• wielkość, kształt, typy Mitochondria – liczebność, rozmieszczenie
advertisement
2015-11-23 Mitochondria • wielkość, kształt, typy 0,5-1µm 1-7µm (10µm) Filmowanie poklatkowe (w mikroskopie fluorescencyjnym) sieci mitochondrialnej w komórkach droŜdŜy (krok czasowy 3 min) Mitochondria – liczebność, rozmieszczenie mitochondria mikrotubule 1 2015-11-23 w sąsiedztwie substancji zapasowych lokalne zapotrzebowanie na energię podział mitochondrium degradacja (autofagia) 2 2015-11-23 budowa wewnętrzna błony mitochondrialne zewnętrzna 6-7 nm gładka około 50% białek lipidy: obecność cholesterolu i fosfatydyloiozytolu przepuszczalność: kanały wodne (poryna); cząsteczki< 5 kD wewnętrzna 5-6nm pofałdowana (grzebienie) 75 -80% białek (wiele unikatowych) lipidy: K:PC:PE = 2:3:4 kardiolipina (dwufosfatydyloglicerol); wysoka selektywność przepuszczalności białka: białka: białka kompleksów translokacyjnych receptory dla białek importowanych kompleksów translokacyjnych łańcucha transportu elektronów syntaza ATP białka przenośnikowe (ATP, ADP, Pi, pirogronianu..) enzymy związane z syntezą lipidów mitochondrialnych 3 2015-11-23 macierz mitochondrialna (matriks) • konsystencja Ŝelu (woda<50%) • białka: kompleks dehydrogenazy pirogronianowej enzymy cyklu kwasów trikarboksylowych enzymy utleniania kwasów tłuszczowych enzymy i czynniki do replikacji, transkrypcji i translacji białka szoku cieplnego (hsp 70) • DNA (mtDNA) • t RNA • wolne polirybosomy ludzki genom mitochondrialny 4 2015-11-23 Transport (import) białek do mitochondriów 5 2015-11-23 Mitochondria główne procesy metaboliczne I etap w cytozolu (glikoliza) II etap w matriks mitochondrium pirogronian kwasy tłuszczowe acetylo CoA cykl Krebsa CO2 NADH; FADH2 II etap - w matriks mitochondrium pirogronian dekarboksylacja kompleks dehydrogenazy pirogronianowej acetylo CoA kwasy tłuszczowe cykl utleniania (β-oksydacja) 4 enzymy acetylo CoA utlenianie acetylo CoA redukcja NAD+ redukcja FAD - cykl kwasów trikarboksylowych (cykl kwasu cytrynowego; cykl Krebsa) 6 2015-11-23 cykl kwasów trikarboksylowych (kwasu cytrynowego) NAD+ (dinukleotyd nikotynoamidoadeninowy) FAD ( dinukleotyd flawinooadeninowy ) III etap – łańcuch przenośników elektronów i synteza ATP – wewnętrzna błona mitochondrialna Zaktywowane cząsteczki nośnikowe: NADH i FADH2 - źródło elektronów dla fosforylacji oksydacyjnej NADH FADH2 NAD+ - dinukleotyd nikotynoamidoadeninowy FAD - dinukleotyd flawinooadeninowy 7 2015-11-23 Łańcuch przenośników elektronów i synteza ATP Etap 1 • transport elektronów wzdłuŜ przenośników (uwolnienie energii) [błona wewnętrzna ] • pompowanie protonów (wykorzystanie energii) [w poprzek błony wewnętrznej] powstaje elektrochemiczny gradient protonowy Etap 2 • przepływ protonów (zgodnie z gradientem elektrochemicznym) [błona wewnętrzna -kompleks syntazy ATP] • synteza ATP (wykorzystanie energii) sprzęŜenie chemiosmotyczne sprzęŜenie chemiosmotyczne 8 2015-11-23 Fosforylacja oksydacyjna (oksydatywna) procesy przekształcania energii w błonie Mitochondria Łańcuch transportu elektronów ( łańcuch oddechowy) 9 2015-11-23 transport elektronów -potencjał redoks -320 mV +30 mV +230 mV +820 mV ∆G0 = -109,6 kJ/mol (1e) ATP ∆G0 = + 30,6 kJ/mol 1140mV Transport elektronów 10 2015-11-23 transport elektronów w kompleksach transport elektronów pomiędzy kompleksami 11 2015-11-23 transport elektronów - kompleks oksydazy cytochromowej ogólny model pompowania protonów Cykliczne allosteryczne zmiany konformacji białka (o róŜnej energii) 12 2015-11-23 elektrochemiczny gradient protonowy Etap 2: fosforylacja oksydacyjna • przepływ protonów zgodnie z gradientem elektrochemicznym poprzez błonę wewnętrzną do matriks (przez kompleks syntazy ATP) • synteza ATP z ADP i Pi wykorzystanie energii (syntaza ATP) 13 2015-11-23 syntaza ATP syntaza ATP 14 2015-11-23 Mitochondria metabolizm generujący energię - oddychanie 15 2015-11-23 aktywny transport poprzez błonę wewnętrzną napędzany przez elektrochemiczny gradient protonowy Chloroplasty budowa 16 2015-11-23 tylakoidy Błony: •więcej niŜ 50% białek • lipidy acylowe - 35% fosfolipidy (fosfatydyloglicerol), galaktolipidy, sulfolipidy • barwniki fotosyntetyczne • płynność (stigmasterol, nienasycone kwasy tłuszczowe) • białka (enzymatyczne) • wysoka selektywność przepuszczalności Proces fotosyntezy CO2 +2H2O + 472,8kJ [CH2O]* + O2 + H2O * związek zredukowany do poziomu cukru 2 fazy: • świetlna - w błonach tylakoidów źródło e- i H+ produkty: • ciemna - w stromie redukcja węgla do poziomu cukrów 17 2015-11-23 Faza świetlna- fotosyntezy absorpcja kwantów światła i reakcje konwersji energii film anteny bezpośrednie i peryferyjne a a akceptor e- PS II: P 680 PS I: P 700 centrum reakcji i antena w fotosystemie (fotoukłady I i II) zbieranie energii świetlnej przez chlorofil Separacja ładunku feofityna 10-6 s 18 2015-11-23 transport elektronów przez przenośniki Fe2S2 QA , QB hem Cu 5 przenośników Mn0 --Mn4+ zmiany potencjału oksydoredukcyjnego podczas fotosyntetycznego transportu elektronów błona tylakoidu 19 2015-11-23 formowanie gradientu H+ w poprzek błony synteza ATP- kompleks syntazy ATP QA , QB Chloroplasty przepływ protonów i synteza ATP Faza jasna produkty: NADPH i ATP 20 2015-11-23 Chloroplasty proces fotosyntezy Faza świetlna • absorpcja kwantów światła i reakcje konwersji energii (wzbudzenie elektronu w cząsteczce chlorofilu) • transport elektronów przez przenośniki (tworzenie NADPH) • formowanie gradientu H+ w poprzek błony • synteza ATP (syntaza ATP) produkty: ATP i NADPH Chloroplasty proces fotosyntezy Faza ciemna - w stromie (cykl Calvina-Bensona) • asymilacja CO2 (tzw. pierwotny akceptor) • redukcja CO2 do poziomu trioz (aldehyd 3-fosfoglicerynowy) • cykl regeneracji pierwotnego akceptora synteza glukozy innych cukrów 21 2015-11-23 proces fotosyntezy- faza ciemna cykl wiązania węgla - reakcja początkowa karboksylaza rybulozo-1,5-bisfosforanu (rubisco) CO2 rybulozo-1,5-bifosforan rubisco (3 czast/s) produkt posredni 3-fosfoglicerynian 50% białek chloroplastowych; 10mln ton w biosferze cykl wiązania węgla (cykl Calvina-Bensona) Faza karboksylacyjna Nobel 1961 Faza regeneracyjna Faza redukcyjna 22
