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)

• i ta właśnie woda utleniona bierze udział w tworzeniu wolnych rodników

• 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

• Zespół Zellwegera (adrenoleukodystrofia)

• całkowity brak peroksysomów (enzymy nie mogą być uzupełniane)

• bardzo wczesna śmierć

• Zespół pseudozellwegera

• występuje kilka enzymów lecz jest ich za mało, wczesna smierć

• Zespół braku jednego enzymu w peroksysomach

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.

• szlak endocytarny (dostarczenie produktów do endozytozy)

• trawią własne organella - autofagosomy

• produkty z fagocytozy - szlak pęcherzyków

• 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)

• zespół Taya-Sachsa

• choroba Niemanna-Picka

• leukodystrofia metochromatyczna

4

---