04

11.03.2005 - Ćwiczenia 4

TEMAT: ORGANELLE KOMÓRKOWE CD

Mitochondrium

ograniczone przez podwójną błonę
jest to miejsce produkcji ATP
jest teoria, że mitochondria to pozostałość organizmów symbiotycznych, które współżyły z komórkami i zostały przez nie wchłonięte. Za jej słusznością przemawia fakt, iż mitochondrialne DNA jest różne od DNA jądrowego, informacja jest w nim zapisana i inny sposób i są różne kodony STOP - genom mitochondrialny zawiera 22 geny kodujące tRNA, 2 geny mrRNA, 13 regionów kodujących białka.
mitochondria dzielą się przez podział w wyniku powstania bruzdy poprzecznej po replikacji mDNA - zachodzi w interfazie ale nie jest związane z fazą S
błona zewnętrzna mitochondriów posiada dużo białek:

poryny - budują pory w błonie zewnętrznej, dzięki nim dochodzi do swobodnego transportu jonów cukrów, aminokwasów, które dochodzą do przestrzeni międzybłonowej i następuje fosforylacja cukrów i nukleotydów,

błona wewnętrzna tworzy tzw. grzebienie zwiększając tym samym swoją powierzchnię transportującą i enzymatyczną - zachodzi w nic cykl oddechowy
przestrzeń mitochondriów wypełnia matrix - zachodzi w nim cykl Krebsa (kwasów trójkarboksylowych), w wyniku którego powstaje produkt β-oksydacji glukozy czyli acetylo-CoA
musi zawierać dużo białek enzymatycznych do cyklu Krebsa, muszą być one transportowane do wewnątrz mitochondrium z cytozolu
może być kształtu od kolistego do podłużnego
Import białek do mitochondriów

białka - importyny - fragment tego białka o długości od kilku do 80 aminokwasów tworzący α-helisę reagują one z receptorami - są więc to białka transportowe, powodują pofałdowania tych białek enzymatycznych do transportu co umożliwia właśnie ich transport
prawie wszystkie transportowane białka tworzone są na polirybosomach w cytozolu, te przeznaczone dla mitochondriów mają peptydy sygnałowe, w mitochondriach są uaktywniane
kolejne białka to chaperony (np. HSP), są najstarsze ewolucyjnie (bakterie do człowieka), wiążą rozwinięte białka, fałdują je z udziałem ATP, i wywołują aktywność ATP-azy

Peroksysomy

kiedyś nazywano je mikrociałkami
otoczone pojedynczą błoną, posiadają wiele układów enzymatycznych: oksydaza i katalaza (oksydaza utlenia zw. organiczne, powstaje H₂O₂, którą katalaza rozkłada na O₂ i H₂)

biorą udział w β-oksydacji czyli rozkładzie wolnych kwasów tłuszczowych, także w syntezie cholesterolu i kwasów żółciowych, także udział w detoksykacji metabolitów i ksenobiotyków
w wyniku β-oksydacji powstaje acetylo-CoA, który wchodzi do cyklu Krebsa
zawiera około 50 różnych enzymów( oksydaza moczanowa, oksydaza D-aminokwasów)
są leki związane z aktywnością peroksysomów tzw. fibraty - obniżają stężenie tłuszczowców w surowicy krwi, działają poprzez PPAR - receptory aktywowane przez proliferację peroksysomów,

fibraty mają budowę podobną do czynnika aktywującego PPAR, ich aktywacja doprowadza do tego, że przechodzą one do jądra i wiążą się z genami będącymi promotorami dla receptorów hormonów tarczycy, steroidowych i retinoli. Te receptory wtórnie powodują narastanie stężenia peroksysomów we krwi
normalne stężenie tych struktur to 1,9%, może wzrosnąć do 25%

Biogeneza : peroksysomy uzupełniają swoją zawartość enzymatyczną z polirybosomów, te białka enzymatyczne są transportowane

dzielą się przez pączkowanie, peroksysomy zwiększają swoją objętość poprzez transport białek z polirybosomów - przyłączają się na chwilę do ER i zabierają trochę ich błony
białka rozpoznają się na zasadzie peptydu sygnałowego SKL (seryna, ?, leucyna) lub PTS (peroksysomalny sygnał docelowy)

zaburzenia peroksysomów powodują zaburzenia całego organizmu - są one dziedziczone

Proteasomy

struktury nieobłonione
biorą udział w destrukcji białek
złożone z 4 pierścieni, z których każdy zbudowany jest z 6 kompleksów białkowych
białka te tworzą formę kanału wzmocnionego od zewnątrz kwasami nukleinowymi ( w postaci nieaktywnej 20 S) aby zaaktywować musza przyłączyć się czynniki CF1 i CF2 - zwiększa się wtedy stała sedymentacji do 26 S
sygnałem do działania tych struktur są białka z ubikwityną(4,5):regulatorowe, uszkodzone itp.
zachodzi tzw. ubikwitynizacja białek przeznaczonych do rozłożenia, jest w nich sygnał do destrukcji - 10 aminokwasów, tam przyłącza się białko rozpoznające a ono powoduje przyłączenie się ligazy ubikwitynowej i przyłącza się ubikwityna. Jedna jej jednostka powoduje przyłączenie następnych do 4,5 i takie białko jest rozpoznawalne przez proteasomy

Lizosomy

Biorą udział w niewybiórczej, masowej degradacji białek
są to struktury obłonione, występujące w postaci pęcherzyków
ich składnikami są hydrolazy
ich enzymy działaj w określonych warunkach - pH około 5, takie pH panuje wewnątrz lizosomów, ich błona jest odporna na działanie enzymów bo jej białka są silnie glikolizowane, te oligosacharydy są skierowane do wewnątrz lizosomów i izolują one błonę od zawartości lizosomów
normalnie w komórce pH=7,2-7,3 są więc ich enzymy nieaktywne
szlak biosyntetyczny (jak do lizosomów dostają się enzymy)

enzymy są syntetyzowane w RER, dojrzewają w Aparacie Golgiego,
po fałdowaniu są transportowane do lizosomów, podtswową rolę odgrywają tutaj receptory M-6-P - są to receptory skierowane do środka błony - wiążą się z nimi enzymy, które przez to są nieaktywne i ukierunkowane na transport do błony
lizosomy uzyskują niskie pH dzięki wbudowanej w błonę pompie protonowej

lizosomy pierwotne - enzymy są jeszcze połączone z M-6-P a pH wynosi 5
po dojrzeniu lizosomów ulega rozerwaniu wiązanie M-6-P - enzym i receptory te biorą udział w recyklingu receptorów

z lizosomów odłączają się pęcherzyki z receptorami i powracają one do białek na RER i są ponownie wykorzystywane
część enzymów z lizosomów zostaje uwolniona np.fizjologicznie (np.osteoklasty) lub w naturalny sposób poprzez defekty i enzymy te mogą być wiązane z M-6-P (tymi powracającymi) i są na nowo transportowane do Ap. Golgiego gdzie dojrzewają itd.

endosomy wczesne - w pobliżu błony komórkowej i pH zbliżone do pH cytozolu w wyniku ich przesuwania się do w kierunku jąder przekształcają się w endosomy późne, w które jest wbudowywana pompa protonowa co obniża pH do około 6

w chorobach spichrzeniowych gromadzą się resztki z procesów trawienia jako wtręty i dochodzi do przeładowania komórek (żyje się do około 10 lat), lizosomy nie są w stanie rozkładać mukopolisacharydów i są one magazynowane w komórce przez co jest dużo wtrętów, związane są one przede wszystkim z błędami receptorów M-6-P (za dużo enzymów w cytoplazmie)