Mitokondrid, kloroplastid, peroksisoomid

1. Mitokondrid, kloroplastid, peroksisoomid

4. Proplastiid

5. Hüpoteetiline raku evolutsioonitee

6. Mitokondrid ja kloroplastid • Mitokondrid ja kloroplastid on kahekordse membraaniga ümbritsetud organellid. • Nad on spetsialiseerunud ATP sünteesile • Mitokondrid kasutavad elektronide transpordist ja oksüdatiivsest fosforüleerimisest saadavat energiat • kloroplastid kasutavad fotosünteesil akumuleeritavat enrgiat. • Mõlemal organellil on oma DNA, ribosoomid ja oma valgusüntees • Siiski sünteesitakse ENAMIK neis organellides vajaminevatest valkudest tsütosoolis ja transporditakse seejärel organellidesse.

7. Erinevalt mitokondrite (A) kristidest ei ole tülakoidid kloroplastides (B) seotud sisemise membraaniga

8. Raku energiaallikad • Tsütosoolis toimub energiarikaste süsivesinikühendite osaline oksüdeerimine, mille käigus tekib ATP. • PALJU EFEKTIIVSEM on membraanides toimuv energia konverteerimise süsteem, mis võimaldab erinevate allikate energia muutmist: • valgusenergia konverteerimine fotosünteesis • aeroobne hingamine, hapniku kasutamine ATP tootmisel toidu molekulidest.

9. Energia konverteerimine toimub: • Prokarüootides plasmamembraanil • Eukarüootides MITOKONDRITES ja PLASTIIDIDES (taimede kloroplastides)

10. Mitokonder kasutab toitainetesse seotud keemilist energiat.Kloroplast kasutab päikesevalguse energiat

11. Prootonite gradient risti läbi membraani - energia salvestamise viis, mis lükkab käima mitmeid protsesse mitokondrites, kloroplastides ja bakterites

13. Mitokondris ja kloroplastis toimuvad vastandlikud protsessid: • kloroplastis tekivad O2ja süsivesinikud - kloroplast saab energiat valgusest, võtab valguse energia toel veelt elektrone (muutes ta O2-ks) ning annab elektronid CO2le, algatades sellega süsivesiniku sünteesi • mitokonder kasutab O2ja süsivesinikke • mitokonder saab energiat süsivesinike degradeerimisest • mitokondris redutseeritakse O2 veeks (selleks kulub teatav osa H+ pumba energiast)

14. Kemo-osmoos • Mitokondrite, kloroplastide ja prokarüootide poolt kasutatavat sarnast teed energia konverteerimiseks nimetatakse kemo-osmootiliseks seostumiseks: - seos ATP keemilise sideme moodustumise (kemo-) ja membraanitranspordi protsesside (osmoos) vahel

15. Protsessis on 2 etappi: 1. etapp Suure energiaga elektronid (mis saadakse toitainete oksüdeerimisel, päikesevalgusest või veel mõnest allikast) transporditakse MEMBRAANIS ühelt elektroni siduvalt kandjalt järgmisele. Esimene elektronide siduja on NAD+, mis seob 2 elektroni (ja ühe H+) muutudes NADH-ks, veeslahustuvaks molekuliks, mis viib elektronid mitokondri membraanile. Elektronide transpordil vabanevat energia kasutatakse H+ (prootonite) pumpamiseks läbi membraani – tekitatakse ELEKTROKEEMILINE PROOTONITE GRADIENT. Seda gradienti kasutatakse energiaallikana

16. 2. etapp H+ voolab piki elektrokeemilist gradienti tagasi läbi valkude süsteemi ATP süntaasi, mis katalüüsib energiat vajavat ATP sünteesi ADP-st ja anorgaanilisest fosforist(Pi). See üldlevinud ensüüm on turbiin, millest läbivoolav prootonite gradient hoiab käigu ATP sünteesi.

17. Valkude sorteerimine rakus:tsütosoolis vabadel ribosoomidel sünteesitevad valgud transporditakse hiljem tuuma, mitokondrisse, kloroplastidesse, peroksüsoomidesse. ER-le seonduvates ribooomides sünteesitavad valgud transporditakse hiljem plasmamembraanile ja lüsosoomidesse või sekreteeritakse rakust välja

18. Mitokondritesse, plastiididesse ja peroksisoomidesse transporditakse valgud transmembraanselt

19. Mitokondriaalse valgu impordi signaaljärjestus

20. Kolm valgu translokaatorit mitokondriaalses membraanis

21. Valkude import mitokondrisse

22. Kuidas valgud paigutuvad mitokondri membraani voi membraanidevahelisse ruumi

23. Valgu transport kloroplasti tülakoidi

24. Peroksüsoomid • Peroksüsoomid on olemas kõigis eukarüootsetes rakkudes. Nad sisaldavad oksüdativseid ensüüme nagu katalaas ja uraat-oksüdaas. • Sarnaselt mitokondritele on peroksüsoomid hapniku utiliseerijad.

25. Peroksüsoomid võivad olla äärmiselt erinevad • Roti peroksüsoomid

26. Peroksüsoomid taimerakusLehes katalüüsivad peroksüsoomid CO2 fikseerimisel tekkiva kõrvalprodukti oksüdeerimist. Protsesi nimetatakse fotohingamiseks, sest selles kasutatakse O2 ja vabastatakse CO2 Idanevates seemnetes osalevad peroksüsoomid varurasva-de konverteerimisel suhkruteks (glüoksülaat-tsüklis, seetõttu nimetatakse neid peroksüsoome ka glüoksüsoomideks). Loomarakus glüoksüsoome ei ole.

27. Eeldatakse, et premitokondrilises rakus utiliseeris peroksüsoom fotosünteesi käigus tekkivat raku jaoks toksilist hapnikku. Hilisem mitokondrite teke muutis selle peroksüsoomide rolli ebaoluliseks, sest mitokondrites oli O2 utiliseerimine seotud ATP tootmisega ja seega kasulikum. Praegu peroksüsoomides toimuvad oksüdatiivsed protsessid on siis need, mida mitokonder ei ole üle võtnud.

28. Peroksüsoomide nimetus tuleneb sellest, neis sisalduvad ensüümid, mis eemaldavad substraadi (R) molekulist vesiniku ja tekitavad sellega vesinikperoksiidi (H2O2):

29. Katalaas utiliseerib teiste ensüümide poolt toodetud H2O2, kasutades seda erinevate ühendite, nagu fenoolide, sipelghappe, alkoholi oksüdeerimiseks: H2O2 + R’ H2 → R’ + 2H2O. maksas ja neerudes detoksifitseerivad peroksüsoomid erinevaid verre sisenevaid toksilisi aineid. Umbes 25% joodud alkoholist oksüdeeritakse atsetaldehüüdiks peroksüsoomides. Ülearune H2O2lagundatakse:

30. Veel peroksüsoomide rolle: • Üheks põhirolliks on rasvhappemolekulide oksüdatiivne lagundamine • Loomsetes peroksüsoomides katalüüsitakse plasmalogeenidesünteesi esimesi reaktsioone (müelliini koostisse kuuluvad fosfolipiidid)

31. Zellweger’i sündroom • pärilik haigus • defekt valkude impordis peroksüsoomidesse – tulemiseks viimaste defektsus • nn “tühjad peroksüsoomid” • aju, maksa ja neerude väärareng • surevad kohe pärast sündi