MITOHONDRIJE
Organele života i smrti
OTKRIĆE MITOHONDRIJA 1857. Albert Kolliker uređeni nizovi granula u mišićnim ćelijama 1893. Richard Altman bioblasti vrsta bakterija? 1. menjaju oblik 2. umnožavaju se 1897. Carl Benda mitohondrija mitos fibril, khondrion granula B.F. Kingsbury i Otto Warburg, 1915. Peter D. Mitchell Hemiosmotska teorija - Uloga mitohondrija u ćelijskoj respiraciji
Posle nukleusa najveće organele u ćelijama životinja (dužine 1 do par µm, širine 0.5-1 µm, prosečna dužina kao E. coli) SM, struktura TEM Udeo u citoplazmi - regioni ćelije u kojima je veća metabolička aktivnost i veća potrošnja energije KORELACIJA MITOHONDRIJALNE LOKALIZACIJE I FUNKCIJE
Spoljašnja mitohondrijalna membrana *Bez većih ubora *Velika propustljivost (PORINI) *Slični proteini prisutni i u membrani ĆZ Gram (-) Unutrašnja mitohondrijalna membrana *površina - brojni uvrati (kriste) koji se pružaju u matriks *Proteini - 75% (brojni proteinski kompleksi zaduženi za transport elektrona i sintezu ATP (respiratorni kompleksi) kao i brojni transportni proteini * Specifičan lipid kardiolipin (prisutan i u membranama bakterijskih ćelija ) *nepropusna za većinu molekula i jona *kontaktna mesta spoljašnje i unutrašnje mitohondrijalne membrane na kojima se nalaze specifični transporteri
Freeze-fracture SMM Spoljašnja mitohondrijalna membrana Freeze-fracture UMM Intermembranski prostor Unutrašnja mitohondrijalna membrana
Intermembranski prostor *unutar kristi je od ostatka intermembranskog prostora odvojen malim cevastim otvorima koji ograničavaju difuziju između ova dva regiona. Ova se mesta označavaju kao krista veze, a prostor unutar kristi kao dodatni kompartment intrakristalni prostor. *brojnost, oblik i veličina krista je u vezi sa respiratornom aktivnošću mitohondrija Pri većim određenim mestima, mogu se uočiti kontaktna mesta spoljašnje i unutrašnje mitohondrijalne membrane na kojima se nalaze specifični transporteri koji omogućavaju transport u i iz mitohondrijalnog matriksa.
Matriks mitohondrija *Prosvetljen, fino granulisan *Brojni enzimi (oksidacija piruvata, Krebsov ciklus, βoksidacija masnih kiselina) *cirkularna DNK (više kopija) *mitoskelet *mitoribozomi (70S) *depozicije kalcijuma u formi kalcijum-fosfata mitohondrijalna DNK
Transport kroz membrane mitohondrija *Proteini mitohondrije kodirani od strane nukleusnog genoma (95%) se u mitohondriju transportuju tek nakon što budu sintetisani (posttranslacioni transport). *kompleksi integralnih proteina spoljašnje i unutrašnje mitohondrijalne membrane (TOM i TIM) * Kontaktna mesta signalna sekvenca matriks * * * * TOM poseduje receptor za specifičnu sekvencu Vezivanje pokreće transport polipeptida Oslobađanje od šaperona HSP70 Mitohondrijalni, matriksni šaperoni
OSNOVNI TIPOVI KRISTI LAMELARNI TIP KRISTI TUBULARNI TIP KRISTI
FUNKCIONI TIPOVI MITOHONDRIJA Ortodoksni krista tip Kondenzovana mitohondrija Tubulovezikularna mitohondrija Nabubrela mitohondrija Specijalizovani krista tip
Tip, pozicija i broj tip ćelije i trenutni zahtevi za ATP
MITOHONDRIJE - DINAMIČNE ORGANELE - POJEDINAČNE ORGANELE ILI MREŽA? Fuzija i deoba mitohondrija povezanost Distribucija komponenti i ATP Genetička komplementacija Razmena kopija mthdnk Raspodela mitohondrija tokom deobe
BIOGENEZA MITOHONDRIJA? Mitohondrije ne nastaju de novo već deobom postojećih mitohondrija ( fisija ). Mitofuzini fuziija DRP1 OPA1
FUNKCIJE MITOHONDRIJA Kompartment Spoljašnja membrana Metabolička funkcija Sinteza fosfolipida Desaturacija masnih kiselina Elongacija masnih kiselina Unutrašnja membrana Transport elektrona Oksidativna fosforilacija sinteza ATP Unos piruvata Unos acil-coa Transport metabolita Matriks Oksidacija piruvata Ciklus limunske kiseline β oksidacija masnih kiselina Replikacija mtdnk Sinteza RNK (transkripcija) Sinteza proteina (translacija) ĆELIJSKO DISANJE (AEROBNA RESPIRACIJA) citoplazma Mt matriks UMM
Eukariotske ćelije koriste tri glavna procesa (glikoliza, ciklus limunske kiseline i oksidativna fosforilacija) kojima se energija, sadržana u hemijskim vezama molekula hrane, prevodi u formu koja se može iskoristiti za brojne procese u ćeliji. Adenozin-trifosfat (ATP) je najzastupljeniji nosilac energije u ćelijama. Čine ga baza (adenin), šećer (riboza) i tri fosfatne grupe, pri čemu je veza između drugog i trećeg fosfata visoko energetska
OSNOVNA FUNKCIJA MITOHONDRIJA: STVARANJE ATP Hemiosmotska teorija Peter Mitchell, 1961. ELEKTROHEMIJSKI PROTONSKI GRADIJENT ATP sintaza FoF1 kompleks
MRKO MASNO TKIVO Mitohondrije sa pravilno uređenim kristama toplota TERMOGENEZA BEZ DRHTANJA
peroksizomi
Peroksizomi (mikrotela) Organele u obliku vezikula koje poseduju 1 membranu, dijametra 0.1 1 µm. Prisutni kod svih ćelija životinja, najbrojniji i jetri i bubrezima. Mogu da poseduju proteinski kristaloid enzim urat oksidaza. Oksidacija supstrata Marker peroksizoma- enzim katalaza razgrađuje vodonik-peroksid koji i nastaje u peroksizomima R+HO 2H O 2H O + o RH2 + O2 2 oksidaza 2 2 2 2 2 katalaza Multifunkcionalne organele imaju različite funkcije zavisno od tipa organizama i tipa ćelije Peroksizomi ne poseduju sopsvenu DNK, svi proteini peroksizoma su kodirani od strane nukleusa ćelije, sintetišu se u citoplazmi i transportuju u peroksizome.
SPECIFIČNE FUNKCIJE PEROKSIZOMA: ŽIVOTINJE -oksidacija dugačkih masnih kiselina Sinteza lipida (plazmalogen mijelinski omotač) Okidacija holesterola i žučnih soli Uklanjanje štetnih jedinjenja (metanol, etanol, formaldehid, mravlja kiselina) Luciferaza kod svitaca BILJKE Peroksizomi lista- uloga u fotorespiraciji Peroksizomi semena koja deponuju lipide GLIOKSIZOMI konverzija lipida u uglj. hidrate
Biogeneza peroksizoma Proteini matriksa peroksizoma će biti sintetisani na citoplazmatskim ribozomima, dok će najveći deo proteina membrane peroksizoma biti sintetisan na grer. Za razliku od mitohondrija i hloroplasta, translokacija polipeptidnih lanaca u peroksizome se odigrava dok su lanci uvijeni (foldovani), vezani za kofaktore i/ili u oligomernom stanju. Za specifično prepoznavanje peroksizomalnih proteina neophodna je specifična signalna sekvenca (PTS peroksizomalna targetna sekvenca) koja se nalazi na C-terminusu polipeptida. Specifični transporteri na membrani peroksizoma su tzv. importomeri