Successfully reported this slideshow.
We use your LinkedIn profile and activity data to personalize ads and to show you more relevant ads. You can change your ad preferences anytime.

Fiziologija zivotinja uvod 2016

5,382 views

Published on

Za učenike Šeste beogradske gimnazije

Published in: Education
  • Dating for everyone is here: ❶❶❶ http://bit.ly/2F7hN3u ❶❶❶
       Reply 
    Are you sure you want to  Yes  No
    Your message goes here
  • Dating direct: ❶❶❶ http://bit.ly/2F7hN3u ❶❶❶
       Reply 
    Are you sure you want to  Yes  No
    Your message goes here

Fiziologija zivotinja uvod 2016

  1. 1. Fiziologija životinja Uvod Regulatorni mehanizmi Metabolizam Enzimi Ćelijska membrana i membranski potencijal
  2. 2. FIZIOLOGIJA • physis (priroda) i logos (nauka) • Biološka disciplina koja proučava funkcije živih organizama kao i fizičke i hemijske procese koji leže u osnovi tih funkcija. • ZADATAK: utvrđivanje zakonitosti po kojima se životni procesi odvijaju, da ih opiše i objasni, kao i da utvrđivaje regulacionih mehanizama životnih procesa • PREDMET izučavanja: svi nivoi organizacije živih sistema (ćelije, organi, organski sistemi) kao i organizam u celini
  3. 3. Discipline fiziologije • fiziologija životinja i fiziologija biljaka • FIZIOLOGIJA ŽIVOTINJA – opšta i sistemska fiziologija (osnovni principi po kojima različiti životinjski organizmi funkcionišu) – uporedna fiziologija (sličnosti i razlike između vrsta) – ekološka fiziologija (interakcije organizama sa sredinom) – evoluciona fiziologija (promene pojedinih fizioloških osobina kroz vreme i nastanah novih pod uticajem prirodne selekcije) – fiziologija čoveka • patološka fiziologija (funkcionalni poremećaji u ljudskom organizmu)
  4. 4. Veza fiziologije sa drugim naukama • Anatomija – da bi se proučili životni procesi, neophodno je poznavanje građe ćelija, organa, organizma. • Fizika i hemija – životni procesi koji se odigravaju u ćeliji i organizmu odigravaju se po zakonima fizike i hemije • npr. disanje, razmena gasova, delovanje enzima, procesi u nervnim i mišićnim ćelijama • U sistemu bioloških disciplina fiziologija je posebno povezana sa biohemijom i biofizikom.
  5. 5. Značaj fiziologije • fundamentalni (teorijski) značaj – uočavanje sličnosti i razlika između vrsta • praktični značaj – primena eksperimentalnih nalaza sa životinja na čoveka
  6. 6. Biološke adaptacije • Adaptacija – nepovratno - genetička osnova – kroz više generacija (adaptivne osobine su one koje doprinose preživljavanju, ostavljanju potomstva, produžetku vrste) • Aklimatizacija – fiziološke reakcije - povratne – prilagođavanje jedinki uslovima sredine kojima su duže izložene – povećanje intenziteta disanja ili povećana proizvodnja eritrocita usled boravka na visokim nadmorskim visinama usled nedostatka kiseonika) • Aklimacija- u laboratoriji • Trenutno prilagođavanje – promene u funkcijama pojedinih organskih sistema usled promenjenog ponašanja, većeg fizičkog napora, gladovanja, stresnih situacija (povećan br. otkucaja srca, ubrzano disanje, povećano izbacivanje mokraće)
  7. 7. Regulatori i konformisti • Problem stalnih promena mikrostaništa se rešava 1. Izbegavanjem (migracije, dnevne-noćne životinje) 2. Prilagođavanjem (konformisti i regulatori) – Gušteri – sklanjaju se od visoke temperature – Morske zvezde (osmokonformisti, volumenokonformisti) – Neki crvi (oksikonformisti) – Pustinjski skočimiš • problem: visoka temperatura i nedostatak vode • kombinacija adaptacija (migracija, noćni život, koncentrovana mokraća, suv izmet) – Kamile • problem: visoka temperatura i nedostatak vode • Povećavaju telesnu temperaturu, rezistencija na povećanu konc. uree – Sisari (termoregulatori, osmoregulatori, oksiregulatori)
  8. 8. biosfera biom ekosistem biocenoza populacija ORGANIZAM SISTEM ORGANA ORGANSKI APARAT ORGAN TKIVO ĆELIJA organele biomolekuli Nivoi organizacije živih sistema
  9. 9. Ćelija osnovna jedinica građe i funkcije svakog organizma Tkivo Viši nivo organizacije. Ćelije se integrišu u tkivo. Tkivo je grupa ćelija istog oblika, građe, funkcije i embrionalnog porekla. Organ U sastav jednog organa ulazi više vrsta tkiva. Svaki organ vrši određenu funkciju npr. pluća -razmenu gasova; bubrezi-izlučivanje; srce-cirkulaciju krvi. Organski aparat Čine organi koji su funkcionalno i anatomski povezani. Svaki organ u okviru aparata vrši određenu funkciju koja je podređena organskom aparatu. Čulo vida (oko) i čulo sluha i ravnoteže (uho). Organski sistem Organi su funkcionalno i anatomski povezani (npr. sistem organa za varenje, disanje, krvotok). Organski sistem mogu graditi organi među kojima postoji samo funkcionalna veza. Npr. endokrini sistem. Endokrine žlezde su u organizmu prostorno jako udaljene, povezuju se putem krvi koja prenosi hormone. Organizam Najviši nivo organizacije žive materije. Strukturna i funkcionalna celina. Ostvaren je visok stepen integracije svih podređenih delova. npr. poremećaj u radu jednog organa može se odraziti i na rad drugih organa a to se može odraziti na nivou organizma kao celine.
  10. 10. Integracija • Visok stepen integracije delova na nivou organa, kao i njihovo koordinirano delovanje na nivou organizma obezbeđuju dva sistema u organizmu: endokrini i nervni sistem.
  11. 11. Integracija ćelijskih funkcija uspostavlja se zahvaljujući međusobnoj ćelijskoj komunikaciji i interakciji Osnovni tipovi međućelijskih interakcija 1.Neposredna međućelijska komunikacija koja se ostvaruje između susednih ćelija. 2.Lokalna signalizacija - lokalno otpuštanje signalnih molekula koji difunduju do susednih ćelija 3.Nervne ćelije omogućavaju direktnu komunikaciju kako sa bliskim, tako i sa udaljenim ćelijama u organizmu. 4.Endokrina signalizacija- ostvaruje se posredstvom hormona .
  12. 12. Molekulski mehanizmi međućelijskih interakcija • Svi tipovi međućelijskih interakcija zahtevaju prisustvo: – signalnog molekula (primarnog glasnika) – receptorskog molekula
  13. 13. RECEPTORI: površinski (membranski) unutarćelijski Signalni molekul ne može da prođe kroz ćelijsku membranu (neurotransmiteri, faktori rasta, proteinski hormoni) Signalni molekul može da prođe kroz ćelijsku membranu (steroidni i tiroidni hormoni)
  14. 14. Interna sredina i homeostaza Klod Bernar (1813-1878) •Regulacija interne sredine u relativno uskim granicama ili težnja za održavanjem stabilnosti stanja interne sredine, naziva se HOMEOSTAZA. Homeostaza održava relativnu nezavisnost organizma od spoljašnje sredine i uslov je njegovog opstanka - Ćelijska homeostaza - Telesna homeostaza - Imunološka homeostaza - Hemostaza
  15. 15. Biološki kontrolni sistemi •Koordinirano odigravanje opštih i specijalizovanih ćelijskih funkcija, funkcija tkiva, organa i sistema organa, odnosno, odigravanje koordiniranih telesnih procesa odvija se zahvaljujući postojanju preciznih bioloških kontrolnih sistema. •Biološki kontrolni sistemi postoje na svim nivoima organizacije, od ćelijskog nivoa do nivoa organizma. Biološki kontrolni sistemi funkcionišu na principu povratne sprege.
  16. 16. Negativna povratna sprega Pozitivna povratna sprega Primer: Regulacija lučenja hormona (hipotalamus- hipofiza-žlezda) Primer: Kaskadni proces koagulacije krvi Hladnoća Prednji režanj hipofize hipotalamus Štitna žlezda Negativna povratna sprega Tireotropin Tireotropni oslobađajući faktor Tiroksin *da biste uočili efekte na slajdu preuzmite prezentaciju http://www.youtube.com/watch?v=inVZoI1AkC8
  17. 17. Hemijski sastav ćelije
  18. 18. NEORGANSKE MATERIJE •VODA •MAKROELEMENTI (98%) –kiseonik, vodonik, ugljenik, azot, fosfor, •MIKROELEMENTI (1-2%) –Sumpor, kalijum, natrijum, hlor, magnezjum, gvožđe •КАТЈОНИ –Na+, K+, Mg+, Ca++ •АНЈОНИ –Cl-, SO4--, PO4-- •ELEMENTI U TRAGOVIMA (0,01%) –jod, bakar, mangan, kobalt, cink
  19. 19. Uloge i značaj vode Ona je univerzalni rastvarač U vodi se rastvara najveći broj materija. Materije rastvorljive u vodi nazivaju se hidrofilne (vole vodu), a one koje se ne rastvaraju su hidrofobne (boje se vode). Idealni metabolički medijum Metabolizam je ukupan promet materije i energije . Sve hemijske reakcije u organizmu se odvijaju u uskom rasponu pH, između 6 i 8 (izuzetak je varenje u želucu čoveka i životinja, koje se odvija pri pH oko 2). Čista voda ima pH=7 (neutralna je). Transportna uloga vode Lako prenošenje materija koje se u njoj rastvaraju (aminokiseline, šećeri, proteini) kroz samu ćeliju i iz jedne ćelije u drugu. Voda ima ulogu i u termoregulaciji (održavanju stalne telesne temperature kod ptica i sisara). Znojenjem se snižava telesna temperatura. Oko 1,5 l vode za 24 časa čovek izgubi preko znoja. Kao bezbojna tečnost, voda propušta vidljivi deo Sunčevog spektra, a apsorbuje deo infracrvenog zračenja, pa je stoga dobar toplotni izolator. Voda učestvuje u osmoregulaciji (održavanje stalnog osmotskog pritiska) Kada u ćelijama čoveka, a pre svega u krvi, dođe do gubitka vode povećava se osmotski pritisak (pritisak soli rastvorenih u vodi), jer se povećala koncentracija soli. Krv zgusnuta za 1%, koja kroz kapilare pritiče u mozak, izvodi iz ravnoteže nervne ćelije centra u hipotalamusu. Sledi nekoliko nervnih reakcija i onda osetimo žeđ
  20. 20. ČETIRI GLAVNA TIPA MAKROMOLEKULA KOJI SE NALAZE U ĆELIJI MAKRO MOLEKUL ELEMENTI MONOMERI (Gradivni blokovi) POLIMER PRIMER ULOGA Ugljeni hidrati C, H, O Prosti šećeri (10) polisaharid skrob, glikogen, celuloza, hitin Depoi energije, strukturna (ćelijski zidovi, egzoskelet) Lipidi C, H, O Masne kiseline (10) i glicerol lipid masti, ulja, steroidi, fosfo lipidi Depoi energije, strukturna (ćelijska membrana) Proteini C, H, O, N, S Amino kiseline (20) polipeptidi Keratin, pepsin, insulin Strukturna Enzimi Hormoni Antitela Nukleinske kiseline C, H, O, P Nukleotidi (5) polinukleoti d DNA, RNA Informaciona
  21. 21. UGLJENI HIDRATI MONOSAHARIDI • TRIOZE • PENTOZE – riboza – dezoksiriboza • HEKSOZE – GLUKOZA – FRUKTOZA – galaktoza DISAHARIDI • MALTOZA • SAHAROZA • laktoza POLISAHARIDI • STRUKTURNI – CELULOZA - biljke – HITIN - životinje • REZERVNI – SKROB - biljke – GLIKOGEN - životinje
  22. 22. MASTI (LIPIDI) • Terpeni – biološki pigmenti • Prostaglandini – ćelijski glasnici TRIGLICERIDI STEROIDIFOSFOLIPIDI gradivni energetski Gradivni (ćel. membrana) Regulatorni (steroidni hormoni)
  23. 23. PROTEINI • STRUKTURNI – KERATIN • ENZIMI – AMILAZA • HORMONI – INSULIN • ANTITELA – IMUNOGLOBULINI
  24. 24. Општа структура амино киселина -R остатак има различиту структуру и особине (растворљивост, наелектрисање, елементарни састав) Карбоксилна група (-COOH) Aмино група (-NH2)
  25. 25. Aminokiseline sa nepolarnom (hidrofobnom) bočnom grupom Aminokiseline sa nenaelektrisanom (polarnom) bočnom grupom Aminokiseline sa (-) naelektrisanom (kiselom) bočnom grupom Aminokiseline sa (+) naelektrisanom (baznom) bočnom grupom IZDVAJAJU SE I: Aromatične aminokiseline: Trp, Phe, Tyr Aminokiseline sa sumporom: Met, Cys
  26. 26. Пептидна веза N- терминус С- терминус
  27. 27. PRIMARNA STRUKTURA SEKUNDARNA STRUKTURA TERCIJARNA STRUKTURA Dva ili više polipeptidna lanca KVATERNERNA STRUKTURA Uvijeni lanac - β paralelne ploče - α heliks - nepravilno klupče linearna sekvenca amino kiselina Peptidne veze vodonične veze (C=O---H-N) vodonične veze Jonske veze Disulfitne veze Van der Valsove sile i Hidrofobne interakcije
  28. 28. NUKLEINSKE KISELINE
  29. 29. Građa DNK • Molekul DNK se sastoji iz dva komplementarna lanca nukleotida, odnosno od dva polinukleotidna lanca koji se spiralno uvijaju i povezani su vodoničnim vezama. • Svaki nukleotid sastoji se iz tri molekula – pentoza desoksiriboza – azotna baza (purinske: adenin i guanin i pirimidinske: citozin i timin) – fosforna kiselina ili fosfatna grupa • Nukleotidi su povezani fosfodiestarskim vezama
  30. 30. NUKLEOTID Dezoksiribonukleotid fosfat timin dezoksiriboza
  31. 31. Komplementarno sparivanje baznih parova A adenin C citozin T timin G guanin
  32. 32. Vodonične veze Fosfodiestarske veze Dva lanca su antiparalelna
  33. 33. Građa RNK • RNK gradi 1 polinukleotidni lanac • Nukleotid RNK se sastoji od: – pentoze riboze – azotne baze (purinske: adenin i guanin; pirimidinske: citozin i uracil) – fosfatne grupe. • Postoje 3 tipa RNK: –informaciona RNK (iRNK, mRNK - messenger) –ribozomalna RNK (rRNK) –transportna RNK (tRNK)
  34. 34. Razlike molekula RNK i DNK RNK • molekul je jednolančan, • sadrži šećer ribozu u nukleotidima • umesto timina, sadrži uracil. DNK • molekul je dvolančan, • sadrži šećer dezoksiribozu u nukleotidima
  35. 35. Uloga ćelijskih organela
  36. 36. Granularni endoplazmatični retikulum Glatki endoplazmatični retikulum Jedro Ribozomi Goldžijev aparat Plazma membrana Mitohondrija Citoskelet Mikrotubule Intermedijarni filamenti Mikrofilamenti Citoskele t Bič Lizozom Centriola Peroksizom Animalna ćelija
  37. 37. ĆELIJSKE ORGANELE- UNUTRAŠNJE MEMBRANE 1.ORGANELE KOJE UČESTVUJU U PROCESIMA SINTEZE – RIBOZOMI (nisu organele jer nemaju membranu), – ENDOPLAZMATIČNI RETIKULUM, – GOLDŽIJEV KOMPLEKS
  38. 38. 2. ORGANELE U KOJIMA SE SINTETIŠE ATP: – MITOHONDRIJE 3. ORGANELE U KOJIMA SE SKLADIŠTE HIDROLITIČKI ENZIMI – LIZOZOMI I – PEROKSIZOMI
  39. 39. – ĆELIJSKI SKELET (CITOSKELET) – CENTROZOM – CENTRIOLE Kompartmani ćelije: – JEDRO (NUCLEUS) – ĆELIJSKA MEMBRANA (PLAZMA MEMBRANA)
  40. 40. Metabolizam
  41. 41. • Pod pojmom metabolizam se podrazumeva celokupan promet materije i energije u organizmu. • Obuhvata sve reakcije koje se dešavaju u organizmu
  42. 42. da omogući formiranje i degradaciju biomolekula potrebnih za specijalne funkcije pojedinih ćelija da oslobodi hemijsku energiju iz redukovanih jedinjenja da konverguje nutrijente iz spoljašnje sredine u gradivne blokove ili druge prekursore za biosintezu da povezuje gradivne blokove u makromolekule BIOLOŠKI ZNAČAJ METABOLIZMA 1 2 3 4 METABOLIZAM = + ANABOLIZAMKATABOLIZAM AMFIBOLIZAM KATABOLIZAM ANABOLIZAM
  43. 43. CIKLUS ENERGIJE PREKO ATP-a Redukovana jedinjenja Pi ATPADP TRANSPORT MEHANIČKI RAD KATABOLIZAM BIOSINTETSKI RAD O2 CO2 H2O ATP nastaje kao glavni energetski proizvod procesa razgradnje sastojaka hrane procesom oksidacije. oko 1/3 ATP-a troši se za reakcije anabolizma kretanje, mišićne kontrakcije transport materija kroz membranu ćelije dobijeni ATP se koristi za vršenje svih oblika rada u ćeliji deo energije koji se otpušta u ovim procesima se sačuva u vidu ATP- a, a ostatak se gubi u vidu toplote
  44. 44. REDUKTIVNE BIOSINTETSKE REAKCIJE NADP + Redukovana jedinjenja Oksidovana jedinjenja KATABOLIZAM NADPH + H + DIREKTNI PRENOS ENERGIJE PREKO CIKLUSA NADP /NADPH + Oksidovana jedinjenja Redukovana jedinjenja
  45. 45. ATP • ATP (adenozin-trifosfat) je glavni nosilac energije u ćeliji • Nastaje u sledećim procesima: – Fotosintetičkoj fosforilaciji (biljke, hloroplasti) – Oksidativnoj fosforilaciji (svi organizmi, mitohondrije) – Fosforilaciji na nivou supstrata • Fosfatna grupa koja se oslobodila iz ATP-a ili ADP-a, je bogata energijom i vezujući se za neko jedinjenje ona i njega obogaćuje energijom (proces se naziva fosorilacija).
  46. 46. ENZIMOLOGIJA
  47. 47. Enzimi • Enzimi su katalizatori biološkog porekla –po hemijskoj prirodi su proteini –u ćeliji obezbeđuju tok i odigravanje hemijskih reakcija • Hemijske reakcije u organizmu su inače moguće tj. mogu se odigravati bez enzima – bez enzima bi one bile spore – proizvodi tih reakcija bi se javljali u smanjenoj koncentraciji • Enzimi su jako efikasni katalizatori, u jedinici vremena izmene velike količine supstrata
  48. 48. malo istorije... • Enzimski procesi u organizmu su poznati od davnina (npr. sirenje sira, kišeljenje testa, prevođenje šire u vino). • Naziv ‘enzim’ dao je Kun 1878.godine od reči en - u i zyme - kvasac, jer je pravilno uočio da u kvascu postoji supstanca koja katalizuje reakciju vrenja. • Naučno proučavanje enzima je počelo u XIX veku kada su stvoreni temelji enzimologije tj nauke o enzimima. • Prvi enzim je izolovao Samner 1926.g. i to je ureaza u kristalnom obliku - po hemijskoj prirodi je protein. Posle su izolovani i drugi enzimi proteinske prirode.
  49. 49. Nomenklatura - ili kako dati naziv enzimu- • trivijalni nazivi: ptijalin, pepsin, tripsin, himotripsin. • sistemski nazivi: enzimu se daje naziv po imenu supstrata na koji deluje, doda se samo sufiks AZA. – ureaza koja deluje na ureu, – amilaza deluje na amilum (skrob), – arginaza deluje na arginin (aminokiselina). • najnovije preporuke: enzimu se daje naziv tako da se vidi na koji supstrat deluje i koji tip reakcije katalizuje. Npr. protein hidraza (vrši hidrolizu proteina)
  50. 50. Enzimi su svrstani u 6 grupa na osnovu hemijskih reakcija 1. Enzimi oksidoreduktaze (katalizuju oksidoredukciju između dva supstrata) 2. Hidrolaze (katalizuju hidrolizu peptidnih, estarskih, etarskih i glukoznih veza; tu spadaju proteaze i lipaze). 3. Transferaze (katalizuju prenos ili transfer funkcionalnih grupa; to su npr. aminotransferaze i fosfotransferaze) 4. Liaze (uklanjaju određenu grupu iz supstrata pri čemu supstratu ostaje dvoguba veza) 5. Izomeraze (katalizuju unutarmolekulsko preuređenje supstrata, npr. međusobno prevođenje optičkih i geometrijskih izomera - cis i trans oblik) 6. Ligaze ili sintetaze (katalizuju vezivanje dva supstrata uz utrošak ATP-a)
  51. 51. Hemijska priroda enzima • Svi enzimi su proteini ali se na osnovu složenosti građe dele na: 1.Protein enzime koji se sastoje samo od amino kiselina 2.Protein enzime sa metalnim kofaktorom, u čiji sastav ulazi metalni jon i ako se on ukloni enzim gubi aktivnost. 3.Složene enzime - jedan složeni enzim se sastoji iz apoenzima (protein) i koenzima (neproteinski deo) i naziva se još i holoenzim.
  52. 52. još o složenim enzimima • APOENZIM i KOENZIM su reverzibilno vezani i čine HOLOENZIM • ako se apoenzim i koenzim odvoje, holoenzim gubi aktivnost. • Apoenzim određuje na koji će supstrat holoenzim delovati i tip hemijske reakcije koji će katalizovati. • Koenzimi se javljaju kao prenosioci atoma i atomskih grupa koje se uklanjaju sa supstrata ili se dobijaju (npr. holoenzimi su dehidrogenaze a njihovi koenzimi su NAD i FAD). Koenzim Apoenzim Holoenzim
  53. 53. Specifičnost enzima • Enzimi su specifični što znači da deluju na tačno određene supstrate u tačno određenim reakcijama • Specifičnost vezivanja supstrata zavisi od precizno definisanog uređenja atoma u aktivnom mestu (pukotina u proteinu sa određenim bočnim grupama AK koje učestvuju u katalizi) • Specifičnost može biti: 1. Apsolutna (samo na jedno jedinjenje): npr ureaza na ureu, arginaza na arginin 2. Široka (na grupu jedinjenja slične strukture): npr. lipaze hidrolizuju estarsku vezu u lipidima između svih alkohola i masnih kiselina, a najefikasniji su ako se radi o estrima glicerola i masne kiseline.
  54. 54. model “ključ-brava” • enzim ima premodifikovano aktivno mesto (mesto vezivanja za supstrat) koje tačno odgovara strukturi supstrata
  55. 55. model “indukovanog uklapanja” • enzim nema premodifikovano mesto vezivanja za supstrat • tek u prisustvu supstrata dolazi do uklapanja http://www.youtube.com/watch?v=E2UNc5zBejc
  56. 56. • Enzimi ne VRŠE reakcije, oni ih UBRZAVAJU • E + S  ES  P + E tumačenje formule: 1. ENZIM se vezuje za SUPSTRAT (jedinjenje/a koja reaguju)  2. enzim i supstrat stupaju u prelazni kompleks ili tranziciono stanje (odigrava se reakcija)  3. rezultat reakcije je PRODUKT, a ENZIM izlazi NEIZMENJEN!!!!! MEHANIZAM ENZIMSKE REAKCIJE:
  57. 57. ( ••••••• ) - enzimom katalizovana reakcija. G - slobodna energija S - polazni supstrat P - produkt reakcije G - slobodna energija aktivacije ( ) - nekatalizovana reakcija; Shematski dijagram efekta enzima na hemijsku reakciju G Tok reakcije S P ES # G # G TRANZICIONO STANJE Enzimi smanjuju energiju aktivacije!
  58. 58. Brzina enzimske reakcije • Hemijske reakcije u ćeliji moraju se odigravati velikom brzinom kako bi se proizvodi tih reakcija javljali u dovoljnoj koncentraciji da bi se zadovoljile potrebe organizma. • Brzina enzimskih reakcija = promena koncentracije supstrata u jedinici vremena ili promena koncentracije proizvoda reakcije u jedinici vremena. • Brzina enzimskih reakcija zavisi od: 1.koncentracije enzima 2.koncentracije supstrata 3.temperature 4.pH sredine.
  59. 59. 1. Uticaj koncentracije enzima• Enzimi su veoma efikasni katalizatori • male količine enzima tranformišu velike količine supstrata u jedinici vremena (npr. 1g labfermenta može da zgruša 5 000l mleka, 1g ureaze može da razgradi 10000g uree). • Što je koncentracija enzima veća – veća je i brzina enzimske reakcije
  60. 60. 2. uticaj koncentracije supstrata • Brzina enzimskih reakcija zavisi od koncentracije kompleksa enzim- supstrat • jedno vreme sa koncentracijom supstrata raste brzina • Kada koncentracija supstrata prevaziđe koncentraciju enzima, svi molekuli enzima su u kompleksu sa supstratom i zato povećanje koncentracije supstrata ne povećava brzinu.
  61. 61. 3. uticaj temperature • Za sve enzime postoji optimalna temperatura na kojoj enzim transformiše najveću količinu supstrata i ta temperatura je 37C. – Ako se temperatura smanji ispod optimalne, brzina se smanji. – Ako se temperatura poveća iznad optimalne, brzina se takođe smanjuje. – Na temperaturi od 42 C prestaje enzimska aktivnost jer se enzimi denaturišu toplotom.
  62. 62. 4. uticaj pH • Dok je optimalna temperatura istovetna za sve enzime, optimalni pH je različit za razne enzime. • Npr. enzim amilaza koji deluje u ustima ima optimalni pH 7 (neutralna sredina) • pepsin u želudcu pH 1,5 do 2,5 (kisela sredina) • tripsin i himotripsin u tankom crevu pH oko 11 (jako bazna sredina)
  63. 63. Inhibitori enzima • To su mnoge supstance koje ometaju ili potpuno koče aktivnost enzima i na taj način sprečavaju odvijanje nekih hemijskih reakcija u organizmu. 1. Jedni se mogu vezivati za enzim na istom mestu za koje se vezuje i supstrat, i tako sprečavaju vezivanje supstrata i enzima, te koče enzimsku reakciju. 2. Drugi se ne moraju vezivati za isto mesto već za neko drugo mesto, ali kada se inhibitor veže za enzim , on toliko izmeni Inhibitori su otrovi za živa bića, npr. enzimi koji u sebi sadrže Fe mogu se inhibirati cijanidima, Co - fluoridima, oksalatima, živom i arsenom.
  64. 64. Ćelijska membrana
  65. 65. Ćelijska membrana • Ćelijska membrana izgrađena je od lipida i proteina, kojima su pridruženi polisaharidi. • Lipidi i proteini su međusobno u takvom odnosu da grade tzv. tečni mozaik • Neki proteini su potpuno uronjeni u dvosloj lipida i izviruju i na spoljašnjoj i na unutrašnjoj strani membrane (transmembranski), dok se drugi nalaze ili na spoljašnjoj ili na unutrašnjoj strani membrane (periferni). • polisaharidi se vezuju za lipide i proteine ali samo na spoljašnjoj strani ćelijske membrane.
  66. 66. Lipidi membrane • Lipidi u membrani eukariotskih ćelija mogu biti: – fosfolipidi, – glikolipidi i – holesterol. • Lipidi membrane su polarizovani (razlikuju se dva kraja – pola) – jedan kraj je hidrofilan i naziva se glava, – a drugi je hidrofoban i nazvan je rep. • Zahvaljujući tome oni formiraju dva sloja u membrani tako što se repovi grupišu u sredini, a glave se okreću prema spolja . fosfolipidi
  67. 67. Proteini membrane • Proteini membrane imaju brojne uloge: – Transportnu: nosači, jonske pumpe, jonski kanali – Enzimsku – Prenos signala: receptori -za njih se vezuju hormoni ili neurotransmiteri – Međućelijsko povezivanje: obrazovanje međućelijskih veza – Ćelijsko prepoznavanje: glikoproteini, tzv. markeri • Prema mestu koje zauzimaju u membrani proteini se mogu podeliti na: – periferne koji se nalaze sa obe strane membrane (citoplazmatične i spoljašnje strane); – integralne (nazivaju se još i transmembranski proteini) koji se delimično ili potpuno prostiru kroz membranu;
  68. 68. Transport kroz ćelijsku membranu • Materije se kroz ćelijsku membranu mogu prenositi: 1. pasivnim transportom – nasumično kretanje čestica koje je uslovljeno njihovom kinetičkom energijom, – kretanje se odvija u pravcu koncentracijskog gradijenta. 2. aktivnim transportom – Aktivni transport se odvija nasuprot koncentracijskog gradijenta, tako da je za ovaj transport potrebna hemijska energija i nosači.
  69. 69. Prosta difuzija RASTVARANJEM U LIPIDIMA • Tako prolaze CO2, O2, masne kiseline i alkoholi. • Kada ove materije dođu u dodir sa lipidnim dvoslojem membrane, odmah se rastvaraju, a zatim difunduju kroz lipidni dvosloj. Olakšana difuzija PREKO NOSAČA • Proteini koji vezuju specifične molekule (šećere, amino-kiseline) • Mehanizam prenosa zasniva se na promeni konformacije i afiniteta (spolja vezuju, promenom oblika gube afinitet i otpuštaju) KROZ PORE MEMBRANE (pasivne kanale) difunduju molekuli H2O, uree i razni joni Pore membrane predstavljaju pukotine u membrani koje su oivičene proteinima. One su put za kretanje materija rastvorljivih u vodi. Olakšana difuzija KROZ JONSKE KANALE VOLTAŽNO-ZAVISNI • Otvorenost zavisi od naelektrisanja membrane LIGAND (HEMIJSKI) – ZAVISNI • Otvorenost se reguliše nekim hemijskim molekulom (npr. neuro- transmitero m)
  70. 70. • Faktori koji određuju brzinu difuzije su veličina i naelektrisanje čestice – molekuli vode su manji od molekula uree, oni brže difunduju. – Katjoni teže prolaze zbog svog pozitivnog naelektrisanja koje se odbija sa pozitivnim naelektrisanjem proteina pore. – Katjoni sa manje pozitivnog naelektrisanja lakše prolaze (Na+ i K+ lakše prolaze od Mg2+ i Ca2+, a oni brže od feri jona: Fe3+). – Anjoni brže prolaze od katjona jer ih privlači pozitivno naelektrisanje proteina pore.
  71. 71. • Faktori od kojih zavisi dinamika olakšane difuzije: 1. Količina materije koja se prenosi olakšanom difuzijom zavisi od koncentracijskog gradijenta za tu materiju i količine raspoloživog nosača. – hormon insulin prenos glukoze ubrzava 7-10 puta, mada se ne zna kako insulin deluje: da li ubrzava vezivanje nosača i glukoze ili povećava količinu nosača u membrani. 2. veličina jona (stepen hidratacije) • Npr. hidrirani jon Na+ je za 30% veći od hidriranog jona K+, pa zato oko 100 puta teže difunduje. 3. manjak Ca u vanćelijskoj tečnosti povećava propustljivost pora. 4. hormon ADH (antidiuretični hormon) povećava promer pora.
  72. 72. Aktivni transport • Aktivni transport je transport kroz ćelijsku membranu nasuprot koncentracijskog gradijenta – zahteva energiju – nosači membrane su u isto vreme i enzimi koji razgrađuju ATP • Kroz ćelijsku membranu se aktivnim transportom razmenjuju: – Na, K, Ca, Fe, H, – neki šećeri i aminokiseline.
  73. 73. Aktivni transport Na+ i K+ “pumpa za Na+ i K+” • Na+ je ekstracelularni jon i njegova koncentracija u vanćelijskoj tečnosti je jako visoka. – Na+ se aktivnim transportom stalno izbacuje u vanćelijsku tečnost. • K+ je intracelularni jon i njegova koncentracija u ćeliji je mnogo veća nego u vanćelijskoj tečnosti. – K+ se stalno iz vanćelijske tečnosti ubacuje u ćeliju. http://www.youtube.com/watch?v=MRKgbwl8vCY
  74. 74. Mehanizam Na+ / K+ pumpe: 1. na unutrašnjoj strani membrane se Na+ vezuje za nosač Y i nastaje kompleks Na+ Y. 2. Nosač Y ima tri domena i tri mesta za vezivanje Na+ 3. kompleks Na+ Y se okreće ka spoljašnjoj strani membrane gde se Na+ otpušta u vanćelijsku tečnost, 4. nosač Y delimično menja svoju konformaciju i postaje nosač X. 5. X na spoljašnjoj strani membrane veže K+, nastaje kompleks K+X koji se kreće ka unutrašnjoj strani membrane. 6. ATP daje energiju za otpuštanje K+ u ćeliju, pri čemu će enzim ATP-aza izgrađivati ATP, a za ovaj proces neophodni su i joni Mg2+. • Za 3 jona Na prenese se 2 jona K. • Nosač je lipoprotein koji igra ulogu ATP-aze
  75. 75. • Mehanizam prenosa Na i K važan je u mnogim ćelijama i funkcionalnim sistemima organizma. • Poseban značaj ima u nervnim i mišićnim ćelijama u prenosu nervnog impulsa. • U drugim ćelijama aktivni transport Na i K sprečava bubrenje ćelije jer se zajedno sa Na iz ćelije izbacuje i voda. • Aktivni transport Na i K označen je kao K-Na pumpa.
  76. 76. Aktivni transport glukoze • Kroz neke membrane aktivnim transportom se prenosi i glukoza: kroz epitel tankog creva i epitel bubrežnih tubula. • Iz lumena creva, glukoza se aktivnim transportom prebacuje u krv, gde je njena koncentracija mnogo veća. • Zbog takvog aktivnog transporta, glukoza se ne izbacuje fecesom i mokraćom.
  77. 77. KOTRANSPORT • aktivni transport glukoze kroz neke membrane, on zavisi od akivnog transporta Na (Na/K- pumpe) jer taj proces daje energiju za aktivni transport glukoze. • Smatra se da nosač koji aktivno prenosi Na ima još jedno receptorsko mesto za glukozu. Nosač neće prenositi glukozu ako se za njega ne veže Na.
  78. 78. Aktivni transport aminokiselina • Aminokiseline se takođe aktivnim transportom prenose kroz neke organe, epitel creva i bubrežnih tubula. • Aktivni transport aminokiselina takođe zavisi od aktivnog transporta Na (tj. od energije tog sistema). • Zavisi i od nekih hormona kao što su: hormon rasta, insulin, glikokortikoidi (oni ubrzavaju aktivni transport aminokiselina u ćeliji).
  79. 79. Endocitoza • To je oblik ulaska velikih molekula i krupnih čestica u ćeliju. • Postoje 2 oblika endocitoze: 1. pinocitoza 2. fagocitoza • Pinocitoza • ćelija iz vanćelijske tečnosti uzima krupne molekule, uglavnom proteine. • Molekuli proteina koji su u vanćelijskoj tečnosti se adsorbuju na membranu, zatim se membrana na tom delu gde su se adsorbovali proteini ugiba i taj ugnuti deo membrane se odvaja u vidu pinocitoznog mehurića. • Pinocitozni mehurić se zatim spaja sa lizozomom. • Lizozom sadrži enzime koji razgrađuju proteine do aminokiselina; zatim aminokiseline pređu u citoplazmu gde se dalje koriste. • Fagocitoza • To je mehanizam kojim ćelija iz vanćelijske tečnosti uzima krupne čestice: bakterije drugih ćelija ili čestice oštećenog tkiva. • Mehanizam fagocitoze je sličan mehanizmu pinocitoze. • Čestice koje se fagocitozom uzimaju apsorbuju se na površini membrane, koja se tu ugiba i ugnuti deo se odvaja u vidu fagocitoznog mehurića. • Fagocitozni mehurić se spaja sa lizozomom koji sadrži enzim za razgradnju čestica fagocitoznog mehurića
  80. 80. Egzocitoza • To je proces suprotan endocitozi. • Karakterističan je za sekretorne ćelije koje izlučuju određene materije: ćelije endokrinih i egzokrinih žlezda. • Egzocitoza uključuje granulirani endoplazmatični retikulum (GER) i goldži-aparat. • Ribozomi GER-a sintetišu proteine koji trebaju da budu sekretovani (izlučeni) iz ćelije. • Ti proteini onda dospevaju u kanaliće endoplazmatičnog retikuluma i putem njih do goldži-aparata. • U goldži-aparatu se ti proteini okruže membranom i u vidu sekretorne granule se odvoje od goldži-aparata. • Sekretorna granula citoplazmom putuje do ćelijske membrane, gde se membrana granule spaja sa ćelijskom membranom, a proteini se izluče u vanćelijsku tečnost.
  81. 81. Membranski potencijal • Membranski potencijal postoji na ćelijskoj membrani gotovo svih ćelija. • Razlika potencijala između unutrašnje i spoljašnje strane ćelijske membrane koja tipično iznosi oko -65 mV. • Nastaje usled – različite koncenracije jona sa obe strane ćelijske membrane, kao i – različite propustljivosti ove membrane za jone. • Membranski potencijal je bitan za nastanak i prenošenje nervnih impulsa, kao i za membranski transport. mmol/l jon unutarćelijska koncentracija vanćelijska koncentracija K+ 155 5 Na+ 12 145 Mg2+ 15 2 Ca2+ 0.02 2 Cl- 4 110 HCO3 - 8 27 Neravnomerna distribucija jona
  82. 82.  Koncentracja jona kalijuma je intracelularno veoma visoka, dok je ekstracelularno niska. Usled toga se javlja veliki KONCENTRACIONI GRADIJENT i joni kalijuma prirodno teže da difunduju iz unutražnjosti ćelije u spoljašnju sredinu.  Natrijum je glavni jon ekstracelularne sredine, dok ga intracelularno ima samo u niskoj koncentraciji. Joni natrijuma prirodano teže da difunduju u unutrašnjost ćelija Membrana je u mirovanju oko 100 puta propustljivija za kalijum nego za natrijum. Uzrok- veći broj pasivnih jonskih kanala za K+ nego za Na+ Različita propustljivost membrane za jone Na+ i K + Neravnomerna distribucija jona Na+ i K +
  83. 83.  Joni kalijuma napuštaju ćeliju i odlaze u spoljašnju sredinu noseći sa sobom pozitivno naelektrisanje  Unutrašnjost ćelije postaje negativnija od spoljašnjosti i javlja se ELEKTRIČNI GRADIJENT.  K+ će izlaziti iz ćelije sve dok se ne izjednače koncentracioni i električni gradijent (ravnotežni potencijal za kalijum koji iznosi -75mV)  Joni natrijuma difunduju u unutrašnjost ćelije noseći sa sobom pozitivno naelektrisanje  Koncentracioni i električni gradijent za Na+ imaju isti pravac i smer  Ulazak Na+ smanjuje razliku potencijala na -65mV i to je MEMBRANSKI POTENCIJAL ćelije u mirovanju  Da se ne bi desilo da joni potpuno zamene mesta i da se izgube gradijenti koncentracije, pa samim tim i membranski potencijal, Na+/K+ pumpa stalno radi i ODRŽAVA membranski potencijal
  84. 84. Visoka Na+ Visoka Cl- Konc. grad za K+ Konc. grad za Na+ K+ izlazi iz ćelije, Na+ ulazi- membrans ki potencijal se razvija Električni gradijent se suprotstav lja izlaženju K+ Visoka Na+ Visoka A- Nema membranskog potencijala Unutrašnjost ćelije postaje negativnija Konc. grad za K+ Električni grad za K+ Konc. grad za Na+ Električni grad za Na+ Izlazak K+ se usporava, a ulazak Na+ se ubrzava i u jednom trenutku DOLAZI DO RAVNOTEŽE tj. uspostavlja se MEMBRANSKI POTENCIJAL Na+ /K+ pumpa ne dozvoljava da Na+ i K+ zamene mesta tj. održava gradijente https://www.youtube.com/watch?v=i0XZJ3XDNV8
  85. 85. • Važno je uočiti da se razlika u naelektrisanju javlja samo neposredno UZ MEMBRANU Nervno vlakno
  86. 86. Literatura • Radomir Konjević, Gordana Cvijić, Jelena Đorđević, Nadežda Nedeljković – Biologija za III razred prirodno- matematičkog smera, ZUNS, Beograd, 2003 • Topisirović, Lj., Fira, Đ., Lozo, J.- Dinamička biohemija, Univerzitet u Beogradu, Biološki fakultet, 2000. • Gajton A., Hol Dž.- Medicinska fiziologija, 11. izdanje

×