Μιτοχονδριο

Question 1

Ποια είναι τα ενεργειακά οργανίδια ενός φυτικού κυττάρου?

Answer 1

Μιτοχονδριο και χλωροπλαστης

Question 2

ποιο ειναι το μυστικο του μιτοχονδριου και του χλωροπλαστη;

Answer 2

Το μυστικό του μιτοχονδρίου και χλωροπλάστη στον ενεργειακό μεταβολισμό (παραγωγή ενέργειας) είναι η μεγάλη επιφάνεια (εμβαδό S) ως προς τον όγκο
Για αυτό τα μιτοχόνδρια έχουν τα cristae και οι χλωροπλάστες τα grana

Question 3

απο τι υποστηριζεται η θεωρια της ενδοσυμβιωσης;

Answer 3

Η θεωρία της ενδοσυμβίωσης υποστηρίζεται από τα εξής:
•Τα μιτοχόνδρια και οι χλωροπλάστες είναι παρόμοια σε μέγεθος και δομή με τα βακτήρια.
•Και τα δυο οργανίδια περιβάλλονται από φάκελο.
•Και τα δυο είδη οργανιδίων σχετίζονται με τη μετατροπή ενέργειας.
•Και τα δυο περιέχουν κυκλικό DNA και αυτοδιπλασιάζονται μόνο μέσα στα κύτταρα «ξενιστές».
•Διαιρούνται με διχοτόμηση (binary fission) όπως τα βακτήρια
Έχουν δηλαδή χαρακτηριστικά βακτηρίων

Διαθέτουν γονιδίωμα
Εχουν δικό τους μηχανισμό πρωτεϊνοσύνθεσης.
Έχουν και τα δυο προκαρυωτικού τύπου ριβοσώματα.
Είναι ημιαυτόνομα οργανίδια
Το γονιδίωμα είναι εκφυλισμένο
~95% των πρωτεϊνών τους κωδικοποιούνται από γονίδια που βρίσκονται στον πυρήνα
Και τα δυο παράγουν ΑΤΡ μέσω αλυσίδων μεταφοράς ηλεκτρονίων
Διαιρούνται με διχοτόμηση (binary fission) όπως τα βακτήρια

Question 4

ποια ειναι τα αμυλουχα σπερματα;

Answer 4

Αμυλούχα είναι τα σπέρματα που έχουν στο ενδοσπέρμιο και στο έμβρυο άμυλο (πηγή ενέργειας)

Question 5

τι ξερετε για την γλυκολυση;

Answer 5

Η γλυκόλυση επιτελείται στο κυτταρόπλασμα όλων των κυττάρων ανεξάρτητα της παρουσίας οξυγόνου.
• Γλυκόλυση είναι η βιοχημική πορεία κατά την οποία ένα μόριο γλυκόζης διασπάται σε δυο μόρια πυροσταφυλικού οξέος.
• Η όλη πορεία πραγματοποιείται στο κυτταρόπλασμα και δεν απαιτείται η παρουσία οξυγόνου.
• Η γλυκόζη προέρχεται συνήθως από την υδρόλυση του αμύλου. Ωστόσο στη γλυκόλυση μπορούν να εισέλθουν και μόρια διαφορετικών σακχάρων (γαλακτόζη, σακχαρόζη, κλπ).

Κατά τη διαδικασία της γλυκόλυσης δεν καταναλώνεται Ο2 και δεν παράγεται CO2. Το καθαρό κέρδος είναι δυο μόρια ΑΤΡ και δυο μόρια ανηγμένου NADH ανά μόριο γλυκόζης που διασπάται. Ένα μεγάλο μέρος της ενέργειας του αρχικού μορίου της γλυκόζης παραμένει ενσωματωμένο στο μόριο του πυροσταφυλικού οξέ

Question 6

τι συμβαινει στο πυροσταφυλικο οξυ;

Answer 6

Η τύχη του πυροσταφυλικού οξέως εξαρτάται από τη διαθεσιμότητα οξυγόνου στο περιβάλλον.
• Παρουσία οξυγόνου, το πυροσταφυλικό εισέρχεται στον κύκλο του Krebs στα μιτοχόνδρια όπου οξειδώνεται πλήρως προς διοξείδιο του άνθρακα και νερό (αερόβια αναπνοή).
• Απουσία όμως οξυγόνου, το πυροσταφυλικό θα μετατραπεί είτε σε αιθανόλη (στα φυτά και στους μύκητες), είτε σε γαλακτικό οξύ (στα ζώα με καταβολισμό του γλυκογόνο) (αναερόβια αναπνοή)
Η αναερόβια αναπνοή αδυνατεί να καλύψει τις ενεργειακές ανάγκες των φυτικών κυττάρων, λόγω φτωχής παραγωγής ΑΤΡ

Question 7

Ποια ειναι η δομη του ελαιοσωματος;

Answer 7

Στο εσωτερικό υπάρχουν τα τριακυλογλυκερίδια (TAGs), στην περιφέρεια τα φωσφολιπίδια και
στο εξωτερικό στρώμα σφαιρίδια της πρωτεΐνης ολεοσίνη (oleosin)

Question 8

τι ξερετε για τα ελαιοσωματα;

Answer 8

Η βιογένεση των ελαιοσωμάτων γίνεται στα πλαστίδια
Ο καταβολισμός τους οφείλεται στη δράση του ενζύμου λιπάση που διασπά τα τριγλυκερίδια σε λιπαρά οξέα τα οποία εισέρχονται στο περοξύσωμα για περαιτέρω επεξεργασία

Question 9

ποιο ειναι ενα χαρακτηριστικο της ολεοσινης;

Answer 9

Χαρακτηριστικο της ολεοσινης ειναι η υδρόφοβη φουρκέτα στην κεντρική περιοχή (αμινοξέα 51-123) που εισέρχεται στη μήτρα των τριγλυκεριδίων και καταλήγει σε μια στροφή που δημιουργούν 3 αμινοξέα προλίνης και μια σερίνη.
Το άμινο-άκρο (αμινοξέα 1-50) είναι αμφιπαθικό.
Το καρβόξυ-άκρο (αμινοξέα 123- ) είναι επίσης αμφιπαθικό.

Question 10

ποια ειναι τα σημαντικά στάδια της κινητοποίησης λιπαρών οξέων στο περοξύσωμα;

Answer 10

BO, β-οξείδωση; GC, γλυοξυλικός κύκλος

Question 11

τι ξερετε για τον καταβολισμο των αποθηκευτικων λιπιδιων;

Answer 11

Ο καταβολισμός των αποθηκευτικών λιπιδίων (TAGs), κατά τη διάρκεια βλάστησης των σπερμάτων οδηγεί στη σύνθεση βασικών βιομορίων του κύριου μεταβολισμού

Question 12

ποια ειναι η τύχη του πυροσταφυλικού παρουσία Ο2;

Answer 12

Στο κύκλο του Krebs:
εισέρχεται το πυροσταφυλικό που προέρχεται από την γλυκόλυση
εισέρχεται το ηλεκτρικό οξύ από τον καταβολισμό των λιπαρών οξέων μετά από τη β-οξείδωση και το γλυοξειλικό κύκλο στο υπεροξείσωμα
Η διαδικασία αυτή ονομάζεται “Κινητοπόιηση ενεργειακών αποθεμάτων”
Από τις οξειδωτικές αντιδράσεις του πυροσταφυλικού απελευθερώνονται 3 μόρια CO2 και με τα ηλεκτρόνια που απελευθερώνονται ανάγονται 4 μόρια NAD+ σε NADH και 1 μόριο FAD σε FADH2 που χρειάζονται για την αναπνευστική αλυσίδα

Question 13

τι ξερετε για τον κυκλο του κρεμπς;

Answer 13

Γίνεται στο εσωτερικό του μιτοχονδρίου.
• Απαιτείται οξυγόνο (αερόβια αναπνοή).
• Το πυροσταφυλικό (3C) μετατρέπεται σε ακέτυλο-CoA (2C).
• Από το ακέτυλο-CoA, το ακετύλιο εισέρχεται στον κύκλο του Krebs από το κιτρικό.
• Από το ηλεκτρικό οξύ εισέρχεται ο καταβολισμός των λιπαρών οξέων
• Ο κύκλος του Krebs παράγει CO2 και Η+ σαν ανηγμένα συνένζυμα (NADH, FADH2) που περνούν στην αλυσίδα μεταφοράς ηλεκτρονίων.

Question 14

που βρισκονται τα ενζυμικά σύμπλοκα της αναπνευστικής αλυσίδας;

Answer 14

Τα ενζυμικά σύμπλοκα της αναπνευστικής αλυσίδας βρίσκοναι ενσωματωμένα στην εσωτερική μεμβράνη του μιτοχονδρίου

Question 15

τι ξερετε για την ηλεκτροχημικη διαβαθμιση;

Answer 15

Η κινητήρια δύναμη στην αναπνοή είναι η ροή των e- που ωθεί Η+ από την μήτρα του οργανιδίου στον διαμεμβρανικό χώρο (ενζυμικά σύμπλοκα CI-CIV)

Το σύμπλοκο V (CV-συνθάση της ATP) χρησιμοποιεί την ηλεκτροχημική διαβάθμιση των πρωτονίων για την σύνθεση του ATP. Η βιοχημική αυτή διεργασία ονομάζεται συζευγμένη οξειδωτική φωσφορυλίωση (coupled oxidative phosphorylation)

Question 16

ποια ειναι η κύρια αλυσίδα μεταφοράς ηλεκτρονίων;

Answer 16

Τα μόρια NADH που παράγονται από το κύκλο του κιτρικού οξέος οξειδώνονται από το σύμπλοκο Ι (CI-αφυδρογονάση του NADH). Το CI μεταφέρει ηλεκτρόνια στην ουμπικινόνη και αντλεί πρωτόνια από τη μήτρα του μιτοχονδρίου προς τον διαμεμβρανικό χώρο του οργανιδίου.

Η ουμπικινόνη (UQ-ubiquinone) είναι μια μικρή υδρόφοβη πρωτεΐνη τοποθετημένη στο υδρόφοβο περιβάλλον που σχηματίζουν τα λιπίδια της διπλής εσωτερικής μεμβράνης του μιτοχονδρίου. Αποτελεί κομβικό σημείο της αλυσίδας μεταφοράς ηλεκτρονίων επειδή δέχεται ηλεκτρόνια από το σύμπλοκο Ι αλλά και το σύμπλοκο ΙΙ.

Το σύμπλοκο ΙΙ (CII-αφυδρογονάση του ηλεκτρικού οξέος) βρίσκεται εμβαπτισμένο στην εσωτερική μεμβράνη του μιτοχονδρίου με τη θέση πρόσδεσης του FADH2 στραμμένη προς τη μήτρα του μιτοχονδρίου. Το CII καταλύει την οξείδωση του ηλεκτρικού οξέος (succinate) σε φουμαρικό (fumarate) στον κύκλο του Krebs, μεταφέροντας τα ηλεκτρόνια που αποδεσμεύονται, υπό την μορφή FADH2, στην ουμπικινόνη χωρίς να αντλεί πρωτόνια προς το διαμεμβρανικό χώρο. Εξαιτίας της δέσμευσης των ηλεκτρονίων η ανηγμένη ουμπικινόνη για να αναγεννηθεί οξειδώνεται από το σύμπλοκο ΙΙΙ (CIII-σύμπλοκο κυτοχρώματος bc1).

Το σύμπλοκο ΙΙΙ (CIII-σύμπλοκο κυτοχρώματος bc1) μεταφέρει τα ηλεκτρόνια μέσω μιας σιδηροθειο πρωτεΐνης, δυο κυτοχρωμάτων τύπου-b (b565 και b560) και ενός συνδεδεμένου με τη μεμβράνη κυτοχρώματος c1 στο κυτόχρωμα c. Με τη μεταφορά των ηλεκτρονίων το CIII αντλεί πρωτόνια από τη μήτρα του μιτοχονδρίου προς τον διαμεμβρανικό χώρο.

το κυτόχρωμα c (Cyt c) είναι μια μικρή περιφερειακή πρωτεΐνη, χαλαρά συνδεδεμένη στην εξωτερική πλευρά της εσωτερικής μεμβράνης του μιτοχονδρίου, η οποία μεσολαβεί μεταξύ των οργανωμένων συμπλόκων III και IV, εξασφαλίζοντας συνέχεια στη μεταφορά ηλεκτρονίων. Από το κυτόχρωμα c τα ηλεκτρόνια μεταβιβάζονται στο τελικό σύμπλοκο της αναπνευστικής αλυσίδας, το σύμπλοκο IV (CIV-οξειδάση του κυτοχρώματος c)

Το σύμπλοκο IV (CIV-οξειδάση του κυτοχρώματος c) περιέχει σαv προσθετικές ομάδες δύο άτομα χαλκού (CuA και CuB) και δυο ομάδες αίμης (κυτοχρώματα a και a3). Το CIV προκαλεί την αναγωγή του μοριακού O2 σε Η2Ο (κατανάλωση οξυγόνου κατά την αναπνοή), αντλώντας ταυτόχρονα ηλεκτρόνια προς τον διαμεμβρανικό χώρο του μιτοχονδρίου.

Η ροή των ηλεκτρονίων μέσω των φορέων της αναπνευστικής αλυσίδας προκαλεί διαφορά στη συγκέντρωση πρωτονίων εκατέρωθεν της εσωτερικής μιτοχονδριακής μεμβράνης (βλέπε slides 16, 17). Η διαβάθμιση των πρωτονίων παρέχει την απαιτούμενη ενέργεια για τη σύνθεση ΑΤΡ από το σύμπλοκο V (CV-συνθάση της ΑΤΡ). Το CV είναι ένα διαμεμβρανικό ενζυμικό σύμπλοκο στην εσωτερική μεμβράνη του μιτοχονδρίου που λειτουργεί ως αντλία μεταφοράς πρωτονίων από το διαμεμβρανικό χώρο στη μήτρα του μιτοχονδρίου, με στόχο την εξισορρόπηση της συγκέντρωσης πρωτονίων εκατέρωθεν της εσωτερικής μεμβράνης του οργανιδίου. Η ροή των πρωτονίων οδηγεί στην κατάλυση σύνθεσης ΑΤΡ, με φωσφορυλίωση της ADP. Οι οξειδοαναγωγικές αντιδράσεις της αλυσίδας μεταφοράς ηλεκτρονίων είναι συζευγμένες με την οξειδωτική φωσφορυλίωση που συνθέτει ΑΤΡ. Στο σύνολο της η βιοχημική αυτή διεργασία ονομάζεται συζευγμένη οξειδωτική φωσφορυλίωση (coupled oxidative phosphorylation)