6η θεματική ενότητα Μιτοχόνδρια-Λυοσώματα

Μιτοχόνδρια-Δόμη Η εμφάνισή τους διαφέρει σημαντικά μεταξύ των διαφόρων κυτταρικών τύπων. Τα μιτοχόνδρια είναι συνήθως ωοειδή ή κυλινδρικά. Το μέγεθος αλλά και το σχήμα των μιτοχονδρίων μπορεί να μεταβληθεί ανάλογα από φυσιολογικές συνθήκες ή μετά από την επίδραση διαφόρων ουσιών (μεγαμιτοχόνδρια). το σχήμα και το μέγεθος των μιτοχονδρίων μεταβάλλεται ανάλογα με την ορμονική κατάσταση του οργανισμού. Η μορφολογία των μιτοχονδρίων μεταβάλλεται επίσης με την ενηλικίωση αλλά και κατά τη μετατροπή ενός κανονικού κυττάρου σε καρκινικό.

Μιτοχόνδρια τα ενεργειακά κέντρα του κυττάρου Ο σπουδαιότερος ρόλος των μιτοχονδρίων είναι η παραγωγή ενέργειας με τη μορφή ΑΤΡ. Άρα τα μιτοχόνδρια είναι τα ενεργειακά κέντρα του κύτταρου Συγκεκριμένα τα προϊόντα αποικοδόμησης των πρωτεϊνών ,των υδατανθράκων και των λιπιδίων μπαίνουν μέσα στα μιτοχόνδρια και οξειδώνονται Μέσα στο μιτοχόνδριο γίνονται μια σειρά από πολύπλοκες αντιδράσεις οι οποίες μετατρέπουν τα πιο πάνω προϊόντα σε ενέργεια

Τι είναι ΑΤΡ? Οι οργανισμοί έχουν αναπτύξει ένα σύστημα παραγωγής ενέργειας με τη μορφή τριφωσφορικής αδενοσίνης (ΑΤΡ) χρησιμοποιώντας σαν τελικό αποδέκτη ηλεκτρονίων της όλης διεργασίας το οξυγόνο. Το ΑΤΡ είναι το ενεργειακό νόμισμα που πληρώνουν όλοι οι οργανισμοί για τη σωστή κυτταρική λειτουργία Τι είναι ΑΤΡ?

Μορφολογία μιτοχονδρίων Διπλομεμβρανικά οργανίδια Εξωτερική μιτοχονδριακή μεμβράνη: Πάχος 7nm και διαχωρίζει το μιτοχόνδριο από το υπόλοιπο κυτταρόπλασμα, Εσωτερική μιτοχονδριακή μεμβράνη: Πάχος 5nm και σχηματίζει πολύπλοκες αναδιπλώσεις προς το εσωτερικό του μιτοχονδρίου οι οποίες ονομάζονται μιτοχονδριακές ακρολοφίες. Οι μιτοχονδριακές ακρολοφίες είναι ατελή διαφράγματα τα οποία δεν διακόπτουν τη συνέχεια του εσωτερικού χώρου Στις μιτοχονδριακές ακρολοφίες υπάρχει ένας μεγάλος αριθμός σωματιδίων,τα οποία μπορούν να παρατηρηθούν μόνο μετά από θραύση των μιτοχονδριακών μεμβρανών. Τα σωματίδια αυτά ονομάζονται στοιχειώδη σωμάτια και αντιπροσωπεύουν μια ειδική ΑΤΡάση, η οποία συμμετέχει στην οξειδωτική φωσφορυλίωση συνθέτοντας ΑΤΡ

Διαμεμβρανικός χώρος: Ο χώρος μεταξύ των δύο μιτοχονδριακών μεμβρανών Μιτοχονδριακή μήτρα:Ο χώρος που περικλείεται από την εσωτερική μιτοχονδριακή μεμβράνη Μέσα στη μιτοχονδριακή μήτρα βρίσκονται τα ενδομιτοχονδριακά κοκκία (τα οποία αποτελούν θέση δέσμευσης δισθενών ιόντων, κυρίως Ca2+ και Mg2+) και τα μιτοχονδριακά ριβοσώματα. Κυκλικό μιτοχονδριακό DNA (mitDNA), το οποίο συνήθως συνδέεται στην εσωτερική μιτοχονδριακή μεμβράνη σ’ ένα ή δύο σημεία Υπαρξη ριβοσωματων στη μιτοχονδριακή μητρα Η εξωτερική μιτοχονδριακή μεμβράνη περιέχει 40% φωσφολιπίδια και 60% πρωτεΐνες. Η εξωτερική μεμβράνη είναι πλούσια σε χοληστερόλη, σε σχέση με την εσωτερική μιτοχονδριακή μεμβράνη η οποία δεν έχει καθόλου χοληστερόλη Ημιαυτόνομα οργανίδια πορίνη???

Μεταβολικές διεργασίες που επιτελούνται στα μιτοχόνδρια Κύκλος του Krebs Μεταφορά ηλεκτρόνιων Οξειδωτική φωφορύλιωση Αποτέλεσμα των διεργασιών αυτών είναι παραγωγή ΑΤΡ καθώς και CO2 και Η20 Η ένωση κλειδί είναι το ακετυλοσυνένζυμοΑ

Οξειδωτική φωσφορυλίωση 3 σταδια 1. Παραγωγή ηλεκτρονίων υψηλού επιπέδου ενέργειας Οι κυτταρικές οξειδώσεις, κατά τις οποίες αφαιρούνται ηλεκτρόνια από «καύσιμα» (τα λιπίδια και οι υδατάνθρακες), αποτελούν την άμεση πηγή ηλεκτρονίων υψηλής ενέργειας (η αφαίρεση ηλεκτρονίων από ένα μόριο ονομάζεται οξείδωση ενώ η πρόσληψη ηλεκτρονίων ονομάζεται αναγωγή). Μετά την αφαίρεσή τους από τις ουσίες αυτές, τα ηλεκτρόνια μεταβιβάζονται στο σύστημα μεταφοράς ηλεκτρονίων .

2. Σύστημα μεταφορά ηλεκτρονίων 2. Σύστημα μεταφορά ηλεκτρονίων Χρησιμοποιεί την ενέργεια των παραγόμενων ηλεκτρονίων για να δημιουργήσει μια βαθμίδωση Η+ κατά μήκος της μεμβράνης στην οποία βρίσκεται το σύστημα αυτό. Αποτελείται από μια σειρά μορίων – μεταφορέων που βρίσκονται στην εσωτερική μιτοχονδριακή μεμβράνη. Κάθε μεταφορέας ηλεκτρονίων δέχεται και απελευθερώνει ηλεκτρόνια, έτσι ώστε τα ηλεκτρόνια που μεταβιβάζονται στον επόμενο μεταφορέα έχουν χαμηλότερη ενέργεια. Ο τελικός αποδέκτης των ηλεκτρονίων είναι το Ο2. Το οξυγόνο καθώς δέχεται τα ηλεκτρόνια, συνδέεται με υδρογόνο, με αποτέλεσμα τη δημιουργία Η2Ο στο τελευταίο στάδιο της μεταφοράς ηλεκτρονίων.

3. Ενζυμικό σύστημα παραγωγής ΑΤΡ Χρησιμοποιεί τη βαθμίδωση Η+ ως ενεργειακή πηγή για τη φωσφορυλίωση της ADP σε ΑΤΡ. Στην οξειδωτική φωσφορυλίωση τόσο το σύστημα μεταφοράς ηλεκτρονίων όσο και οι αντλίες που μεταφέρουν Η+ βρίσκονται στην ίδια μεμβράνη.

Ενδοσυμβιωτική υπόθεση Η ενδοσυμβιωτική υπόθεση προτείνει ότι: Τα μιτοχόνδρια (και οι χλωροπλάστες) προήλθαν από τη συμβίωση ενός προκαρυωτικού αερόβιου οργανισμού μ’ ένα κύτταρο-ξενιστή ο οποίος ήταν αναερόβιος ή έπαιρνε την ενέργειά του μόνο από τη γλυκόλυση. Έτσι το κυτταρόπλασμα του αναερόβιου ξενιστή έγινε η κατοικία ενός αερόβιου προκαρυώτη που είχε την ικανότητα μεταφοράς ηλεκτρονίων στο οξυγόνο. Καθώς η συμβιωτική αυτή σχέση διατηρήθηκε, ο ξενιστής «πήρε» αρκετές λειτουργίες από τον προκαρυώτη. Τμήμα αυτής της μεταφοράς λειτουργιών, αποτέλεσε η μετακίνηση και η ενσωμάτωση πολλών γονιδίων του προκαρυώτη προς τον πυρήνα του ξενιστή. Αυτή η βαθμιαία προσαρμογή στις νέες λειτουργικές συνθήκες συνετέλεσε στη «μεταμόρφωση» των αερόβιων προκαρυωτικών οργανισμών σε μιτοχόνδρια. Από εξελικτική άποψη, η συμβιωτική αυτή σχέση πιστεύεται ότι έχει εξελιχθεί στη σημερινή μορφή σύμφωνα με την οποία τα μιτοχόνδρια έχουν ένα συγκεκριμένο βαθμό αυτονομίας. Φαίνεται ότι η εσωτερική μιτοχονδριακή μεμβράνη προήλθε από την πλασματική μεμβράνη του αρχέγονου βακτηριακού ενδοσυβιώτη. Η εξωτερική μιτοχονδριακή μεμβράνη πιθανά να προέρχεται από την μεμβράνη του φαγοσώματος του κυττάρου ξενιστή.

Αποικοδόμηση πρωτεϊνών Βασικής σημασίας για επιβίωση του κυττάρου Τα πάντα ανακυκλώνονται στο κύτταρο Για την ανακύκλωση των πρωτεϊνών σημαντικό ρόλο έχουν Πρωτεΐνάσες (15-20 πρωτεΐνες) Ουμπικουτίνη ( πρωτεΐνη που για να δράσει χρειάζεται την κατανάλωση ΑΤΡ και οι πρωτεΐνες πάνω στις οποίες δρα εχουν στο άκρο τους κάποιο αποσταθεροποιούμενο αμινοξύ) Θερμικό σοκ Αν η πρωτεΐνη κατά την διάρκεια σύνθεσης της έχει λάθη τοτε αποικοδομειται πριν ακόμα φύγει από το ΕΔ

Λυοσώματα Περιβάλλονται από μια μόνο μεμβράνη και περικλείουν όλα τα υδρολυτικα ενζυμα του κυττάρου έχουν όξινο pH (περίπου 5) Συναντόνται στα ευκαρυωτικά κύτταρα (φυτά:χυμοτόπια βακτηρια: περιπλασμικό διάστημα) Ρόλος Πέψη ενδοκυτταρικών και εξωκυτταρικών υλικών. Τα λυοσώματα θεωρούνται ως ο τελικός σταθμός στην πορεία αποικοδόμησης διαφόρων βιολογικών

Μικροσωμάτια Ρόλος: Μετατροπή Η2Ο2 σε Ο2 οξείδωση λιπαρών οξέων κτλ Υπεροξειδιοσώματα Γλυοξυσώματα Γλυκοσώματα Υδρογονοσώματα