

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

14 ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ ΠΡΩΤΕΪΝΩΝ
Dr. ΜΙCHΜΙΖΟΣ, UTh-Edu

15 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

16 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

17 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

18 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

19 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

20 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

21 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

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

23 ΡΙΒΟΣΩΜΙΚΕΣ ΥΠΟΜΟΝΑΔΕΣ
Dr. ΜΙCHΜΙΖΟΣ, UTh-Edu

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

25 ΔΟΜΗ tRNA Dr. ΜΙCHΜΙΖΟΣ, UTh-Edu

26 Γενετικός Κώδικας Dr. ΜΙCHΜΙΖΟΣ, UTh-Edu

27 Μετάφραση: Έναρξη Dr. ΜΙCHΜΙΖΟΣ, UTh-Edu

28 Μετάφραση: Επιμήκυνση
Dr. ΜΙCHΜΙΖΟΣ, UTh-Edu

29 Μετάφραση: Λήξη Dr. ΜΙCHΜΙΖΟΣ, UTh-Edu

30 Πολυσώματα Dr. ΜΙCHΜΙΖΟΣ, UTh-Edu

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

32 ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΠΡΩΤΕΪΝΩΝ ΣΤΟ ΕΔ
Dr. ΜΙCHΜΙΖΟΣ, UTh-Edu

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

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

35 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

36 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

37 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

38 Μηχανισμός Ενζυμικής Δράσης
Dr. ΜΙCHΜΙΖΟΣ, UTh-Edu

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

40 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

41 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

42 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

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

44 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

45 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

46 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

47 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

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