wielkość, kształt, typy

Transkrypt

1 Mitochondria 0,5-1µm wielkość, kształt, typy 1-7µm (10µm) Filmowanie poklatkowe (w mikroskopie fluorescencyjnym) sieci mitochondrialnej w komórkach droŝdŝy (krok czasowy 3 min) Mitochondria liczebność, rozmieszczenie mitochondria mikrotubule 1

2 w sąsiedztwie substancji zapasowych lokalne zapotrzebowanie na energię podział mitochondrium degradacja (autofagia) 2

3 budowa wewnętrzna błony mitochondrialne zewnętrzna 6-7 nm gładka około 50% białek lipidy: obecność cholesterolu i fosfatydyloiozytolu przepuszczalność: kanały wodne (poryna); cząsteczki< 5 kd białka: białka kompleksów translokacyjnych receptory dla białek importowanych enzymy związane z syntezą lipidów mitochondrialnych wewnętrzna 5-6nm pofałdowana (grzebienie) 75-80% białek (wiele unikatowych) lipidy: K:PC:PE = 2:3:4 kardiolipina (dwufosfatydyloglicerol); wysoka selektywność przepuszczalności białka: kompleksów translokacyjnych łańcucha transportu elektronów syntaza ATP białka przenośnikowe (ATP, ADP, Pi, pirogronianu..) 3

4 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

5 Transport (import) białek do mitochondriów 5

6 Mitochondria główne procesy metaboliczne I etap w cytozolu (glikoliza) II etap w matriks mitochondrium pirogronian cykl Krebsa acetylo CoA kwasy tłuszczowe CO 2 NADH; FADH 2 II etap - w matriks mitochondrium pirogronian dekarboksylacja kompleks dehydrogenazy pirogronianowej acetylo CoA kwasy tłuszczowe cykl utleniania (β-oksydacja) 4 enzymy acetylo CoA - cykl kwasów trikarboksylowych (cykl kwasu cytrynowego; cykl Krebsa) utlenianie acetylo CoA redukcja NAD + redukcja FAD 6

7 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 FADH 2 -źródło elektronów dla fosforylacji oksydacyjnej NADH FADH 2 NAD + - dinukleotyd nikotynoamidoadeninowy FAD - dinukleotyd flawinooadeninowy 7

8 Łańcuch przenośników elektronów i synteza ATP Etap 1 transport elektronów wzdłuŝ przenośników (uwolnienie energii) [błona wewnętrzna ] pompowanie protonów (wykorzystanie energii) [w poprzek błony wewnętrznej] Etap 2 powstaje elektrochemiczny gradient protonowy przepływ protonów (zgodnie z gradientem elektrochemicznym) [błona wewnętrzna -kompleks syntazy ATP] synteza ATP (wykorzystanie energii) sprzęŝenie chemiosmotyczne sprzęŝenie chemiosmotyczne 8

9 Fosforylacja oksydacyjna (oksydatywna) procesy przekształcania energii w błonie Mitochondria Łańcuch transportu elektronów ( łańcuch oddechowy) 9

10 transport elektronów -potencjał redoks -320 mv +30 mv +230 mv +820 mv G 0 = -109,6 kj/mol (1e) ATP G 0 = + 30,6 kj/mol 1140mV Transport elektronów 10

11 transport elektronów w kompleksach transport elektronów pomiędzy kompleksami 11

12 transport elektronów - kompleks oksydazy cytochromowej ogólny model pompowania protonów Cykliczne allosteryczne zmiany konformacji białka (o róŝnej energii) 12

13 elektrochemiczny gradient protonowy 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) Etap 2: fosforylacja oksydacyjna 13

14 syntaza ATP syntaza ATP 14

15 Mitochondria metabolizm generujący energię - oddychanie 15

16 aktywny transport poprzez błonę wewnętrzną napędzany przez elektrochemiczny gradient protonowy Chloroplasty budowa 16

17 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 CO 2 +2H 2 O + 472,8kJ [CH 2 O]* + O 2 + H 2 O * związek zredukowany do poziomu cukru 2 fazy: świetlna - w błonach tylakoidów produkty: ciemna - w stromie źródło e- i H+ redukcja węgla do poziomu cukrów 17

18 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

19 transport elektronów przez przenośniki Q A, Q B Fe 2 S 2 hem Cu 5 przenośników Mn0 --Mn4+ zmiany potencjału oksydoredukcyjnego podczas fotosyntetycznego transportu elektronów błona tylakoidu 19

20 formowanie gradientu H+ w poprzek błony synteza ATP- kompleks syntazy ATP Q A, Q B Chloroplasty przepływ protonów i synteza ATP Faza jasna produkty: NADPH i ATP 20

21 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 Faza ciemna - w stromie (cykl Calvina-Bensona) Chloroplasty proces fotosyntezy asymilacja CO 2 (tzw. pierwotny akceptor) redukcja CO 2 do poziomu trioz (aldehyd 3-fosfoglicerynowy) cykl regeneracji pierwotnego akceptora synteza glukozy innych cukrów 21

22 proces fotosyntezy- faza ciemna cykl wiązania węgla - reakcja początkowa karboksylaza rybulozo-1,5-bisfosforanu (rubisco) CO 2 rybulozo-1,5-bifosforan produkt posredni 3-fosfoglicerynian rubisco (3 czast/s) 50% białek chloroplastowych; 10mln ton w biosferze cykl wiązania węgla (cykl Calvina-Bensona) Nobel 1961 Faza karboksylacyjna Faza regeneracyjna Faza redukcyjna 22