Organelle i transport między nimi

Mitochondrium

Komórka eukariotyczna

wydzielanie

Aparat Golgiego

Błona komórkowa

Peroksysom

Białka

Chloroplast

Sekwencje

sygnalne

Sekwencje

sygnalne

Jądro
komórkowe

Retikulum

endoplazmatyczne

Sekwencje

sygnalne

Białka

PRZEDZIAŁY KOMÓRKOWE-

ORGANELLE

• Cytozol-

szlaki metaboliczne

• Jądro-

synteza DNA, RNA, modyfikacje białek i kwasów nukleinowych

• Reticulum endoplazmatyczne –

synteza lipidów,

sortowanie i znakowanie (modyfikacje) białek

• Aparat Golgiego -

sortowanie i znakowanie białek

• Lizosomy -

degradacja

• Endosomy –

sortowane materiału pobranego z zewnątrz

• Mitochondria-

synteza ATP, fosforylacja oksydacyjna

• Chloroplasty (rośliny) –

synteza ATP, fotosynteza

• Peroksysomy

– procesy utleniania

Organelle

Organellum

Liczba w komórce Procent objętości

• Cytosol

1

~50%

• Mitochondria

~2000

~20%

• Reticulum endoplazmatyczne

1

~12%

• Jądro

1

~6%

• Aparat Golgiego

1

~3%

• Peroksysomy

~400

~1%

• Lizosomy

~300

~1%

• Endosomy

~200

~1%

Kwasy tłuszczowe

Hydrofobowy ogon

Hydrofilowa głowa

Lipidy

Lipidy są definiowane jako komórkowe cząsteczki
nierozpuszczalne w wodzie a rozpuszczalne w
rozpuszczalnikach organicznych.

•pochodne kwasów tłuszczowych

•pochodne poliizoprenoli
•sterydy

FOSFOLIPIDY
Główna kategoria lipidów tworzących błony, najczęściej złożone są z dwóch
łańcuchów kwasów tłuszczowych połączonych poprzez fosforan glicerolu z
grupami polarnymi

Grupy
hydrofilowe

cholina

Hydrofobowe

ł

ańcuchy

kwasów tłuszczowych

Fosfatydylocholina

Struktura fosfolipidu

Fosforan glicerolu

Fosfolipidy tworzą błony

cytosol

peroksysom

wolne polirybosomy

endosom

lizosom

aparat Golgiego

siateczka śródbłonkowa
(reticulum endoplazmatyczne)
ze związanymi polirybosomami

jądro komórkowe

mitochondrium

Organelle komórkowe

Siateczka endoplazmatyczna

Aparat Golgiego

• Organelle komórkowe zajmują przestrzeń

w komórce

Makrocząsteczki transportowane
są
•Z zewnątrz do wewnętrznych
przedziałów komórkowych
•Ze struktur wewnętrznych na
zewnątrz

Struktury komórkowe
uczestniczące w transporcie
Błona komórkowa
Endosomy
Ciałka transportujące
Aparat Golgiego
Retikulum endoplazmatyczne
(siateczka endoplazmatyczna)

SIATECZKA ENDOPLAZMATYCZNA

APARAT GOLGIEGO

PÓŹNE
ENDOSOMY

CIAŁKA
SEKRECYJNE

LIZOSOMY

PRZESTRZEŃ POZAKOMÓRKOWA

WCZESNE
ENDOSOMY

Białka i cząsteczki produkowane w komórce

pełnią różnorodne funkcje w określonych

strukturach komórki lub poza komórką i muszą

być do tych struktur swoiście transportowane

Sekwencje sygnałowe kierujące białka do organelli

• Import do ER

(N)-Met-Met-Ser-Phe-Val-Ser-

Leu-Leu-Leu-Val-Gly-Ile-

Leu-Phe-Trp-Ala-

Thr-

Glu

-Ala-

Glu

-Gln-Leu-Thr-

Lys

-Cys-

Glu

-Val-Phe-Gln

• Zatrzymanie w ER

Lys-

Asp-Glu

-Leu (C)

• Import do jądra

-Pro-Pro-Lys-Lys-Lys-Arg-Lys-Val-

• Import do mitochondriów

(N) Met-Leu-Ser-Leu-

Arg

-Gln-

Ser-Ile-Arg- Phe-Phe

-Lys

- Pro-Ala Thr-

Arg

-Thry-Leu-Cys-Ser-Ser-

Arg

-Tyr-Leu-Leu-

• Import do peroksysomów

– Ser-

Lys

-Leu-

-

Naładowane ujemnie

-

Hydrofobowe

-

Naładowane dodatnio

Siateczka endoplazmatyczna

Produkcja lipidów
Modyfikacje białek przeznaczonych do wydzielania i lokalizacji w
innych przedziałach
Większość białek znajdujących się w siateczce endoplazmatycznej
syntetyzowana jest w ścisłym kontakcie z tą strukturą

Białka przeznaczone do siateczki endoplazmatycznej mają sekwencję sygnalną

W siateczce endoplazmatycznej zachodzi glikozylacja białek

N-acetyloglukozoamina
Mannoza
Glukoza

Lizosom

Lizosomy zawierają kwaśne hydrolazy, enzymy
hydrolityczne aktywne w niskim pH. Niskie pH
jest utrzymywane przez ATPazy pompujące H+
do wnętrza lizosomu

Enzymy występujące w lizosomach
Nukleazy
Proteazy
Glikozydazy
Lipazy
Fosfatazy
Sulfatazy
Fosfolipazy

Obraz z mikroskopu
elektronowego, barwienie
fosforanem ołowiu, substratem
kwaśnej fosfatazy.

Szlaki transportowe komórki

Transport odbywa się w ciałkach
transportujących

DONOR

PĄCZKUJĄCE
CIAŁKO

BIORCA

CIAŁKO TRANSPORTUJĄCE

Badania na mutantach drożdży doprowadziły do identyfikacji ponad 25 genów
kodujących białka zaangażowane w transport sekrecyjny

Układ eksperymentalny in vitro do badań przemieszczania się białek

między organellami

Aparat Golgiego z komórek nie produkujących
eznzymu - transferazy N-acetyloglukozaminy

Aparat Golgiego z komórek prawidłowych

Białko wirusowe

Ciałko
transportujące

Białka wirusowe nie ulegają
N-acetyloglukozoaminacji

Białka wirusowe zmodyfikowane

Ilo

ść

znakowanego

GlcNAc w bia

łku

Pojawianie się glikozylowanych
białek wirusowych świadczy o
transporcie z jednego aparatu do
drugiego w warunkach in vitro

Badanie przemieszczania się białek przy
użyciu fluorescencyjnych białek fuzyjnych
np. green fluorescent protein (GFP)

Metody:
Białka fuzyjne
FRAP (fluorescence recovery after photobleaching)
FLIP (fluorescence loss in photobleaching)
Zmutowane białka wirusowe

Temperatura wysoka – białko pozostaje
w siateczce endoplazmatycznej

Temperatura obniżona – białko w
siateczce endoplazmatycznej gromadzi
się w miejscach tworzenia ciałek
transportujących

Temperatura obniżona – po pewnym
czasie – białko wędruje do aparatu
Golgiego

Temperatura obniżona – po pewnym
czasie – białko wędruje do błony
komórkowej

Doświadczenie z błonowym białkiem
wirusowym posiadającym mutację, która nie
pozwala na opuszczenie siateczki
endoplazmatycznej w temperaturze normalnej

Zdjęcie elektronowe z tworzenia ciałka transportującego pokrytego klatryną

Klatryna

COP I

COP II

Różne typy ciałek transportujących - obrazy z mikroskopu elektronowego

Struktury tworzone przez klatrynę

Triskelion, struktura tworzona przez trzy
łańcuchy ciężkie i trzy lekkie klatryny - obraz z
mikroskopu elektronowego i schemat cząsteczki

Klatrynowe ciałka transportujące