16.03.2009, Ćwiczenia nr 4., - Proteosomy, Peroksysomy, Lizosomy.
Proteosomy.
kompleks enzymów proteolitycznych umożliwiających pozalizosomową degradację białek
w cytozolu
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
Dwa rodzaje proteosomów.
20S nieaktywna jednostka podstawowa
26S aktywny kompleks enzymów degenerujących białka zkonigowanych z ubikwityną
Główne etapy proteolizy ubikwitynozależnej.
1) aktywacja ubikwityny z udziałem ATP
2) transestryfikacja napiętnowanie ubikwityną białka przeznaczonego do degradacji
3) selekcja substratów białkowych skierowanych na drogę proteolizy
4) proteoliza zależna od ATP
5) uwolnienie ubikwityny
Lizosomy.
Końcowy szlak endocytarny stanowiący populację obłonionych pęcherzyków zawierające
kwaśne hydrolazy.
Pęcherzyki zawierające enzymy rozkładające białka, kwasy nukleinowe, węglowodany i
tłuszcze.
Aącznie w lizosomach jest obecnych ok. 40 różnych hydrolaz.
Obecność tych enzymów stwarza konieczność obłonienia lizosomów.
W lizosomie zachodzi nie tylko proces trawienia komórkowego wchłoniętych pokarmów,
ale także rozkład niepotrzebnych już cząsteczek.
W lizosomach zachodzą procesy degradacji między innymi białek glikolipidów i
sulfoglikolipidów oraz estrów wysokocząsteczkowych i estrów nieskocząsteczkowych.
Substraty mające ulec degradacji w lizosomach, trafiają tam głównie na drodze endocytozy
klatrynozależnej.
Zdecydowana większość enzymów hydrolitycznych stanowią białka rozpuszczalne obecne
w świetle lizosomów.
Białka ulegające proteolizie w lizosomach.
wymagajÄ… aktywacji i napietnowania ubikwitynÄ…
proces ich rozkładu zachodzi w wyspecjalizowanej, niebłonowej strukturze proteosomie
Białka ulegające degradacji w lizosomach.
nie wymagajÄ… naznaczenia ubikwitynÄ…
trafiają do obłonionego przedziału lizosom, drogą endocytozy
są hydrolizowane z udziałem kwaśnych proteaz rozpuszczonych w macierzy lizosomów
w lizosomoach degradowane są też inne niż białka cząsteczki
Transcytoza.
Pęcherzyki przechodzą z jednej strony błony na drugą. Zjawisko transportowania danej substancji z
jednego bieguna komórki na drugi poprzez cytoplazmę. Z reguły substancja jest pobierana przy
udziale receptora na jednym biegunie i transportowana w pęcherzykach
wewnątrzcytoplazmatycznych. Po dotarciu pęcherzyka na drugi biegun komórki, błona pęcherzyka
zlewa się z błoną komórkową, a substancja uwalnia się do otoczenia. Przykładem może być
transport immunoglobulin A przez komórki nabłonkowe jelita.
Ważniejsze enzymy lizosomalne.
Nazwa enzymu Substrat
Kwaśna fosfataza Estry fosforanowe
Arylosulfataza ² Estry siarczanowe
Ä… - Galaktozydyna Glikolipidy
² - Galaktozydyna Gangliozydy
Katepsyna L Białka
² - Glukuronidaza Mukopolisacharydy
Heksaminidaza Glikozoaminoglikan
Proteoliza lizosomowa jest mniej selektywna niż cytozolowa.
Białka ulegają degradacji ponieważ.
jest to radzaj regulacji ich aktywności biologicznej
ulegajÄ… odnowie
są zródłem aminokwasów dla nowopowstających białek
Zaburzenia zwiÄ…zane z lizosomami.
wynikajÄ…ce z braku enzymu (lizosomopatie)
mukolipidoza II; brak enzymu odpowiadajÄ…cego za fosforylacjÄ™ mannozy
choroba Huntera (mukopolisacharydoza typu II (MPS II))
MPS I (zespół Hurler) - niedobór ą-L-iduronizazy
MPS II (choroba Huntera) - niedobór sulfatazy iduronianu
MPS III (choroba Sanfilippo) - sulfataza-N-heparanu
spichrzenie zaburzenie trawienia lizosomu
choroba Gauchera AD; brak glukcerebrazy w komórkach żernych
kumulacja ceramidoglikozydów
choroba Niemanna brak sfingomielidazy i gromadzenie sfingomieliny
choroba Taya i Sachsa brak heksaaminidazy i gromadzenie gangliozyny GM2
choroba Fabry'ego ciężko u mężczyzn; brak ceramido-3-heksodynazy
choroba Wolmana brak kwaśnej lipazy i gromadzenie estrów glicerolu
choroba Sapchoffa i Jatzkewitza tak jak u Taya i Sachsa, gangliozydaza GM1
niedorozwój umysłowy, zaburzenia kosci
lipogranolomatoza Farbera gromadzenie cerkulazy
leukodystrofie metachromatyczna metachromazja nerwów
glikogenoza
glikogenetyczne lizosomy zmiany przy adaptacji komórek, jej ostre i przewlekłe
uszkodzenia
Gromadzenie wewnątrzkomórkowe prowadzi do przewlekłych uszkodzeń komórkowych.
astrocytoza powstają ciałka resztkowe w lizosomach zagęszczenie substancji
białkowych
autofagia trawinie własnych struktur komórki; w warunkach fizjologicznych zanik
gruczołu po laktacji
zanik pierwotny brak energii w komórce nie ma enzymów glikolitycznych
zanik brunatny w lizosomach gromadzenie się lipidów, białek, fosfolipidów z rozkładu
cytoplazmy (przejaw wewnątrzkomórkowej martwicy)
Peroksysomy (mikrociałka).
organella komórkowa o średnicy 0,2 1 mikrometra
otoczone pojedynczą bloną białkowo-lipidową
wnętrze wypełnia jednorodna macierz
często zawierają inuluzje(?) krystalicznego białka
peroksysomy to głównie frakcja mikrociał, w której zachodzi rozkład H O ; stąd pochodzi
2 2
nazwa tych organelli
zaangazowane w procesy utleniania, stąd ich główny system enzymów tworzą
ksydoreduktazy flawinowe i katalaza
produktem ubocznym aktywności peroksydazy jest toksyczny H O
2 2
Jego rozkład (H O ) zapewnia katalaza bądz peroksydaza
2 2
Rola peroksysomów.
detoksykacja komórek przez utlenianie metabolitów i ksenobiotyków
rozkład nadtlenku wodoru
oksydacja średniołańcuchowych i długołancuchowych kwsaów tłuszczowych do cząsteczek
8-węglowych (dalsze etapy zachodzą w mitochondriach)
biosynteza estrolipidów, chlesterolu
produkcja kwasów żólciowych
przemiana kwasu moczowego do alantoiny (oksydaza moczanowa)
metabolizm aminokwasów (alantoinian, gloksinian pierwszy)
Peroksysomy pierwotne utleniacze:
pęcherzyki o średnicy 0,5-1,5 mikrometra otoczone pojedynczą błoną
występują w komórkach wątroby i nerek u ssaków, w fotosyntetyzujących komórkach
roślinnych; wystęopują nielicznie w większości komórek
Wnętrze peroksysomu wypełnia elektronowo-gęsta ziarnista macierz, której rdzeń zwany jest
nukleoidem. Strukturę tę stanowi krystaliczna postać oksydazy moczanowej (urykazy)
Organellum komórki eukariotycznej o średnicy 0,2-1,8 źm, otoczone jedną błoną, o kształcie
owalnym bądz sferycznym. W komórce roślinnej peroksysomy znajdują się w bezpośrednim
kontakcie z chloroplastami i mitochondriami i stykają się z powierzchniami ich błon.
U zwierząt występuje tylko jeden typ peroksysomu zawierający enzym katalazę uczestniczący
w procesie neutralizacji szkodliwego nadtlenku wodoru.
Metabolizm H O.
2
RH + O oksydacja, elektrony R + H O
2 2 2 2
Droga rozkład katalitycznego:
2H O katalaza O + H O
2 2 2 2
Droga rozkład peroksydacyjnego:
RH + H O elektrony R + H O
2 2 2 2 2
Powstający w wyniku rozkładu H O przez peroksydaza tlen zostaje wykorzystany do utlenienia np.
2 2
alkoholi, azotanów, a energia powstała ulega rozproszeniu w postaci ciepła powstaje ATP.
²
- oksydacja kwasów tłuszczowych
przebiega w komórkach roślin, grzybów i zwierząt
produktem jest acetylo Co A
w komórkach zwierzęcych proces ten zachodzi też w mitochondriach
w komórkach zwierzęcych 25% do 50% rozkładu kwasów tłuszczowych zachodzi w
peroksysomach
dotyczy to kwasów tłuszczowych o długości łańcucha większej od 16 węgli
kwasy o dłuższych łańcuchach (16-20 czy 24-26 węgli) również są rozkładane w
peroksysomach
Metabolizm związków azotu.
Urikaza oksydaza moczanowa przeprowadza w peroksysomach oksydację produktów przemiany
kwasów nukleinowych (puryny) i niektórych białek.
W metabolizmie związków azotowych są też inne enzymy peroksysomowe aminotransferazy
przenoszÄ…ce grupy aminowe z aminokwasów na að - ketokwasy. Peroksydazy biorÄ… udziaÅ‚ w
biosyntezie i degradacji aminokwasów.
W metabolizmie związków niezwykłych np. D-aminokwasów albo ksenobiotyków (alkany).
Oksydaza D-aminokwasowa jest być może dowodem, że peroksysomy są najstarszymi
endosymbiontami.
Procesy patologiczne związane z zaburzeniami funkcji peroksysomów (peroksysomopatie):
choroba Zellwegera (letalny zespół mózgowo-wątrobowo-nerkowy; zadka choroba
metaboliczna spowodowana zaburzeniem funkcji peroksysomów co powoduje gromadzenie
się w mózgu wielonienasyconych kwasów tłuszczowych o długości łańcucha C26-C38)
ciężka kamica nerkowa
adrenoleukodystrofia (choroba Siemerlinga-Creutzfeldta; Jest zwiÄ…zana z zaburzonÄ…
peroksysomalną beta-oksydacją kwasów tłuszczowych o bardzo długich łańcuchach co
prowadzi do nagromadzenia ich w różnych narządach)
Dysfunkcje dziedziczne = genetyczne:
zaburzenia związane z nieprawidłową biosyntezą peroksysomów, które nie powstają np.
kwasica hiperpi(?)tolowa
choroba Zellwegera
zaburzenia z dysfunkcją kilku enzymów pozorny zespół Zellwegera, punktowa dysplazja
chrząstek, karłowatość lizomielicznna
defekt jednego enzymu niedobór enzymu dwufunkcjonalnego, rzekomy zespól
Zellwegera, katalaremia
Hipotezy powstawania peroksysomów.
1) pączkowanie: błony gładkiej ER
2) podział już istniejących peroksysomów
Najbardziej prawdopodobna jest hipoteza druga, bo białka peroksysomów są syntetyzowane na
polisomach cytosolowych i importowane do już powstałych mikrociał.
Transport białek.
Białka są dostarczane potranslacyjnie.
Ich transport odbywa się z zużyciem ATP.
Muszą być wyposażone w trzyliterowy sygnał targetu - sekwencja SKL.
Jest ona zbudowana z 3 aminokwasów: small uncharged seryna, prolina, alanina; kation
charged lizyna
Pozbawienie sygnału SKL pozostawia białko perosysomowe w cytozolu. Dołączenie do obcego
bialka wprowadza je do peroksysomu (uniwersalizm SKL). Uniwersalizm dotyczy białek
pochodzących z innych organizmów. Jako przykład może służyć zlokalizowana w peroksysomach
lucyferaza. Jest ona do nich transportowana w komórkach świetlików i transgenicznych roślin
(tytoń).
Ważniejsze enzymy peroksysomów zwierzęcych.
Enzym Proces
Oksydaza moczanowa Katabolizm puryn
Oksydaza D-aminokwasów Utlenianie aminokwasów
Acetylo CoA Utlenianie kwasów tłuszczowych
Acetylotransferaza karnityny Transport kwasów tłuszczowych
Reduktaza 3-hydroksy-3-metyloglutaryulo-CoA Synteza cholesterolu
________________________________________________________________________________
Odkrywcą peroksysomów jest Christian de Duve.
Peroksysomy różnią się od lizosomów wrażliwością na inny detergent - digitoninę 10 razy więcej
digitoniny trzeba aby wyzwolić katalazę niż kwasnę fosfatazę. Gdyby były zlokalizowane w tych
samych pęcherzykach wyzwalałoby je to samo stężenie digitoniny.
Gdy zawierają rdzeń krystaliczny łatwo je odróżnić na zdjęciach TEM. Gdy go nie ma stosuje się
test DAB (reakcja z diaminobenzydynÄ…).
W reakcji DAB po utlenieniu diaminobenzydyny przez katalazÄ™ powstaje polimer Å‚Ä…czÄ…cy siÄ™ z
czterotlenkiem osmu.
Wyszukiwarka
Podobne podstrony:
0106 30 03 2009, cwiczenia nr 6 , Wrzeciono podziałowe Paul Esz0109 27 04 2009, cwiczenia nr 9 , Tkanka nabłonkowa Paul Esz0207 08 04 2009, wykład nr 7 , Cykl komórkowy Paul Esz0209 29 04 2009, wykład nr 9 , Tkanka nabłonkowa Paul EszUSA Zestrzeliliśmy irański samolot bezzałogowy (16 03 2009)0202 04 03 2009, wykład nr 2 , Budowa i funkcje błony komórkowej oraz transport przez błony(1)0108 20 04 2009, cwiczenia nr 8 , Apoptoza Paul Esz0110 04 05 2009, cwiczenia nr 10 , Tkanka łączna właściwa Paul Esz0203 11 03 2009, wykład nr 3 , Białka powierzchni komórkowej Cząsteczki adhezyjne0111 11 05 2009, cwiczenia nr 11 ,Ćwiczenie nr 03Cwiczenie nr 03 Wprowadzenie do chemii analitycznejKształcenie ruchowe – ćwiczenia nr 3 (6 03 12r )Kształcenie ruchowe – ćwiczenia nr 4 (12 03 12r )Kartkowka nr 3 Zadania 16 XII 2009Ćwiczenie nr 16 Modele przestrzenne (3D)Kształcenie ruchowe – ćwiczenia nr 6 (27 03 12r )ćwiczenie nr 16więcej podobnych podstron