e) plastidy f) mitochondrie a peroxizómy g)...
Post on 21-Aug-2020
2 Views
Preview:
TRANSCRIPT
e) Plastidyf) Mitochondrie a peroxizómyg) Cytoskelet
1MBR1
2016 2) Architektura buňky
2
e) Plastidy
Vyskytují se v autotrofních eukaryotech. U rostlin se vyskytují téměř ve všech buňkách.
Plastidy produkují:
- chlorofyl
- karotenoidy
- puriny- pyrimidiny
- aminokyseliny
- mastné kyseliny
- hormony: GAs, ABA
- cukr během fotosyntézy
Plastidy uchovávají karbohydrátyve formě škrobu; redukují dusitany a sírany
3
Plastidy - dvojitá membrána:
Vnější membrána – nespecifické proteinové póry – transport iontů a molekul do 10 kDa.
Vnitřní membrána – ohraničuje stroma; méně permeabilní – specifické transportéry; vychlipuje a tvoří thylakoidní systém membránový systém
Stroma – syntéza mastných kyselin
Vlastní DNA a ribozómy; vývojově pocházejí z prokaryotických endosymbiontůpříbuzných ke kyanobakteriím
Importují 75% svých proteinů kódovaných v jádře.
4Diferenciace, de-diferenciace a re-diferenciace plastidů
V meristematických buňkách;0,2 – 1 µm; několik ribozómů
Proplastid
Mitochondrie
Zploštělá lamela interní membrány
Proplastidy
5Chloroplasty
Místem fotosyntézy; délka 3 – 10 µm, tloušťka 0,5 – 1 µm
(GT)
(ST)
Thylakoidy; až 40 v jednom granu podle světelných podmínek; vyskytují se zde fotosyntetické pigmenty
Rubisco (ribulosa-1,5-bisfosfát-karboxylasa/oxygenasa) – chloroplastový enzym; největší podjednotka - kódovaná chloroplastovou DNA a syntetizovaná na chloroplastových ribozomech; malá podjednotka – kódovaná jadernou DNA a syntetizovaná na cytoplazmatických ribozomech
6Etioplasty
Jejich vývoj z proplastidů se zastavil absencí světla; délka 2 – 3 µm
Nemají chlorofyl, produkují protochlorofylid – prekurzor chlorofylu
Prolamelární tělísko (prolamellar body) – obsahuje membránové lipidy, protochlorofylid a protochlorofylid oxidoreduktázu – enzym vyžadující světlo
Protochlorofylid => chlorofyl => komplex chlorofyl + protein; lipidy z PB jsou inkorporovány do thylakoidních membrán
Protochlorofylidoxidoreduktáza
7Amyloplasty
Bezpigmentové plastidy, syntetizují a shromažďují škrob; velké jako chloroplasty
Zásobní pletiva kořenů, stonků a endosperm obilovin
Škrobová zrna (kořenová špička sóji)
U hlízy brambor amyloplasty vystavené světlu re-diferencují na chloroplasty
Amyloplasty obilovin nere-diferencují, protože obilná endosperm obsahuje mrtvé buňky
8Leukoplasty
Bezbarvé plastidy, syntetizují a shromažďují monoterpeny – těkavé látky obsahující esenciální oleje; obsahují interní membrány, ribozómy a lipidové kapičky
Lipidové kapičky
Vyskytují se v sekrečních žlázách v trichomech, v nektaru květů, v sekrečních žlázách citrusů
9Chromoplasty
Žluté, oranžové, červené barvy v závislosti na množství akumulovaných karotenoidů a xantofylů; nepravidelný tvar – kulaté, měňavkovité, podlouhlé
Vyvíjí se z proplastidů, nebo de-diferenciací chloroplastů (zrání rajčat)
Gerontoplasty – chromoplasty ve stárnoucích listech
Chromoplasty re-diferencují na chloroplasty (zelenání citrusových plodů za nevhodných podmínek; zelenání mrkve na světle)
10Rozmnožování plastidů
Dělením existujících plastidů – proplastidů, etioplastů, mladých chloroplastů, ale i zralých chloroplastů
V meristémech probíhá dělení stejným tempem jako dělení buněk. Se zvětšováním buněk se zvyšuje počet plastidů.
Cytoplazmatické organely – přenášeny na další generaci vajíčkem (mateřská dědičnost), spermatickou buňkou (otcovská dědičnost), nebo objema buňkami (biparentální dědičnost)
Krytosemenné – plastidy a mitochondrie se dědí po mateřské linii (ve spermatických buňkách jsou degradovány nebo vypuzeny)
Nahosemenné – plastidy jsou přenášeny spermatickými buňkami
11f) Mitochondrie a peroxizómy
Elektrárna buňky – aerobní dýchání, účastní se glukogeneze a fotorespirace; stovky až tisíce v jedné buňce v závislosti na typu buňky a stádiu vývoje; mladé buňky méně
Elektronový transport v mitochondriích – zdroj ATP; metabolické dráhy dodávají org. kyseliny, aminokyseliny používané k biosyntéze kdekoliv v buňce
Vlastní DNA; pochází z endosymbiontů příbuzných α-proteobakteriím
1 µm
1- 3 µm
Mitochondrie mění svůj tvar: kulatý – oválný – činkovitý a zpět
Mitochondrie
12Mitochondrie - dvojitá membrána
Vnější membrána – obsahuje enzymy; vysoce permeabilní; poriny – proteinové komplexy vytvářející vodní kanály – transport iontů a malých molekul
Vnitřní membrána – obklopuje mitochondriální matrix; vysoce zvrásněná, vytváří tubulární kristy; obsahuje ATP syntázu a je místem elekronového transportního řetězce; velmi nízká permeabilita => specifické transportéry
Matrix – obsahuje rozpustné enzymy, mitochondriální DNA a ribozomy
Sférické organely o průměru 0,2 – 2 µm; periodicky se dělí; neobsahují DNA ani ribozómy=> všechny proteiny jsou kódovány nukleárními geny
Peroxizómy13
Funkcí se liší v závislosti na pletivu a orgánu. Jsou místem β-oxidace; syntéza kys. jasmonové
Obsahují oxidázy – generují H2O2 a katalázy, které rozkládají H2O2 na kyslík a vodu.
Účastní se fotorespirace
Přeměna fixovaného dusíku na org. látky bohaté na dusík
Ukládají tuky a oleje (glyoxyzómy)
14g) Cytoskelet
Funkce cytoskeletu: 1) Ukotvení organel a strukturní stabilitu cytoplazmy a zakotvených proteinů
2) Pohyb buněčných kompartmentů
3) Ukládání buněčné stěny, orientace nově vytvořené buněčné stěny během buněčného dělení
4) Určuje polaritu buňky, např. směr pohybu organel
15Struktura cytoskeletu – síť bílkovinných vláken prostupující cytozolem
3 typy cytoskeletárních filament: - Střední (intermediální) filamenta- Aktinová filamenta (mikrofilamenta)
- Mikrotubuly (tubulin)
Každý typ filament je složen z asymetrických proteinových podjednotek, které jsou spojeny nekovalentními vazbami
Střední (intermediální) filamenta
Proteinová vlákna – průměr 10 – 15 nm
Rostliny postrádají řadu typů středních filament konzervovaných u jiných eukaryontů (laminy, keratiny, vimentiny, neurofilamenta)
Filament-like proteiny (FLPs) – coiled-coil interakce
Coiled-coil proteiny identifikované u rostlin mají omezenou sekvenční homologii s ostatními proteiny u eukaryontů.
Aktinová filamenta (mikrofilamenta)
16
Vytvořena z proteinu aktinu; rozpustný globulární protein (G-aktin), 375 aminokyselin; podjednotky polymerizují do spirálovitých filament o průměru 8 nm - vzniká filamentárníforma aktinu = F-aktin
Mikrotubuly (tubulin)17
Vytvořeny heterodimerickými podjednotkami globulárních proteinů α- a β-tubulinu.
Dimery se spojují v dutou strukturu o průřezu 25 nm. Dimeryse váží svými konci a vytváří sloupce – protofilamenta.
Mikrotubul má většinou 13 protofilament (rozmezí 11 – 16)
Aktin a tubulin – vysoce konzervované proteiny
Geny pro α- a β-tubulin jsou u rostlin přítomny v 4 – 9 kopiích; počet aktinových genů se liší u různých druhů rostlin
18Mikrotubuly a aktinová filamenta mají vnitřní polaritu
Proteinové jednotky jsou asymetrické. V polymerním uspořádání jsou jednotky seřazeny ve stejné orientaci.
Polarita polymeru – každý konec má různé biochemické vlastnosti => každý konec má jinou rychlostní konstantu
„+“ konec = dynamičtější ; „-“ konec = méně aktivní
Aktinové filamenty a mikrotubuly se vytváří ve třech krocích
Vytvoření templátu
Prodlužování templátu
Udržování délkytemplátu
Rychlost elongace je dána rozdílem mezi rychlostí přidávání podjednotek a rychlostí ztráty podjednotek.
19Vytváření aktinových filament a mikrotubul vyžaduje vazbu a hydrolýzu NTP (nukleosid trifosfátu) příslušnými proteinovými podjednotkami.
G-aktin váže ATP, α- a β-tubulin váže GTP.
Fosfát navázaný na NTP je hydrolyzován, po té, co se podjednotka naváže na rostoucí templát.
Treadmilling (frézování) – koncentrace volných subjednotek podporuje růst na „+“ konci a je balancován zmenšováním na „-“ konci.
Rychlost změny délky bude nulová, ale podjednotky inkorporované na „+“ konec budou frézovány skrz polymer a uvolněny z „-“ konce.
https://www.youtube.com/watch?v=VVgXDW_8O4U
NTP: ATP, GTP
20Hydrolýza nukleotidů v mikrotubulech může vést k chování nazývanému dynamická nestabilita.
Energie uvolněná hydrolýzou GTP zvyšuje rychlost depolymerizace.
Mikrotubuly rostou přidáváním podjednotek s navázaným GTP. Hydrolýza GTP je zpožděná za sestavováním => vzniká čepička z podjednotek s navázaným GTP. Čepička stabilizuje strukturu a podporuje růst.
Snížení dodávky tubulinových dimerů nebo zvýšení hydrolýzy GTP => konec mikrotubulu obsahuje většinu podjednotek z GDP. Při odstranění čepičky dochází k rychlému rozpadu struktury.
21
Přídatné proteiny – interagují s aktinem a tubulinem a kontrolují jejich funkci
Motorické proteiny: - myosiny- dyneiny
- kinesiny
Hlavička – globulární doména proteinu – váže se k cytoskeletárnímu polymeru; zdrojem energie je ATP; ocásek proteinu nese případný „náklad“
Konvertují chemickou energii (ATP) na pohyb
22
Myosin – aktivuje mnoho typů buněčné pohyblivosti, včetně aktinových filament
Myosin II s dlouhými ocásky tvoří bipolární filamenta; pohybuje aktinovými filamenty s opačnou polaritou vzájemně proti sobě (kontrakce ve svalech).
Myosiny VIII a XI tvoří dvouhlavičkové(dimerické) motory.
Rostliny
Svaly
Přenos signálu myosinem vede:
1) k pohybu jednoho aktinového filamentu vůči druhému
2) k pohybu vezikul podél aktinového filamentu
3) k pohybu aktinového filamentu podél plazmatické membrány
23
Dynein a kinesin – interagují s mikrotubuly
Dynein transportuje náklad k „-“ konci mikrotubulu
Kinesin transportuje náklad k „+“ koncimikrotubulu; kinesin transportuje vezikuly a je zapojen v tvorbě mitotických vřetének
Všechny tři skupiny motorických proteinů byly objeveny u rostlin.
Rostliny mají více druhů kinesinů než živočichové
24
Další typy přídatných proteinů – ovlivňují vytváření cytoskeletu
- spojují polymery k sobě
- stabilizují polymery
- zesilují či zeslabují polymery
- váží se specificky ke konci polymeru
- spojují cytoskelet k dalším komponentám buňky (membrány, biosyntetické enzymy, komponenty přenosu signálu)
25
Mitochondrie a plastidy proudí cytoplazmou pomocí cytoplazmatického proudění
Cytoplazmatické proudění – interakce mezi myosinem, navázaným na povrch organel, a aktinovými filamenty v cytoplazmě
Dochází také k pohybu organel na specifická místa – pohyb chloroplastů jako reakce na intenzitu světla; podobně pohyb jádra
List Arabidopsis
26Aktinová filamenta – úloha v exocytóze (pylové láčky, kořenové vlásky)
Exocytóza lokalizovaná na rostoucím apikálním konci
Polarizovaná aktinová vlákna dodávají sekreční vezikuly do špičky.
Vysoká rychlost expanze (růstu pylové láčky) vyžaduje dodávku velkého počtu prekurzorů buněčné stěny.
V pylové láčce vezikuly (obsahující Ca2+, prekurzory buněčné stěny) mají připojený myosin, který je spojen s aktinovými filamenty.
27Mikrotubuly – pomoc při orientaci expanze buňky
Kořeny, stonky – směr maximální expanze je paralelní s dlouhou osou orgánu
Kortikální mikrotubuly jsou orientované kolmo k ose prodlužování => ovlivňování směru ukládání celulózových mikrofibril, které specifikují směr maximální expanze buněk.
CW
PM
Exprese tubulin
Exprese celulóza syntázy
top related