#fluoresceina | Explore Tumblr Posts and Blogs

piesarz-blog · 7 years

Text

WARUNKI (istota żywa) 1. Wysoki stopień organizacji (hierarchia budowy) 2. Zdolność do przetwarzania energii 3. Rozmnażanie 4. Organizmy żywe zdolność do akumulowania energii i jej przetwarzania 5. Wzrost i rozwój  Dwa modele:  a) organizmy rodząc się powstają tak jak w formie dorosłej (później tylko rosną)  b) organizmy rodząc się wyglądają inaczej niż dorosły osobnik 6. Dziedziczenie 7. Reagowanie na bodźce (Wszystkie organizmy żywe reagują na bodźce) 8. Przystosowanie do warunków środowiska  Zdolności adaptacyjne organizmu/ na ile genom pozwala na tyle możemy się adoptować do środowiska (fenotypowo, genotyp się nie zmienia) 9. Zdolność do utrzymania homeostazy  Homeostaza- stała zdolność organizmu żywego do utrzymania i ciągłego przywracania warunków równowagi swojego środowiska wewnętrznego mimo zmiennych warunków środowiska zewnętrznego HIERARCHICZNOŚĆ ŻYCIA To nie tylko budowa, to także taksonomiczność. Hierarchiczność nie kończy się na powstaniu organizmu, ujmujemy również populację. Biosfera- czyli najwyższy stopień organizacji ORGANIZMY ŻYWE + LITOSFERA + HYDROSFERA + ATMOSFERA HIERARCHICZNOŚĆ TAKSONOMICZNA • Takson- poziom w klasyfikacji organizmów filogenetycznie spokrewnionych • Taksonomia – poddyscyplina systematyki organizmów, nauka o zasadach i metodach klasyfikowania, w szczególności o tworzeniu i opisywaniu jednostek systematycznych (taksonów) i włączaniu ich w układ kategorii taksonomicznych. • Taksonomia fenetyczna- opierająca się na relacjach podobieństwa między klasyfikowanymi obiektami. • Taksonomia filogenetyczna- spokrewnienie związane z istnieniem wspólnego przodka (historyczne) opierająca się na relacjach pokrewieństwa klasyfikowanych obiektów.  nauka o zasadach i metodach klasyfikowania obiektów o ustalonym pokrewieństwie. Metody taksonomii filogenetycznej mogą być stosowane tylko do takich obiektów, dla których możliwe jest zdefiniowanie relacji pokrewieństwa. Są to przede wszystkim organizmy żywe oraz ich geny. Jednostki taksonomiczne: Domena- najwyższa jednostka klasyfikacji

KRÓLESTWA 1. Monera- jednokomórkowe organizmy prokariotyczne (domena prokariota) 2. Protista- proste organizmy eukariotyczne – przypominające trybem Życia zwierzęta – pierwotniaki (Protozoa) i podobne do roślin – glony (Algae) 3. Grzyby (Fungi)- wielokomórkowe, heterotroficzne organizmy eukariotyczne zbudowane ze strzępek 4. Rośliny (Plantae)  - wielokomórkowe, fototropiczne organizmy eukariotyczne  - rośliny zarodnikowe – mszaki i paprotniki  - rośliny nasienne – nago- i okrytozalążkowe 5. Zwierzęta ( Animalia)  - wielokomórkowe, heterotroficzne organizmy eukariotyczne  - roślinożerne, mięsożerne lub wszystkożerne  - zdolne do poruszania dzięki pracy układu ruchu (szkielet i mięśnie) TECHNIKI BADAWCZE W BIOLOGII KOMÓRKI Cytologia – nauka o budowie wewnętrznej i funkcjach komórki - metabolizm, fizjologia komórki, funkcje komórki  - mikroskop Leeuvenhoek’a – pierwszy mikroskop 1674 rok.  - mikroskop elektronowy – Ernst Ruska 1932 rok. – Nobel 1986 rok.  - mikroskop skaningowo-tunelowy – ograniczenie maksymalnej rozdzielczości mikroskopu- tzw. fizyczny limit do 0,2 mikrometra TYPY MIKROSKOPÓW 1. Mikroskop świetlny 2. Fluorescencyjny  - jasnego pola -konfokalny  - ciemnego pola elektronowy  - kontrastu fazowego *skaningowy  - interferencyjny *transmisyjny  - polaryzacyjny MIKROSKOPIA ŚWIETLNA - światło: naturalne lub sztuczne  - oświetlenie z:   a) góry (odbiciowy mikroskop optyczny)  b) dołu (obiekty półprzeźroczyste) Zjawiska kluczowe dla mikroskopii świetlnej - odbicie fali na granicy dwóch ośrodków   - dyfrakcja – ugięcie fali Tkanka tłuszczowa żółta człowieka wyługowana   - interferencja – nachodzenie fal świetlnych w skrawku parafinowym * Zdolność rozdzielcza – przeciętna 0,27 µm. Możliwe oglądanie preparatów utrwalonych lub zywych w świetle przez nie przechodzącym MIKROSKOPY ŚWIETLNE 1. Kontrastowo-fazowy- skontrastowanie niebarwionych preparatów i obserwacja żywych komórek, wykorzystano przesunięcie fazowe czyli różnicę pomiędzy wartościami fazy dwóch okresowych ruchów drgających 2. Polaryzacyjny- dwa układy polaryzujące :  * polaryzator – odpowiednie ukierunkowanie drgań fali świetlnej przez co obraz jest dużo lepszy  * analizator  - służy do badań obiektów anizotropowych w świetle spolaryzowanym w cytofizjologii  - ciała anizotropowe – o uporządkowanej strukturze załamują płaszczyznę światła spolaryzowanego 3. Mikroskop interferencyjny Nomarskiego    Interferencję dwu lub kilku wiązek świetlnych przesuniętych w fazie – opóźnionych względem siebie, wysoki kontrast.    Wykorzystał dwa zjawiska: przesunięcie w fazie, interferencję.  Wartość opóźnienia jest proporcjonalna do suchej masy oglądanego przedmiotu – np. suchej masy komórki.    Cechy:  - wysoki kontrast  - kontrast Nomarskiego  - analiza ilościowa suchej masy  - określenie grubości składników  - optyczne wybarwienie  - plastyczny obraz  4. Mikroskop fluorescencyjny  Promieniowanie materiału badanego – obraz.  - światło – źródło energii, nie chodzi o oświetlenie obiektu  - źródło światła – promieniowanie od UV do niebieskiego    * Fotoluminescencja – wtórny efekt świetlny wywołany przez światło (obiekt jest napromieniowany, absorbuje energię)     * Fluorescencja – wtórne efekty świetlne trwające dopóki jest źródło światła pobudzającego te efekty    * Fosforescencja – wtórne efekty świetlne trwające po ustaniu promieniowania świetlnego pobudzającego    Nie każdy obiekt możemy obserwować. Obiekt może pobierać i oddawać energię.    Fluorescencja pierwotna   - jeśli wewnątrz komórki znajdzie się naturalny obiekt, który będzie mógł zaabsorbować promieniowanie  - składniki komórek np. chlorofil zdolne do autofluorescencji  - chlorofile absorbują fale do 700nm, emitują pasmo zielone    Fluorescencja wtórna  - fluorochromy (fluorofory) – zdolne do autofluorescencji po absorpcji światła o określonej długości – emituje promieniowanie o zdefiniowanej długości  - zdefiniowana długość fali świetlnej emitowanej i pobieranej    Fluorochromy należą do związków chemicznych, które są syntezowane do konkretnego związku.  Musimy wiedzieć z jaką strukturą fluorochromu się łączy (do jakiego celu są wykorzystywane) ALEXA FLUOR 555     Naświetlamy promieniowaniem, aby wzbudzić związek wykorzystywany do badania (555nm.)  Jeśli absorbujemy żółte, emitujemy czerwone.   DNA w jądrze wybarwione (DAPI) absorbuje UV, kompleksuje z sekwencjami bogatymi w pary AT.  Ten barwnik świetnie kompleksuje z kwasem dezoksyrybonukleinowym.    Interkalacja – wbudowanie barwnika w strukturę kwasu nukleinowego.    BARWNIKI FLUORESCENCYJNE    - zielone – CyZ, fluoresceina (wzbudzanie światłem niebieskim)  - czerwone – rodamina (wzbudzanie światłem zielono-żółtym)  -podczerwone – Cy5, Cy7, Alexa dyes (znakowanie przeciwciał)  - żółte – Cy3, Alexa 568  - niebieskie: DAPI (absorbuje UV, stabilny barwnik DNA)  - Hoest 33342 – dla DNA nieutrwalonych komórek żywych  - oranż akrydynowy (AO) – dla DNA zielona fluoresceina, RNA czerwona    dodatkowy materiał genetyczny u bakterii – do ich badania służy ten barwnik – odporność na antybiotyki    DO CZEGO SŁUŻY MIKROSKOP FLUORESCENCYJNY    - wykrywanie i badanie lokalizacji w komórkach i tkankach, znakowanie organelli  - badanie zmian wewnątrzkomórkowego stężenia jonów ( dla jonów wapnia)  - diagnostyka chorób – choroby genetyczne – badanie chromosomów (układ i kształt)  - immunofluorescencja – oznaczanie przeciwciał    przeciwciało może specyficznie połączyć się z innym związkiem    przeciwciała mogą być syntezowane do dowolnego elementu komórki    - białka fuzyjne – lokalizacja konkretnych białek połączonych z barwnikami fluorescencyjnymi (GEP)  Białka fuzyjne (białka chimeryczne) – białka powstające z połączenia 2 lub większej liczby genów, które pierwotnie były odpowiedzialne za produkcję niezależnych białek. Produktem genu fuzyjnego jest białko (polipeptyd), którego funkcja jest w pewnym stopniu pochodną funkcji białek kodowanych przez geny wchodzące w skład takiego połączenia. W biotechnologii białka fuzyjne są tworzone, by zabezpieczyć pożądane produkty białkowe przed degradacją w komórce organizmu transformowanego. Białko powstałe z genu wprowadzonego do genomu bakterii bezpośrednio może być uznane przez bakterię za obce. Dlatego do białka będącego celem biosyntezy przyłącza się (na poziomie genu) białko bakteryjne (istotne jest przy tym zachowanie prawidłowej ramki odczytu). Powstałe białko fuzyjne jest rozpoznawane przez bakterię jako własne. Po jego wydzieleniu z hodowli, jest ono trawione specyficznym enzymem proteolitycznym, dając pożądane białko rekombinowane. 5. Mikroskop konfokalny    Odmiana mikroskopu fluorescencyjnego, gdzie źródłem światła jest laser  Laser – dawka energii dużo wyższa niż energia światła widzialnego.  Możemy obserwować przekroje optyczne preparatów jeśli przesuwamy laser i punkt po punkcie badamy.  Wiązka światła w mikroskopach konwencjonalnych nie jest tak skoncentrowana jak laser.  Ostrość obrazu jest lepsza w konfokalnym niż standardowym.    Zalety:  - lepsza ostrość obrazu  - obraz 3D (naświetlany punktowo)  - rejestracja wielobarwna  -analiza kolokalizacji ( obraz lokalizacji dwóch lub więcej elementów komórkowych)  - możliwość rekonstrukcji 4D    Wady:  - obserwacja w danej chwili tylko jednego punktu preparatu  - wpływ czynników otoczenia: temperatury, stężenia jonów pH, natężenia oświetlenia, wiązania kowalencyjnego z ligandami – zmiany właściwości fluorochromu np. długość fali będzie inna  - blaknięcie (fotobleaching) – maleje intensywność fluorescencji  fluorochrom – zwiększona reaktywność stanu wzbudzonego  - fototoksyczność – wzbudzone barwniki fluorescencyjne reagują z tlenem cząsteczkowym, powstają wszystkie formy rodników tlenowych – ogranicza to obserwację żywych komórek 6. Mikroskopia elektronowa    Mikroskop transmisyjny TEM – strumień elektronów przechodzi przez preparat ( grubość max. 0,1µm).    Obiekt badany jest bombardowany strumieniem elektronów.    Preparat musi być odpowiednio przygotowany.    Źródło elektronów: rozżarzona katoda wolframowa.    elektronogram – wynik końcowy, obraz, który obserwujemy    plazmidy – dodatkowy materiał genetyczny u bakterii Mikroskop skaningowy (SEM)    Wiązka elektronów jest wysyłana i punkt po punkcie dociera do preparatu (skanowanie).    Próbka musi być odpowiednio przygotowana / muszą być napylane platyną lub zlotem w próżni, skanowanie linia po linii – wiązką elektronów.    Efekt trójwymiarowości    Obserwacja grubych próbek, bo skanowanie zachodzi po całej powierzchni próbki (próbka może się obracać).    Przygotowanie materiału biologicznego :     * małe obiekty:  - cieniowanie (metal ciężki), (napylanie metalem)  - wybarwianie negatywne (zatapianie w materiale gęstym elektronowo np. kwas fosforowolframowy)    * duże obiekty  - replika powierzchni  - ultraskrawanie     Przyrządy pomocnicze:  - mikrotomy – cięcie preparatów  - mikrotom mrożeniowy (tkanki mrożone, długo przechowywane)  - ultramikrotomy  - aparat Balcersa – rozłupywanie tkanek zamrożonych w ciekłym azocie  - aparat Anderssona – suszenie tkanek w próżni do obserwacji pod mikroskopem SEM i TEM (napylanie metalami po wysuszeniu preparatów)  - napylarka próżniowa – złotem lub platyną w próżni – skaningowy    * Metody autoradiograficzne  Autoradiografia – lokalizowanie izotopów promieniotwórczych lub znakowanych nimi substancji w komórkach i tkankach (żywy organizm lub żywe komórki, akumulacja lub metabolizowanie)    Zastosowania: obserwacje  - dróg migracji komórek: jak w rozwijających się embrionach migrują komórki  - populacja komórek mnożących się  - mechanizmów namnażania się organelli komórkowych    Metody kultury komórkowej (hodowla)  - obserwacja żywych komórek odizolowanych od organizmu  - brak regulacji nadrzędnej    Zastosowanie hodowli komórek: obserwacja i badanie  - aparatu genetycznego komórki ( sprawdzi czy komórki po podaniu danego czynnika dzielą się czy nie)  - aberracji chromosomowych (zaburzenie struktury chromosomów)  - genetycznie uwarunkowanych zaburzeń metabolizmu i budowy komórek  - działania substancji regulacyjnych, toksycznych, rakotwórczych lub leków  - produkowania przez komórki substancji czynnych biologicznie  - odpowiedzi komórek na stymulację antygenów INNE METODY BADAWCZE 1. Badania genetyczne i cytogeniczne (wyglad i liczba chromosomów) 2. Metody immunocytochemiczne • wykrywanie i lokalizacja składników komorek i tkanek w oparciu o oddziaływania antygen-przeciwciało • znakowanie przeciwciał fluorochromami, enzymami, metalami np. TEST ELISA    TEST ELISA    Początkowo test ELISA wykorzystywany był jedynie do wykrywania przeciwciał zawartych w surowicy (np. test na HIV). Jednak za jego pomocą, można również analizować ilość antygenów w badanej próbce. Szybki i czuły, stał się podstawowym testem klinicznym, służącym zarówno do celów naukowych jak i diagnostycznych. Znalazł również zastosowanie w przemyśle spożywczym (przy wykrywaniu alergenów takich jak jajka, migdały, orzeszki ziemne), toksykologii oraz rolnictwie.     Testy ELISA standardowo wykonywane są na polistyrenowych lub pleksiglasowych, 96-dołkowych płytkach, składających się z 8 rzędów i 12 kolumn. Wszystkie analizowane próby znajdują się w osobnych studzienkach. Płytkę opłaszcza się odpowiednim antygenem lub przeciwciałem. Aby zapobiec nieselektywnemu wiązaniu się białek do fazy stałej podczas następnych etapów testu, wolne miejsca blokuje się za pomocą roztworu owoalbuminy lub odtłuszczonego mleka.     Łączenie się antygenu ze specyficznym przeciwciałem (reakcja antygenprzeciwciało) uwidacznia reakcja barwna, powstająca dzięki odpowiednim enzymom. Najczęściej stosowane enzymy to:    - fosfataza alkaliczna (przekształca bezbarwny fosforan p-nitrofenolu w żółty pnitrofenol),  - peroksydaza chrzanowa (daje niebieskie zabarwienie w obecności tetrametylobenzydyny),  - oksydaza glukozowa(z kwasem 5-aminosalicylowym daje kolor brunatny).  Zmiana barwy roztworu mierzona jest spektrofotometrycznie, a uzyskany wynik porównuje się z próbami kontrolnymi tworzącymi tzw. krzywą kalibracyjną. W celu jej uzyskania wykonuje się szereg roztworów o znanych rozcieńczeniach. Umieszcza się je na płytce i poddaje takim samym zabiegom, co próby badane. Zapewnia to właściwą ocenę stężenia analitu. Z powstałego w ten sposób wykresu odczytuje się zawartość białka w badanym materiale. Generalnie im mniejsze jest jego stężenie, tym gęstość optyczna jest bardziej zbliżona do zera. TEST ELISA BEZPOŚREDNI    -antygen  -przeciwciało pierwszorzędowe połączone z enzymem  - substrat dla enzymu związanego z przeciwciałem

! Podłoże opłaszcza sie antygenem, a następnie inkubuje z roztworem swoistego przeciwciała połączonego z odpowiednim enzymem. Po dodaniu właściwego substratu mierzy się intensywność uzyskanego zabarwienia i na tej podstawie szacuje się zawartość białka w badanej próbie. Metoda ta jest szybka i prosta w wykonaniu. Jednak aby wykryć antygen trzeba wyznakować swoiste przeciwciała. Jest to kosztowne i nie zawsze możliwe. BADANIE ORGANELLI KOMÓRKOWYCH Możliwość izolowania tych organelli po to, abyśmy mogli ich struktury badać. Metody: • WIROWANIE RÓŻNICOWE

homogenat - preparat biologiczny uzyskany po rozdrobnieniu i wymieszaniu (zhomogenizowaniu) tkanki roślinnej lub zwierzęcej Supernatant jest górną, płynną warstwą (fazą), którą możemy wyodrębnić przez wirowanie lub stącanie Organellum to każda struktura występująca w cytoplazmie komórki wyspecjalizowana do pełnienia określonej funkcji Polega na tym , że poszczególne organella czy poszczególne elementy komórki, będą w różny sposób obsadzać się w probówce wirówkowej Mieszaniny różnych organelli komórkowych uzyskuje się w taki sposób, że usuwamy ścianę komórkową, błonę cytoplazmatyczną w przypadku komórek roślinnych, a w przypadku komórek zwierzęcych błony cytoplazmatyczne i otrzymujemy ekstrakt bezkomórkowy. Ten ekstrakt bezkomórkowy możemy sobie podzielić na poszczególne frakcje stosując różną prędkość wirowania w wirówce i w zależności od kształtu i masy tych elementów komórkowych, konkretna prędkość wirowania jest dobierana. Jeżeli mamy elementy komórki o dużej masie i o kształcie zajmującym dużą powierzchnię to wtedy dobieramy sobie prędkość wirowania w zakresie +/- do 10 000 obrotów na minutę i powoduje to, że te elementy są cięższe i mają bardziej rozbudowaną strukturę trójwymiarową, będą się osadzały na dnie. Jeżeli zlejemy to co jest u góry, to co jest tak zwanym supernatant( mieszanina pozostałych elementów komórkowych) , przelewamy to do kolejnej probówki wirówkowej i ustawiamy prędkość wirowania wyższą , przy wyższej prędkości wirowania jest wyższa siła odśrodkowa, która powoduje wypychanie kolejnych mniejszych i o mniejszej masie organelli i możemy uzyskać w ten sposób kolejne frakcje ( dlatego nazywamy to również wirowaniem frakcjonującym). Nie oddzielamy tych organelli podczas jednego eksperymentu, są to eksperymenty sekwencyjne, różniące się prędkością obrotów wirówki, które się podaje wartościami tak zwanego RPM ( nawiasie powinno się podawać wartość siły odśrodkowej, która jest tutaj ważnym elementem , który powoduje przesuwanie elementów komórkowych. Z wirowaniem frakcjonującym wiąże się pewna jednostka, jest to jednostka Svedberga, która mówi nam o tym jaka prędkość wirowania powoduje, że dany element komórkowy może się wyizolować. Jednostki Svedberga łączą wielkość i kształt elementu (tutaj nie chodzi tylko o masę, ale chodzi również o to jaka jest struktura przestrzenna tych poszczególnych elementów komórkowych, dlatego, że czynnikiem , który będzie decydował o tym przy jakiej prędkości wirowania możemy odizolować poszczególne elementy komórki, takim czynnikiem będzie : -masa -struktura trójwymiarowa Ta metoda jest również nazwana metodą sedymentacji Svedberga s - jednostka Svedberga • zależna od kształtu i rozmiaru cząsteczki • oznacza współczynnyk sedymentacji podczas ultrawirowania *WIROWANIE W PRZYGOTOWANYM ODPOWIEDNIO ROZTWORZE( WIROWANIE W GRADIENCIE STĘŻEŃ LUB GĘSTOŚCI), najczęściej stosuje się roztwór sacharozy od 1 do Molowego w probówce. Gradient stężenia sacharozy oznacza, że ośrodek, w którym dochodzi do wirowania ma gradient gęstości . Bezpośrednio ze stężenia wynika różnica gęstości ośrodka. Możemy teraz doprowadzić do rozdzielenia za pomocą jednego wirowania i odpowiednio dobierze się parametry. Możemy za pomocą jednego wirowania oddzielić od siebie np. trzy elementy komórkowe ( lizosomy, mitochondria, peroxysomy). Z tego względu, że mamy gradient gęstości ośrodka, a więc nasze rozdzielane elementy komórkowe będą się różnie p0oruszaly w tym gradiencie. Odpowiednio dobrane stężenie hamuje przesuwanie organelli. W zależności od rozmiaru, wagi, struktury trójwymiarowej, poszczególne elementy komórki będą się lokowały w poszczególnych miejscach w probówce. METODY CYTOCHEMICZNE Metody cytochemiczne pozwalają nam na zbadanie wielu procesów życiowych komórki , w tym również na oznaczenie aktywności konkretnych enzymów. Co jest ważne w tych metodach? • Ważną rzeczą jest to, że proces może zachodzić in-situ czyli w miejscu, w którym rzeczywiście zachodzi (w miejscu w którym zachodzi biologicznie), czyli może zachodzić w żywej komórce. • Metoda na sprawdzenie tej aktywności to po prostu reakcja chemiczna. • Wiadomo, że jeżeli będziemy badać np. aktywność jakiegoś enzymu musimy odpowiednio dobrać parametry procesu, reakcja musi dać barwny produkt, który będziemy mogli obserwować. • Zmiany obserwujemy wzrokowo i mikroskopowo. Histochemia- rozwinięty obszar badawczy w metodach cytochemicznych, badamy stałe tkanki i procesy zachodzące w obrębie tkanki. Zalety: ✓ - nie niszczą struktur ( są stosowane w żywych komórkach) ✓ - możliwość identyfikacji i lokalizacji związków chemicznych ( analiza in-situ), to pozwala na badanie szlaków metabolicznych i aktywności różnych enzymów, których chcemy badać . Cechy reakcji cytochemicznych: ➢ -specyficzne- swoiste (reakcja, którą będziemy obserwować będzie na pewno tą reakcją, która jest skutkiem działania konkretnego enzymu, musi to być ściśle powiązana z enzymem który badamy ➢ reakcja chemiczna, która będzie zachodziła między wykrywaną substancją, a wprowadzonym związkiem chemicznym do środowiska ➢ wykrywanie konkretnych metabolitów, dodajemy takiego substratu, który będzie reagował z metabolitem, którego stężenie badamy, jeżeli zareaguje z metabolitem to powinien dac produkt, kótry my będziemy mogli obserwować ➢ powstaje produkt w miejscu występowania wykrywanej substancji, lub struktury czy enzymu ➢ produkt musi być trwały ➢ oznaczenie ilościowe i lokalizacja-końcowa analiza( reakcje zachodzą stechiometrycznie), możemy określić ile było badanego metabolitu w komórce, określić jak bardzo aktywny jest enzym, jaka jest szybkość reakcji katalizowanej przez enzym Cechy produktu reakcji: ▪ widoczny w obrazie mikroskopowym ▪ nierozpuszczalny w środowisku reakcji, co powoduje, że zostaje w miejscu, w którym powstaje ▪ -nie może się przemieszczać Typy reakcji i odziaływań 1. reakcja bezpośrednia-między wykrywaną substancja a substratem, powstaje barwny produkt w miejscu lokalizacji danej substancji, (wykrywanie białek zawierających duże liczby aminokwasów tyrozynowych (tyrozyna ma grupę hydroksylową, przyłączona do pierścienia aromatycznego) czyli identyfikujemy lokalizację konkretnej reszty aminokwasowej czyli tyrozyny w jakiejś strukturze komórki 2. specyficzne wiązanie- nie mamy reakcji, ale wiemy , że konkretny dodany związek będzie się tylko z jedną strukturą wiązał np. barwników przez związki wysokocząsteczkowe np. wykrywanie DNA zielenią metylową( łączy się tylko i wyłącznie z DNA) 3. selektywna rozpuszczalność barwników- odpowiednio dobrane są związki chemiczne, które są tymi barwnikami, które rozpuszczają się tylko w konkretnych strukturach komórkowych, np. lokalizacja lipidów Sudanem III( rozpuszczalny w lipidach, zawiera bardzo dużo reszt fenylowych 4. reakcja specyficzna wykrywania enzymów -poprzez produkty reakcji tych enzymów (metoda pośrednia) 5. reakcja dwu-lub kilkuetapowe np. wykrywanie wielocukrów w podwójnej reakcji: ▪ utlenianie - zmiana struktury ▪ reakcja barwna METODY CYTOCHEMICZNE, ZASTOSOWANIE : Identyfikacja oraz lokalizacja w komórce: ▪ -węglowodanów ▪ -lipidów ▪ -aminokwasy i białek ▪ -enzymów (fosfatazy, esterazy, dehydrogenazy, peptydazy) a. aktywność fosfataz – element diagnostczny, wykrywanie nowotworów prostaty b. aktywność dehydrogenaz – mówi nam o zywotności komórek, też może być elementem diagnostycznym, lokalizacja kwasów nukleinowych, wykrywanie innych związków np. aldehydy, ketony, metaloproteiny, jony WYKRYWANIE I IDENTYFIKACJA ENZYMÓW: ▪ -w zawiesinie komórkowej lub hodowli, testy na obecność enzymów specyficznych dla danych komórek i tkanek , ▪ - histochemicznie wykrywa się produkt ich aktywności, produkt reakcji histochemicznej katalizowanej przez enzym Immunohistochemia - wykrywanie za pomocą odziaływania przeciwciałoantygen(ezym) w preparatach mikroskopowych przy zastosowaniu modyfikowanych przeciwciał (wizualizacja- barwny produkt reakcji chemicznej) Kiedy jest możliwa identyfikacja enzymów? : -enzym musi być aktywny Procedury przygotowania materiału biologicznego: a) Barwienie tkanek bezpośrednio po pobraniu b) Brak utrwalania preparatu, preparat żywy -zaczynamy proces histochemiczny ( reakcja histochemiczna pozwalająca na wykrycie aktywności enzymu to inkubacja -środowisko reakcji to płyn inkubacyjny , musi ▪ mieć odpowiednie parametry fizykochemiczne : pH, temperatura optymalne dla działania enzymu ▪ być dodany konkretny substrat, jeżeli jest to konieczne trzeba dodatkowo dołożyć jony, które aktywują enzym, ▪ jeżeli jest to konieczne będziemy dodawać również inne czynniki np. koenzymy PRZYKŁADY 1. Identyfikacja hydrolaz poprzez reakcje charakterystyczne - reakcja Comoriego( reakcja precypitacji z kationami metali)- produkt reakcji enzymatycznej będzie wytrącał się po dodaniu konkretnych jonów metali (Cu2+, Pb2+), produkt tworzy nierozpuszczalne sole z kationami metali - mikroskop elektronowy, które możemy obserwować pod mikroskopem świetlnym( dodatkowo reakcja barwna) -reakcja sprzęgania dla substratów azotowych wykrywa się w tym przypadku enzym , który nazywa się glikozydazą. Glikozydazy hydrolizują wiązania między jednostkami cukrowymi.  Substrat: glikozydowo pochodna indoksalu, powstaje nam produkt, który jest barwny i nierozpuszczalny, ta reakcja często nazywa się reakcją indygogenną-dwustopniową ( produkt o kolorze indygo) Reakcja indygogenna : połączenie jednostki cukrowej z indoksalem Pierwszy etap reakcji to jest enzymatyczna hydroliza za pomocą enzymu, którego poszukujemy i który badamy, otrzymamy cukier oraz indoksal, indoksal łatwo ulega utlenieniu PRZYKŁADY OZNACZANIA HYDROLAZ: ▪ ATPaza -jeśli enzym jest aktywny dochodzi do hydrolizy adynozynotrójfosforanu i uwolnienia reszty kwasu fosforowego, która obniża pH i wtedy dochodzi do powstania czarnego siarczku kobaltu, powstaje on bo my oddajemy do płynu inkubacyjnego dwóch składników: chlorku kobaltu i siarczku amonu w odpowiednich stężeniach *fosfataza jest enzymem, który hydrolizuje substraty, które mają przyłączona resztę fosforanową ▪ Fosfataza kwaśna- nie chodzi o hydrolizę ATP, ale chodzi o hydrolizę np. cukrów, które posiadają przyłączone reszty fosforanowe , uwalnianie reszt fosforanowych- zakwaszanie próbek Aktywność kwaśniej fosfatazy-cecha diagnostyczna, diagnozowanie nowotworów prostaty Produkt siarczek ołowiu- dodajemy do próbki rozpuszczalne sole ołowiowe oraz siarczek wapnia, w ten sposób możemy obserwować obecność fosfatazy IDENTYFIKACJA DEHYDROGENAZ: Dehydrogenazy identyfikujemy po to , aby ogólnie okreslić jaki jest stan komórek, jaka jest żywotność komórek, jaka jest ogólna kondycja organizmu -reakcja, która mówi o żywotności komórek- do tej reakcjo stosujemy specjalne sole( sole tetrazolowe), Sole tetrazolowe w postaci utlenionej są bezbarwne, gdy dehydrogenazy są aktywne zachodzi reakcja chemiczna której substratem jest sól tetrazolowa , sól tetrazolowa ulega redukcji w wyniku aktywności dehydrogenazy i powstają zredukowane sole tetrazolowe, czyli homagany ( barwne i nierozpuszczalne) Aktywność dehydrogenaz mówi nam o kondycji mitochondriów

Dehydrogenaza bursztynianowa Substraty: -bursztynian sodu - koenzymy - sól tetrazolowa Produkt: -ketoglutaran -formazany  KOMÓRKA – FUNDAMENT ŻYCIA 1. Robert Hook (anglik) – opisał żyjące bakterie 1668 2. Anton von Leeuvenhoek – opisał żyjące bakterie 1668 3. Mathias Schleider – wszystkie rośliny są zbudowane z komórek 1838 4. Theodor Schwann – wszystkie zwierzęta zbudowane są z komórek 1839 5. Rudolf Virchow – wszystkie komórki pochodzą od już istniejących 1849 POSTULATY TEORII KOMÓRKOWEJ 1. Wszystkie organizmy żywe zbudowane są z komórek (jednej lub więcej) 2. Komórka jest podstawową jednostką życia 3. Wszystkie komórki powstają z komórek już istniejących. Kształty i rozmiary komórek zależą od pełnionej funkcji.  Odpowiedni stosunek: objętości i powierzchni komórki. Dlaczego komórki nie rosną w sposób nieograniczony? - w przypadku rozmiarów komórki musi być odpowiedni stosunek powierzchni komórki do jej objętości   * jeżeli wartość powierzchni komórki (zwierzęca) czyli błon cytoplazmatycznych jest wartością większą niż objętość komórki to wtedy jest to sytuacja korzystna, ponieważ powierzchnia błon cytoplazmatycznych jest tą powierzchnią, przez którą zachodzi transport składników odżywczych i jeśli powierzchnia jest odpowiednio duża, to odpowiednio dużo składników odżywczych dostaje się do wnętrza komórki Jeśli komórka zwiększa swoje rozmiary, to wtedy powierzchnia wymiany jest niewystarczająca i wewnątrz komórki dystrybucja składników odżywczych jest słaba i niewystarczająca. ORGANIZMY PROKARIOTYCZNE I EUKARIOTYCZNE Różnice: ▪ obecność organelli komórkowych i wyodrębnionego jadra (eukariotyczne) ▪ brak wyodrębnionego jądra (prokariota) Podobieństwa: ▪ w obu komórkach występuje cytoplazm ▪ obecność rejonu jądrowego ▪ obecność błon cytoplazmatycznych Cytoplazma, rejon jądrowy i błony cytoplazmatyczne tworzą protoplast. Protoplast to żywa część komórki.  W przypadku organizmów zwierzęcych protoplast = komórka, ponieważ w organizmie zwierzęcym nie ma dodatkowych osłon komórkowych, jest tylko błona cytoplazmatyczna. W przypadku bakterii, roślin i grzybów trzeba pamiętać, że protoplast to jest część żywa, natomiast na zewnątrz protoplastu są dodatkowe struktury osłonowe. KOMORKA ZWIERZĘCA I ROŚLINNA Różnice: ▪ obecność w komórkach roślinnych ściany komórkowej i chloroplastów ( w komórkach roślinnych również występują mitochondria)   ▪ w komórce zwierzęcej mamy centiole (struktury zaangażowane w podziały komórkowe) 

ŚCIANA KOMORKOWA

FUNKCJE: ▪ nadaje kształt komórkom roślinnym, umożliwia utrzymanie sztywnej struktury rośliny ▪ ochrona przed patogenami i uszkodzeniami mechanicznymi ▪ jest czynnikiem ograniczającym wzrost rośliny BUDOWA: Ścianę komórkową w przypadku roślin dzielimy na pierwotna i wtórną.  Struktura pierwotna – elementy szkieletowe i podłoże (rośliny) ➢ SZKIELET  - rośliny -podstawowym elementem strukturalnym jest celuloza  - grzyby – chityna (polimer)  - bakterie – peptydoglikan ROŚLINNA ŚCIANA KOMÓRKOWA    Przestrzeń tworzona przez szkielet to jest podłoże inaczej zwane matrixem   Matrix – macierz ściany roślinnej : celulozy, hemicelulozy, pektyny, oraz białka (strukturalne, enzymatyczne- białka odpowiedzialne za syntezy ściany komórkowej oraz odpowiadają za ewentualne modyfikacje ściany komórkowej Młoda ściana komórkowa (rośliny) – duża zawartość wody Ściana komórkowa roślinna – składnik nieplazmatyczny ( poza protoplastem)  Między dwiema komórkami roślinnymi sąsiadującymi ze sobą znajduje się blaszka środkowa    

MIKROFIBRYLE CELULOZOWE Podstawową jednostką budującą celulozy jest polimer glukozy, wiązania pomiędzy tymi cząsteczkami glukozy to 1,4 β-glikozydowe (celebioza) ! HEMICELULOZA polimer złożony z różnych cukrów prostych (heteropolimer) zawiera cukry (aldozy): HEMICELULOZA - HEPTAMETRY - jego szkieletem jest 7 jednostek glukozy (heptamer), do tych jednostek glukozy przyłączone są wiązaniami glikozydowymi łańcuchy boczne  - α-D-ksyloza  - α-D-fukoza  - α-D-galaktoza  - β-D-glukan  Ten polimer nie będzie upakowany, struktura ta nadaje elastyczność ścianie komórkowej, najwięcej jest jednostek ksylozy. PEKTYNY (HETEROPOLIMER)   będzie się składał głównie z jednostek kwasu galakturunowego β-1,4-glikozydowe FUNKCJE: • kompleksują metale i niemetale (możliwe dzięki obecności grup kwaśnych- kwas galakturonowy)  Pektyny jako elastyczne struktury oplatają włókna celulozy i jeśli są zwrócone do siebie resztami kwasu karboksylowego i galakturunowego mogą kompleksować metale. MODEL PEKTYNOWEJ SIECI W ŚCIANIE KOMORKI ROŚLINY: ! Kompleks syntazy celulozy - najwazniejszy dla nas enzym zewnetrzny. Umozliwia polimeryzacje.

Struktura pektyny:  - jednostki podstawowe ( kwas galakturonowy, ester metylowy kwasu galakturunowego, amidowa pochodna czyli amid kwasu galakturunowego)  - ramnoza  - arabinoza  - galaktoza lub ksyloza Synteza składników ściany komórkowej Wszystkie elementy ściany komórkowej w postaci monomerycznej syntezowane są wewnątrz komórki, transportowane na zewnątrz i tworzenie jednostek polimerozy odbywa się na zewnątrz protoplastu i błony cytoplazmatycznej komórki  Kompleks syntazy celulozy – najważniejszy enzym w syntezie ściany komórkowej. Pierwotna ściana komórkowa – nieuporządkowane struktury  Wtórna ściana komórkowa – zwarta struktura MODYFIKACJE ŚCIANY KOMÓRKOWEJ: 1. Inkrustacja – odkładanie związków chemicznych między elementy szkieletu celulozowego (wewnątrz struktury ściany komórkowej)  Związki inkrustujące sprzyjające wzmacnianiu ściany komórkowej:  a) lignina (charakterystyczne dla wtórnej ściany komórkowej) – drewnienie (lignifikacja)  b) węglan wapnia, krzemiany lub szczawiany – mineralizacja  Ligniny to pochodne trzech alkoholi (aromatyczne) :  - kumarylowego  - coniferylowego  - synapilowego 2. Adkrustacja- gromadzenie się składników ochronnych na zewnątrz   - korkowacenie – pokład korka (suberyny)  - kutynizacja – kutyna- pęd  - woskowacenie- liście i owoce  - śluzowacenie – śluz na zewnątrz ściany komórkowej  - gumowacenie – proces patologiczny – celuloza w gumę przez grzyby pasożytnicze BŁONA CYTOPLAZMATYCZNA KOMORKOWA Błona cytoplazmatyczna to nie jest tylko osłona komórki, ale wewnątrz komórki eukariotycznej jest bardzo wiele struktur, które mają budowę taką jak błona cytoplazmatyczna (pęcherzyki wypełnione enzymami, lizosomy, retikulum endoplazmatyczne, osłony organelli komórkowych) Błona cytoplazmatyczna jest to element dwuwarstwowy i dzielimy ją na stronę: - cytozolową (warstwa błony cytoplazmatycznej sąsiadująca z wnętrzem komórki)  - egzoplazmatyczną (strona zewnętrzna) Te obie strony mają inna budowę chemiczną. WŁAŚCIWOŚCI BŁONY KOMÓRKOWEJ: - fizyczna przegroda – utrzymuje nam granicę między komórkami, utrzymuje granice faz (stanowi przegrodę między fazą gazową czyli środowiskiem otaczającym komórki, a faza ciekłą   - moderowanie transportu – poprzez selektywność i wybiórczość (wybiórczość mówi nam o tym, że niektóre związki czy struktury mogą dostać się do komórki, inne nigdy się nie dostaną, natomiast selektywność dotyczy takiej sytuacji gdzie mamy specjalny system transportu, który pozwala nam specyficznie transportować konkretne związki chemiczne potrzebne w danym momencie komórce do jej rozwoju. - przekazywanie impulsów i sygnałów chemicznych i energii między układami , to dotyczy budowy błon cytoplazmatycznych szczególnie takich komórek jak komórki nerwowe czy mięśniowe  - środowisko – umocowanie dla enzymów, kanałów białkowych i receptorów    Funkcje błony komórkowej: • ruchy komórek • wydzielanie, ponieważ jeśli produkowane są jakieś związki, które maja być wydzielane na zewnątrz komórki, to odbywa się to poprzez tworzenie pęcherzyków transportujących, które ulegają fuzji z błonami cytoplazmatycznymi i substancje wydzielane sa na zewnątrz • absorpcja – ( np. promieniowania – czopki, pręciki) • rozpoznawanie obcych komórek ( cały profil antygenowy, wszystkie składniki, które tworzą indywidualność gatunkową czyli antygeny są na powierzchni błon cytoplazmatycznych) • kowalencyjne przyłączenie podjednostek budujących błonę cytoplazmatyczną do białek szkieletu komórkowego i cytoszkieletu, to powoduje że komórka jest stabilna i ma konkretny kształt Erytrocyt – model niemal doskonały  - łatwość dostępu   - brak błon wewnętrznych – jest tylko plazmolemma bez zanieczyszczeń  - łatwe otrzymywanie i oczyszczanie  - „in site out” – metoda odwróconych pęcherzyków, strona cytozolowa błony cytoplazmatycznej, będzie znajdowało się na zewnątrz, ulegnie ona przemieszczeniu i stanie się stroną zewnętrzną błony cytoplazmatycznej, dzięki czemu możemy prowadzić obserwacje ASYMETRIA BŁONY CYTOPLAZMATYCZNEJ:  Błona cytoplazmatyczna jest asymetryczna całkowicie, asymetryczny jest każdy element jej budowy ( asymetryczna jest frakcja lipidowa, białkowa, węglowodanowa, )    Frakcja lipidowa ( złożona z różnych strukturalnie lipidów, one nie są podobne chemicznie, ale mają podobne właściwości fizyczne)    - fosfolipidy - hydrofobowe, lepkość  - sfingolipidy - hydrofobowe, lepkość  - cholesterol ASYMETRIA FRAKCJI LIPIDOWEJ : FOSFOLIPIDY  - fosfolipidy aminowe – będzie ich więcej w wewnętrznej warstwie błony (po stronie cytozolowej)  - fosfolipidy cholinowe – będzie ich więcej w zewnętrznej warstwie (po stronie egzoplazmatycznej) FOSFATYDYL   Cząsteczka glicerolu, która jest zestryfikowana dwiema cząsteczkami kwasu tłuszczowego oraz jedna cząsteczką kwasu fosforowego to jest cząsteczka, którą nazywamy fosfatydylem.  Fosfatydyl jest modyfikowany innymi cząsteczkami, a to w efekcie daje nam konkretną klasę fosfolipidów

  PRZYKŁADY :    1. Fosfatydylocholina – 15-22% wszystkich fosfolipidów

2.Kardiolipiny - (difosfatydyloglicerol), najwięcej występuje w błonach mitochondriów

3. Fosfatydyloseryna 

4.Fosfatydyloetanoloamina

    ASYMETRIA FRAKCJI LIPIDOWEJ : SFINGOLIPIDY 1. Sfingozyna - struktura z węglowodorowym łańcuchem bocznym z jednym wiązaniem podwójnym, obecność grupy aminowej ( grupa aminowa jest ważna, ponieważ kwas tłuszczowy zareaguje z grupą aminową, a nie z grupami hydroksylowymi jak było to w przypadku fosfolipidów, i powstanie tutaj wiązanie amidowe.    Sfingolipidy – podstawową cząsteczką jest sfingozyna, w której występuje łańcuch węglowodorowy z podwójnym wiązaniem, również w tej cząsteczce występuje grupa aminowa i do tej grupy aminowej przyłączany jest kwas tłuszczowy i w ten sposób powstają sfingolipidy.  2. Glikosfingolipidy – cerebrozydy     Do grupy hydroksylowej w ceramidach wprowadzona jest cząsteczka cukru (galaktoza). Cząsteczka jest identyczna jak w ceramidach, mamy szkielet z podwójnym wiązaniem, mamy grupę aminową z przyłączonym kwasem tłuszczowym, natomiast jedna z reszt hydroksylowych jest podstawiona resztą boczną czyli cukrem, takie sfingolipidy nazywane są glikosfingolipidami inaczej cerebrozydami.   3. Sfingomielina – jest pochodną sfingozyny, mamy łańcuch boczny z wiązaniem podwójnym, obok atom węgla z grupą hydroksylową, grupa aminowa podstawiona kwasem tłuszczowym, kolejny atom węgla i grupa hydroksylowa, w końcowej grupie hydroksylowej mamy resztę mieliny.       Asymetria frakcji lipidowej : sterydy    Sterydy – pochodne cholesterolu  ASYMETRIA BIAŁEK 

Białka strukturalne jak i biologicznie aktywne. Podzielono je na kilka kategorii w zależności od tego jak umiejscowione są względem błony cytoplazmatycznej, czyli kryterium tego podziału obejmuje położenie danego białka w błonie cytoplazmatycznej czy też względem błony cytoplazmatycznej.    1. białka powierzchniowe (peryferyczne) – leżą na powierzchni błony (nie koniecznie na zewnątrz, może to być i na zewnątrz i wewnątrz). 2. białka integralne – są to w większości białka struktury, tkwiące w całości w błonie cytoplazmatycznej 3. białka transbłonowe – są to białka, które spełniają najczęściej jakieś funkcje ( związane z transportem, receptorowe ), jest to białko zakotwiczone w błonie cytoplazmatycznej , natomiast duże fragmenty tego białka wystają poza błonę cytoplazmatyczną (w stronę zewnętrza jak i wnętrza komórki) 4. białka szkieletowe – są elementem struktur błonowych komórki, bo łączą się kowalencyjnie z błoną cytoplazmatyczną (białka po stronie cytozolowej) FUNKCJE BIAŁEK BŁONOWYCH : - białka transportujące (białka biologicznie aktywne)  - białka receptorowe (biologicznie aktywne) (tam gdzie mamy do czynienia z funkcją receptorową, tam do struktury białka przyłączony jest jakiś fragment węglowodanowy zbudowany z polimerów zawierający różne cukry proste)  - enzymy – w błonach cytoplazmatycznych  - białka łączące ASYMETRIA FRAKCJI WĘLOWODANOWEJ (frakcja, bo to są równe cukry)    Glikokaliks- tak została nazwana frakcja węglowodanowa (glikoproteiny, glikolipidy)  Mogą również występować cukry proste ale najczęściej są to polimery: ➢ galaktoza, glukoza (aldozy, różnią się położeniem grupy hydroksylowej na jednym z atomów węgla) ➢ glukozamina, galaktozamina (przy drugim atomie węgla zamiast grupy hydroksylowej występuje grupa aminowa ➢ mannoza ➢ fukoza ➢ kwasy sjalowe Funkcje: - funkcja ochronna - funkcja weg z w polaczeniu z bialkami tworzy profil antygenowy pozwala rozpoznawac kom  - funkcja receptorowa  - tworzą profil antygenowy komórki( mozliwosc przylaczania zwiazkow) Kwas sjalowy – pochodna glukozy, zamiast grupy hydroksylowej mamy grupę n-acetylową, ale może też być tam grupa aminowa i wtedy byśmy mieli glukozaminę. MODYFIKACJE GLUKOZY: - modyfikacje grup hydroksylowych   - utlenienie grupy aldehydowej   - wprowadzenie dodatkowego łańcucha bocznego     Fukoza- 5 atomów węgla, przy czterech atomach węgla występuje grupa hydroksylowa, a przy piątym występuje grupa metylowa Błona cytoplazmatyczna może zmieniać swój skład, może zmieniać budowę chemiczną, szczególnie mogą zmieniać się struktury frakcji lipidowej REGULACJA PŁYNNOŚCI BŁONY: - zależna od gęstości frakcji lipidowej, im więcej jest takich przestrzeni wolnych w błonie cytoplazmatycznej jej gęstość jest mniejsza, przestrzenie powstają dzięki wiązaniom podwójnym w kwasach tłuszczowych, im więcej podwójnych wiązań, im więcej cząsteczek cholesterolu tym bardziej płynna jest struktura    - możliwość regulacji płynności struktury poprzez budowę łańcuchów bocznych fosfolipidów, czyli budowę kwasów tłuszczowych oraz poprzez wprowadzanie bądź usuwanie dodatkowych cząsteczek cholesterolu    jeżeli błona jest bardziej płynna to jest ona bardziej wrażliwa na niskie temperatury, wtedy można ją łatwiej zamrażać i może łatwiej dochodzić do pękania powierzchni błony cytoplazmatycznych     Im nizsza gestos tym wieksza opornosc na zmiany temp RUCH CZĄSTECZEK W DWUWARSTWIE : 1. Lipidy   Przemieszczanie lipidów w warstwie błony cytoplazmatycznej:    - FLIP-FLOP – lipidy ze strony zewnętrznej są przenoszone na stronę cytozolową  - ROTATION (rotacja lipidów wokół własnej osi) – to powoduje, że lipidy mogą wymieniać swoją strukturę, że błona tez zmienia swoją strukturę  - dyfuzja lateralna – fosfolipidy górnej i dolnej warstwy rozsuwane są jednocześnie (poprzez utlenienie, utleniany łańcuch się wygina i warstwa ulega rozsunięciu)   2. Białka błonowe przemieszczają się w płaszczyźnie błony!!!!!

  Znakowane fluorescencyjnie przeciwciała umożliwiają badanie ruchliwości błony.  Jedna komórka znaczona jest jednym kolorem, druga komórka innym barwnikiem i dokonano fuzji komórek i po pewnym czasie zaobserwowano przemieszczenie białek po powierzchni komórek. Tutaj w zasadzie nie ma ograniczeń. Ograniczenie co do przemieszczania się białek może być wtedy kiedy białko jest związane kowalencyjnie z jakimś elementem (albo z lipidami albo z cytoszkieletem komórki), wtedy nie ma już takiej możliwości łatwego przemieszczania się po powierzchni błony cytoplazmatycznej. SPECJALIZACJA I WYTWORY BŁONY: 1. Mikrokosmki – występują w jelitach, w nabłonkach układu oddechowego, zwiększenie powierzchni wymiany  a) mikrokosmki stałe – powstają od początku, gdy tworzy się dana struktura  b) mikrokosmki przejściowe – mogą zanikać, formowane w zależności od potrzeb 2. Mikrofałdy bazalne – odmiany pofałdowanej powierzchni, która ma za zadanie zwiększenie powierzchni wymiany 3. Fałdy boczne – zwiększenie powierzchni wymiany 4. Połączenia międzykomórkowe – one umożliwiają komunikację między komórkami Mikrokosmki – mogą zmieniać swój rozmiar i jest to zależne od obecności białka (aktyna, fibryna, nilina)  Zakotwiczone w sposób kowalencyjny : -poprzez białko – α-aktynina (białko transmembranowe) połączona z aktyną, która buduje te mikrokosmki, to białko jest połączone również z miozyną I i spektryną (białka stanowiące element cytoszkieletu)  - poprzez błonę cytoplazmatyczną – mikrokosmki są połączone bezpośrednio kowalencyjnie z miozyną I. Mikrofałdy bazalne – kierowane do wnętrza organów i tworzone przez struktury cytoplazmatyczne Fałdy boczne – występują w nabłonkach, one są położone całkowicie zewnętrznie i narażone na uszkodzenia

POŁĄCZENIA MIĘDZYKOMÓRKOWE a) zamykające – one są dosyć długie, zamykają komórki na długości 15nm, ścisłe zespolenie komórek wzmocnione białkami, blokują wypływ jakichś materiałów z komórek (uszczelnianie)   b) zwierające – punktowe- desmosom – typ 1  - białka łączące – białka, które mogą zmieniać i kształt i mogą prowadzić do otwierania desmosomu, w zależności od tego jakie jest stężenie kationów takie połączenie będzie bardziej lub mniej szczelne, ponieważ białka budujące te wewnętrzną część desmosomu to są białka wrażliwe na stężenie kationów wapniowych (desmogleina, desmokolina)  - płytka desmosomowa – płytka zamykająca, między płytką desmosomową, a tymi białkami znajdującymi się w przestrzeni międzykomórkowej są białka pośredniczące ( desmoplatina I i II, plaktoglobina), w błonach mitochondriów i w błonach chloroplastów odgrywają bardzo ważną rolę, ponieważ pełnią funkcję takich struktur kanałowych   -cytoszkielet – stabilizuje białka budujące błonę cytoplazmatyczną, białka biologicznie aktywne wchodzące w skład błony cytoplazmatycznej również pozwala na stabilizację połączeń miedzy komórkowych (połączenia kowalencyjne) (cytokeratyna)    b) zwierające – punktowe – półdesmosom – typ 2 (hemidesmosom)   mamy tutaj przestrzeń między dwiema komórkami, mamy tutaj błonę zewnętrzną, wewnętrzną oraz strukturę hemidesmosomu    -integryny –białka, które łączą płytkę desmosomu z błoną cytoplazmatyczna sąsiadującej komórki  - filamenty cytokeratynowe- kowalencyjnie są połączone w hemidesmosomy  - płytka przybłonowa  - błona podstawna  - powierzchnia podstawna błony      c) zwierające – przylegające    nie jest to połączenie punktowe, tylko jest to połączenie na pewnym odcinku między komórkami     - kadheryny- białka transbłonowe  - kateniny  - mikrofilamenty    jest to kolejny przykład białek, których aktywność zależy od stężenia kationów wapnia   d) zwierające – septalne – u bezkręgowców    - przylegają na długich odcinkach   - są względem siebie równoległe i są spięte białkami, które kowalencyjnie łączą te dwie komórki między sobą (błony komórkowe są połączone kompleksem białek o strukturze drabinkowej na bardzo długim odcinku)  - przestrzenie międzykomórkowe są selektywnie przepuszczalne   ➢ e) komunikujące szczelinowe – neksus / konekson    połączenie, które umożliwia poprzez ukształtowany wewnątrz kanał przechodzenie czy transport cząsteczek (cukry proste, aminokwasy, niektóre jony i cykliczne AMP) do wielkości 1200 Daltonów     koneksyny – białka, które budują konekson , jest branych 20 rodzajów, wewnątrz znajduje się kanał hydrofilowy, przez który mogą przechodzić konkretne cząsteczki  czynnikiem który decyduje o tym czy jakaś cząsteczka będzie mogła przechodzić przez ten kanał jest wielkość cząsteczki i jej ładunek, przepuszczalność zależy od stężenia kationów wapniowych i wodorowych                Neksus – regulacja ➢ niskie stężenie kationów wapniowych Ca 2+ (10 -7 M) to kanał jest otwarty ➢ wzrost stężenia do 10-5 M – kanał zamknięty ➢ mechanizm regulacji poprzez kation wapniowy Ca2+ zależy od obecności białka, które nazywa się kalmoduliną – wielofunkcyjnego białka sygnalnego wiążącego kationy wapniowe  (w każdej komórce, gdzie kation wapniowy spełnia jakąś funkcję musi występować kalmodulina) ➢ wzrost stężenia H+ (pH 7,0 do 6,8) powoduje zamknięcie kanału TRANSPORT PRZEZ BŁONY     Do badania transportu przez błony wykorzystywano model erytrocytu, ale również udało się skonstruować sztuczny model błony cytoplazmatycznej, który pozwolił na określenie tego, jakie cząsteczki mogą bez przeszkód przechodzić przez błony cytoplazmatyczne, a jakie wymagają specjalnych do tego nośników lub kanałów  ten eksperyment ze sztuczną błona cytoplazmatyczną pokazał, że takie cząsteczki jak tlen, dwutlenek węgla, azot benzen mogą przechodzić przez błony cytoplazmatyczne swobodnie  cząsteczki wody, glicerolu, etanol tez mogą swobodnie przechodzić przez błonę cytoplazmatyczną, ale wszystko zależy od stężenia Aminokwasy, glukoza, nukleotydy nie mogą przechodzić przez tak skonstruowana błonę cytoplazmatyczną   praktycznie żadne jony przez błonę cytoplazmatyczną przechodzić nie mogą, co oznacza, że dla tej kategorii cząsteczek (jony oraz cząsteczki polarne bez ładunku) muszą istnieć w błonie jakieś selektywne możliwości transportu   RODZAJE BŁONOWYCH BIAŁEK TRANSPORTUJĄCYCH: ▪ nośniki ▪ kanały ▪ pompy Budowa białek transportujących – najczęściej są to białka transbłonowe, które skladaja się z kilku domen czyli z kilku łańcuchów polipeptydowych, które są ze sobą w jakiejś korelacji.  Jakiś konkretny łańcuch polipeptydowy tworzy wyścielone białkiem ciągłe przejście w takim białku transportowym CZYM RÓŻNIĄ SIĘ KANAŁY OD NOŚNIKÓW?:    W przypadku kanałów decydującym czynnikiem decydującym o tym, jakie cząsteczki mogą być transportowane jest wielkość cząsteczki i jej ładunek, kanał może transportować wiele cząsteczek jeżeli będą o podobnej wielkości i podobnym ładunku.    W przypadku nośników – to jest białko transportowe dopasowane strukturalnie do transportowanej cząsteczki, a więc nośnik będzie transportował jedną konkretna cząsteczkę.     Nośniki których aktywność zależy od energii, takie nośniki, które będą transportowały konkretną substancje do której są dopasowane w obecności jakiegoś źródła energii (energia elektromagnetyczna, energia chemiczna), mamy również nośniki które są dopasowane do cząsteczki i które będą transportowały tę cząsteczkę bez zewnętrznego źródła energii, a więc zgodnie z gradientem stężeń KANAŁY VS NOŚNIKI Kanały - wielkość i ładunek Nośniki - jeden kierunek dopasowanie strukturalne (przestrzenne) do kieszeni nośnika  TYPY BRAMKOWANIA CZYLI OTWIERANIA BĄDŹ ZAMYKANIA KANAŁÓW JONOWYCH 1. kanały bramkowane napięciem czyli mamy błonę cytoplazmatyczną która będzie posiadała jakiś potencjał, jeżeli tu nastąpi zmiana ładunku w pobliżu tego kanału bramkowanego napięciem ten kanał będzie otwarty, funkcja tych kanałów zależy od tego czy błona cytoplazmatyczna w pobliżu kanału jest spolaryzowana i jak jest spolaryzowana, zmiana polaryzacji powoduje otworzenie takiego kanału  2. kanały bramkowane ligandem zewnętrznym czyli jakimś niskocząsteczkowym związkiem chemicznym który przyłączając się do kanału powoduje, że zmienia się struktura przestrzenna białka i kanał się otwiera. Białko kanałowe wystaje poza błonę cytoplazmatyczną, ma miejsca łączenia ligandów zewnętrznych i wtedy kanał się otwiera  3. kanały bramkowane ligandem wewnętrznym – białka mają miejsca wiązania tego ligandu regulacyjnego, bo to są cząsteczki regulacyjne, maja wewnątrz po stronie cytozolowej, przyłącza się ligand, białko zmienia strukturę przestrzenna i kanał się otwiera  4. bramkowanie kanałów naprężeniem – jeżeli zmieni się struktura błony cytoplazmatycznej np. poprzez wprowadzenie dodatkowych fosfolipidów, albo dodatkowych cząsteczek cholesterolu, wtedy zmienia się również naprężnie warstw błon cytoplazmatycznej i zmiana naprężenia skutkuje zmianą kształtu białka i otworzeniem kanału bramkowanego naprężeniem (oddziaływanie czysto fizyczne jakiejś siły na kanał) Rodzaje transportu: Dyfuzja, zależy od:  - stanu skupienia materii, w której odbywa się dyfuzja  - temperatury  - rozmiaru cząsteczek  - różnica stężeń – siła napędowa (woda, tlen, dwutlenek węgla) OSMOZA - Dyfuzja wody przez błonę cytoplazmatyczną   roztwór hypertomiczny – o wyższym stężeniu składników rozpuszczonych będzie miał mniej wody, a więc woda będzie miała tendencję aby przemieszczać się na zewnątrz i oczywiście prowadzi to do zapadania się komórek i utraty kształtu    roztwór hipotoniczny – czyli roztwór o niższym stężeniu składników rozpuszczonych będzie miał więcej wody, będzie ona przemieszczać się do miejsca gdzie jest jej mniej wyrównując stężenia roztwór izotoniczny- czyli takie w których jest równowaga stężenia wewnątrz komórek i na zewnątrz - PASYWNY zależny od stężenia ▪ dyfuzja, ▪ osmoza, ▪ dyfuzja ułatwiona - AKTYWNY zależny od wewnętrznego źródła energii ▪ egzocytoza ▪ endocytoza: *pinocytoza – ciecze, *fagocytoza –ciała stałe Ułatwiona dyfuzja zależy od:  w przypadku dyfuzji ułatwionej będziemy mieli do czynienia z białkami transportowymi, które są specyficzne względem transportowanej substancji czyli będziemy mieli do czynienia z nośnikami  - gradient stężeń  - specyficzność lipidy, glukoza, glicerol, moczniik    Transport glukozy – glukoza jest w różnych miejscach organizmu, więc może być transportowana w różny sposób, w niektórych miejscach jest transportowana drogą dyfuzji ułatwionej i nośnik który jest w to zaangażowany nazywa się transporterem glukozy TRANSPORT AKTYWNY: NOŚNIKI I POMPY    ▪ możliwość transportu wbrew gradientowi stężeń (on nie zależy od gradientu stężeń) ▪ źródło energii – ATP, energia elektromagnetyczna     Do czego ta energia jest potrzebna?: 1. Zmiana orientacji przestrzennej białek transportowych  LUB  2. Wygenerowanie różnicy potencjałów po obu stronach błony cytoplazmatycznej Te białka, które są zasilane energią, to są białka, które umożliwiają wytworzenie gradientu stężeń, po jednej stronie błony cytoplazmatycznej będzie wyższe stężenie , po drugiej będzie niższe. Taki gradient jest bardzo często wykorzystywany przez inne białka, które nazywamy albo nośnikami albo kanałami.    Nośnik, który nie jest zasilany energią, natomiast nośnik jest przystosowany do transportu dwóch struktur, jedna ze struktur to będzie specyficzny jon, dla którego gradient został wytworzony przez pompy. PIERWOTNY – wtedy kiedy transportowany jest jeden substrat WTÓRNY – kiedy transportowane są dwa substraty (transport sprzężony): - symport – transport cząsteczek w jednym kierunku  - antysport – transport cząsteczek w przeciwnych kierunkach

  A więc białka, które biorą udział w procesie dyfuzji ułatwionej korzystają z wytworzonego gradientu stężeń przez białka związane z transportem aktywnym.  ŹRÓDŁA ENERGII :       POMPY: - typu „P” – zawsze któraś z podjednostek ulega fosforylacji czyli przyłącza się kowalencyjnie reszta fosforanowa do jednej z domen budujących taką pompę, przykładem jest pompa sodowo- potasowa(pompa protonowa) - klasa „F” - (ATPazy) mogą być umiejscowione w błonach cytoplazmatycznych otaczających komórkę, funkcja to synteza ATP z ADP i reszty fosforanowej, takie ATPazy mogą być również umiejscowione w błonach otaczających wakuolę i lizosomy i wtedy takie pompy nazywamy ATPazami klasy „V” –synteza ATP z ADP i reszty fosforanowej (pompa protonowa)    W tych dwóch przypadkach energia pochodzi z gradientu protonowego - nadrodzina – pompy – kasety ABC, również białka transportowe wiążą ATP i wykorzystują ATP jako źródło energii i one będą transportowały różne cząsteczki nawet takie, które są cząsteczkami złożonymi z kilku monomerów, a więc duże struktury mogą być transportowane (ATP-binding-Cassette)  *U pro i eukariota:  cząsteczki większe, złożone z kilku monomerów mogą transportować te kasety, również transport cukrów w postaci disacharydów i trójsacharydów i peptydy i jony  Struktura ABC: Dwie domeny, które tkwią w błonie cytoplazmatycznej, a więc dwie transmembranowe i dwie zawieszone w cytozolu. GRADIENT ELEKTROCHEMICZNY - różnica stężeń jonów Tworzenie gradientu – gradient protonowy może być utworzony (czyli będziemy mieć różnice protonów po dwóch stronach błony, gradient związany z różnym stężeniem kationów sodowych/ potasowych, w zależności od tego w jakiej części organizmu znajduje się pompa, taką będzie spełniała funkcje. Gradientowi stężeń poszczególnych pierwiastków czy atomów może również towarzyszyć dodatkowo potencjał elektryczny, czyli taki ładunek, który występuje na samej powierzchni błony   TYPY GRADIENTU :   

a) potencjał transbłonowy – ładunek na samej powierzchni błony cytoplazmatycznej, różnica stężeń nie wywołuje powstawania ładunku na powierzchni błony cytoplazmatycznej  b) różnica stężeń jonów wywołuje dodatkowo dodatni ładunek na powierzchni jednej strony oraz ujemny ładunek na powierzchni drugiej warstwy błony cytoplazmatycznej (neurony) c) wytworzenie tego gradientu przez pompy powoduje powstanie potencjału transbłonowego ujemnego na zewnątrz i dodatniego wewnątrz Pompy spełniają dwojaką FUNKCJĘ :   - mogą transportować konkretne kationy wytwarzając gradient   - mogą powodować powstawanie potencjału transbłonowego TRANSPORT PIERWOTNY (AKTYWNY) :  dwie domeny – miejsce wiążące – przyłączenie – hydroliza ATP, która umożliwia uwolnienie cząsteczki transportowanej i odtworzenie stanu wyjściowego    Kotransport – symport – dwa związki transportowane, jeden w sposób aktywny, a drugi wraz z tym transportowanym aktywnie, energia ATP jest wykorzystywana    ATPaza – typu „P”- na przykładzie pompy sodowo potasowej, jest to pompa budująca gradient stężeń, wyrzucając kationy sodowe na zewnątrz i w ten sposób powoduje, że różnica stężeń kationów sodowych wewnątrz komórki i na zewnątrz jest bardzo wysoka   Jeżeli białko transportowe jest w pozycji otwartej to wtedy mogą do jego miejsca wiążącego przyłączyć się kationy sodowe. Jeżeli nie ma ATP w komórce to wtedy nie dojdzie do uwolnienia kationów sodowych, dlatego że to jest ATPaza typu „P”, białko musi ulec fosforylowaniu żeby mogło się otworzyć na druga stronę błony cytoplazmatycznej  Elementy kluczowe:  - konieczność fosforylacji podjednostki czyli obecnośc ATP przestrzeni wewnątrz komórki  - przyłączenie kationów potasowych co umożliwia dalszą sekwencje białek i powrót do stanu wyjściowego Rola takiej pompy to jest budowanie gradientu jonu, w tym przypadku mówimy o kationach sodowych. Funkcjonowanie takich pomp bada się najczęściej poprzez poszukiwanie inhibitorów. Jeżeli znajdziemy inhibitor jakiegoś białka transportowego to możemy dużo powiedzieć o aktywności tego białka, i tutaj inhibitor to jest strofantyna.    strofantyna- glikozyd roslinnny, który blokuje na jednym etapie ten transport, blokuje etap przyłączania kationów potasowych Niezaleznie od tego jakie jest stężenie ATP w komórce białko nie jest w stanie powrócic do swojej wyjściowej konformacji TRANSPORT GLUKOZY W JELICIE ( między komórkami ten transport odbywa się inaczej, nie ma takiego systemu transporterów) 

  Mechanizm transportu glukozy : - zbudowanie gradientu elektrochemicznego, ATP transportuje kationy sodowe do jamy ciała usuwając je z komórek jelita

Ogólny schemat transportu różnych związków rozpuszczonych w środowisku poza komórką    komórka zwierzęca – główną pompą budującą gradient jest ATPaza sodowo potasowa, a więc zbudowany jest gradient, wysokie stężenia kationów sodowych na zewnątrz i regułą w tym transporcie jest kotransport zależny od gradientu stężeń kationów sodowych, a więc związek rozpuszczony jest transportowany wraz z kationem sodowym, dla którego mamy zbudowany gradient przez ATPazę komórka roślinna (bakterie) – mamy budowanie gradientu protonowego, mamy ATPazę typu „P” zależną od energii z ATP i transport protonu, symport zależny od gradientu stężeń protonu po obu stronach błony cytoplazmatycznej i dzięki tej różnicy stężeń może być transportowany jakiś konkretny związek do wnętrza komórki ENDOCYTOZA : Jest to rodzaj transportu aktywnego Fagocytoza (bakteria) – odziaływania specyficzne zależne od receptora czyli na powierzchni błony cytoplazmatycznej muszą znajdować się białka receptorowe, które będą pasowały do białek znajdujących się na powierzchni tej struktury, która ma być transportowana. 

  Większe elementy mogą przemieszczać się do środka komórki na drodze endocytozy. Podczas tego procesu błona komórkowa otacza wybraną cząstkę, a następnie odrywa się i transportuje zamknięte wewnątrz związki. Łączenie się błon wymaga nakładu energii oraz obecności specjalnych białek występujących po obu stronach dwuwarstwy. U organizmów jednokomórkowych endocytoza stanowi sposób pozyskiwania pożywienia. U organizmów złożonych proces ten jest wykorzystywany jedynie przez wyspecjalizowane komórki, np. makrofagi.     Istnieje wiele typów endocytozy. W fagocytozie pęcherzyk łączy się z lizosomom, a zawarte wewnątrz niego elementy ulegają strawieniu. Podczas pinocytozy tworzący się pęcherzyk otacza wodę i zawarte w niej drobne substancje. Istnieje również endocytoza kierowana receptorami (endocytoza receptorowa), która umożliwia transport specyficznych związków, np. hormonów, czynników wzrostu, przeciwciał, enzymów, witamin. Występują one w otaczającym komórkę środowisku jedynie w bardzo małych stężeniach. Znajdujące się na zewnętrznej części błony białka receptorowe rozpoznają i wiążą molekuły o charakterystycznej strukturze inicjując w ten sposób proces endocytozy. Zjawisko to zostało bardzo dobrze opisane już w 1985 roku przez Michaela Browna i Josepha Goldsteina na przykładzie wychwytywania cholesterolu z krwi. Żeby drogą endocytozy mogła być jakaś substancja pobrana przez komórkę , to ta substancja transportowana musi pasować do receptora, taka substancja która łączy się z receptorem nazywana jest ligandem, aby to zjawisko zaszło potrzebne są trzy białka:  ▪ białko adaptorowe, które połączy wszystkie receptory tkwiące w błonie cytoplazmatycznej, te receptory do których przyłączył się ligand ▪ klatryna – przyłączy się do białka adaptorowego z drugiej strony, powstaje pęcherzyk transportujący ▪ dynamina- białko, które składa się z wielu elementów globularnych, może tworzyć długie struktury, w momencie kiedy dochodzi do zamknięcia błon cytoplazmatycznych to białko odłącza kolejne jednostki (depolimeryzacja) Pęcherzyk otoczony koszem klatrynowym wędruje wewnątrz komórki , gdy zostaje wprowadzony do wnętrza komórki uwalnia klatrynę, uwalnia białko adaptorowe. W środku pęcherzyka znajduje się ligand czyli transportowana cząsteczka Gdy mamy już tylko ligand otoczony pęcherzykiem transportowym, mogą stać się dwie rzeczy:     1. może dojść do tego, że ligand i pęcherzyk transportujący ulegną fuzji z błonami i nasz ligand zostaje przetransportowany do kolejnej cząsteczki i takie zjawisko nazywa się transcytozą, a więc jeśli ligand nie ulegnie rozkładowi wewnątrz komórki do której się dostał a zostanie z tej komórki wydzielony do sąsiadujących komórek lub przestrzeni międzykomórkowej to wtedy mamy do czynienia ze zjawiskiem transcytozy  2. połączenie pęcherzyka zawierającego ligand z endosomem, hydroliza liganda Jakie cząsteczki są transportowane za pomocą ENDOCYTOZY?  - większość regulacji hormonalnej , więc wiadomo, że na powierzchni komórek do których ma się dostać np. insulina muszą być receptory, które umożliwią przyłączenie insuliny do receptora i utworzenie kosza klatrynowego  -cholesterol TRANSPORT CHOLESTEROLU DROGĄ ENDOCYTOZY RECEPTOROWEJ:    Bardzo ważne są receptory, to nie są receptory dla cholesterolu jako cząsteczki , to są receptory dla tak zwanej frakcji LDL (lipidy o niskiej gęstości) , taki receptor jest zbudowany w ten sposób , że z jednej strony wiąże frakcje LDL , a z drugiej strony wiąże cząsteczki klatryny     Hipercholesterolemia – cholesterol nie jest transportowany do wnętrza komórek w których może być rozłożony , dlatego też ten poziom w krwi jest wysoki , ta choroba jest związana z niedoborem receptorów SKŁAD FRAKCJI LDL: • element białkowy Apoproteina B-100 – odpowiada za specyficzne połączenie dla frakcji LDL na powierzchni komórki • 2 typy cholesterolu (cząsteczkę cholesterolu niezmodyfikowaną oraz zestryfikowaną) • fosfolipidy TRANSPORT CHOLESTEROLU receptory łączą się z apoproteiną, budowany jest kosz klatrynowy i dopiero w takiej postaci może pęcherzyk zawierający lipidy LDL być odłączony i wewnątrz komórki następuje odzyskanie klatryny, mamy znowu przearanżowanie struktur wewnątrz pęcherzyka, oddzielenie receptorów, receptory znajdują się w osobnym pęcherzyku i dochodzi do ponownej fuzji błon i receptory znajdują się na powierzchni komórki     Co pozyskujemy z cholesterolu?  Ponieważ ta frakcja zawiera białka, fosfolipidy i cholesterol, a więc w takim pęcherzyku po hydrolizie znajdują się aminokwasy pochodzące z hydrolizy białka , fosfolipidy, cholesterol, cząsteczki cholesterolu estryfikowanego Żeby obniżyć poziom cholesterolu ogólnie hamuje się jego syntezę w komórkach bardzo silnymi inhibitorami, te inhibitory to są statyny    STATYNY- hamują syntezę na samym początku, czyli w momencie gdy mamy przyłączonych kilka jednostek acetylokoenzymu-a , powstaje pierwszy substrat – kwas megalonowy i jego synteza jest warunkowana przez statyny 

  Z transportem wewnątrz komórek wiąże się przekazywanie pewnych składników miedzy organellami komórkowymi. Wewnątrz komórki może dochodzić do transportu między aparatem Golgiego a błonami cytoplazmatycznymi, i wtedy taki transport prowadzi do wydzielania substancji, które zostały w aparacie Golgiego zsyntezowane albo zmodyfikowane, odbywa się to również na drodze endocytozy lub egzocytozy.    W zależności od tego jakie związki mamy transportowane, mamy dwa rodzaje takiego wydzielania związanego z egzocytozą:    1. WYDZIELANIE KONSTYTUTYWNE – takie które nie zależy od warunków środowiska, czyli transport między składnikami komórki, w tym przypadku miedzy aparatem Golgiego, w którym syntezowane są lub modyfikowane są związki, które maja być wydzielone z komórki (lipidy, białka, przeciwciała)    2. WYDZIELANIE NIEKONSTYTUTYWNE – tutaj mamy czynniki, które łącząc się z błonami cytoplazmatycznymi, inicjują proces wydzielania, te czynniki regulujące to mogą być hormony lub neurotransmitery, taki czynnik stymulujący wydzielanie łącząc się z błona cytoplazmatyczną wpływa na zjawisko fuzji bon, a więc regulacja w tym przypadku dotyczy możliwości fuzji błon między pęcherzykiem transportowym a błona cytoplazmatyczną komórki i ta fuzja błon prowadzi do procesu wydzielania     EGZOCYTOZA jest procesem odwrotnym do endocytozy i polega na wydzielaniu pęcherzyków oraz ich transporcie z przedziałów błonowych takich jak retikulum endoplazmatyczne i aparat Golgiego. Następnie pęcherzyk wraz z zawartością kierowany jest na zewnątrz komórki lub do lizosomów. Egzocytoza bierze udział w budowie i rozdysponowaniu błon komórkowych po podziale komórki oraz w sortowaniu białek.

Sortowanie do przedziałów docelowych – tutaj mówimy o egzocytozie czyli wydzielaniu do konkretnych miejsc komórki, ten proces wydzielania oparty też jest na receptory   Receptory oznaczone symbolem V – receptory charakterystyczne dla pęcherzyka  Drugi receptor znajduje się w miejscu docelowym, i dlatego nazywa się receptorem typu „T”  Receptory typu V muszą pasować do receptorów typu T , wtedy dochodzi do połączenia i może dojść do fuzji błon cytoplazmatycznych   SNARE – białko receptorowe dla innych białek, które będą ważne w procesie fuzji  SNAP – jest to białko, które bierze udział w procesie fuzji błon, i to białko współdziała z enzymem (NSF), z którym łączy się w procesie fuzji błon   enzym NSF – białko fuzyjne, nazwa wzięła się z badań nad hamowaniem aktywności tych białek Pęcherzyki powstałe na skutek endocytozy charakteryzują się precyzyjną swoistością i kierunkowością, bez problemu trafiając do wyznaczonego miejsca docelowego. Zgodnie z hipotezą SNARE istnieje komplementarna zgodność między znacznikami w błonie organelli donorowej oraz organelli akceptorowej. Są nimi transbłonowe cząsteczki SNARE (ang. SNAP receptors). Wyróżnia się dwa typy receptorów SNARE: v-SNARE, (ang. vesicularSNARE) występujące w błonie pęcherzyka transportującego, oraz t-SNARE (ang. targetSNARE) będące elementem błony organelli docelowej. Hipoteza SNARE zakłada, że białka v-SNARE wiążą się z białkami t-SNARE, a wiązanie to prowadzi do fuzji pęcherzyka z błoną docelową. Proces ten wymaga obecności ATP oraz kwasów tłuszczowych zestryfikowanych przez koenzym A, jak również kilku białek cytoplazmatycznych. KOMPARMENTACJA KOMÓRKI   Struktury plazmatyczne, które wydzielają pewne przestrzenie w komórce z tego względu aby te setki reakcji chemicznych, które w komórkach zachodzą, żeby one miały swoją odpowiednią przestrzeń, ponieważ zdarza się, że w pobliżu zachodzą reakcje odwrotne lub przeciwne. RETIKULUM ENDOPLAZMATYCZNE Retikulum endoplazmatyczne to jest system błon cytoplazmatycznych, który łączy ze sobą różne organella i oczywiście umożliwia transport. Siateczka śródplazmatyczna szorstka – bezpośrednio połączona z jądrem komórkowym, a więc mamy fizyczne połączenie, co wiąże się z funkcją czyli syntezą białek   WYSTĘPOWANIE:   - 50 % wszystkich błon to jest retikulum endoplazmatyczne szorstkie ( RER ) ,cieńsze od błony komórkowej  - ograniczają ponad 10% objętości komórki BUDOWA (w porównaniu do błony cytoplazmatycznej ) - fosfolipidy – więcej wiązań podwójnych – większa płynność, mniejsza gęstość  - lipidy występujące w błonach budujących RER to fosfatydylocholina i fosfatydyloetanoloamina   - mniej cholesterolu i sfingomieliny   - białka integralne- w tym przypadku są to również białka biologicznie aktywne, a więc białka które budują RER są aktywne względem innych białek, a więc mogą modyfikować i transportować inne białka , tkwią wewnątrz błony cytoplazmatycznej dlatego są nazywane klasą białek integralnych  - białka transportujące cząsteczki fosfolipidów do błon cytoplazmatycznych innych organelli czyli po zsyntezowaniu , po modyfikacji fosfolipidów są one transportowane do innych organelli i tak mogą wbudowywać się w struktury błon cytoplazmatycznych  - enzymy – transferazy glikozydowe – oznacza to , że to są enzymy, które mogą przenosić fragmenty cukrów  - enzymy – które modyfikują budowę lipidów (utlenianie, kiedy utleniamy kwasy tłuszczowe tworzy się wiązanie podwójne)      RER VS SER (gdzie występuje) RYBOSOMY - (rRNA)  Rybosomy małe występują u prokariota , mitochondiriach i plastydach   Rybodomy duże – cytoplazma eukariota związane z RER Biosynteza i modyfikacja białek, których synteza zachodzi z udziałem rybosomów i mRna, one muszą być transportowane do RER, tam dojrzewają i ulegają modyfikacji   Na RER synteza białek:  - integralnych błon  - lizosomowych , czyli te enzymy które są potem zamknięte w lizosomie   - sekrencyjne, te które potem będą wydzielane do innych komórek   - modyfikujących inne białka – czaperony Przemieszczanie białek rozpuszczalnych do wnętrza retikulum   Kompleks translokacyjny jest specyficzny do sekwencji sygnałowej, konkretnej sekwencji która występuje w konkretnym transportowanym łańcuchu polipeptydowym, a więc znowu oddziaływanie specyficzne.   Taki kanał translokacyjny umożliwia przeniesienie całego łańcucha peptydowego do wnętrza RER, natomiast obok znajduje się peptydaza sygnałowa (enzym), która odcina właściwy fragment białka od tego który powinien zostać na zewnątrz, w kolejnym etapie taki kanał ulega zamknięciu. RER SER – dobrze rozwinięte- komórki sekrencyjne czyli te które wydzielają i np. oczywiście komórki pęcherzykowe trzustki (enzymy trawienne), plazmocyty czyli komórki które będą wydzielały gamma-globuliny , fibroblasty (kolagen) dobrze rozwinięte – komórki gruczołów dokrewnych, kora nadnerczy, ( hormony sterydowe), hepatocyty (przerost SER po lekach), mięśnie (magazynowanie kationów wapniowych)  – brak : erytrocyty ssaków, plemniki – brak – erytrocyty Wbudowanie białka transbłonowego w błonę cytoplazmatyczną retikulum. Mamy białko, które będzie białkiem transbłonowym, czyli ono musi mieć taką sekwencję, która będzie sygnalizowała moment, w którym białko zostaje zatrzymane w błonie cytoplazmatycznej, i to jest najczęściej sekwencja stop-transfer, która najczęściej składa się z hydrofobowych aminokwasów. Jeśli chodzi o hydrofobowe aminokwasy to będą to takie aminokwasy, które w łańcuchach bocznych mają np. pierścienie aromatyczne albo rozbudowane łańcuchy węglowodorowe typu leucyny, izoleucyny czy tyrozyny. Potem mamy system kanałowy Peptydaza czyli enzym, który będzie zamykał kanał i tym samym translokował białko i ono już zostanie w tej postaci. Sekwencja hydrofobowa start i stop transfer, obie zbudowane z podobnego układu aminokwasów hydrofobowych. Białko transbłonowe, które będzie zakotwiczone dwiema domenami w błonie cytoplazmatycznej, również hydrofobowe sekwencje start i stop transfer. Te sekwencje umożliwiają zakotwiczenie białka. Te sekwencje sygnałowe to nie jest duża sekwencja. 16 aminokwasów w łańcuchu polipeptydowym, który ma powiedzmy 200 aminokwasów to 16 nie jest wcale taką dużą liczbą, a jest to wystarczająca sekwencja do rozpoznania momentu, w którym konczy się transport. Jeżeli chodzi o mechanizmy, wiemy, że jest kompleks kanałowy, który ma tutaj enzymatyczny kompleks to jest peptydaza, która translokuje białko i wiemy również, ze jest to zatyczka, która zamyka nam tę mozliwośc transportu, natomiast jeśli chodzi o mechanizm całego transportu to nie jest on dokładnie poznany czyli nie wiadomo skąd jest dokładnie źródło energii i jak to się odbywa.   Biosynteza i modyfikacja białek w RER - GLIKOLYZACJA

W retikulum cytoplazmatycznym dochodzi do modyfikacji białek i jednym z typów modyfikacji, które odbywa się w retikulum endoplazmatycznym jest glikozylacja. Glikozylacja czyli dobudowanie fragmentu węglowodanowego, jest to modyfikacja chemiczną. Weglowodany, które są dobudowane do cząsteczki białka, one sa przyłączane wiązaniem kowalencyjnym. I teraz może być taki cukier przyłączony poprzez atom azotu i to sa tak zwane n-modyfikowane białka.   Kiedy azot może slużyc do przyłączenia fragmentu węglowodanowego? Wtedy jeśli w białku znajdują się aminokwasy, które mają w łańcuchu bocznym dodatkowy atom azotu np.takim aminokwasem jest asparagina, która ma w soim łańcuchu bocznym dodastkową grupe NH3. I tak grupa aminowa dodatkowa służy jako łącvznik do przyłączenia węglowodanu i dochodzi do utworzenia wiązania kowalencyjnego i może powstać glikozylowane białko. Do retikulum trzeba wprowadzić konkretny łańcuch węglowodanowy, który będzie mógł być przyłączony do powstającego i transportowanego białka. Te węglowodany są wprowadzane do wnętrza retikulum endoplazmatycznego za pomocą takiej cząsteczki nosnikowej, która nazywa się fosforanem dolicholu – glikozylofosfatydyloinozytol. Element hydrofobowy cząsteczki zakotwiczony w błonie cytoplazmatycznej, dwie reszty fosforanowe przyczepione do tego fragmentu hydrofobowego, dwie cząsteczki glukozy, które sa zmodyfikowane to jest n-acetyloglukozamina, oraz fragmenty oligosacharydów, które będą modyfikowały białko. Cząsteczka fosforanu dolicholu to jest czasteczka, która ma zdolnośc translokacji w błonie cytoplazmatycznej, ona będzie obracała w blonie cytoplazmatycznej i to ppowoduje również translokacje całej tej grupy węglowodanów. Jeśli chodzi o glikozylacje, to dolichol, dwie reszty fosforanowe i dwie reszty nacetylglukozoaminy to jest fragment stały. SKUTKI GLIKOZYLACJI: • stabilizacja struktury białka • zwieksza rozpuszczalność białka, więc usprawniają ich funkcjonowanie • białko jest chronione przed enzymami znajdującymi się w komórce , przed proteolizą • jest to znacznik miejsca docelowego, czyli wskazuje nam miejsce do którego białko będzie transportowane, i w którym będzie spełniało swoja fukncję (znacznik=marker) MOSTKI DISIARCZKOWE ( mostek – wiązanie kowalencyjne, a reakcja to proces utleniania) – jedno z typów modyfikacji jakie zachodzi w retikulum endoplazmatycznym. • utlenianie par reszt cysteinowych – (enzym w świetle RER) kowalencyjne wiązania dwusiarczkowe • stabilizacja struktury białka BIAŁKA OPIEKUŃCZE (CZAPERONY)– prawidłowe fałdowanie  Czaperon to jest takie bialko, które natychmiast gdy zaczyna być transportowane białko syntezowane na rybosomach, tranbsportowane do światla retikulum, czaperon natychmiast do takiego białka się przyłącza. Nazwano to iałkiem opiekuńczym, ponieważ taki kompleks czaperonu i9 nowo syntezowanego białka powstaje po to aby nowo syntezowane białko zostało prawidłowo zmodyfikowane i aby prawidłową uzyskało strukturę.

Są to białka, które eliminują nieprawidłowe białka w retikulum endoplazmatycznym, zakotwiczone w błonie cytoplazmatycznej Czaperony mogą eliminować białka nieprawidłowo sfałdowane RETIKULUM ENDOPLAZMATYCZNE GŁADKIE FUNKCJE: •modyfikacje węglowodanów •modyfikacje steroidów •modyfikacje innych cząsteczek toksycznych szczególnie w wątrobie ( watroba- detoksykacja- przerost retikulum • synteza fosfolipidów   Synteza kwasów tłuszczowych (lipidów) – błonowych Synteza fosfatydylocholiny – jest to reakcja wysoko energetyczna  Musi być przyłączona cholina, fragment glicerolu zestryfikowanego dwiema resztami kwasów tłuszczowych Fosfatydylocholina jest aktywowana poprzez przyłączenie jednej reszty fosforanowej Druga aktywacja odbywa się z wykorzystaniem nukleotydów CTP- cytozynotrójfosforan • transferaza acylowa • fosfataza cholinowa • transferaza cholinowa Do syntezy fosfolipidów należy synteza kwasów tłuszczowych, a więc jak syntezowany jest fosfolipid?     Jest to synteza kwasów tłuszczowych, następnie akywacja kwasow, a wiec powstanie koenzymu-a połączonego z kwasami, kolejny etap to jest wytworzenie takiej cząsteczki fosforanu diacyloglicerolu i kolejny etap to jest połączenie tej cząstecki z aktywowaną wcześniej fosfatydylocholiną, a więc bardzo wiele energii tutaj komórka wydatkuje.    Synteza kwasów tłuszczowych wydzodzi od dwu węglowej cząsteczki, i te cząsteczki kolejno łączą się ze sobą, aż dadzą np. już 16 weglową cząsteczkę. Wszystkie enzymy, które katalizują tę reakcje to sa enzymy należące do enzymów transferujących cząsteczki acetylowe Kolejnym etap jest wbudowanie takiej zsyntezowanej czsteczki fosfolipidu ( one są najpierw transportowane z SER następnie są asymetrycznie wbudowywane od strony cytoplazmatycznej czyli od środka komórki,a potem następuje translokaza i wyrównanie warstw fosfolipidów     Wbudowanie asymetryczne a potem mamy symetryzację poprzez translokacje zsyntezowanych fosfolipidów LIPIDY – wbudowanie w błony   – fosfolipidy dodawane do cytoplazmatycznej strony dwuwarstwy lipidowej  - translokazy katalizują Fliping(obracają) cząsteczki fosfolipidów APARAT GOLGIEGO element systemu transportu błonowego wewnątrz komórki BUDOWA : Są to błony cytoplazmatyczne, a wiec będą tam występowały fosfolipidy (będą trochę inne niż w błonach cytoplazmatycznych otaczających komórkę, ale budowa jest ta sama czyli glicerol, dwie cząsteczki kwasów tłuszczowych, reszta fosforanowa modyfikowana jakąś dodatkową strukturą Aparat Golgiego ma dwie strony:    - stronę cis – jest zawsze zwrócona w kierunku retikulum endoplazmatycznego, jest to strona przyjmująca   to co jest syntezowane w retikulum nigdy nie jest wydzielane na zewnąytrz bezpośrednio, zawsze cząsteczki syntezowane w retikulum przechodzą przez aparat Golgiego, dlatego że są tam modyfikowane i znakowane w sposób taki by można było rozpoznać docelową strukturę i dopiero po przejściu przez aparat Golgiego mogą być wydzielonena zewnątrz Następnie mamy w aparacie Golgiego modyfikacje, przekształcenia, aktywacje cząsteczek, które się dostały do wnętrza i teraz te cząsteczki dostają się do tych zewnętrznych fragmentów cystern i tworzone są pęcherzyki transportujące.    Ścieżka wstępująca – droga oddzielenia od aparatu Golgiego i transportu dalszego do wewnątrz komórki lub na zewnątrz komórki (ściezka gdzie tworzone są pęcherzyki transportujące i one się uwalniają do komórki) - strona trans – jest zawsze zwrócona w przeciwna strone niż retikulum czyli w kierunku otwartej komórki, strona od której odrywają się transportowane pęcherzyki Droga zstępująca – pewne elemnty z aparatu Golgiego będą z powrotem transportowane do retikulum endoplazmatycznego, to jest transport tych składników z aparatu Golgiego, które wracają do retikulum endoplazmatycznego Czasami jest tak, że retikulum endoplazmatycznym mamy syntezowane pewne białka i mamy syntezowane enzymy, które będą te białka modyfikować. I mamy wtedy dwa typy pęcherzyków transportowych :   - jeden pęcherzyk transportowy transportuje białko do modyfikacji, do aparatu  - drugi pęcherzyk transportuje bialko enzymatyczne, które będzie modyfikowało to pierwotne transportowane białko, modyfikacja odbywa się w aparacie Golgiego, zmodyfikowane bialko zsyntezowane jest i transportowane dalej, a enzymy wracają do retikulum    FUNKCJE - Jakie modyfikacje mogą zachodzić w aparacie Golgiego ? - modyfikacje reszt cukrowych glikoprotein i glikolipidów ( wiązanie N- glikozydowe) czyli mamy glikozylacje przez atom azotu czyli przez asparaginę ( to jest jedna możliwość), zawsze pozostają dwie reszty glukozy tak jak to wygladalo w RER gdzie mieliśmy fragment węglowodanowy, który się zaczyna zawsze dwiema resztami glukozy   - glikozylacje pewnych białek – wiązania O-glikozydowe: reszty cukrowe – OH-Ser, Thr cytozolu w aparacie gogliego możemy mieć do czynienia z inną modyfikacją ( wprowadzeniem w inny sposób reszt cukrowych poprzez atom tlenu) , to jest możliwe wtedy jeśli jest to reakcja przeprowadzona z udziałem aminokwasów, które mają grupę hydroksylową w łańcuchu bocznym np. seryna, treonina   - sulfonowanie czyli wprowadzanie siarki do powstających białek (do białek, lipidów itp.),   sulfotransferaza – enzym  - dojrzewanie prekursorowych form bialek (sieć trans), kontrolowana proteoliza (hydroliza fragmentów białek), proteoliza i łączenie łańcuchów wiązaniami dwusiarczkowymi  - synteza roślinnych polisacharydów (glukozoamina, hemiceluloza, pektyny)  - synteza innych typów lipidów (sfingomielina i glikosfingolipidy)  - przemieszczenie i sortowanie lipidów i białek (sortowanie czyli transport konkretnej cząsteczki do konkretnego miejsca docelowego) Przykład białek, które wracają z powrotem do retikulum endoplazmatycznego, mamy białka enzymatyczne, które będą modyfikować to co znajduje się wewnątrz aparatu Golgiego i mamy trzecią grupę białek i to są receptory, które umożliwiają powrót białek do retikulum endoplazmatycznego .  Białka które służą modyfikacji białek znajdujących się w AG dostają się do AG, modyfikują białka znajdujące się w AG, po tym jak spełnią swoje funkcje, następnie enzymy przedostają się do strony zstępującej i żeby mogły wrócić do retikulum muszą połączyć się z odpowiednimi receptorami, te receptorory były również z retikulum przetransportowane do aparatu Golgiego. Bialko wtedy jest znakowane jako bialko które musi wrócić do retikulum endoplazmatycznego, a więc pęcherzyk wydzielniczy zawierający białko, które wraca do retikulum, to białko połączone jest z receptorem a więc jest dobrze rozpoznane, tylko właściwe bialko połączone z receptorem będzie mogło wrócić, co więcej receptor również rozpoznaje strukturę retikulum endoplazmatycznego, łączy się, dochodzi do fuzji błon i te enzymy są z powrotem wydzielane do retikulum . Zawsze bialko, które ma być zawrócone do reitkulum jest transportowane do AG wraz z receptorem dla tego białka. Receptor jest transportowany równocześnie z białkiem, które jest przeznaczone do powrotu do retikulum, przy czym receptory transportowane są w osobnych pęcherzykach. Zidentyfikowano receptor KDEL (Lys-Asp-Glu-Leu)- receptor retencji (powrotu) białek, umożliwia zawrócenie białek do retikulum (powrót) SORTOWANIE BIAŁEK W APARACIE GOLGIEGO HYDROLAZY – czyli enzymy, które katalizują reakcje hydrolizy, nie mogą znajdować się w dowolnej przestrzeni w cytoplazmie, one się zawsze znajdują w wydzielonej strukturze czyli znajdują się w endosomach (lizosom- dojrzały endosom) W lizosomach znajdują się aktywne hydrolazy. Jeśli w komórce doszłoby np. przez przypadek do uwolnienia tych hydrolaz to wszystkie struktury komórkowe zostałyby zhydrolizowane, a więc doszłoby do całkowitej hydrolizy komórki, co oznacza, że te enzymy musza być jakoś zabezpieczone podczas transportu, nie mogą być one transportowane dowolnie dlatego, że gdyby tak było to nawet zhydrolizowłyby pęcherzyk transportujący, w związku z tym jest wypracowany taki system w naszych komórkach, który zabezpiecza przed tą aktywnością hydrolaz.    Hydrolazy są syntezowane w retikulum endoplazmatycznym w postaci nieaktywnej i są zabezpieczone. Takie białko jest zabezpieczone reszta mannozy. To jest czasami dłuższy fragment i jest tych reszt mannozy kilka, ale może być to też pojedyncza reszta mannozy. Ta reszta jest tak przyłączona, że powoduje, że ten enzym jest niekatywny, ale taki nieaktywny enzym z przyłączoną mannozą nie jest rozpoznawany i nie jest pakowany do pęcherzyków transportujących. Musi być enzym zabezpieczony mannozą jeszcze dodatkowo aktywowany po to aby, był rozpoznany i przeznaczony do transportu. Jak się odbywa takie znakowanie zabezpieczonej mannozą hydrolazy? Ta mannoza musi ulec fosforylacji, w momencie gdy jedna z reszt mannozy, hydroksylowa reszta mannozy ulegnie fosforylacji to wtedy powstanie nam tak zwany znacznik hydrolaz (mannozo-6-fosforan) Ufosforylowanie reszty mannozy powoduje, że powstaje cząsteczka mannozo-6fosforanu połączona do białka, białko nadal jest niekatywne, ale reszta fosforanowa powoduje, że białko jest rozpoznbawane przez specjalny receptor, który pozwala na upakowanie tego białka do pęcherzyka transportującego. A wiec w AG mamy receptory, i to jest taki receptor , który jest białkiem transblonowym i wewnątrz ma część rozpoznającą mannozo-6 fosforan, a to co wystaje na zewnątrz to jest część , która będzie rozpoznawała endosom czyli mamy normalny transport do docelowej struktury. Mannoza zabezpoecza enzym, mamy nieaktywna hydrolazę, następnie mamy donor reszty fosforanowej, mannoza ulega ufosforylowaniu, a więc mamy znacznik mannozo-6-fosforan, to jest znacznik hydrolaz, i taki mannozo-6-fosforan jest rozpoznawany przez receptor z AG, receptor od wewnętrznej strony rozpoznaje mannozo-6-fosforan, na zewnątrz wystaje fragment receptora, który będzie rozpoznawał endosom. W endosomie dochodzi do uwolnienia mannozo-6-fosforanu połączonego z hydrolazą ( hydrolaza jest nadal nieaktywna), dopiero gdy dojdzie do obniżenia pH w takim endosomie, a obniżenie pH zapewniają nam pompy (pompa protonowa), dopiero gdy pH osiągnie wartość 5 dopiero wtedy hydrolaza jest aktywowana, dopiero po całkowitym zamknięciu pęcherzyka i wtedy mamy już lizosom dojrzały z aktywnymi hydrolazami. Receptor jest odzyskiwany z endosomów do AG.   SORTOWANIE HYDROLAZ DO ENDOSOMÓW  Mamy białko (hydrolazę), do której przyłączona jest mannoza, urydylo-nacetyloglukozaminadifosforan i ta cząsteczka rozkłada się w wyniku aktywności enzymatycznej i jedna reszta fosforanowa i n-acetyloglukozamina przyłączają się przejściowo do mannozy, uwalniany jest urydylomonofosforan i w kolejnym etapie uwalniania jest glukoza i powstaje nam znacznik hydrolaz czyli mannozo-6-fosforan. Pakowanie tych hydrolaz do wczesnych endosomów, bardzo dużo różnych enzymow może się w takich endosomach znajdować, pH=5 jest tym czynnikiem, który te enzymy dopiero aktywuje. Pompa protonowa jest odpowiedzialna za translokację protonów kosztem energii z ATP. Docelowa struktura, do której mają być transportowane hydrolazy musi mieć receptor, który rozpoznaje mannozo-6-fosforan.  

  MOŻLIWE DROGI TRANSPORTU DO LIZOSOMU: • endocytoza receptorowa • fagocytoza komórki bateryjnej • autofagia – tworzenie błon cytoplazmatycznych Elementy struktury komórki, które przeznaczone są do degradacji w lizosomie, one mogą się do lizosomu dostawać różnymi drogami (drogą endocytozy receptorowej, fagocytoza, autofagia) Lizosom zawierający bardzo aktywne hydrolazy to jest element układu degradacyjnego komórki, może ulec fuzji z elementami przeznaczonymi do degradacji. Rola układu lizosomowego – przebudowa organizmu (linienie, utrata jakichś powłok) Układ lizosomy w przypadku rozwoju człowieka odgrywa dużą rolę w przebudowie organizmu w okresie zarodkowym. Układ lizosomowy może spełniać funkcję przybudowującą białka (modyfikacja substancji biologicznie czynnych do ich finalnej formy) . Funkcja modyfikacji osteoklastów (powodują osteoporozę): - służą przebudowie kości Osteoklasty są aktywowane poprzez połączenie z lizosomami, hydrolazy dostarczane są do wnętrza osteoklastów, które póxniej w odpowiednim momencie są uwalniane i one degradują tkankę kostną Jeśli chodzi o degradację:  kaseta destrukcyjna (proteosom) – tak nazwano te elementy, które służą degradacji niepotrzebnych czy uszkodzonych białek znajdujących się w komórce i ta kaset wewnątrz ma bardzo aktywne hydrolazy. W jaki sposób białka są rozpoznawane przez proteosom?  Jeśli czaperon połączy się z takim nieprawidłowym, źle sfałdowanym białkiem to rozpoczyna się proces znakowania tego białka do degradacji i jednym z elementów tego znakowania jest proces przyłączenia innego biała, które nazywa się ubikwityną UBIKWITYNACJA – do nieprawidłowego białka przyłącza się inne białko, które nazywa się ubikwityną. To powoduje, że to białko jest oznakowane odpowiednio i dostaje się do kasety destrukcyjnej i tam jest degradowane. Znaczenie degradacji komórkowej: - aktywacja enzymów  - dojrzewanie białek regulatorowych  - degradacja nieprawidłowych cząsteczek   - usuwanie nadmiaru cząsteczek  - metabolizowanie cholesterolu  - degradacja obumarłej własnej cytoplazmy  - degradacja egzogennego materiału Fagocytoza: - makrofagi osiadłe  - makrofagi wędrujące  - neutrofile  - brak zdolności defekacji Fagocytoza receptorowa: 1. Opłaszczanie 2. Związanie z fagocytem 3. Aktywacja błony Egzocytoza - uwolnienie hydrolaz CYTOSZKIELET STRUKTURA DYNAMICZNA (wsytępuje w każdej komórce eukariotycznej) 1) Funkcje : • stabilizacja i możliwość zmiany kształtu komórki, • rozmieszczenie organelli, • transport w komórce (transport neurotransmiterów) • przemieszczanie komórek względem siebie, cytoszkielet jest cały czas w przebudowie, to powoduje, że komórki mogą zmieniać kształt (struktura metastabina) 2) Elementy strukturalne – Budowa : Wszystkie elementy strukturalnie polarne - ułożone w jednym, konkretnym, zdefiniowanym kierunku • filamenty pośrednie [ IF] – filamenty tkankowo-specyficzne ( konkretny typ filamentu będzie występował w konkretnej tkance; wyjątek : laminy), (laminy tworzą blaszkę, spotkamy je w każdej komórce) • mikrotubule – budują centriole u eukariotów, struktura wrzeciona kariokinetycznego,tworzą rzęski, wici • filamenty aktynowe – budują cytoszkielet, występują w każdej komórce FILAMENTY POŚREDNIE (IF) FILAMENTY POŚREDNIE– warunkują odporność komórki i organelli na stres mechaniczny-rozciąganie, Występowanie filamentów pośrednich : • blaszka jądrowa – tworzą zwartą strukturę laminy tuż pod błoną cytoplazmatyczną otaczającą jądro, • rozproszone w cytoplazmie – liniowo łączą desmosomy, zapewniają komórce elastyczność Budowa filamentów pośrednich : • domeny globularne – specyficzność ( np. względem składników cytoplazmy) domeny od N do C końca • końce globularne zbudowane inaczej ! inna sekwencja aminokwasów - nadaje jej to polarność – zawsze zdefiniowany kierunek, np. od N do C końca • Komórki możemy od siebie odróżnić poprzez składniki cytoplazmy, które łączą się z domenami globularnymi, • organizacja oparta na podjednostkowości ( monomer-tetramer-oktamer) PLEKTYNA (białko) – łącznik między : • filamentami pośrednimi ( dwoma lub więcej) (równolegle ułożone, skrzyżowane) • filamentami pośrednimi oraz innymi elementami : mikrotubule, desmosomy, filamenty aktynowe RODZAJE FILAMENTÓW POŚREDNICH : o Typ I – kwaśne keratyny- białka włókniste,w których znajduje się dużo aminokwasów kwaśnych – występowanie w nabłonkach ( kwas glutaminowy i asparaginowy) o Typ II – obojętne/zasadowe keratyny- występowanie w nabłonkach o Typ III – wimentyny – występujące w komórkach mezenchymatycznych (MSC)- tkanka łączna o właściwościach macierzystych; desminy – występują w komórkach mięśniowych; wimentynopodobne – występują w komórkach glejowych układu nerwowego ( glejowe białka GFP) o Typ IV – neurofilamenty – układ nerwowy o Typ V – laminy ( grupa niespecyficzna) – występują we wszystkich komórkach o Typ VI – nestyna – w komórkach endodermalnych MIKTOTUBULE MIKROTUBULE – FUNKCJE: • ochrona przed uszkodzeniami mechanicznymi ( przenoszą naprężenia ściskające) • tworzą szlaki przemieszczania się organelli komórkowych i szlakami transportu w komórce (bierna rola ), • budują rzęski, wici, wrzeciono podziałowe i centriole STRUKTURA MIKROTUBUL: • heterodimer – dimer dwóch różnych białek ( alfa i beta tubulina) • polaryzacja mikrotubul- konserwatywna(taka sama u różnych królestw) – tworzą protofilament (singlet, dublet i triplet) • płaszczyzna uformowana z 13 protofilamentów polarnych, reorganizacja, utworzenie struktury kulistej, początek (-) koniec (+) (budowa) • w procesie polaryzacji konieczna jest obecność GTP, Mg2+, niskie stężenie Ca2+, pH=6,8, brak ATP w okolicy pierścienia startowego (początku nukleacji) • pierścień startowy – miejsca nukleacji są cały czas obecne (gammatubulina) • elongacja w jedną stronę • dimer wiąże się z GTP (warunek do powstania polimeryzacji); gdy białko z GTP przyłączy się do mikrotubuli i następuje wydłużenie zaczyna się zmieniać struktura dimeru (alfa i beta tubulina), następuje hydroliza wiązania estrowego w GTP, odłączana jest reszta fosoforanowa, monomer zaczyna być związany z GDP

Regulacja formowania mikrotubul: ♥ stężenie jonów Ca2+ - (10-8-10-6M)- polimeryzacja, ( 10-3 M)- spowolnienie polimeryzacji o 1/3, (2x10-3M)- zatrzymanie procesu ♥ obecność MAP (microtubule associated proteins- białka towarzyszące) – 5-25% suchej masy mikrotubul ♥ stabilizacja struktury i ochrona przed spontanicznym rozpadem – białka stabilizujące – wiążące mikrotubulę – oczapkowujące STRUKTURA METASTABILNA – DYNAMIKA MIKROTUBUL ➢ koniec (+) polimeryzuje 4 razy szybciej niż depolimeryzuje koniec (-) ➢ wewnętrzna hydroliza GTP – gwałtowne skracanie mikrotubul ➢ Cc+ - stężenie krytyczne końca (+) - stężenie heterodimerów (GTP) utrzymujące procesy polimeryzacji i depolimeryzacji na (+) końcu w równowadze, ➢ stabilne mikrotubule – tworzą most ( między centrosomem – strukturą docelowa) – decydują o kształcie komórki i są szlakami komórki – muszą mieć białka oczapkowujące ➢ białka motoryczne, które przenoszą ładunek MIKROTUBULE JAKO DROGI TRANSPORTU : • Rola bierna – stanowią jedynie drogi transportu • transport wzdłuż mikrotubul odbywa się za pośrednictwem białek motorycznych : -dyneiny ( przemieszcza się do minus końca- centrosomu), -kinezyny ( do plus końca- kierunek wydłużania się mikrotubul); białka motoryczne przenoszą ładunki; • energia potrzebna do transportu białek motorycznych wzdłuż mikrotubul pochodzi z hydrolizy ATP • transport neurotransmiterów w neuronie • mikrotubule i białko motoryczne decydują o organizacji wnętrza komórki do danego ładunku przyłączone są dwa białka motoryczne (dyneina i kinezyna), nie wiemy co decyduje o tym, które z białek będzie aktywne FILAMENTY AKTYNOWE • tworzą struktury liniowe, z innymi białkami tworzą : struktury przestrzenne, dwuwymiarowe sieci • filamenty aktynowe tworzą szlaki transportu wewnątrzkomórkowego • generują siły do : zmiany kształtu i ruchu komórki Budowa i funkcja : • są we wszystkich komórkach eukariotycznych, warunkują ruch i zmiany kształtu komórki Występowanie : • mikrokosmki – szczyt komórek nabłonkowych wyścielających jelito • pęczki kurczliwe w cytoplazmie • tymczasowe struktury wypustek cytoplazmatycznych np. nibynóżek u makrofagów • tworzy pierścienie kurczliwe, dzielą cytoplazmę na 2 części – cytokineza Budowa filamentu aktynowego – strukturalna polarność: • monomerem jest białko globularne ( aktyna G) tworzą polimer (aktyna F) • Proces montażu i demontażu filamentów- przyłączanie monomerów do końca „+” • wolny monomer aktynowy związany jest trwale (kowalencyjnie) z ATP Polimeryzacja filamentów aktynowych – montaż i demontaż: • do budowy filamentu konieczna jest obecność jonów Mg2+ oraz ATP • montaż i demontaż zależy od formy nukleotydu – czy jest to ADP połączony z globuliną czy ATP • do końca „+” dobudowywowana jest aktyna G tylko wtedy gdy jest połączona z ATP • „+” koniec gdzie są dobudowywane białka związane z ATP, dochodzi do powolnej hydrolizy ATP w środku cząsteczki, uwalniana jest reszta fosforanowa i pozostaje ADP; cząsteczka związana z ADP ma tendencję do depolimeryzacji • filamenty aktynowe mogą się budować w dowolnym miejscu, inaczej niż u mikrotubul • następuje wymiana nukleotydów, nie ma fosforylacji ! Stabilizacja monomerów aktyny:

•białka stabilizujące (wiążące) monomery – możliwe tworzenie rezerwuaru monomerów Białka stabilizujące : •profilina – stabilizuje ( wiąże) aktynę G z ATP - kompleks stabilny w komórce; zapewnia rezerwę aktyny G z ATP • tymozyna – przyłącza się do kompleksu aktyny G z ADP ( kompleks odłączony w procesie demontażu) – zapewnia rezerwę aktyny G z ADP • lantrukulina – białko syntezowane i wydzielane w komórkach wtedy gdy ma być zatrzymany proces polimeryzacji na określonym etapie; blokuje polimeryzację; • kofilina – białko enzymatyczne, które wspomaga demontaż filamentu ( wtedy gdy szybko mają być rozłożone filamenty aktynowe a nie doszło jeszcze do całkowitej hydrolizy ATP, wtedy taki demontaż może być katalizowany przez kofilinę) • gelsolina – białko, które nie ma aktywności enzymatycznej; jest to białko syntezowane przez komórkę – bierze udział w ( reguluje )procesie montażu i demontażu filamentów • α- aktynina – stabilizuje struktury złożone – równoległe • filamina – stabilizuje struktury złożone – krzyżowe Białka wiążące się z aktyną tworzą : • białka oczapkowujące – stabilizują filament aktynowy Aktynozależne białka motoryczne – rodzina miozyn ( przemieszczają się po powierzchni filamentów aktynowych) : • miozyna I – składa się z ogona ( część fibrylarna) i głowy - występuje we wszystkich typach komórek jako białko motoryczne(wewnątrz komórek), tworzy filamenty miozynowe; • Domena głowy odpowiedzialna jest za interakcje z filamentami aktynowymi, aktywność białka zależy od hydrolizy ATP( umożliwia zmianę przestrzenną tego białka), aktywność motoryczna związana ze zmianą struktury białka i przemieszczanie się białka wzdłuż filamentów Niektóre funkcje kompleksów aktyna-miozyna w komórkach eukariotycznych: • transport pęcherzyków np. endosomów ( miozyna I) – szlaki transportu • przesuwanie filamentów aktynowych względem siebie ( miozyna II) • przemieszczanie filamentów aktynowych względem reszty komórki ( miozyna I) • filamenty aktynowe umożliwiają ruchy pełzakowate (ameboidalne) - makrofagi Jeżeli ATP jest związane z głową miozyny wtedy miozyna wykazuje powinowactwo do aktynowego elementu szkieletu, hydrolizie ATP towarzyszy zmiana konformacji i uwolnienia filamentu aktynowego; Proces regulowania przemieszczania się miozyny : • ważną rolę odgrywają jony Ca2+ - w przypadku białek motorycznych,które przemieszczały się po mikrotubulach a koniecznym elementem do ich przemieszczania była obecność ATP, tutaj aby miozyna mogła przemieszczać się wzdłuż filamentów aktynowych oprócz cząsteczki ATP potrzebny jest jon Ca2+, który pełni funkcję regulacyjną; jeżeli chodzi o kation wapniowy to w tym przypadku jego rola polega na tym ,że on umożliwia połączenie ładunku cargo ( ładunku do tej części ogona miozyny), przyłączenie i uwolnienie ładunku jest związane z obecnością kationów wapniowych – umożliwia związanie ładunku do białka aktynozależnego motorycznego RÓŻNICE : filamenty aktynowe a mikrotubule − filamenty aktynowe mogą tworzyć szlaki transportowe w dowolnym miejscu komórki, w przypadku mikrotubul ich budowa była zdefiniowana faktem,że one powstawały zawsze w jednym miejscu ( był to centrosom) , w przypadku filamentów aktynowych mamy większą elastyczność i możliwość formowania struktur w dowolnym miejscu komórki MITOCHONDRIA Najważniejszy element to układ przenośników, który umożliwia syntezę cząsteczki ATP. Są to organelle bardzo zróżnicowane. Mitochondria mogą przyjmować różne kształty, może być ich różna liczba w różnych komórkach, w zależności od tego jaką funkcje te komórki spełniają. Mitochondria: - zawierają własne DNA  - od 0,5 do 2 mikrometrów  - niezależna synteza białek (to znaczy, że wewnątrz mitochondrium te wszystkie elementy się znajdują)  - liczba mitochondriów zależna od zapotrzebowania (duże zapotrzebowanie na energię)  - zmienny kształt i rozmiary  - podział istniejących mitochondriów     Przemieszczanie mitochondriów: Są przemieszczane poprzez taki ruch wymuszony - to jest ruch cytoplazmy, który z kolei wymuszony jest przez ruchy cytoszkieletu komórki (wykorzystanie mikrotubul oraz filamentów aktynowych). Rozmieszczenie mitochondriów: - tam gdzie jest zapotrzebowanie na energię  - gromadzenie substancji zapasowych Budowa: Układ dwóch błon cytoplazmatycznych Błona zewnętrzna mitochondrialna: - otacza całe organellum  - 1:1 białka, lipidy  - białka transportowe (np. poryny – niespecyficzne do 10 kD) Białka znajdujące się w zewnętrznej błonie to są białka niespecyficzne, a więc przez te białka będą transportowane różne substancje w zależności od ich wielkości. Oznacza to, że wszystkie struktury, które maja wielkość do 10 kD mogą znaleźć się w przestrzeni miedzy dwiema błonami cytoplazmatycznymi (zewnętrzną i wewnętrzną). Błona wewnętrzna mitochondrialna: - miejsce reakcji chemicznych (synteza ATP)  - 3:1 białka, lipidy (białka nie tylko transportowe, ale również białka, które składają się na łańcuch transportu protonów i elektronów – łańcuch redoks)  - pofałdowana, tworzy grzebienie mitochondrialne  - nierozpuszczalna dla małych jonów (kardiolipina – uszczelnia błonę cytoplazmatyczną) Wewnątrz znajduje się matrix czyli tak zwana macierz mitochondrialna, i w tej macierzy mitochondrialnej mamy bardzo wiele różnych elementów np. rybosomy związane z biosyntezą białek, enzymy, aminokwasy, i wszystkie inne elementy związane z aktywnością mitochondriów. W błonie wewnętrznej znajdują się również kompleksy syntazy ATP. W błonie wewnętrznej znajdują się specyficzne układy transportowe, czyli w tym przypadku będziemy mieć oddziaływania specyficzne i tylko i wyłącznie rozpoznawane substancje będą mogły być transportowane do wnętrza mitochondriów. Błona wewnętrzna jest tą barierą, która decyduje o tym które struktury będą transportowane do wnętrza mitochondrium. Białka błony wewnętrznej: - przenośniki elektronów  - syntaza ATP (pompa protonowa ATPaza)  - białka kontrolujące różne procesy zachodzące w mitochondrium (regulatorowe) a) transport metabolitów do oraz z macierzy mitochondrialnej na drodze specyficznego dopasowania i rozpoznawania b) transport białek pochodzących z zewnątrz mitochondriów (taka cząsteczka białka dostaje się najpierw przez błonę zewnętrzną, błona zewnętrzna nie rozpoznaje struktur, tylko mamy tutaj kryterium wielkości, białka znajdujące się w wewnętrznej błonie mitochondrialnej decydują o tym, które struktury dostaną się do wnętrza) c) synteza i rozkład innych białek Jeśli z zewnątrz poprzez błonę zewnętrzną jakieś białka dostały się do przestrzeni między dwiema błonami mitochondrialnymi i te białka np. nie będą transportowane dalej, muszą być rozłożone po to aby nie zalegały w tej przestrzeni między dwiema błonami cytoplazmatyczni, w związku z tym konieczna jest obecność białek enzymatycznych rozkładających białka znajdujące się w tej przestrzeni. Przestrzeń międzybłonowa – składniki: - substraty metaboliczne, dyfundujące przez błonę zewnętrzną – niespecyficzne poryny (w których kryterium transportu to jest rozmiar cząsteczki do 10 kD)  - ATP zsyntezowane w mitochondrium w procesie oksydatywnym  - Jony (głównie H+) wypompowane są z przestrzeni macierzy (matrix mitochondrium) do przestrzeni miedzy dwoma błonami i w ten sposób budowany jest gradient protonowy. W matrix mitochondrium protony są pompowane do przestrzeni międzybłonowej i mamy różnicę stężeń protonów między wnętrzem mitochondrium a przestrzenią międzybłonową. W przestrzeni międzybłonowej stężenie protonów będzie zawsze wyższe niż w matrix mitochondrium. Ta różnica stężeń jest tą energią potencjalną, która jest wykorzystywana do procesy syntezy ATP. Macierz mitochondrialna: - wodny roztwór białek enzymatycznych ( enzymy beta oksydacji, cyklu Krebsa, syntezy steroidów i metabolitów)  - materiał genetyczny w postaci kilku kopii mitochondrialnego DNA (mtDNA), postać kolista, kowalencyjnie zamknięta tak jak u bakterii  - rybosomy mitochondrialne związane z procesem biosyntezy białek  - tRNA mitochondrialne Funkcje mitochondriów: - synteza ATP – najważniejsza funkcja (fosforylacja ADP do ATP)  - magazynowanie jonów wapnia  - regulowanie potencjału błonowego  - regulacja równowagi redoks komórki  - synteza hemu (niebiałkowa część wielu enzymów) (nie wiązać z hemoglobiną) (umożliwia transportowanie par elektronowych)  - synteza steroidów Najważniejszą funkcją mitochondrium jest synteza ATP, jest ona możliwa dzięki temu, że błonach cytoplazmatycznych mitochondriów zlokalizowane są odpowiednie przenośniki par elektronowych. Pary elektronowe są przenoszone przez te przenośniki zgodnie ze wzrastającym potencjałem redoks. Kierunek przenoszenia par elektronowych definiuje nam dwie rzeczy: - definiuje nam donor, donorem może być tylko taka cząsteczka, która ma niski potencjał redoks, ponieważ para elektronowa będzie przekazywana w kierunku rosnącego potencjału redoks, a więc im niższy potencjał redoks ma donor tym dłuższa droga przekazywania pary elektronowej. W przypadku mitochondrium donorem pary elektronowej jest zredukowany NADH. W zależności od tego co jest na końcu tego łańcucha taka będzie długość tego łańcucha . Jeżeli na końcu mamy cząsteczkę tlenu, to cząsteczka tlenu ma najwyższy potencjał redoks, a więc łańcuch może być najdłuższy, a w związku z tym najbardziej efektywnie będzie wykorzystana energia z transportu par elektronowych. Wszystkie elementy tego łańcucha to są cztery kompleksy. Te kompleksy są kompleksami enzymatycznymi zawierającymi białka (białka zawierające hem, oraz białka niehemowe). Kompleks 1 pokazuje, że para elektronowa pochodząca z NADH jest transportowana na Kompleks 1, następnie do puli chinonu, która będzie związana bezpośrednio z transportem protonów poprzez błonę cytoplazmatyczną. Jeśli donorem pary elektronowej jest NADH to elektrony wędrują z Kompleksu 1 do puli chinonu, następnie do Kompleksu 3 i do kompleksu 4 finalnie na tlen. Ale może być drugi donor pary elektronowej, drugim donorem może być FADH2, jednak nie może być on donorem pary elektronowej na pierwszy kompleks, bo ma wyższy potencjał redoks. FADH2 włącza się dopiero na etapie puli chinou, FADH2 przekazuje parę elektronową i ona wędruje na Kompleks 2, potem Kompleks 3, następnie na Kompleks 4 finalnie na tlen. Możemy mieć dwa donory   - NADH – o najniższym potencjale redoks, dlatego łańcuch może być najdłuższy i dlatego najwięcej cząsteczek ATP może być syntezowane, gdy donorem jest NADH wędrówka omija Kompleks 2, dlatego, że Kompleks 2 jest związany z akceptorem pary elektronowej FADH2  - FADH2    Kompleks 1 – dehydrogenzay NADH, dehydrogenza NADH będzie utleniała NADH do NAD+ Pula chinonu – łącznik, w którym mamy rezerwuar par elektronowych i protonów Kompleks 2 – dehydrogenazy bursztynianu, będzie utleniał FADH2 Kompleks 3 – cytochromów, tutaj mamy białka hemowe

Mechanizm translokacji protonów, który zachodzi w Kompleksie 3, to jest system jednoelektronowy, dlatego, że tutaj mamy redukcję związków tworzących ten kompleks czyli tych białek hemowych, redukcje sekwencyjną, najpierw przyłącza się jeden elektron i jeden proton, następnie przyłącza się drugi elektron i drugi proton i jeśli chodzi o uwalnianie protonów i elektronów to elektrony uwalniane są sekwencyjnie i temu towarzyszy uwalnianie dwóch protonów. Cykl Q (translokacja protonów), taka translokacja protonów umożliwia zbudowanie gradientu protonów czyli różnicy stężeń między matrix mitochondrium, gdzie będzie stężenie niskie a przestrzenia międzybłonową mitochondrialną. Taki mechanizm występuje również w chloroplastach, dokładnie zasada tworzenia tego gradientu jest taka sama.       Na czym ten cykl Q polega? Q – tak oznaczony chinon to jest chinon utleniony, oznacza to, że może być akceptorem protonów i elektronów, pierwszy etap cyklu Q, który umożliwia translokacje protonów polega na redukcji chinonu do tak zwanego semichinonu. Semichinon powstaje w wyniku przyłączenia protonu znajdującego się w matrix mitochondrialnym, czyli proton z matrix mitochondrialnego przyłącza się do utlenionego chinonu, utleniona forma chinonu również ulega redukcji przez przyłączenie jednego elektronu. Ten jeden elektron na tym etapie cyklu pochodzi z cyklu Q. W dalszym etapie redukcji, żeby otrzymać całkowicie zredukowaną formę chinonu przyłączony jest kolejny elektron, który pochodzi z Kompleksu 1, a wiec powstaje już pełna para elektronowa i przyłączany jest kolejny proton, który będzie dalej transportowany (również pochodzący z matrix mitochondrium). Taka cząsteczka zredukowanego chinonu, to jest cząsteczka lawilna czyli może się przemieszczać w dowolny sposób w błonie mitochondrialnej. I taka cząsteczka przemieszcza się ze strony matrix błony do strony przestrzeni mitochondrialnej. Cząsteczka ta może przemieszczać się również w stronę przeciwną, a więc w zależności od tego jaka będzie potrzeba budowania tego gradientu, ta cząsteczka będzie albo wewnątrz albo będzie się przesuwała do strony przestrzeni mitochondrialnej. Jeżeli chodzi o translokację, kolejnym etapem jest etap utlenienia chinonu. Może dojść do utlenienia chinonu a zarazem uwolnienia protonu jeśli w pobliżu takiego zredukowanego chinonu znajduje się jakiś nośnik o wyższym potencjale redoks. W tym cyklu Q taka sytuacja jest zapewniona. W pobliżu przemieszczającej się cząsteczki zredukowanej znajduje się odpowiednio cytochrom, który ma wyższy potencjał redoks i jeden elektron z chinonu jest przenoszony na ten cytochrom. Cytochrom ulega redukcji, chinon ulega utlenieniu z jednoczesnym uwolnieniem protonu. Kolejny etap, który zachodzi równocześnie z tym etapem to jest utlenienie poprzez oddanie kolejnego elektronu tym razem na cytochrom c, czemu towarzyszy uwolnienie kolejnego protonu i powstanie utlenionej cząsteczki chinonu. I ten elektron, który został oddany na cytochrom b to jest ten elektron, który później jest wykorzystany w cyklu Q do pierwszego etapu redukcji chinonu i w ten sposób cykl się zamyka. Syntaza ATP Na każde 3 protony syntezowana jest 1 cząsteczka ATP. To jest reakcja fosforylacji. CHLOROPLASTY Chloroplasty – organelle związane z procesem fotosyntezy. Budowanie różnicy stężeń protonów jest taki sam jak w mitochondriach. Źródłem energii do całego procesu wytwarzania ATP jest energia promieniowania elektromagnetycznego czyli energia światła. Mitochondrium i chloroplast są przystosowane do tego, aby wykorzystywać to konkretne źródło energii, które jest dostępne. W przypadku mitochondriów były to zredukowane NADH bądź FADH2 jako donory protonów. NADH i FADH2 w przypadku mitochondriów pochodzą z przemian związków chemicznych, a więc generalnie źródłem zasilającym procesy mitochondrialne są związki organiczne, ponieważ w wyniku przemian tych związków organicznych powstawały NADH i FADH2. Sytuacja w przypadku chloroplastów będzie inna, tutaj źródłem, które powoduje, że istnieje możliwość syntezy ATP jest promieniowanie elektromagnetyczne czyli światło. Mechanizm syntezy ATP będzie dokładnie taki sam w chloroplaście jak w mitochondriach. Mitochondria spotkamy u zwierząt i u roślin, a chloroplast tylko u roślin. Synteza ATP będzie bezpośrednio związana z możliwością absorpcji promieniowania (danego kwantu energii) przez chloroplast. Elementy fazy jasnej fotosyntezy: woda fotosynteza tlen cząsteczkowy (powstają ATP i zredukowany fosforan nadu (NADPH)) Taki schemat procesu fazy jasnej fotosyntezy występuje u organizmów wyższych. Schemat charakterystyczny dla roślin, dla organizmów eukariotycznych (tam gdzie mamy organella komórkowe). W przypadku tego procesu fotosyntezy jednym z substratów jest woda. W fazie jasnej fotosyntezy, która zachodzi u organizmów niższych, tam może być zupełnie inny substrat. BUDOWA PLASTYDÓW (CHLOROPLASTÓW) (dwie błony cytoplazmatyczne to cztery warstwy fosfolipidów) • Błona zewnętrzna (5-6 nmn) - gładka  - ok. 50% białek (białka transportujące niespecyficzne, tutaj decyduje rozmiar)  - przepuszczalność : kanały (do 5-10 kD) • Błona wewnętrzna (tworzy grana) - więcej niż 50 % białek  - bogata w galaktolipidy  - selektywność przepuszczalności (nie decyduje wielkość ale decyduje jej struktura, ładunek)  - białka transportujące typu translokatorów, czyli te które przenoszą całe struktury   - enzymy (synteza kw. tłuszczowych, lipidów chloroplastowych) • Przestrzeń między błonowa (peryplastydowa) W tych miejscach, w których mamy równoległość ułożenia błon (zewnętrznej i wewnętrznej), to tam występuje ta przestrzeń między błonowa) • TYLAKOIDY- pęcherzykowata struktura, podstawowy element budowy wewnętrznej chloroplastu komórki roślinnej

Tylakoidy struktury wytworzone przez uwypuklenia błon cytoplazmatycznych wewnętrznych. Grana składają się z poszczególnych cytoplazmatycznych elementów, które nazywają się tylakoidami. Granum – stos tylakoid Tylakoidy będą miały inny skład niż pozostałe elementy błon cytoplazmatycznych. One będą zawierały trochę inne struktury lipidow

0 notes