Bevezet és

1. Bevezetés

2. 2/20 Állatélettan előadásCsütörtök: 16:00-18:30Bólyai teremDéli Tömb 0-821 Dr. Détári Lászlótanszékvezetőegyetemi tanár • Élettani és Neurobiológiai Tanszék • 1117 Bp., Pázmány Péter sétány 1/C • iroda: 6 - 419 • Tel.: 381-2181 • e-mail: detarineu@ludens.elte.hu • homepage: http:\\detari.web.elte.hu

3. előadás heti 3 óra vizsgához forrás: előadás anyaga (homepage-n megtalálható) Fonyó Attila: Az orvosi élettan tankönyve Kiss János: Élettan – feladatok és megoldások Tortora G.J., Derrickson B.H.: Principles of Anatomy and Physiology gyakorlatI. és II. félévben emelt szint “A” hetente 6 óra (limitált létszám) alap szint “B” hetente 3 óra gyakorlati jegy alapja: jegyzőkönyvek félévvégi zárthelyi gyakorlathoz forrás: Élettani gyakorlatok a tanszéki honlapon 3/20 Számonkérés

4. 4/20 Az élettan tárgyköre • az élet definiálása igen nehéz, inkább filozófiai kérdés • a szövetek, szervek, szervrendszerek funkcióját vizsgálja • szintetizáló tárgy, támaszkodik a korábbantanultakra • sokféle élettan van: • orvosi élettan • kórélettan • állatélettan • összehasonlító élettan • környezet élettan • stb. • az előadás keverék élettan lesz: emlős alap,orvosi-kórélettani és összehasonlítókitekintéssel

5. 5/20 Eckert: Animal Physiology, W.H.Freeman and Co., N.Y.,2000, Fig. 1-4. Az élettan alaptémái • struktúra és funkció egysége • adaptáció (evolúció során), akklimatizáció (egyed élete során) • pl. magas hegység - ritka levegő • Mexikói olimpia - helybeliek adaptálódtak külföldiek akklimatizálódtak (más módon) • nem mindig adaptáció az, ami annak látszik: láma - teve; a magas O2 kötőképesség nem adaptív jegy a lámában • belső környezet (Claude Bernard, 1872) • homeosztázis (Walter Cannon, 1929) - inkább optimális (vs. állandó) szinten tartás • negatív visszacsatolás (feedback) - érzékelő, kell-érték, hibajel • konformitás és reguláció 

6. 6/20 • sejtélettan • membránok • potenciálok • kommunikáció • izomműködés • vér + keringés • légzés • kiválasztás • emésztés • endokrin szab. • nemi működés • érzékszervek • mozgató mük. • hipotalamusz • integratív funkciók

7. Sejtmembrán

8. 8/20 Eckert: Animal Physiology, W.H.Freeman and Co., N.Y.,2000, Fig. 4-2. A biológiai membránok • a sejtek felszínét, de a sejtszervecskéket is membrán borítja - kompartmentalizáció • Karl Wilhelm von Nägeli XIX szd. közepe - festékkel szembeni barrier a sejtfelszinen -duzzadás és zsugorodás - plazma membrán • EM megjelenésével bizonyították csak • Singer és Nicholson (1972): folyékony mozaik  • 6-8 nm vastag kettős lipid réteg + fehérjék • mozaik, mert a fehérjék csoportosulnak • folyékony, mert oldalirányban elmozdulhatnak • arány változó: mielin vs. mitokondrium • 106 lipid molekula/négyzetmikron

9. 9/20 Alberts et al.: Molecular biology of the cell, Garland Inc., N.Y., London 1989, Fig. 12-21. Alberts et al.: Molecular biology of the cell, Garland Inc., N.Y., London 1989, Fig. 6-9. Eckert: Animal Physiology, W.H.Freeman and Co., N.Y.,2000, Fig. 4-3. Lipid komponensek I. • foszfolipidek • általában az összlipidtartalom több, mint fele • foszfogliceridek • foszfatidilkolin • foszfatidilszerin • foszfatidiletanolamin  • egyéb, pl. foszfatidilinozitol (PI, PIP, PIP2)  • cisz-, és transz konfiguráció szerepe  • szfingomielin • szerin + zsírsav = szfingozin (COOH-k kondenzálódnak) • szfingozin + zsírsav = ceramid (szerin aminocsoportján) • ceramid + foszfát + kolin = szfingomielin (szerin OH-ján)  • a lipid raftok jellegzetes komponense, a koleszterinnel együtt

10. glikolipidek csak külső oldalon  sejtfelismerés, antigének(pl. vércsoportok)  növények és baktériumok: glicerin alapú állatok: ceramid alapú neutrális: pl. galaktocerebrozid (ceramidban szerin OH-jára galaktóz  mielin külső membrán 40%-a gangliozid (ceramidban szerin OH-jához oligoszacharid, benne 1 vagy több töltéssel bíró sziálsav (N-acetil-neuraminsav - NANA)  idegsejtekben az összes lipid 5-10%-a szteránvázasok koleszterin elsősorban  több, mint 18% fluiditás csökken, raftokban magas arány – 50%  10/20 Alberts et al.: Molecular biology of the cell, Garland Inc., N.Y., London 1989, Fig. 6-13. Darnell et al., Scientific American Books, N.Y., 1986, Fig. 3-79 Eckert: Animal Physiology, W.H.Freeman and Co., N.Y.,2000, Fig. 4-7. Eckert: Animal Physiology, W.H.Freeman and Co., N.Y.,2000, Fig. 4-7. Eckert: Animal Physiology, W.H.Freeman and Co., N.Y.,2000, Fig. 4-4. Darnell et al., Scientific American Books, N.Y., 1986, Fig. 14-32 Alberts et al.: Molecular biology of the cell, Garland Inc., N.Y., London 1989, Fig. 6-11. Lipid komponensek II.

11. 11/20 Fehérje komponensek • integráns fehérjék: átérnek egyik oldalról a másikra • membránban lévő rész ált. -hélix, kívül hidrofób oldalláncokkal • szekvencia alapján (hidrofóbicitás) jósolható • gyakran többször áthatol: pl. 7TM receptor • hélixek között loop-ok • funkciójuk: ioncsatorna, receptor, enzim, transzporter, sejtkapcsoló, stb. • perifériás fehérjék: csak valamelyik oldalon asszociálódnak a membránnal • lehetnek pl. enzimek, szignalizációban szereplő fehérjék (G-fehérje, adenil-cikláz, stb.)

12. 12/20 Eckert: Animal Physiology, W.H.Freeman and Co., N.Y.,2000, Fig. 4-18. Eckert: Animal Physiology, W.H.Freeman and Co., N.Y.,2000, Fig. 4-18. A membrán mint barrier • gátat jelent az anyagáramlásnak • anyag szerinti osztályozás: • hidrofób (apoláros) anyagok - diffúzió • hidrofil (poláros) anyagok • töltés nélküliek: • kis mólsúly - diffúzió • nagyobb mólsúly - szállító molekulával • ionok - ioncsatornán keresztül, vagy szállítómolekulával • energetikai osztályozás: • passzív: gradiens mentén - energiát nem igényel (diffúzió, facilitált diffúzió, csatorna) • aktív: gradienssel szemben - közvetlen, vagy közvetett energiafelhasználás - szállítómolekula • speciális: endocitózis, exocitózis

13. 13/20 Diffúzió I. • tömegáramlás (konvekció, bulk flow) és diffúzió különbsége • vízmolekulák 2000 km/h, de össze-vissza • glukóz csak (?) 700 km/h • az idő a távolság négyzetével nő • kapillárisban glukóz: • 10  - 90% - 3,5 s • 10 cm - 90% - 11 év • méretkorlát (30-50 ), plazmaáramlás, axon-transzport rendszerek • Fick első törvénye: J = -D*A*dc/dx • adott pontból x-irányban nézzük c-t, és az áramlást

14. 14/20 Diffúzió II. • gömbölyű molekulákra (Stokes-Einstein):D = kT / (6r) • lipid rétegen át történő diffúziónál a határfelületi koncentráció számít a lipid oldalon • a vizes fázis konc.-ja állandó, a lipid fázisé a megoszlási hányadostól függ • a gradiens tehát:K(co - ci) / x tehát J = - DmKA (co - ci) / x • a megoszlási hányados és a membránon belüli diffúziós állandó adott anyagra konstans, a membrán vastagsága is - permeabilitási koefficiensJ = - PA (co - ci) • rokon fogalom: konduktancia

15. 15/20 Ozmózis I. • tulajdonképpen a víz diffúziója • könnyen átjut, vízterek egyensúlyban • Abbé Jean Antoine Nollet (1748) fedezte fel, húgyhólyaggal kísérletezve • egyensúlyhoz hidrosztatikai nyomás kell a oldat felöli térrészben - ozmózisnyomás • osmos = nyomni, tolni • egyenes arányosság T-vel és molalitással • van’t Hoff: az oldott molekulák az oldatban a gáz molekuláihoz hasonlóan viselkednek • 1 M gáz szobahőn, 1 atm-án 24 liter – 1 literre összenyomva 24 atm • 1 ozmólos oldat szobahőn 24 atm ozmózis nyomással rendelkezik • levezetéshez barométerformula és gőznyomás csökkenés figyelembe vétele

16. 16/20 Ozmózis II. • az ozmózisnyomás a részecskék számától függ:  = i * m * RT • m - a koncentráció molalitásban megadva • i - az egy molekulából létrejövő részecskék száma – NaCl: 2, CaCl2: 3 • molaritással szoktak számolni, és táblázatból korrigálják • mérése fagyáspontcsökkenés vagy forráspontnövekedés alapján • hipozmótikus, hiperozmótikus, izozmótikus • hipotónusos, hipertónusos, izotónusos • ezek a fogalmak nem azonosak! • első számolt, második élő sejtre gyakorolt hatás alapján megfigyelt, pl. glicerin + NaCl • izozmótikus NaCl oldat: 0,9%-os fiziológiás sóoldat, vagy fiz.só

17. 17/20 Alberts et al.: Molecular biology of the cell, Garland Inc., N.Y., London 1989, Fig. 6-58. Alberts et al.: Molecular biology of the cell, Garland Inc., N.Y., London 1989, Fig. 6-64. Eckert: Animal Physiology, W.H.Freeman and Co., N.Y.,2000, Fig. 4-30. Eckert: Animal Physiology, W.H.Freeman and Co., N.Y.,2000, Fig. 5-28. Ioncsatornák • integráns fehérjék alkotják; -hélixek, köztük hurkok (loop) • Na+, K+, Ca++, Cl- így,vagy transzporterrel • vizsgálatuk patch-clamp módszerrel  • szelektivitás ionokkal szemben - méret, töltés, dehidratálási energia (K+ > Na+ mérete)  • nagy családok: csoportosítás ion és nyitási mód szerint • szivárgási, feszültségfüggő, ligandfüggő, mechanoszenzitív csatornák • feszültségfüggők ismertebbek: 4 motif, mindegyikben 6 hélix - Na+, Ca++ 1 molekula, K+ 4 molekula, 1-1 motiffal - gyakran három állapot • ligandfüggők általában 5 motif (pentamer), 5 külön alegység, mindegyik 4 hélix-el 

18. 18/20 Eckert: Animal Physiology, W.H.Freeman and Co., N.Y.,2000, Fig. 4-23. Átjutás szállító molekulával I. • kapcsolódás hatására konformációváltozás • nem ingázik a membrán két oldala között • típusai energetikai szempontból: • facilitált diffúzió • aktív transzport • típusai szállított anyagok szerint • uniporter - 1 anyag • symporter – 2, vagy több anyag azonos irányban • antiporter – 2, vagy több anyag ellenkező irányban  • jellemzői: • telítődés • szelektivitás • kompetíció (versengés)

19. 19/20 Eckert: Animal Physiology, W.H.Freeman and Co., N.Y.,2000, Fig. 4-25. Eckert: Animal Physiology, W.H.Freeman and Co., N.Y.,2000, Fig. 4-25. Eckert: Animal Physiology, W.H.Freeman and Co., N.Y.,2000, Fig. 4-24. Eckert: Animal Physiology, W.H.Freeman and Co., N.Y.,2000, Fig. 4-40. Átjutás szállító molekulával II. • facilitált diffúzió • gradiens mentén • nem igényel energiát • nagy, poláros molekulák, pl. glukóz felvétele  • aktív transzport • közvetlen energiafelhasználással, ATP bontás • ha ion, akkor pumpának hívjuk • Na + /K + pumpa, ideg és izom sejtekben - antiporter  - pontos mechanizmus nem ismert  • H+ - mitokondrium - ATP szintézis 3 H+ átjutása során • közvetett energiafelhasználással, ált. Na+ gradiens rovására • pl. glukóz, aminosav felszívás a vesében, bélben • pl. vízvisszaszívás a vesében 

20. 20/20 Alberts et al.: Molecular biology of the cell, Garland Inc., N.Y., London 1989, Fig. 6-65. Eckert: Animal Physiology, W.H.Freeman and Co., N.Y.,2000, Fig. 4-31. Alberts et al.: Molecular biology of the cell, Garland Inc., N.Y., London 1989, Fig. 6-68. Endocitózis és exocitózis • makromolekulák átjutása a membránon • endocitózis - anyag felvétel • pinocitózis - folyadék - állandóan, minden sejtben • fagocitózis - szilárd - ingerre, csak speciális sejtekben • mechanizmus: hólyagocska lefűződése a membránról • receptor-mediálta endocitózis • “clathrin coated pits” - receptorok összegyűlnek  • lefűződés után pl. lizoszómával egyesül • fehérjék, hormonok, vírusok, toxinok, stb. bejutása • konstitútív (állandóan zajló) endocitózis is van - pl. membrán visszavétele (“recycling”) • exocitózis - anyag leadás • mechanizmus: hólyagocska fúziója a membránnal  • jel-indukálta exocitózis - ideg-, és mirigysejtek • Ca++ szerepe  • konstitútiv exocitózis is van - állandóan folyik

22. Eckert: Animal Physiology, W.H.Freeman and Co., N.Y.,2000, Fig. 1-4. Konformitás és reguláció

23. Eckert: Animal Physiology, W.H.Freeman and Co., N.Y.,2000, Fig. 4-2. Folyékony mozaik membrán

24. Alberts et al.: Molecular biology of the cell, Garland Inc., N.Y., London 1989, Fig. 6-9. Foszfolipidek típusai

25. Alberts et al.: Molecular biology of the cell, Garland Inc., N.Y., London 1989, Fig. 12-21. Inozitol foszfatidok

26. Eckert: Animal Physiology, W.H.Freeman and Co., N.Y.,2000, Fig. 4-3. Foszfogliceridek

27. Darnell et al., Scientific American Books, N.Y., 1986, Fig. 14-32 Glikokalix

28. Darnell et al., Scientific American Books, N.Y., 1986, Fig. 3-79 AB0 vércsoportok Darnell et al., Scientific American Books, N.Y., 1986, Fig. 3-79

29. Alberts et al.: Molecular biology of the cell, Garland Inc., N.Y., London 1989, Fig. 6-11. Cerebrozidok

30. Alberts et al.: Molecular biology of the cell, Garland Inc., N.Y., London 1989, Fig. 6-13. Gangliozidok

31. Eckert: Animal Physiology, W.H.Freeman and Co., N.Y.,2000, Fig. 4-4. Koleszterin szerkezete

32. Eckert: Animal Physiology, W.H.Freeman and Co., N.Y.,2000, Fig. 4-7. Eckert: Animal Physiology, W.H.Freeman and Co., N.Y.,2000, Fig. 4-7. Koleszterin a membránban

33. Hidrofóbicitás

34. Eckert: Animal Physiology, W.H.Freeman and Co., N.Y.,2000, Fig. 4-18. Eckert: Animal Physiology, W.H.Freeman and Co., N.Y.,2000, Fig. 4-18. Átjutás a membránon

35. Ioncsatornák vizsgálata Alberts et al.: Molecular biology of the cell, Garland Inc., N.Y., London 1989, Fig. 6-60, 6-61.

36. Eckert: Animal Physiology, W.H.Freeman and Co., N.Y.,2000, Fig. 4-30. Csatorna szelektivitás

37. Eckert: Animal Physiology, W.H.Freeman and Co., N.Y.,2000, Fig. 5-28. Feszültség-függő csatornák

38. Alberts et al.: Molecular biology of the cell, Garland Inc., N.Y., London 1989, Fig. 6-58. Aktiváció - inaktiváció

39. Alberts et al.: Molecular biology of the cell, Garland Inc., N.Y., London 1989, Fig. 6-64. Nikotinikus ACh receptor

40. Eckert: Animal Physiology, W.H.Freeman and Co., N.Y.,2000, Fig. 4-24. Facilitált diffúzió

41. Eckert: Animal Physiology, W.H.Freeman and Co., N.Y.,2000, Fig. 4-23. Szállítás típusai

42. Eckert: Animal Physiology, W.H.Freeman and Co., N.Y.,2000, Fig. 4-25. Na + - K+ pumpa

43. Eckert: Animal Physiology, W.H.Freeman and Co., N.Y.,2000, Fig. 4-25. Na + - K+ pumpa mechanizmusa

44. Eckert: Animal Physiology, W.H.Freeman and Co., N.Y.,2000, Fig. 4-40. Indirekt aktiv transzport

45. Alberts et al.: Molecular biology of the cell, Garland Inc., N.Y., London 1989, Fig. 6-68. Exo-, és endocitózis mechanizmusa

46. Eckert: Animal Physiology, W.H.Freeman and Co., N.Y.,2000, Fig. 4-31. Receptor-mediálta endocitózis

47. Alberts et al.: Molecular biology of the cell, Garland Inc., N.Y., London 1989, Fig. 6-65. Exocitózis a szinapszisban