Вакуолярна система Вакуолярна система клітиниклітини

(“Звідки клітина знає…”)(“Звідки клітина знає…”)

А.Г. Безусько - доцент кафедри А.Г. Безусько - доцент кафедри біологіїбіології

Національного університету Національного університету “Києво-Могилянська академія”“Києво-Могилянська академія”

Науково-практичний семінар для вчителів біології

Структурно-функціональні системи клітиниСтруктурно-функціональні системи клітини

Система збереження, відтворення та реалізації генетичної інформації (ядро)

Система збереження, відтворення та реалізації генетичної інформації (ядро)

Система проміжного обміну(гіалоплазма або цитозоль)

Система проміжного обміну(гіалоплазма або цитозоль)

Рецепторно-бар'єрно-транспортна система(цитоплазматична мембрана)

Рецепторно-бар'єрно-транспортна система(цитоплазматична мембрана)

Система синтезу, сегрегації тавнутрішньоклітинного транспорту полімерів

(крім НК ) – вакуолярна сист., (ЕПС, КГ, лізосоми, везикули)

Система синтезу, сегрегації тавнутрішньоклітинного транспорту полімерів

(крім НК ) – вакуолярна сист., (ЕПС, КГ, лізосоми, везикули)

Каркасно-рухова система цитоскелету Каркасно-рухова система цитоскелету

Система енергозабезпечення (мітохондрії)Система енергозабезпечення (мітохондрії)

Система фотосинтезу(хлоропласти у рослин)

Система фотосинтезу(хлоропласти у рослин)

11

22

33

44

55

66

77

Органела або фракція

Маркер

Основні функції

ЕПС глюкозо-6-фосфатаза

Синтез білків, ліпідів, окислення ксенобіотиків (цитохром Р450)

Комплекс Гольджі

галактозил-транфераза

Сортування білків, глікозилювання, транспорт

Лізосома кисла фосфатаза

місце локалізації багатьох гідролаз, необхідних для розщеплення речовин та органел

Маркери органел та їх основні функціїМаркери органел та їх основні функції

Відносні об'єми головних внутрішньоклітинних Відносні об'єми головних внутрішньоклітинних компартментівкомпартментів в типовій клітині печінкив типовій клітині печінки

Внутрішньоклітинний

компартмент

Відсоток (%)

від загального

об’єма клітини

Приблизна

кількість на одну

клітину

Цитозоль 54 1

Мітохондрії 22 1700

Цистерни гранулярного ЕПР 9 1

Цистерни гладенького ЕПР+цистерни КГ

6 1

Ядро 6 1

Пероксисоми 1 400

Лізосоми 1 300

Ендосоми 1 200

Відносна кількість мембран різних типівВідносна кількість мембран різних типіву двох еукаріотичних клітинаху двох еукаріотичних клітинах

Тип мембраниВідсоток (%) від загальної кількості

клітинних мембран

Печінка,

гепатоцит

Підшлункова залоза,

екзокринна клітина

Плазматична мембрана 2 5

Мембрана гранулярного ЕПР 35 60

Мембрана гладенького ЕПР 16 1

Мембрана апарата Гольджі 7 10

Мітохондрії

Зовнішня мембрана

Внутрішня мембрана

7

32

4

17

Ядро

Внутрішня мембрана 0,2 0,7

Мембрана секреторних пухирців не визначено 3

Мембрана лізосом 0,4 не визначено

Мембрана пероксисом 0,4 не визначено

Мембрана ендосом 0,4 не визначено

Еволюція еукаріотичної клітини (ІІ)Еволюція еукаріотичної клітини (ІІ)

Збільшення площі цитоплазматичної мембрани у прокаріотівЗбільшення площі цитоплазматичної мембрани у прокаріотів

Утворення мембранних органел у еукаріотівУтворення мембранних органел у еукаріотів

Ядро і цитозоль(топологічно нерозривні, але функціонально різні)

Ядро і цитозоль(топологічно нерозривні, але функціонально різні)

Мітохондрії Мітохондрії

Хлоропласти(лише у рослин)

Хлоропласти(лише у рослин)

ПероксисомиПероксисоми

ЕПС, Комплекс Гольджі, ендосоми, лізосомиЕПС, Комплекс Гольджі, ендосоми, лізосоми

11

22

33

44

55

Еволюційна схемаЕволюційна схемавнутрішньоклітинних компартментіввнутрішньоклітинних компартментів

Шляхи транспорту білку Шляхи транспорту білку (II)(II)

Шляхи транспорту білку Шляхи транспорту білку (I)(I)Цитозоль

пластиди

ЕПР

мітохондрії

ядро пероксисоми

апарат Гольджі

лізосома

ендосома

поверхня клітини

секреторні везикули

трансмембранний транспорт

везикулярний транспорт

транспорт крізь ЯПР

Лауреати Нобелівської премії з фізіології і медицини 2013 року (зліва направо: Томас Зюдхоф, Ренді Шекман, Джеймс Ротман).

Сайт журналу Nature

“За розкриття механізмів везикулярного транспорту”

Везикулярний транспорт

Органела Сигнальний пептид

ЕПС

• N-кінцевий пептид складається з 20-30

гідрофобних амінокислот (сигнал переносу білка до ЕПС);

лізин-аспарагінова кислота-глутамін-лейцин (сигнал затримки білків в ЕПС)

Лізосома• 5 амінокислот: лізин-

фенілаланін-глутамінова кислота-аргінін-гліцин

Сигнальні пептидиСигнальні пептиди

Сигнальні пептиди та сигнальні ділянкиСигнальні пептиди та сигнальні ділянки

Будова ЕПС

мРНКвільні полірибосоми

пул рибосомальних субодиниць

мРНК

мембрана ЕПР

Флуоресцентна мікрофотографія ЕПРФлуоресцентна мікрофотографія ЕПР

Електронна мікрофотографія ЕПРЕлектронна мікрофотографія ЕПР

Обіг рибосом у процесі синтезу білка на шорсткому

ендоплазматичному ретикулуміта в цитоплазмі

Обіг рибосом у процесі синтезу білка на шорсткому

ендоплазматичному ретикулуміта в цитоплазмі

Будова ЕПР (ІІ)Будова ЕПР (ІІ)

Регуляція взаємодії рибосоми з ЕПСРегуляція взаємодії рибосоми з ЕПС

Транспорт білку до порожнини ЕПС Транспорт білку до порожнини ЕПС та її мембранита її мембрани

Політопний білок

Компоненти порожнини ЕПС

Протеїндисульфидізомераза

попереджає утворення неправильних дисульфідних зв’язків.

Шаперони ЕПС – білки родини hsp70

hsp90, зв’язуючий білок BiP.

Кальнексин. Інтегральний білок, який

затримує білки в ЕПС.

Кальретикулін- білок, що зв’язує кальцій

Дозрівання біомолекул в ЕПС

Затримка білку в ЕПС

• Затримка білку здійснюється завдяки сигнальному пептиду, що містить послідовність з амінокислот на карбоксильному кінці: лізин-аспарагін- глутамін-лейцин-СОО.

• Цей сигнал повернення-затримки.•

Шорстка і гладенька ЕПС• Гладенька ЕПС

забезпечує біосинтез ліпідів.

• В спеціалізованих м’язових клітинах може виконувати функції депо іонів кальцію.

• В клітинах печінки бере участь у процесах детоксикації; в клітинах деяких залоз бере участь у синтезі стероїдних гормонів.

Синтез мембранних ліпідів

Зв'язок між ЕПР та апаратом ГольджіЗв'язок між ЕПР та апаратом Гольджі

ЦИТОЗОЛЬЦИТОЗОЛЬ

ядерна мембранаядерна мембрана

ЕПРЕПР

апарат Гольджіапарат Гольджі секреторна вакуольсекреторна вакуоль

ендосомаендосома

плазматична мембранаплазматична мембраналізосомалізосома

Зв'язок між ЕПР та апаратом ГольджіЗв'язок між ЕПР та апаратом Гольджі та везикулярний транспорт

Комплекс Гольджі

Комплекс Гольджі (КГ) та везикулярний Комплекс Гольджі (КГ) та везикулярний транспорт між ЕПС та КГ (Iтранспорт між ЕПС та КГ (I))

Комплекс Гольджі (КГ) та везикулярний Комплекс Гольджі (КГ) та везикулярний транспорт між ЕПС та КГ (Iтранспорт між ЕПС та КГ (II)I)

Біохімічні процеси в КГ

1. Глікозилювання білків і ліпідів

2. Глікозилювання та збирання

протеогліканів

3. Додавання маннозо-6-фосфату

4. Сортування для транспорту

Транспорт білків до лізосом

• Лізосомні гідролази мають унікальний маркер – манозо-6-фосфат, який приєднується до N-зв’язаних олігоцукрів цих розчинних лізосомних ферментів. Реакція відбувається у цис-компартменті КГ. Відповідні манозофосфатні рецептори зосереджені на мембрані і потім концентруються у вкритих клатрином облямованих пухирцях. Ці рецептори – трансмембранні білки.

Клатрин

• Клатринові везикули – ~0,1мкм, транспорт из КГ та ПМ. Клатрин складається з 3 великих та 3 малих субодиниць, що формують трискеліони, які спонтанно формують сферу. Адаптин поєднує клатрин з мембраною.

Утворення облямованого клатрином пухирця

Транспорт лізосомальних білківТранспорт лізосомальних білків

ЛізосомиЛізосоми

Електронні мікрофотографії лізосом та схема лізосомального циклу Електронні мікрофотографії лізосом та схема лізосомального циклу

Лізосома

Аутофагосома

Дякую за увагуДякую за увагу© к.б.н. Безусько А.Г.

Design by &REW