Wykład piąty – 16.10.2012

1. Pompa protonowa:

   1. Pierwszą poznaną pompa protonową (1990) była bakterio rodopsyna archeobakterii Halobacterium salinarum,

   2. Każda cząsteczka rodopsyny zawiera grupę pochłaniającą światło – chromofor (retinal/witamina A₁),

   3. Ma on czerwoną barwę,

   4. Retinal jest również receptorem światła w siatkówce ssaków,

   5. Retinal jest kowalencyjnie związany z lizyną w cząsteczce białka,

   6. Konformacja retinalu zmienia się z cis na trans pod wpływem pochłonięcia jednego fotonu światła,

   7. Zmiana konformacji retinalu powoduje zmianę konformacji białka/bakteriorodopsyny, co z kolei powoduje przeniesienie jednego protonu z wnętrza komórki na zewnątrz,

   8. W warunkach intensywnego oświetlenia każda cząsteczka bakterio rodopsyny może przenieść/wypompować kilkaset protonów na sekundę,

   9. Cząsteczki bakterio rodopsyny występują na powierzchni błony komórkowej Halobacterium salinarum w skupiskach – barwnych plamkach (które profesorowi Dziadczykowi przypominają wzorek na krowie z czekolady Milka),

   10. Na skutek działania bakteriorodopsyny (pompowania jonów H⁺) powstaje gradient stężenia jonów wodorowych po obu stronach błony komórkowej,

   11. Gradient ten wykorzystywany jest przez syntazę ATP do wytwarzania energii w postaci cząsteczek ATP,

       1. Cząsteczkę bakteriorodopsyny tworzy 7 α-helis składających się z około 25 aminokwasów,

       2. Podobną budowę na rodopsyna występującą w siatkówce zwierząt.

2. Białka błonowe występują często postaci złożonych kompleksów wielocząsteczkowych:

   1. Przykładem może być centrum reakcji fotosyntetycznej bakterii Rhodopseudosomonas viridis,

   2. Ten kompleks składa się z 4 podjednostek,

3. Białka, które funkcjonują jako transportery jednego rodzaju cząsteczek określa się mianem UNIPORT.

4. Białka, które przenoszą dwa rodzaje cząsteczek w tym samym kierunku określa się mianem SYNPORT.

   1. Przykładem białka syn portowego jest permeazy laktozowa bakterii E. coli,

   2. Część białka biorąca udział w transporcie laktozy i kationów wodorowych składa się z 12 α-helis przenikających błonę bakterii,

   3. Jest to jedno z trzech białek kodowanych przez geny operonu laktozowego E. coli,

lacI	terminator	promoter	operator	lacZ	lacY	lacA	terminator

lacY – gen permeazy β-galaktozydów

lac operon (pogrubionym)

1. Białka, które przenoszą dwa rodzaje cząsteczek w przeciwstawnych kierunkach określa się mianem ANTYPORT.

   1. Są ważnym elementem w systemie utrzymania właściwego pH cytoplazmy,

   2. Dla większości białek komórkowych optymalne pH wynosi 7,2,

   3. Większość typów komórek posiada od jednego do kilku rodzajów antyportów, które wykorzystują gradient stężenia jonów Na⁺, usuwają nadmiar H⁺,

   4. Przykładem takiego białka jest wymiennik Na⁺-H⁺,

   5. Innym białkiem błonowym aktywnym w utrzymywaniu odpowiedniego pH dla procesów fizjologicznych komórki jest wymiennik Cl^—HCO₃^- napędzany Na⁺,

      1. Białko to działa jako antyport wprowadzający do wnętrza komórki jony Na⁺ i HCO₃^-, a wyprowadzający Cl^- i H⁺,

Do komórki: HCO₃^- + H⁺ → H₂O + CO₂

Z komórki: Cl^- + H⁺ → HCl

1. W rezultacie działania tego białka odczyn cytoplazmy obniża się,

1. Wymiennik Cl^—HCO₃^- niezależny od Na⁺ przenosi aniony węglanowe poza komórkę i tym samym obniża pH cytoplazmy,

Wykład szósty

1. KOMPARTMENTACJA KOMOREK

• Komórki bakterii nie są podzielone błonami komórkowymi na odizolowane przestrzennie

• Komórki eukariotyczne są podzielone błonami na wiele przedziałów

• Przedziały te określone są terminem organellum

• w oraganellach oprócz białek i innych związków chemicznych występujących w całej cytoplazmie występują białka enzymatyczne i innych związki charakterystyczne dla danego oraganellum

• wnętrze organellum jest określone terminem lumien (łac. Światło)

• w komórkach zwierzęcych cytozol zajmuje na ogół zajmuje ponad połowę objętości komórki

• odbywa się w nim synteza białek oraz ich degradacja

• w cytoplazmie następuje również degeneracja innych związków chemicznych, np. RNA

• największym organellum jest jądro komórkowe. Odbywa się w nim synteza cząsteczek DNA/replikacja i RNA/transkrypcja

• znaczną część komórki zajmuje retikulum endoplazmatyczne

• ER dzielimy na dwa rodzaje :

1. Szorstkie – z jego zewnętrzną cytozolową powierzchnią związane są rybosomy

2. Gładkie – na jego powierzchni nie ma rybosomów

• W rybosomach związanych z ER powstaje większość białek błonowych

• W ER następuje obróbka posttranslacyjna wielu białek

• W ER syntetyzowana jest większość cząsteczek tłuszczów

• W ER magazynowne są jony wapniowe

1. APARAT GOLGIEGO

Otrzymuje białka i lipidy syntetyzowane ER i transkryptuje te cząsteczki do innych organelli. W trakcie transportu cząsteczki tych związków są często modyfikowane

1. MITOCHONDRIA

• W mitochondriach syntetyzowany jest ATP, który jest zużywany dla uzupełnienia energii potrzebnej do prowadzenia komórkowych procesów matebolicznych

1. LIZOSOMY

• Prowadzą lizę uszkodzonych organelli komórkowych lub makrocząsteczek

• Prowadzą lizę cząsteczek pokarmu pobranych przez komórkę na drodze endocytozy

• Lizosomy zawierają enzymy trawienne

Organella w których komórki zamykają pokarm pobrany z otoczenia na drodze endocytozy określone są terminem endosomy

Peroksysomy – zawierają enzymy prowadzące reakcje oksydacji

1. CHROLOPLASTY

• Zawierają chlorofil, który proces fotosyntezy

• W chloroplastach syntetyzowany jest cukier, ATP

1. Organella dzielimy na 4 funkcjonalne grupy :

1. Cytozol i jądro

2. Organella wydzielnicze i prowadzące endocytoze, aparat Golgiego, lizosomy, endosomy

3. Mitochondria

4. Chloroplasty

1. Transport cząsteczek pomiędzy jądrem a cytozolem

• Jądro komórkowe jest otoczone dwuwarstwową błoną białkowo-lipidową, w której znajdują się pory

• Przez pory cząsteczki w swobodny sposób mogą przemieszczać się z jądra do cytoplazmy jak i w kierunku przeciwnym .

• Cytoszkielet występuje w komórkach eukariotycznych

• U niektórych Procariota występują struktury włókniste, będące pierwotną formą cytoszkieletu

1. FUNKCJE CYTOSZKIELETU:

• Określanie i definiowanie kształtu komórki

• Wykorzystywanie ruchów przez komórke

• Przemieszczanie organelli wewnątrz komórki (np. przemieszczanie chromosomów w trakcie podziałów komórkowych)

• Rozdzielenie komórek po podziałach komórkowych

• Transport związków chemicznych pomiędzy organellami

1. Cytoszkielet tworzą trzy rodzaje włókien białkowych

1. Filamenty pośrednie

2. Mikrotubule

3. Filamenty aktynowe

1. Filamenty pośrednie :

• ich główną funkcją jest nadawanie komórkom odporności na stresy mechaniczne takie jak zgniatanie czy rozciąganie

• filamenty pośrednie są najbardziej odpornym mechanicznie elementem cytoszkieletu

• występują w większości rodzajów komórek zwierzęcych

• występują w cytoplazmie, gdzie otaczają jądro i rozciągają się ddo kutej są przytwierdzone

• wiązki filamentów pośrednich łączą się często z błoną komórkową w miejscach kontaktu z innymi komórkami – desmosomach

• filamenty pośrednie występują również wewnątrz jądra, gdzie nadają kształt i wzmacniają otoczkę jądrową

• struktura utworzona przez filamenty pośrednie po wewnętrznej stronie otoczki jądrowej określana jest terminem blaszki jądrowej lub amina (?) jądrowa

• składają się w włókien białkowych

• pojedyncze włókno białkowe jest zbudowane z cząsteczek białka, które mają domeny globuralne pomiędzy którymi znajduje się długi i prosty odcinek α-helisy

Monomer tworzący filament pośredni

• filament pośredni tworzy wiele splecionych ze sobą włókien białkowych

• dimer powstały poprzez zwinięcie dwóch monomerów

• tetramer zdudowany z 2 dachówkowo ułożonych dimerów