3/25/2016

1

Hemijske komponente ćelije

Molekuli u ćeliji Najbitniji molekuli u ćeliji su poznati.

Putevi sinteze i razgradnje su poznati za većinu

ćelijskih konstituenata.

Hemijska energija pokreće biosintezu.

Organizacija molekula u ćeliji:

1. Atomi

2. Mali molekuli

3. Makromolekuli

4. Supramolekularni agregati

Atomi

• 95% suve mase ćelije otpada na: C (50%),

O(20%), H (10%), N (10%), P (4%), S (1%)

• Na, K, Cl, Ca, Fe, Zn –svaki prisutan manje od 1%

Molekularna mimikrija

3/25/2016

2

Mali molekuli (MW = 100 - 1000)

• Ćelije sadrže 70% vode,

• Oko 30% su organske komponente

“Voda je kolevka života”

Osobina Objašnjenje Primer

Kohezija H-veze drže zajedno

molekule vode

Lišće povlači vodu iz korena; seme

bubri i klija

Visoka polarnost Voda privlači jone i polarne

molekule i rastvara ih

Mnoge vrste molekual se slobodno

kreću u ćeliji, dozvoljavajući različite

hemijske reakcije

Visoki toplotni

kapacitet

H-veze mogu da apsorbuju i

otpuste veliku količinu toplote

Voda služi kao stabilizator

temperature

Rastvarač koji znači -ŽIVOT

hidrofilni hidrofobni

Izomeri

Molekuli istog atomskog sastava ali različitog rasporeda

atoma u prostoru.

Strukturni izomeri su vrsta izomera kod kojih su atomi na

različit način međusobno spojeni, a nastaju zbog

sposobnosti C atoma međusobno formira jednostruke,

dvostruke i trostruke kovalentne veze.

3/25/2016

3

Geometrijski izomeri imaju ista

kovalentna partnerstva ali se

razlikuju u prostornom rasporedu.

Izomeri

Enantiomeri

su stereoizomeri koji se odnose

kao predmet i lik u ogledalu i

ujedno se ne mogu međusobno

preklopiti.

Funkcionalne grupe

Najznačajnije funkcionalne grupe:

Hidroksilana –OH

Karbonilna >C=O

Karboksilna –COOH

Amnio –NH2

Sulfhidrlna –SH

Fosfatna –PO4

Četiri glavne klase malih molekula

• Amino kiseline

• Subjedinice proteina

• 20 amino kiselina

• Bočna grupa amino

kiselina određuju

prirodu amino kiselina i

diktiraju strukturu

proteina(nepolarne,

polarne i naelektrisane)

• Nikleotidi

• Baza (adenin, citozin,timin, guanin, uracil) + sugar + fosfat

• Subjedinice of DNK i RNK

• ATP – glavni izvor energije

Četiri glavne klase malih molekula

3/25/2016

4

Četiri glavne klase malih molekula

• Šećeri

• Monosaharidi (npr.

Glukoza ili riboza)

• Disaharidi

• Oligosaharidi

• Šećeri su subjedinice

polisaharida (celuloza,

glikogen, skrob)14

Četiri glavne klase malih molekula

• Lipidi

• Masne kiseline, trigliceridi, steroidi, ulja, masti, hormoni

Makromolekuli (MW 1000 - 1,000,000)

Sastavljeni od subjedinica povezanih

kovalentnim vezama

3/25/2016

5

Proteini: stvaranje peptidne veze 20 amino kiselina mogu se kategorizovati

na osnovu bočne grupe u 4 kategorije:

nepolarne, polarne, bazne i kisele.

Konformacija (oblik) proteina određen je

AA sekvencom

Sva 3 tipa nekovalentnih veza učestvuju u sklapanju proteina

Konformacija (oblik) proteina određen je

AA sekvencom

• Vodonične veze igrajnu glavnu ulogu u savijanju polipeptidnog

lanca

3/25/2016

6

Proteini mogu imati različite oblike Složenost građe proteina

Primarna => sekundarna => tercijarna => kvartarna struktura

(sekvenca AA) (lokalno sklapanje) (usložnjavanje SS) (dve ili više subjedinica)

Primarna struktura proteina je linearni redosled

AA

- Ala - Glu - Val - Thr - Asp - Pro - Gly -

Sekundarna struktura je srž arhitekture

proteina

3/25/2016

7

Sekundarna struktura je srž arhitekture

proteina

Motiv je karakteristična kombinacija elemenata

sekundrane strukture ( npr. β α β motiv, β bačva itd.)

Sklapanje polipeptidnih lanaca daje

tercijarnu strukturu proteina

Interakcijama između više polipeptidnih

lanaca nastaje kvartarna struktura

Proteinski domeni su moduli iz kojih su

izgrađeni veći proteini

3/25/2016

8

Promena u redosledu AA

29

Denaturacija i renaturacija proteina

30

Uloga proteina

• Kataliza (enzimi)

• Odbrana (Imunoglobulini)

• Ćelijsko prepoznavanje (receptori, MHC)

• Transport (Hb, Mb, citohrom)

• Membranski transport (Na/K pumpa, jonske pumpe)

• Strukturna (kolgen, keratin, fibrin, elastin)

• Pokret (aktin, miozin)

• Osmoregulacija ( serumski albumin)

• Regulacija ekspresije gena ( represor)

• Fiziološka ( hormoni: insulin, vazopresin, oksitocin..)

• Depoi ( AK, jona npr. feritrin, kalmodulin, kazein)31

Enzimi

• Biološki katalizatori.

• Smanjenje Ea

32

3/25/2016

9

Modeli ES interakcije

33

A) Ključ-brava

B) Indukovano uklapanje

Koenzimi

Koenzim Vitamin Hemijska reakcija

NAD +;NADP+ Niacin Oksido-redukcija

FAD Riboflavin (B2) Oksido-redukcija

Tiamin-pirofosfat Tiamin(B1) Prenos aldehidne grupe

CoA Pantotenat Prenos acilne grupe

Biotin Biotin Karboksilacija

Piridokasal fosfat Piridoksal (B6) transaminacija

34

Regulacija enzimske aktivnosti

• Mehanizam povratne sprege

• Alosterična regulacija

• Fosforilacija

35

Alosterična regulacija

36

3/25/2016

10

Fosforilacija proteina

37