1 / 29

Subcelulární kompartmenty

Subcelulární kompartmenty. Kompartment značí “subcelulární region s biochemickými reakcemi kineticky isolovanými od ostatních buněčných pochodů” Friedrich, P. 1985 Dynamic Compartmentation in Soluble Multienzyme System. Richard Vytášek 2010. Výhody kompartmentace.

tait
Download Presentation

Subcelulární kompartmenty

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Subcelulární kompartmenty Kompartment značí “subcelulární region s biochemickými reakcemi kineticky isolovanými od ostatních buněčných pochodů” Friedrich, P. 1985 Dynamic Compartmentation in Soluble Multienzyme System Richard Vytášek 2010

  2. Výhody kompartmentace • Udržování vysoké lokální koncentrace komponent v kompartmentu, které by jinak difundovaly pryč – koncentrovanější substráty mohou reagovat rychleji a účinněji • Kontrola transportu intermediátů mezi kompartmenty je další účinný regulační system metabolických drah, které se odehrávají ve více kompartmentech • Ochrana před působením nepříznivých sil okolního prostředí

  3. Kompartmenty eukaryotické buňky • Jádro (nukleus) • Jadérko (nuleolus) • Golgiho aparát • Mitochondrie • Lysosomy • Peroxisomy • Cytoskeleton • Cytosol • Centrioly • Plasmatická membrána • Endoplasmatické retikulum

  4. Plasmatická membrána • Plasmatická membrána (nazývaná také buněčná membrána nebo plasmalemma) je biologická membrána oddělující vnitřek buňky od okolního prostředí. • Buněčná membrána je povrchem všech buněk a je selektivně-permeabilní. Takto je řízen pohyb substancí jak do buňky , tak ven z ní. • Je složena primárně z lipidů (fosfolipidů, glykolipidů a cholesterol esterů) a bílkovin, které se zůčastní celé řady buněčných procesů jako je např. adheze buněk, transport iontovými kanály a buněčná signalisace. • Vnitřní strana buněčné membrány obsahuje specifická místa, na které je uchyceny komponenty intracelulárního cytoskeletonu.

  5. Membránové lipidy

  6. Buněčná membrána se skládá primárně ze specificky uspořádané fosfolipidové dvojvrstvy. Její uspořádání zabraňuje volné difusi polárních látek přes membránu, ale pasivní difuse hydrofobních molekul přes membránu je obecně možná.

  7. Transport přes plasmatickou membránu Plasmatická membrána je selektivně permeabilní a většina hydrofobních molekul může pasivně difundovat přes lipidickou dvouvrstvu membrány Jsou tři způsoby transportu polárních molekul : • Difuse - the pasivmí pohyb molekul dle koncentračního gradientu dokud není dosaženo rovnováhy • Usnadněná difuse - • Aktivní transport -

  8. Mitochondria Dvě membrány – vnitřní(inner) a vnější (outer) se velmi liší funkcí i enzymovou aktivitou Matrix mitochondrie (mitosol) také vykazuje odlišné biochemické funkce Většina mitochondriálních proteinů je kodována jadernou DNA (a syntetizována na volných ribosomech v cytosolu) ,ale 13 mitochondriálních proteinů a některé RNA jsou kodovány kruhovou mitochondriální DNA (mtDNA)

  9. Biochemické funkce mitochondrií • Synthesa více než 90% ATP – oxidativní fosforylace (vnitřní membrána) • Produkce tepla (rozpojení oxidace a fosforylace) • Apoptosa (programovaná smrt) – vnitřní mitochondriální dráha • Oxidativní dekarboxylace pyruvátu (pyruvate dehydrogenase complex) • ß-oxidation mastných kyselin (kratší než 24-C) • Cyklus kyseliny citronové (Krebsův cykl) - mitosol • P450 - vnitřní membrána

  10. Transport elektronů z cytosolického NADH do mitochondrie Michael W. King, Ph.D / IU School of Medicine / miking at iupui.edu

  11. Dráha transportu acetyl-CoA z mitochondrie do cytoplasmy pro biosyntézu lipidů a cholesterolu Michael W. King, Ph.D / IU School of Medicine / miking at iupui.edu

  12. Karnithinový člunek(shuttle) a mitochondriální oxidace mastných kyselin

  13. Endoplasmatické retikulum • Proteosynthesa (rough ER = RER) • Počáteční stadium synthesy polysacharidového řetězce N-vázaných glykoproteinů (RER) • Synthesa (smooth ER = SER) - fosfolipidy , triglyceridy • Synthesa cholesterolu a steroidů(SER) • Hydroxylace endogenních a exogenních sloučenin cytochromy P450 (SER) • Skladování vápníkových ion (SER , sarcoplasmatické retikulum)

  14. Golgiho komplex • Spolupracuje s endoplasmatickým retikulem • Enzymatické postranslationční modifikace bílkovin (glykosylace, sulfatace) • Synthesa of nové plasmatické membrány a participace na tvorbě primárních lysosomů a peroxisomů

  15. Lysosomy Zodpovídají za intracelulární digesce jak intracelulárních, tak extracelulárních látek Lysosomální enzymy jsou hydrolasy s maximální aktivitou při pH 5 (vnitřek lysosomů) Hydrolysa intracelulární materiál – proteiny, nukleové kyseliny, lipidy stejně jako organely – autofagie Extracelulární material je hydrolysován po transportu do buňky endocytosou (pinocytosa and phagocytosa) - heterofagie

  16. Lysosomy a digesce • Substance je/jsou v membránou uzavřeném vesikulu • Fuzí vesikulu s primárním lysosomem vzniká sekundární lysosom (trávící vakuola) • Lysosomální hydrolasy štěpí obsah sekundárních lysosomů • Nízkomolekulární složky hydrolysátu přecházejí do cytosolu pro opětovné využití • Nerozštěpitelný materiál se akumuluje v residuálních tělíscích (resifual body) a je odstraněn z buňky exocytosou • Zbylé (nonexocytované) residualní tělíska obsahují lipofuscin („age pigment“)

  17. Peroxisomy • Produkují nebo využívají peroxid vodíku • Liší se funkcí i počtem v jednotlivých typech buněk • Známo více jak 50 enzymů katalyzujících oxidační a biosynthetické reakce • oxidace velmi dlouhých řetězců mastných kyselin (a- i b-oxidace) • synthesa glycerolipidů, glycerol ether lipidů (plasmalogeny) a isoprenoidy • enzymy pro oxidaci of D-aminokyselin, 2-hydroxy kyselin a močové kyseliny (uricase absentuje u vyšších primátů) • katalasa • Známo více jak 25 poruch biogenese peroxisomů (Zellweger‘s syndrome = absence of peroxisomes and death occurs by age 6 months) • Některá xenobiotika indukují proliferaci peroxisomů

  18. Plasmalogens biosynthesis from DHAP in peroxisomes

  19. Cytoskelet • Udržuje fenotyp (morfologii) buněk a podílí se na intracelulárním transportu, buněčné motilitě a buněčném dělení • Obsahuje mikrotubuly, intermediární filamenta a aktinová filamenta (mikrofilamenta)

  20. Cytoskelet - mikrotubuly • průměr 25 nm a délka od 200 nm do 25 mm • polymery α- and β-tubulinových dimerů, které polymerizují kones ku konci do protofilament. Protofilamenta se pak splétají do dutých válcovitých útvarů - mikrotubulů

  21. Cytoskelet - intermediární filamenty • Typický průměr intemediárních (středních) filament (IF) je 10 nm • Doménová struktura IF molekul je konservovaná. Každý protein má non-a-helix doménu na N a C-konci, které rámují a-helix doménu vlastní „tyčinky“ • Základní jednotka intemediárních filament (IF) je dimer Popsáno více jak 70 genů pro šest základních typů (I - VI) IF : I a II - keratiny (epithelialní a vlasové) III – např. desmin (sarcomery svalových buněk) a vimentin (e.g. fibroblasty - podpora správné lokalisace organel V - jaderné IF

  22. Cytoskelet - mikrofilamenta • nejdymamičtější část cytoskeletonu is jsou mikrofilamenta (actin filamenta). • průměr mikrofilament je pouze 6nm • jsou tvořeny lineárními polymery aktinových podjednotek

  23. Centrosom a centrioly • Centrosom je organela, jež je hlavním organisačním centrem mikrotubulů a je regulátorem průběhu buněčného cyklu • Centrosom je ta oblast buňky, ve které jsou formovány microtubuly • Centrioly jsoudůležitou částí centrosomu. Jejich „barrelovitá“ struktura (9 tripletů) se nalézá ve většině živočišných buněk

  24. Cytosol 54% objemu buňky četné reakce jsou prováděny jen v určitých oblastech cytosolu glykolysa (NAD+/ NADH) PPP - pentosofosfátová dráha (NADPH) glykogenolysa glykogenese (synthesa glykogenu) biosynthesa mastných kyselin(fatty acid synthase) synthesa aktivních cukrů podpora proteosynthesy poskytnutím intermediátů

  25. Příklady metabolických drah lokalisovaných v jednom kompartmentu • Cyklus kyseliny citronové • Glykolysa • Proteosynthesa • DNA replikace

  26. Glukoneogenese Většina enzymů využívaných pro gluconeogenesi se nalézá v cytoplasmě Pyruvát karboxylasa je ale mitochondriální enzym a takto vzniklý oxalacetát je redukován na malát a transportován do cytosolu Rychlost gluconeogenese je hlavně určena působením klíčového enzymu, fruktosa-1,6-bisfosfatasy, která je také regulována cAMP a fosforylací.

  27. Buněčnáß-oxidacemastných kyselin a různé role mitochondrií a peroxisomů v tomto procesu

  28. Biosyntéza cholesterolu • syntéza po HMG-CoA v cytosolu • další syntéza probíhá v endoplasmatickém retikulu

  29. Močovinový cyklus Je příkladem metabolické dráhy, která probíhá v cytosolu a v matrix mitochondrií a slouží k odstraňování toxického amoniaku. Vzniklá močovina je vyloučena močí. • Pouze enzym ornithin transkarbamoylasa je v mitosolu • Karbamoylfosfát je syntetizován v mitochondriích z bikarbonátu a amoniaku při spotřebě 2 ATP

More Related