Проміжні продукти процесів дихання служать джерелом вуглецевих скелетів для синтезу ліпідів – жироподібних речовин, що входять до складу всіх живих клітин та відіграють важливу роль у життєвих процесах. Ліпіди виступають і як запасні речовини і як компоненти мембран, що оточують цитоплазму та всі клітинні органели.
Ліпіди мембран відрізняються від звичайних жирів, тим, що в молекулі одна з трьох жирних кислот замінена на фосфорильований серин або холін.
Жири присутні у будь-яких рослинних клітинах, бо жири нерозчинні у воді, вони можуть переміщатися у рослинах. Тому біосинтез жирів повинен відбуватися у всіх органах і тканинах рослин із розчинених речовин, що надходять до цих органів. Таким розчинними речовинами є вуглеводи, що надходять у насіння з асимілюючих *. Найкращим об'єктом для вивчення біосинтезу жирів є плоди олійних рослин, на початку розвитку олійного насіння головними складовими частинами насіння є вода, білки, небілкові азотисті сполуки та нерозчинні цукри. При дозріванні відбувається з одного боку синтез білків з небілкових азотистих сполук, з другого перетворення вуглеводів на жири.
Ми приділимо увагу перетворення вуглеводів на жири. Почнемо із простого. Зі складу жирів. Жири складаються з гліцерину та жирних кислот. Вочевидь, що з біосинтезі жирів повинні утворюватися ці компоненти – гліцерин і жирні кислоти, що входять до складу жиру. При біосинтезі жиру було виявлено, що жирні кислоти з'єднуються не із зв'язаним гліцерином, а з його фосфорильованим * – гліцерол-3фосфатом. Вихідною речовиною для утворення гліцерол-3фосфату є 3-фосфогліцериновий альдегід і фосфодіоксиацетон, які є проміжними продуктами фотосинтезу та анаеробного розпаду вуглеводів.
Відновлення фосфодіоксіацетону до гліцеролу -3фосфату каталізується ферментом гліцеролфосфатдегідрогеназою, активною групою якого є нікотинамідаденін-динуклеотид. Синтез жирних кислот йде складнішими шляхами. Ми бачили, що більшість рослинних жирних кислот мають парне число вуглецевих атомів 16 або 18 . Цей факт давно привертав увагу багатьох дослідників. Неодноразово висловлювалися припущення, що жирні кислоти можуть утворюватися внаслідок вільної конденсації оцтової кислоти чи оцтового альдегіду, тобто. зі сполук, що мають два атоми вуглецю З 2 . роботами нашого часу було встановлено, що у біосинтезі жирних кислот бере участь не вільна оцтова кислота, а пов'язана з коферментом А – ацетилкофермент А. В даний час схему синтезу жирних кислот модно зобразити так. Вихідною сполукою для синтезу жирних кислот є ацетилкофермент, який є головним продуктом анаеробного розпаду вуглеводів. Кофермент А може брати участь у синтезі найрізноманітніших жирних кислот. Першою цих процесів є активування кислот під дією АТФ. На першому етапі з оцтової кислоти під дією ферменту ацетилкоферменту А* та витрат енергії АТФ утворюється ацетилкофермент А і потім * тобто. відбувається карбоксилювання ацетил коА та утворення 3-х вуглецевих сполук. На наступних етапах відбувається конденсація молекули ацетилкоферменту А.**************
Синтез жирних кислот відбувається шляхом зв'язування молекули ацетилкоферменту А. Це перша стадія власне синтезу жирних кислот.
Загальний шлях утворення жирів із вуглеводів можна представити у вигляді схеми:
гліцерол-3фосфат
Вуглеводи
Ацетилкофермент А → жирні кислоти → жири
Як ми вже знаємо, жири ним можуть пересуватися з одних рослинних тканин до інших і вони синтезуються безпосередньо в місцях накопичення. Виникає питання, у яких частинах клітини, у яких клітинних структурах вони синтезуються? У рослинних тканинах біосинтез жирів майже повністю локалізований у мітохондріях, сферосомах. Швидкість синтезу жирів у клітинах тісно пов'язана з інтенсивністю окисних процесів, що є основними джерелами енергії. Іншими словами, біосинтез жирів тісно пов'язаний з диханням.
Розпад жирів найбільш інтенсивно відбувається при проростанні насіння олійних рослин. Насіння олійних культур містить мало вуглеводів і основними запасними речовинами в них є жири. Жири відрізняються від вуглеводів та білків не тільки тим, що при їх окисленні звільняється значно більше енергії, але також і тим, що при окисленні жирів виділяється підвищена кількість води. Якщо при окисненні 1г білків утворюється 0,41г води, при окисненні 1г вуглеводів 0,55г, то при окисненні 1г жиру 1,07г води. Це має велике значення для зародка, що розвивається, особливо при проростанні насіння в посушливих умовах.
У роботах пов'язаних з вивченням розпаду жирів доведено, що в насіння, що проростає, поряд зі спадом жирів накопичуються вуглеводи. Якими шляхами можуть синтезуватися вуглеводи з жирів? У загальній формі цей процес модно уявити так. Жири під дією ліпази за участю води розщеплюються на гліцерин та жирні кислоти. Гліцерин фосфорилюється, потім окислюється і перетворюється на 3-фосфогліцериновий альдегід. 3-фосфогліцериновий альдегід ізомеризується і дає фосфодіоксіацетон. Далі під дією * та 3-фосфогліцеринового альдегіду та фосфодіоксиацетону синтезується фруктозо-1.6дифосфат. утворив фруктозо-1.6дифосфат як ми вже знаємо перетворюється на найрізноманітніші вуглеводи, що служать для побудови клітин та тканин рослин.
Який же шлях перетворень жирних кислот, що відщеплюються при дії ліпази на жири? На першому етапі жирна кислота в результаті реакції з коферментом А та АТФ активується та утворюється ацетилкофермент А
R CН 2 СН 2 СООН+НS-КоА+АТФ → RСН 2 СН 2 С-S - КоА
Активована жирна кислота – ацетилкоферментА має більшу реакційну здатність, ніж вільна жирна кислота. У наступних реакціях весь вуглець ланцюг жирної кислоти розщеплюється на двовуглецеві фрагменти ацетилкоферменту А. Загальну схему розпаду жирів у спрощеному вигляді можна представити наступним чином.
Висновок щодо синтезу розпаду жирів. І при розпаді і при синтезі жирних кислот основна роль належить ацетилкоферменту А. Ацетилкофермент А, що утворився в результаті розпаду жирних кислот, може піддаватися далі різним перетворенням. Основний шлях його перетворень – повне окиснення через цикл трикарбонових кислот до СО 2 і Н 2 Про виділення великої кількості енергії. Частина ацетилкоферменту А може використовуватися для синтезу вуглеводів. Такі перетворення ацетилкоферменту можуть відбуватися при проростанні насіння олійних культур, коли в результаті амінокислотного розпаду жирних кислот утворюється значна кількість оцтової кислоти. При біосинтезі вуглеводів з ацетилкоферменту А ВІН, тобто. ацетилкофермент А включається до так званого гліоксилатного циклу або циклу гліоксинової кислоти. У гліоксилатному циклі ізолімонна кислота розщеплюється на янтарну та гліоксинову кислоти. Бурштинова кислота може брати участь у реакції циклу трикарбонових кислот і через утворювати яблучну, а потім щавлево-оцтову кислоти. Гліоксинова кислота вступає в сполуки СО другою молекулою ацетилкоферменту А і в результаті також утворюється яблучна кислота. У наступних реакціях яблучна кислота перетворюється на щавлево-оцтову – фосфоенолпіровіноградну – фосфогліцеринову і навіть вуглеводи. Таким чином, енергія кислот молекули ацетату, що утворилася при розпаді, перетворюється на вуглеводи. Яка біологічна роль гліоксилатного циклу? У реакціях цього циклу синтезується гліоксилова кислота, яка є вихідною сполукою для утворення амінокислоти гліцину. Головна ж роль завдяки існуванню гліоксилатного циклу молекули ацетату, що утворюються при розпаді жирних кислот, перетворюються на вуглеводи. Таким чином, вуглеводи можуть утворюватися не тільки з гліцерину, але і жирних кислот. Синтез кінцевих фотосинтетичних продуктів асиміляції, вуглеводів, сахарози та крохмалю у фотосинтетичній клітині здійснюється роз'єднано: сахароза синтезується у цитоплазмі, крохмаль утворюється у хлоропластах.
Висновок. Цукор може ферментативним шляхом переходити один в інший зазвичай за участю АТФ. Вуглеводи через складну ланцюг біохімічних реакцій перетворюються на жири. З продуктів розпаду жирів можуть синтезуватись вуглеводи. Вуглеводи можуть синтезуватися як з гліцерину, так і жирних кислот.
Синтез у гладкій епс.
Гліцерин-3-фосфат + 2 ацетил КоА -> Діацилгліцерол, він досить гідрофілен для вбудовування в мембрану ЕПР, потім на ДАГ йде навішування голів. Так відбувається синтез ФГ, ФІ, ФЕ, ФС
1) ФС у ФЕ обмін голів.
2) ФЕ – у три ферментні реакції у ФХ
Фермент скрамблазу працює без АТФ. Перетягує ФГ та ФІ із зовнішньої мембрани всередину. Різні фосфоліпіди з різних боків. Асиметрія.
Ферменти вбудовують цераміди у внутрішній листок мембрани ЕПР. В результаті від гладкої ЕПС. відбруньковується бульбашка.
Ця бульбашка вбудовується в апарат гольджі.
Частина церамідів зв'язуються з фосфат іонами, а в голову йде холін або етаноламін = утворюються сфінгомієліни. Інші цераміди чіпляють вуглеводи та виходять гангліозиди або цереброзиди.
Потім бульбашка знову відбруньковується і йде в цитоплазматичну мембрану, де при вбудовуванні відбувається інвертування бульбашки і ліпіди змінюються місцями.
Асиметрія ліпідного бісла. Зовнішній та внутрішній шари різні.
При апоптозі в гладких епсі скрамблаза перекачує ФС на зовнішню частину мембрани з внутрішньої. - > Зовнішня мембрана клітини. - Маркер макрофагам.
ПИТАННЯ НОМЕР 1. Якщо скрамблаза виносить ФС на зовнішню частину ЕПР (цитозольну) то при інверсії наступного пляшечки у ЦМ, ФС виявиться на внутрішній стороні мембрани, де він ніяк не може бути маркером для макрофагів.
Що я так не зрозумів чи Баскаков сказав не те? Може все-таки із зовнішньої на внутрішню скрамблаза качає?
Асиметрія
1) Гліколіпіди завжди на зовнішньому шарі.
2)В зовнішньому моношарі найбільш насичені жири. У внутрішньому менш насичені
3) Склад ліпідів відрізняється у шарах.
Підтримка асиметрії.
1) Фліп-флоп (спонтанний)
2) Білки фліпази. ABC транспортери. Є АТФ сполучна ділянка. Активно перекидають фосфоліпіди.
3) ФЕ нижнього моношару може перетворюватися на ФГ і перекидатися на зовнішній моношар.
4) ФЕ та ФС за допомогою скрамблази цитоплазматичної мембрани перекидаються з нижнього моношару у верхній.
Рідина мембрани залежить від співвідношення насичених і ненасичених жирних кислот.
Насичені = мембрана гелірована
Чи не насичені = (вигини ж.к. ліпідів), гель-золь стан мембрани.
Регулятор фазових переходів мембрани = холестерол. Зв'язує жирні хвостики. Регулює фазові переходи. Тверду розріджує, загущає рідку.
Мембранні білки
1) Інтегральні білки
2) Напівінтегральні (на половину)
3) Периферичні білки.
Інтегральні.
Функції:
1. Транспорт. Білки-канали, насоси, переносники.
2. Рецепція.
3. Адгезія (прикріплення клітини на субстрати, злипання клітини)
4. Ферментативна. Аданелатциклаза, фосфоліпаза.
Напівінтегральні білки.
Функції:
Ферментативна.
Периферичні білки.
Функції:
1. Остів.
2. Сигналізація.
3. Ферментативна.
25-27 а.к. в середньому пронизують мембрану - альфа спіраль = мембранний транс. сегмент. Надмембранний, трансмембранний, цитозольний (суб-мембранний) домени. (в рамках білків) 16-18 а.к. Бета складчастий район.
Інтегральні білки. = транс-мембранні
1) Один раз пронизують мембрани. С та N кінці можуть бути з будь-якої сторони. Реалізують лише альфа-спіраль. Функції: адгезія, рецепція.
2) Багато разів пронизують мембрану. Можуть реалізувати суто альфа структура, суто бета шари, комбінації. Також формуються барелі. Функції: транспорт, рецепція.
Білки поза шаром але пов'язані з ним.
1)Білок пов'язаний з мембраною є принильне угруповання. (заякоеревани в мембрані) більшість білка серед.
2) Білок пов'язаний з ФІ через 5 залишків цукрів.
ГлікозилФосфатиділіназітоловий якір. (GPI)
ВСІ це інтегральні білки через міцну взаємодію з мембранною. Інтегральність білка = рівень зв'язку з мембраною. Висока = інтегральні білки.
Напівінтегральні білки.
Один білок. Простагландин синтаза. Бере участь у метаболі. Арахідонової кислоти.
Перефіріч. Білки. Пов'язані з мембраною слабкими електростатичними взаємодіями (легко витягнути з мембрани)
Один новий білок, анексин. Який безпосередньо пов'язаний з одним ліпідом.
Інша класифікація мембранних білків.
Місце синтезу мембранних білків шорсткості ЕПС,
Білки. Мембрана ЕПС. Відпочиваються у везикулах. - > апарат гольджі (там глікозилювання, навішування вуглеводів) Пухирець до мембрани підходить (ЦМ) і зливаються. Інтеграція після гольджі відбувається замість гліколіпідів і глікобілків.
Амфітропні білки.
2 місця локалізації. Можуть заякорюватись до складу мембрани. (У них гідрофобна конформація) малюнок
Солюболізація. Виділу білків.
Перефіріч. Легко відокремлюються при зміні іонних показів розчинів.
Інтегральні та напівінтегальні треба обробляти детергентами.
ДПІ якір у тріпонос. (сонна хвороба)
Варіруючі білки приховані неваріюючі білки. Варіюють 1 ген. Після проникнення в організм. Трипоносома відрізає варіючі білки (вони глікопротеіони) та синтезує нові віруючі білки.
Білки реалізують лише альфа спіраль
Альфі спіралі легко змінюють конформацію та легко ковзають один щодо одного друга.
Бактеріородопсин. Виділено був у вигляді двомірного кристала
Білки реалізують бета складчасту структуру
Пораобертаючі білки (родина)
1)ПОРИНИ Зовнішня мембрана мітохондрій. + Зовнішня мембрана грам негативний бактерій. 16 бета-складок по 13 амінокислот. Цей білок = тример.
2) ПЕРФОРИНИ. Виробляються NK-клітинами. Протипухлинна та противірусна резистивність.
3) C9 білки компонент компонента.
Трансмембранний транспорт.
Пасивний та активний.
Пасивний транспорт
1) Проста дифузія
Кисень, вода, вуглекислий газ, чадний газ ... Малоспецифічний. Швидкість = пропорційна градієнту транспортованих молекул з обох боків мембрани.
2) Полегшена дифузія (спецефічність щодо субстрату)
1. Каналами.
Пасивний транс. За градієнтом. Крейди водорозчинні молекули та іони. Канали утворюють гідрофільну пору.
2. Переносниками
Пасивний транспорт Зворотні зміни конформації. Теж без завтрат афт
АКТИВНИЙ ТРАНСПОРТ.
Переносники. Продивившись електрохімічного градієнта. Зв'язуються із субстратом сильно. І змінюють свою конформацію під час перенесення. 12 трансмембранних доменів. Або 2 субодиниці по 6 трансмембранних доменів (у будь-якому випадку 12 трансмембранних)
УНІПОРТ = один іон в один бік
СІМПОРТ = в одному напрямку 2 молекули
Антипорт = паралельно вхід одного іона та вихід іншого
Канали бувають:
Потенціалзалежні (змін потенціалу)
Лігандзалежні
1) Іон-залежні. Калій, натрій, кальцій
2) Медіатор Ацетихолін.
3) нуклеотид. цGMP
Принцип організації іонних каналів:
3 варіанти організації каналу
1) 4ех субодиничні (СЕ) Проносять один тип іонів. Високоселективні. Натріві, кальциві та ін. Усі потенціалзалежні.
2) 5 суб. Середньоселективні. Протягають 2-3 типи іонів. Ацетилхоліновий рецептор і в той же час канал. (повторити до іспиту за підручниками)
3) 6 субодиниць. Щілинні контакти. Нексуси. 6 коннексинів утворюють конексон. Низька селективність.
АКВАПОРИНИ
Під впливом вазопресину і через необхідність транспортування вода. Білки масою 30КДа. Аквопорини. (відкрили перші на еритроцитах та подоцитах) . На тонопластах, цитоплазматичних мембанахю. Транспорт пасивний. Шляхом фосфорилювання активність.
Поняття про ABC транспортерів.
Атф байдінс касет.
ABC транспортери. 2 класи
1) MDR 1 (множинна лікарська резистевність) Глікопротеїн P
2) MDR 2 Фліпази
Глікопротеїн P (є малюнку) переносить хлор. У ракових клітин мембранаусена глікопротеїном P. = фактор виносу лікарських речовин за допомогою гідролізу)
Речовина не може пройти крізь мембрану, що відкидається назад гідролізом.
Захисні механізми.
1) Щось можна викинути, а щось ні
2) Детоксикація. Ферменти цитохрому P450 в глакдкій ЕПС. Переводить гідрофобні з'єднання в гідрофільні.
3) Ізоляція. Мітохондрії без кристу. Внутрішня мембрана деградує та перетворює на сховище гівна. Шорстка ЕПС обмотує та ізолює. Ядерна оболонка (але не у разі самого ядра)
Представники ABC Транспортерів
1) MDR 1 та MDR 2
2) TAP 1 та TAP 2. Транспортери асоційовані з процесингом антигеном.
3) STE6 для транспортування феромонів спарювання (у дріжджів)
4) Хлорокринова АТФаза. У мембрані молелійного плазмодіа.
5) СFTR трансмембранний регулятор при цистичному фіброзі. Регулятор транспорту хлору. У повітроносних коліях, потових залозах, жовчних протоках.
Хлор мінус+вода. Розріджений секрет. При патології хлор затримується у клітинах. Вода не йде. В результаті слизовий секрет загусає. Середовище для мікробів.
Сигналізація.
3) Ефекти сигнальних шляхів.
1. Іонні канали. (Боняння, смак) 2. Цитоскелет (повзвіт, рухається). 3. Компоненти метаболічних шляхів (ферменти) 4. Активація генрегуляторних білків
Лінійного кола немає. 1 рецептор => біфуркація сигналів. Але в той же час інтегративна відповідь, з кількома рецепторами, відповідь йде в одному напрямку.
Взаємозамінність ланцюгів.
Рецептори
Рецептори, пов'язані з іонними каналами.
1) Ацетилхоліновий рецептор-канал. 5 суб'єдениць, мультисенінгова структура та кальцій та натрій. Швидка синаптична передача. Потрібно мало медіатора. 2 альфа, бета, гама, дельта суби.
2) Рецептори пов'язані з ж-білками. 7 транс-ммбранних, серпентиновий, мультиспенінг, головна ділянка між 5 та 6 ланцюгом – пов'язаний із ж білком. (альфа-бетта, гама, субодиниці)
3) Каталіцькі рецептори. Сингел сон структури. Потужна субмембранна ділянка з тирозин кіназним доменом (каталітична активність) У лімфоцитах особливо важлива. Один раз пронизують мембрану.
Механізми відключення рецепторів. ДЕСЕНСИТИЗАЦІЯ
1) Секвестрування рецептора в ендосомі.
2) Лізосомальна деградація
3) Білки арешти. Інгібування рецепторів.
4) Інактивація сигнального білка. (не рецептора)
5) Інгібіторний білок, що інгібує фосфорилювання.
ВЕЛИКІ СИГНАЛЬНІ МОЛЕКУЛИ,
Кінази. Фосфорилують білки.
1) Серін-треонін.
2) Тирозинові
3) Гістидин (рост, бактер особливо добре)
можуть бути
а) Трансмембранними
б) цитоплазматичні
в) амфітропні (і там, і там)
каскад фосфорилювання.
ФОСФОТАЗИ. Зняття фосфатів із субкраїн кіназ.
Гуанілові нуклеотиди, що зв'язують білки.
GDP і GTP зв'язок білки.
1) Мономірні 1 суб'єдениць (цитоскелет RHO, везик RAB транспорт, отрута цитоплазмт Ran транспорт)
2) Гетеротримерні 3 суб альфа та гама мають свої ліпідні угруповання. Альфа пов'язана з ГДФ
Малі сигнальні молекули.
1)Кальцій.
2) Цикліч нуклеотиди. ATP -> (аденілатциклаза) цАMP (адреналова, нюхова рецепція)
gtp -> cgmp (гуанілатциклаза) (фоторецепція)
Цамф і ЦГТВ = протеїнкінази, нуклеотид залежні канали.
3) Похідні ФІ (інозитол трифосфат)
Аденілатциклазний шлях.
Регуляція
1) Холерний токсин блорує гідроліз гтф. Триває постійна робота. Відкриваються іонні канали та вода та іони бай бай – зневоднення.
2) Форсколін. Постійна активація аденілатциклази – багато цАМФ
3) Інгібіторний шлях.
4) Десенсицизація рецепторів. (арешти і т.д.)
Фосфатидилінозитовий шлях трансмембранної сигналізації.
Регуляція
1) Десенситизація шляху. Арешти...
2) Блокада арештинами
3) Хімічна модифікація ins p3 видалити надлишковий фосфор або додати фосфор з інозито три фосфату.
4) Форболовий ефір активує безпосередньо протеїнкіназу С. Застосування кальцієвих іонофорів
Депонування та церкуляція кальцію в клітині.
1) Кальцій зберігається в ЕПС (кальсеквестрини та кальретекулірини – кальцій зв'язуючі білки)
2) Кальцій зберігається у цитоплазмі. Кальмодулін зв'язує кальцій у цитоплазмі.
3) Мітхондрії. У матриксі. Кальтиві конкреції.
Закачування кальцію через кальциві канали. Викачування крізь кальцивий насос. Завдяки енергії гідролізу атф. Є ще кальцієво-натрієвий антипорт у м'язових клітинах.
Коли кальцій приходить у клітку.
У всіх клітинах є інозитолтрифосфатні рецептор-канали. (у ретикулумі), але в нервових та м'язових клітинах є ріанодинові рецептори, які працюють поруч із інозитолтрифосфатними. Серкс АТФаза на ЕПР. (закачує всередину ретикулуму) У цитоплазмі кальмодуліни. У них 4 карамани (сайти) для зв'язування з кальцією. В інших організмів
Аквіорин (у кишечника)
Рековерин
Тропонін С у м'язових та не м'язових клітинах
Білок s100 у нервових клітинах та гліальних.
При неактивному стані кальмодуліну у нього
Гідрофільна конфігарація -> гідрофобна -> проївзомодейст із субстратом – знову гідрофільна конформація
Каталітичні рецептори. з кіназними доменами
Рецептори факторів зростання, каскад дає мітогенний ефект – стимулює мітоз клітин.
Сингел спін, тирзинкіназні домени 1-2. Запуск проліферації та диференціювання клітин.
Тирозин кіназний каскад.
Рецептори пов'язуються із чинниками зростання.
Цитоскелет.
1975 почали обговорювати.
1) Системі мікрофіламентів/мікрофібрилярна система. 7нм
Структурна одиниця актин. Моторні білки меозин. Система св білки.
Мікрофіламенти: опора, скорочення, форма клітини, рух клітини.
2) Система мікротрубочок/тубуліна система. 20 нм діаметр
Тубуліни. Моторні дінеїни та кінезини. Система асоційованих білків/MAP and ТАУ.
3) Система проміжних філаментів 10 нм
4) добре тонкі філамент 5 нм. Деякі білки протистів.
Мікротрубочки = транспорт везикул, утворення вій і джгутиків, утворення ниток веретена поділів.
Проміжні філаменти: опорно-каркасна.
Тонкі філаменти = підручник
СИСТЕМА МІКРОФІЛАМЕНТІВ.
Актинові філаменти = мікрофіламенти
Мономер ж. (глобулярний) Полімер - ф.
дві основні ідеї: зростання за рахунок полімеризації + робота з міозином (м'язи)
Полімеризація кальцій чи магній залежний процес. У цитозолі магнію дохуя - соу магній зв'язується!
Складання голову до хвоста.
Оперений кінець = + = складання
Загострений кінець = - = розбирання
Діаметр мікрофіламенту 7 нм. Основний білок актин. Він буває мономер та полімер.
Мономер G - 42 кда. Глобулярний. Є три форми. Альфа, бета, гами актини. Альфа – м'язовий. Бетта – нем'язовий. Гамма - входить до складу стрес фібрил.
Філаменти мають полярність плюс і мінус кінець.
Кортикальний лад актин під мембраною – форма. Актинові філаменти в війках у клітинах, що всмоктують. Аналог актину у бактерій MreB
У клітині є пул G актину і він повинен заполімеруватися, але цього не відбувається через тімозин. ТИМОЗИН блокує чендж аденілових нуклеотидів або не дає приєднатися до актину.
ПРОФІЛІН знімає тимозин і пускає актин у полімеризацію. Профілін може стимулювати обмін адф на атф.
Стабілізація актинових філаментів та з дестабілізації.
АДП кофелін робить доступним різання філаменту. Маркер розрізання.
Штучна стабілізація.
Цитохалазин. Метаболт прісних почв. Сідає на плюс кінець філаменту. З мінусу йде аналіз, з плюсу - збирання і подовження результат. При сидінні - розкидання філаменту.
Фалодін.
Родамін-фоладинова мітка.
Фрагментація актину. Фрагмін – ріже.
Білок гельзалін – теж ріже.
Механізм полімеризації актину.
Білки затравки або ініцеатори полімеризації ARP2 і 3 білки.
Етапи полімеризації актину.
1) Утворення затравок – тримерів. Ініціація збирання
2) Стадія елонгації. Зростання актинових філаментів до тремера псіроєднуються глобули
3) Тред мілінг + і – кінця. Через різну концентрацію глобулярного актину складання та розбирання переважає на плюс та мінусі. Скільки на плюс зайшло стільки на мінус вийшло.
Стабільно цитоскелет на основі меозинових філаментів.
Виявлення структурних антитіл:
1) Монокланальні антитіла до моноглиболярного актину
2) Беремо меозин і відрубуємо йому дві голови зі шматочком хвостика, залишається важкий меромеозин.
Обробляє фібрили. Декарування актину важким меромеозином.
Допоміжні білки мікрофіблі. Системи.
Зв'язок актинових філаментів із мембраною.
Білок вінкулін. Прив'язує актинові філаменти до клітинної мембрани.
Єрзін, мезин, радіксин.
2 – м'язовий
1 – нем'язовий
1) м'язові попер підлогу мускулатура хребет і безпів і гладкі м'язи безпів
Двоголовий
2) нем'язові всюди + гладкі м'язи безпів.
ДВОХГОЛОВИЙ або ОДНОГОЛОВИЙ.
Двоголові м'язового та нем'язового – традиційні меозини.
Одноголовий меозин – нетрадиційний меозин.
Меозин двоголовий м'язового типу. Меозин 2 здатний утворювати великі протофібрили.
Двоголовий нем'язовий = теж саме але протофібрили набагато коротші.
Одноголові меозини. = прив'язує пучок до мембрани у ворскінках. (поперек)
Одноголові меозини забезпечують
1) Переміщення актинових філаментів
2) Переміщення актинового філаменту від мінус кінця до плюс кінця
3) По актиновому філаменту за допомогою одноголового меозину з кальцієм та енергією АТФ пересуваються бульбашки з вантажем.
Нетрадиційні меозини.
Понад 15 класів.
Порівняльна читологія мікрофібрилярної цитології.
1) Хлоропласти. У хлоропластів актинове кільце (оточує) Орентує до джерела світла.
2) Актинове кільце, яке перетискає перетяжки. При розподілі клітин.
3) У епітеліальних клітин. десмосоми. Міжклітинні контакти. Актинові філаменти беруть участь в т.ч.
4)Сперматозоїди галатурії. У сперматозоїд акросома. Під акросомою фонд глобулярного актину (пул) коли рецепторні білки. Спрацювали починається вибухова полімеризація G-актину. Мембрана сперматозоїда випинається як член =) на основі філаментів. І протикає мембрану яйцеклітини.
5) мечехвости. Актинові філаменти спіральки. Але коли треба випрямити. І подовжується. (у сперматозоїдів)
6) Лістерія моноцитогенезу. Лістеріоз викликає. Фагоцитується фібробластом. Розчиняється оболонка фагосоми і потрапляє до цитоплазми. Вона є фактором нуклеації атинових філаментів. На її хвості починається утворюється актино філамент. Утворюється виріст. Його розпізнаю макрофаги та кусають його. І далі клітина за клітиною вона знищує кожну фагосому і робить там вп'ячування, на які накидаються такі макрофаги.
7) Трипоносома немає фібрилярного актину. Є глобулярної але мутації не дають полімеризуватися. У неї мікротрубочковий цитоскелет виконує всі ці функції.
Система мікротрубочок = тубуїнова система цитоскелета.
Головний білок тубулін. Мономірний тубулін
Діаметр трубочки 20 нм – 22 нм.
Гомолог тубуліна у пракороїт Ftsr бере участь при розподілі клітин.
Білок статмін зв'язується з тубуліновими димерами і не дає полімеризуватися. Фосфорилювання статміни знімає його з димерів.
Мікротрубочку може бути стабілізована за допомогою MAP-білка. (аналог тропоміозину)
катастрофи - дестабілізують мікротрубочку (розтягують на шматки протофіламенти)
Катанін - ріже мікротрубочки в області клітинних центрів.
ТАКСОЛ – стабілізує мікротрубочку (вона не розрізається)
Колхіцин, вінбластин, вінкрістін. Зв'язуються з кінцем мікротрубочки і сприяють її деполяризації. Чи не росте.
Процес поляризації мікротрубочки. Знали що у клітинному центреї
Головна властивість мікротрубочок – динамічна нестабільність. Розбираються збираються.
Стабільні системи цитоскелета = вії та джгутики
Базальне тіло, аксонема. 9х3+0 9х2+2
У тканинах мозку стабільні мікротрубочки. Стабільність мікротрубочки залежить від наявності тирозину на кінці трубочки. На кінці тирозин розбирається. У мізках без тирозину.
1) МОНОКЛАНАЛЬНІ антитіла до тубуліну
2) Обробка денеїном з аксомнем вії
map та тау білки
Вони утворюють вирости на трубочках. Забезпечують зв'язок трубочок. Зв'язок трубочок з іншими системами та органелами. Стабілізація мікротрубочок. Тубулін з мапом – легше полемеризується.
Тау білки. Вижна роль диференціації аксонів і дендритів. Є блокувати тау білки дендрити виробляються, а аксони немає.
Моторні білки і мікротрубочкові системи.
1) Дінеїни
1. Триголові (військово-джгутикові) до складу моторних ручок аксонем вій і джгутиків
2. Двоголові (цитоплазматичні)
2) Кінезини
Кислі кератини
2) Основні та нейтральні кератини
3) ДФКБ, перефірин
4) Нейрофіламенти (мікротрубочки в ЦНС) альфа-інтернексин
5) Білки ядерної ламіни (субмембранна мережа) під внутрішньою ядерною мембраною
6) Нестін-білок. У нейроепітеліальних стовбурових клітинах
^^ Головна функція опорно-каркасна. Інтеграція поверхневого метаболічного апарату
Тест на проміжні філамент - знаходять осередок пухлини (джерело)
СУБМЕМБРАННИЙ ЦИТОСКЕЛЕТ.
СПЕКТРИНИ еритроцитів та інших (на практиці)
НАДМЕМБРАНИЙ КОМПЛЕКС КЛІТИНИ.
Нейрони у культурі.
Якщо зробити нокаут білків клітинного матриксу, при диференціювання нейронів аксони в зоровий нерв не сплетуть. (багато нейронів, їхні аксони разом не сплітаються в зоровий нерв.)
Надмембранний комплекс
1) Глікокалікс = вуглеводні хвости
2) Надмембранні домени мембранних білків
3) Молекули клітинної адгезії
а) ціл-ціл взаємод
б) цел-матрикс взаємод.
4) Міжклітинна речовина (клітка стінки грибів, кутикула, рослин, міжклітинників)
5) Ферменти пристінного травлення
1) Білки яких прикріплюється клітина. Білки позаклітинного матриксу – екстрецелюлярного матриксу.
Фібронектин, ламінін, тромбоспандин, колагени.
2) Білки плазматичної мембрани, за допомогою яких клітини прикріплюються або до клітини або до матрикса.
Фібронектину.
1) Розчинний фібронектин (гепатоцин печінки) зв'язуючись з фібрином регулюють гомеостаз.
(У нього немає ЦЕ домену)
2) Нерозчинний. Фібробласт продукується. Є Це домен. У нього RGD послідовність, яка розпізнається інтегриновим рецептором на поверхні фібробласта.
Гомодімер, два однакові ланцюги. Є сайти зв'язування з гепарином, колагеном, актином, ДНК, з поверхнею бактерії, та компонентами позаклітинного матриксу пухкої сполучної тканини.
Облі форми фіброніктин кодуються одним геном. Різні білки = у результаті сплайсинг.
Багато виробляється під час ербріогінезу.
Фібронектин впливає диференціювання клітин. Без нього фібробласти не синтезують колаген.
Гладком'язові клітини втрачають скорочувальний апарат.
Аксони втрачають здатність до закономірного спрямованого зростання.
Кальцій залежний.
1) Кад-гейни
2) Інтегрини
3) Селектини
Незалежні білки кальцій
4) Імунногоглобуліно подібні білки.
Гомоцильна, гетерофільна, лінкорна.
Ціл-матрікс.
Гетерофільне, лінкерне.
У період ембріогінезу та постанатального розвитку синтезуються молекули різної клітинної адгезії.
Кодгеріни.
Тимчасово:
Гомофільна взаємодія, у присутності кальцію.
Постійно.
ціл-ціл, гомофільне, з кальцієм. У складі десмосу.
кодгерини не беруть участь у запозиченнях клітина-матрикс.
Чим більше кальцію, тим більше кодгеринів інтегруються один з одним. Багато кальцію – міцніша взаємодія.
Кодгерини 1типу = цитоскелет 1 типу
Кодгерини 2 типу = цитоскелет 2 типу.
Бетта катенини можуть відокремлюватися від (альфа та гама) і дифундуватися в ядро і впливаючи на генорегуляторні білки, запускаючи транскрипцію = клітинну відповідь.
Мало актина = бета охудит, експерсія генів, тюнь, тюнь.
Кодгерини класу Е = епітеліальні клітини
Кодгерини П = гранули кров'яних платівок, плаценти
Кодгерини Н = нейрони, клітини кришталика, скелетна та серцева мускулатура
Кодгерини М = під час РОЗВИТКУ поперечно-смугастої мускулатури.
Інтегри.
У системі тимчасових міжклітинних контактів.
взаємодію з імунолуполінами.
Гетерофільні взаємодії.
сел-сел тимчасово ^^
постійного немає
цел-матрикс фокальний контакт (фібронектин)
цел-матрикс (постійний) напівдесмосома.
На основі інтегринових білків комплекс сполучних білків, які забезпечують полімеризацію
Організація селектинів.
Ціл-ціл (постій) не беруть участь
цел-матрикс (постій) не беру участь
цілий матрикс (тимчасових) не беруть участь
Тільки ціл-ціл тимчасові. Ролінг нейтрофілу по ендотелію. Відповідальні за короткочасні взаємодії. Гетерофільне. Ліганди для селектинів = вуглеводні хвости білків/ліпідів.
Л – селектини Лейкоцити з ендотелієм, міграція лейкоцитів у тканинах лімфатичного вузла
Е – селектини = на поверхні ендотелію
П = поверхня тромбоцитів та ендотеліальних клітин.
Лектини. = глікопротеїни. З рослинних клітин, проротськи бобових. Спорідненість до спецефіч олигосахаридма.
Фітогемаглютенін, конкованалін А. Чи є ці лейктинами обробити клітини, це викличе мітогенний ефект = мітоз.
Реакція РБТЛ.
Лімфоцити перетворюються на лімфобласти. Йде конденсація хроматину і запускається розподілу лімфобласта. Лімфоцит = лімфобласт = плазматичні клітини (каскад)
Мембранні
Секретовані
На поверхні бактерій, грибів, вірусів. Прообрази імуноглобулінів.
Лектинові рецептори на поверхні макрофагів селезінки розпізнають патологічні цукру на поверхні еритроцитів. (при старінні наприклад еритроциторв понад 120 днів)
Незалежна адгезія кальцій
Імуноглобуліноподібна адгезія.
Гомофільне.
Або ярмо лайк із інтегринами.
Виками лейкоцитарно – ендотеліальна взаємодія.
І кам 1,2… Т-клітинна ендотеліальна взаємодія.
а) Тимчасове: кодгерин-кодгерин (кальц), інтегрин (альфа-бетта) з імуноглобуліноподібним (кальцій залежні) Іге лайк-іге лайк (без кальцію)
б) постійне:
Щільні (ізолюючі контакти) під мікроворсинками. Білки сімейства оклюдини та клаудини. Як шашечки у таксі =) по 4 на кожній мембрані транс сегмента, що входять одна в одну. Як руки зчеплені.
Десмосоми
1 точкові 2 оперізуючі (у мембрані кластеризуються кодгерини, середовище в матрегсі десмоглію) Десмогліїни та десмоколіни, різні види котгеринів які взаємодіють один з одним. У цитоплазмі кожної з клітин працюють білки класторезаторів котгеринів.
Платоглобін, десмоплакін. 3 для безп септальний десмосоми в одній мембрані інтегральний білок, в іншій теж, між ними мукополісахаридний прошарок Саме ці контакти попередники щільних контактів
ПЛЕКТИНИ. Що за хуйня.
Хімічні контакти
Плазмодесми.
Нексуси. В одній клітині 6 конексинів утворюють один конексон і така хрень на іншій клітині.
2) Клітина-матрікс
Субрат для клітини – фібронектин.
Філоподії та ламелоподії для обмацування субстарату. Клітина сідає на субстрат окремими частинами, а чи не всім пузом, точки дотику = фокальні контакти. У мембрані кластеринг інтегринів, (альфа-бетта) Талін, вінкулін, тензин, паксилін, ФАК (кіназа факальної адгезії)
а) тимчасове (фокальний контакт)
б) постійне (напівдесмосома)
У базальній мембрані колаген, ламінін, на мембрані сидить жпітеліальна клітина.
Кластер інтегринів з'єднує базальну мембрану та клітину. Зав'язка на проміжні філаменти у клітини з інтегринами та базальною мембраною.
Метаболічний апарат клітки.
Компартменталізація.
У клітці пул суб'єдениць рибосом.
Велика 60S
Загалом 80S
рРнк - 18S, 28S, 5, 8S 5 S + білки
Цитозольні рибосоми / прикріплені рибосоми (сидять на ЕПР)
Як тільки рибосоми закінчують свою діяльність субодиниці розпадаються.
Коли трансляція починається, білок рідко сам сколюється (тільки короткі) складають білки-шаперони (фолдинг)
Якщо шаперони попрацювали і білок не склався, шаперони можуть його розплестити і повторюють його, якщо знову не виходить, то йде деградація білка.
При термічному впливі на клітині, йде пуфінг – випетлювання окремих участь і йде синтез білків теплового шоку = хед шок протеїнс. = вони ж стрес білки. Синтез їх при тиску, окислювачах, важких металах. Водночас і за нормального життя вони теж синтезуються.
Гідрофобні ділянки білків вилазять при термічній обробці (оголюються назовні) ці ділянки обробляють білки теплового шоку і за рахунок АТФ роблять "масаж"
Шаперони:
1) Перешкоджають неправильному складання білків
2) Розплюють білки (анфолдинг)
3) Працюють і при синтезі білка та після трансляції.
4) Здійснюють контроль транспортування білка до необхідної органели
5) Беруть участь у опосередковому ендоцитозі.
Шаперної hsp 70 (працюють поодинці)
Шапероніни hsp 60 (укладаються в бачонко образний агрегат з кришечкою
Працюють за рахунок АТФ
У 15% випадків спочатку працюють hsp 70, апотом hsp 60
У 80% випадку працюють лише шаперони.
Локалізуються в ЕПС, матриксі деяких органел (хлоропласти, мітохондрії) цитозоль.
Принцип роботи шаперонінів.
Транспортні потоки.
іРНК із ядрища в цитозоль.
Малі та великі судоминиці рибосом об'єднуються.
у кожного білка є сигнальна послідовність, якщо сортувальний сигнал означає – білок ядра, білок цитозолю, білок хлоропласту/мітохондрію, периксисом, деякі лізосом. Значить, трансляція йде до кінця. І рибосом буде вільною (цитозольною).
білок, ЕПС, секрет, Гольджі, Лізосом, плазматичні мембрани. ТО накладається арешт на елогацію, рибосома пересідає на ЕПР і трасляція йде на ЕПР. Після трансляції суб'єдиниці розходяться.
Є три основних види транспорту білків
1) ядерний плазмотичний транспорт. Білки йдуть у стан складеному.
2) Посттрансляційний транспорт у мембранні органели (теж перша історія) Мітохондрії, хлоропласті, периксисоми
3) везикулярний транспорт. До трансляційного перенесення білків на епс і потім вже везикулярний транспорт білків через ЕПС та Гольджі (обов'язково)
Білкове сортування.
Кожен білок має власну адресацію.
1) Сигнал у білковій молекулі (куди йти)
2) Рецептор в органелі, (пізнає сигнальну послідовність) або білок човник, який дізнається про сигнальну послідовність.
3) Система транслокації білка у мембрані органели (транслоком)
4) Джерело енергії.
Сортувальні сигнали:
1) Сигнальна послідовність. На Н кінці від 15 до 60 амінокислот.
2) Сигнальна бляжка (сигнальний петч) кілька сигнальних послідовностей за структурою, після фолдингу ці послідовності укладаються поруч – сигнальна бляжка.
3) Сигнальні якорі. (один або багато) = трансмембранні домени = сигнальні якорі (наприклад білки-канали) Зверху стартує сигнал (зверху мембрани) знизу стоп трансфер. На кожній трансмембранній ділянці.
4) Сигнали утримання білка = ретеншень сигнал. Білок залишається всередині органели і не йде нікуди (ЕПР, гольджі) КДЕЛЬ в епс.
5) Дестракшен бокс = район деструкції, коли білок фолдований, дестракшен бокс прихований. Як тільки білок складається правильно дестракшен бокс оголений.
Деградація білків. Будова протеосом.
Не лише лізосоми, а й протеосоми деградують білки.
Спочатку вважалося що у протеосомах приходить деградація лише циклінів.
Після цього зрозуміли, що більшість ендогенних клітинних білків – у протеосомах деградуються.
А в лізосомах, білки з-за.
Але власну мітохондрію жере, наприклад, лізосома.
Протеоси. 26S у неї 2 кепи. (2 шапочки) вагою по 19s, але імунно протеосоми, презентація вірусних антигенів, у них кепи 11s. Під кепами АТФзне кільце, між ними 4 кільця по 7 суб'єдениць. Вся ця частина кропі кепів = 20s
Дестракшен бокс розпізнається убікветинами. Для цього працюють 3 види ферменту
Е1 = консервативні = убіктивін, що активують
Е2 = варіабельні 3 типи: конюгуючі, приєднують один друг Е1 = убеквітний дерево
Е3 = убіквітін лігуючі розпізнають бокс.
Кришка відкривається (кеп) атфазна основа знімає убіквітін, відбувається анфолдинг білка, подача в камеру, із закриттям кепа, після цього включається протеазна активність бета кілець. Поступово відрізають амінокислоти. І викидають короткі пептиди або амінокислоти. Поруч амінопептидази, які догрязають пептиди до амінокислот.
В імунопротеосомах теж саме, але там пептиди в 10-12 амінокислот з кепа хапають переносники, і підтягує до шЕПС де чекають на МНС1, а в мембрані абц транспортери тап 1 і тап2. І посадка на молекулу МНС1 потім на гольджі потім пляшечку, потім презентація лімфоцитів.
У протеосомах деградують
1) Неправильно складені білки
2) Пошкоджені білки
3) Надлишок непотрібних білків
4) Неправильно хімічно модифіковані білки
5) Цикліни
Гладка (агрунлярна Труокчі, бутулярна будова, одна мембрана, що переплітаються. Біосинтез мембранних ліпідів, гормнів (тироїдних) детаксикація шкідливих речовин – цитохром п450, депо кальцію
Шеровата (гранулярна)
Рибосома. Поїхала трансляція. Синтезується сигнальний пептид.
Сигнальну послідовність розпізнає SRP - частка розпізнає сигналу. 11s у ній 7s РНА та білків який працюють попарно, 9 та 14 кда + 68 та 72 кда +19 та 54 кда. Часто називають SRP 54. Тобто у ній 6 білків
54 зазвичай пов'язаний з ГДФ. Вся ця штука розпізнає сигнал. ГДФ змінюється на ГТФ. Арешт на елонгацію. Трансляція завмирає. Весь цей комплекс причалює до шорсткої ЕПС. Там люмен. І білковий комплекс – транслок. Рибосомка сідає на транслоком.
Бетта субодиниця у мембрані, альфа на беті у плазмі. = УРП рецептор. Він важить 72 КД. На його альфа субодиниці ДДФ. Як тільки цей комплекс розпізнає срп, гдф йде в цитозоль з альфа субодиниці і сідає гтф. Рецептор через альфа взаємодіє з 54. (Якщо теж гтф) Як тільки на обох місцях гтф працює фактор GAP йде гідроліз ГТФ в обох місцях. Рибосома причалює на транслокону і сідає на ЕПС. Шоперони супроводжують. Далі йде дисоціація срп частки. Срп рецептор йде в мембрану. Арешт на елонгацію знімається.
Транслокон = білковий комплекс, що відповідає за перенесення білків всередину епс. Складається з кількох білоків
SEC 61 SEC 63 та інші. 3, 4 білкові комплекси які складаються з 3 трансмембранних доменів. Функціонують в ідеї двох половинок ЕПС.
Транслокон робить
!) Розпізнає мішень (рибосоми) поліпептидного ланцюга
2) Зв'язування рибосоми та її орієнтація на транслоконі
3) Вбудовування елонгованого ланцюга
4) Транслокація та пауза у транслокації
5)? не відомо транслокону чи ні. Додавання ліпідів до синтезованого білка.
6)? додавання ДПІ якоря до синтезованого білка (інозитоловий)
7) Глікозилювання = приєднання вуглеводного дерева
8) Робота сигнальних пептидаз щодо відрізання сигнальних послідовностей
9) фолдинг (складання)
10) Контроль за проникністю транслокону
11) Фінальний фолінг та вивільнення білка
12) Контроль якості. Контроль за довгим елонгованим ланцюгом і за придбанням білком необхідних модифікацій.
13) Ретротранслокація білка та послід деградація.
Транслокон = білковий комплекс. Там закривалка. Схоже на канал. Туди сідає рибосоам
Срп йде, канал відкривається іде трансляція.
Транслокація білків до ЕПС.
1) Якщо білок просвітний
2) Якщо білок мембран асоційований (сингал спе)
3) мультиспен білки. Йде трансляція на мембрані епс, білок у мембрані, там стоп трансфер. Далі ділянки зі стопами та стартами
Модифікації білків в ЕПС. Щойно з'явилася сигнальна послідовність і білок пішов. Котрансляційні модифікації = утворення дисульфідних зв'язків це робить ізомеразу дисульфідних зв'язків = вона просвітний резидент.
2) Глікозилювання. Глікозидази та глікозилтрансферази = резиденти епс
3) Складання (фолдинг) шаперони. Усередині епсу роблять BiP білки.
4) необов'язкова Модифікація додавання ДПІ (якір)
5) необов'язкова модифікація додавання ліпідів
Білки, які постійно присутні в мембрані або люмені епс = резидентні білки.
Резидентні білки мають ретеншен сигнал = сигнал утримання. Для просвітних резидентів це сигнал KDEL. Для мембранних резидентів = KXKX
Поруч із транслоконами 2 резиденти = кальміксин, кальретикулін. (кальцій зв'язуючий)
Як тільки на синтезований білок навішується вуглеводне дерево, кальмексин пов'язує білок лептиновим зв'язком. Кальмексин - синтезований білок (за вуглевод) Прихоплює його.
Якщо білок косичний то він переважується на кальретикулін і там анфолдинг, деглікозилування і заново фолдинг, гліколізування якщо ура = то прибл. Сигналь на вивільнення.
Якщо ні то після того як рибосома пішла, транслокон відкривається і через спеціальну субодиницю, що відповідає за ретротранслакейшен, гівно білок вкидається в цитозоль ЕПС і там убіквітини валять у цитозолі епс там сидять протеосоми. ERAD система
Глікозилювання білків. Усі білки
n-глікозилювання = починається в ЕПС і закінчується в гольджі, або повністю в ЕПС. Підвішеня аспарагіну до nh2 груп.
О- глікозилювання приєднання до бічних ланцюгів він угруповань серину та треоніну. Зазвичай відбувається у гольджі.
1) Вуглеводи глікокаліксу. Міжклітинна комунікація рецепція
2) Глікозилювання необхідне у фолдингу.
3) Стабілізація молекули білка після трансляції.
Н-глікозилювання котрансляційно йде (разом)
О-глікозилювання пострасляційно.
Глікозилювання білків в ЕПС намальовано.
Апарат Гольджі. Варіанти організації
1) Цистернальний = цистерни + бульбашки
2) Тубулярний = трубочки + бульбашки
3) Везикулярний = великі бульбашки + бульбашки.
ІН вітро.
Цистерни взаємодіють між собою. + обов'язково бульбашки між цистернами.
Три потоки білків через гольджі
1) Лізосомальні гідролази. Синтез на ЕПС і проходять через Гольджі (усі клітини)
2) Потік білків та ліпідів до плазматичної мембрани – конститутивна секреція. Йде без особливих сигналів (всі клітини)
3) Тільки секреторних клітин. Регульована секреція. Регуляція – через концентрацію кальцію.
Транспорт через бульбашки-човники. Між кожною цистерною.
Висхідний транспорт (епс – гольді – цистерни гольджі) – антероградний.
Поворотний транспорт із будь-якого відділу Гоольджі. – ретроградний
Матрікс апарату гольджі. Цитозоль апарат гольджі там особливі UDF – активований цукор
1) Закінчення глікозилювання (функції)
2) про-глікозилювання.
3) Роситетна клітина - формування клітинної стінки.
4) Модифікація (фосфорилювання) лізосомальний гідролаз. Проходять щаблі фосфорилювання
5) Сульфатування деяких білків
6) Протеоліз деяких білків
7) Остаточний фолдинг тих білків, які не встигли скластися в ЕПС (недоложились)
8) Утворення первинних лізосом.
Посттрансляційний транспорт лізосомальний гідролаз.
ЕПС з рибосомами -> трансляція
У цис гольджі нетворк і в цис цистернах йде остаточна модифікація гідролаза.
Є лізосомальні захворювання накопичення. Понад 40 хвороб. Мутація у гені манозо-6-фостфатного рецептора. Або мутація у лізомальних гідролазах.
У першому випадку лізомальні гідролази йдуть іншим шляхом і секретуються з клітини.
У другому випадку лізомальні гідролази не працюють.
В результаті лізосоми заповнені неперетравленими субстатами – інлюжені клітини (включення) – хвороби накопичення неперетравлених залишків.
2 гіпотези організації апаарату Гольджі
1) Гіпотиза стабільних компартнментів (апарат Гольджі складається зі стабільних цистерн і мереж і посередники –бульбашки)
2) Гіпотеза дозрівання. Усі цистерни можуть дозрівати і переходити одна до одної. Пухирці епс, дають цис, потім міді, потім транс, потім бульбашки.
Наявність цистерн порятунку (тубулярно-везикулярний кластер) – не завжди. Певне залежить від інтенсивності синтезу.
У ЦИС відділах фосфорилювання лізомальних гідролз, і видалення маноз у деяких гідролаз
У медіальному відділі видалення маноз та видалення GlcNAC
У транс відділах додавання галактоз і н-ацетилнейрамінової (сіалової кислоти)
в мережі проходить сульфатування деяких білків і розподіл за трьома 3 потом.
Глікозилювання білків в апараті Гольджі.
На виході з Гольджі можливі 3 варіанти організації 3 манози + 2 GlcNac = константа.
1) 2 GlcNac 2 Gal 2 Nana + const
2) Аспарагін на ньому + const + (гібридний варіант)
3) Аспарагін + конст + 6 маноз
Етапи утворення складних цукрів.
Аспарагін + п'ятичленний кор + зверху 5 маноз. (стартовий варіант з ЕПС) 1) Монозидаза 1 видаляє 3 маноз = аспарагін + п'ятичленний кор + 2 маноз зліва і 0 праворуч. 2) 1 УДФ активований GlcNac (glcNac – трансфераза) = п'ятичленний корінь на аспаргіні, 2 манози зліва та glcNac встає праворуч
3) манозидаза 2 видаляє 2 манозки зліва. = аспаргін + кор +GlcNac 4) 1 UPD GlcNAc – трансфераза 2.
в результаті аспаргін + кор + GlcNac + GlcNac. Це медіальні відділи
У транс відділах
5) 2 udp активовані галактозки (галактозил трансфераза) = 5 членний кор на аспаргіні, там 2 GlcNac на них сідають дві галактози (Gal) 6) трансфераза сіалових кислот садить 2 нана. (н-ацетил нейромінові кислоти)
Гліколіпіди (цереброзиди і гангліозиди) Цераміди – гладка епс а апарат гольджі навішує дерева)
Транспорт білків у мітохондріях.
Синтез більшості мітохондріальних білків на вільних рибосомах. Сигнали мітохондріальної сигналізації. (кілька сигналів на кілька мембран мітохондрій) шаперони розпізнають сигнали
Не сплетені білки подаються до ділянок де обидві мембрани дуже близькі (внутрішня і зовнішня)
Транслокатори внутрішньо ембрани (ТОМ) (міжмембранне) та транслокатори (ТИМ) зовнішньої мембрани (матрікс)
1) Сигналь = мітохондріальний
2) 2 сигнали = один на одну мембрану, жовтою на другу
3 сигнали
Трансфер білків перексисоми. = Одномембранна органела. (Подивитися зелений навчальні)
Перексисом = окислення. Усередині неї перекис водню = окиснення. Каталаза дає воду та кисень.
Багато перексисом у нирках та печінці.
Перексисоми діляться перетяжкою. Ферменти формують кристалоїд на електронках.
Рибосоми цитозольні синтезують білки. PTS – сигнал на кінці білків перексо.
Шаперони фоллдують білки з ПТС. Білки човники розпізнають – пероксини. Per 5 per 7 вони доносять цей комлпекс до перексисоми. У перексосом є рецептор до пероксину. Рецептор розпізнає через спеціальний транслокон – перексисом (8 білків) весь комплекс пероксинів і білка надходить у матрикс перексисоми. Білок залишається там, а човник знову повертається до цитозолі.
Молекулярні механізми везикулярного транспорту у клітці.
1) Донорний компамент (відпочковується)
2) Транспортний контейнер (бульбашка або тубула)
3) Актцепторний компартмент (сприймає вантаж)
4) Повинні бути мікротрубочкові рейки або мікрофіломенти
Вантаж має бути обраний. Для цього у білків сортувальні сигнали.
2) Треба сформувати контейнер (везикули або трубочки) для цього потрібні адапторні білки, які будуть пізнавати рецептори і потрібні білки опушення.
3) Треба транспортир бульбашка динеїніни, нетрадиційний міозин
4) Впізнавання мішені. Тетаринг факторів. (Фактори далекого зближення)
5) Причалювання до мішені (докінг) або заякорювання
6) Злиття з мішенню (фьюжен)
Білки – злиття забезпечують докінг та фьюжен
2 основні шляхи везикулярного транспорту.
Білки опушення та адаптерні білі.
Опушення
Клатрін 70
Коатомерні білки = Коп білки. (у районі епс та Гольджі) 80роки
90 роки Копи 1 та Копи 2
У районі початку 2000. Знайшли кавеолін (кавеолінове опушення (холестроловий транспорт)
Клатрін. Структурна одиниця 3 скелеон. 3 ланцюги по 190кДа (важкий) = 3 легкі
Білки складання клатринового опушення (атф нада) (полімеризація) розполімеризація = атфаза, що роздягає, знімає клатрин.hsp 70
Посередній рецепторами ендоцитоз (знайшли клатрін)
Кінцевий відділ мережі гольджі (там клатрини) при кінцевому дозріванні бульбашки.
Адаптерні білки (адаптини) відкрито 4 класи адаптерних білків AP 1 2 3 b 4
Ap 1 в нетворі гольджі. Ап 2 – транспорт, що йде з рецепторами від плазматичної мембрани.
2 важкі ланцюги. Альфа та бета. Кожний по 100 Кда + один середній ланцюг 50 Кда + один малий ланцюг = дельта ланцюг. Вона важить 17 кДА. Середній ланцюг дізнається сортувальною послідовністю.
Далі білок динамін відокремлює транспортний контейнер від мембрани.
У шепс є ділянки без рибосом - зони виходи
сортування у гольджі
1) На основі сигнальних послідовностей
2) на основі петчів (бляшок)
3) за фізико-хімічними властивостями – ліпідо та білки
Екзоцитоз.
ТГН (нетворк)
1) Лізосомальні фермети (гідролази)
2) Констутивна секреція = потік білків і лпідів, гліко, у мембран-асоційованому стан, відбувається у всіх клітинах, відбувається постійно і не залежить від сигналів
3) Регульована секреція. Секреторні білки, в секреторних клітинах, в порожнині пухиркерв, відходять бульбашки опущені клатриновими бляшками (петчами) для регуляції посадки опущення потрібна ГТФа фаза ARF1 Клатриновий петч відходить а всередині секреторний продукт ущільнюється і утворюється сплатний пухирців, v і t SNARE ;lth;fn uhfyeks кальцію активує білок аннексин, активація СНАП та Н + включення RAB та викид вмісту за межі клітини.
Ендоцитоз. Буває різний. Види ендоцитозу
1) Фагоцитоз
2) Пінцоцитоз
3) Посередній рецепторами ендоцитоз
4) Трансцитоз.
Опосередкований рецепторам (клатриновий ендоцитоз)
Рецептор – ростовий фактор
Рецептор – гормон
Антиген – антитіло
Найважливіша властивість цього транспорту – спецефіність.
Гетерофагія (погощення сусбтсртів з поза) та автофагія (поглинання власних відпрацьованих структур)
Мітохондрія наприклад.
г ЕПС або
Намотуються навколо мітохондрії автофагічна вакуоль (зливання з лізосомою)
Лізосомальні ферменти в більшості утворюються в ШЕПС і далі в Гольджі
Деякі ферменти синтезуються (апінопептидази) сигнал KFERQ на вільних цитозольних рибосомах.
Шаперони фоллдують білки з таким сигналом і цей коммлпекс впізнається рецептором і далі відбувається занурення всередину транслокону.
Лізосоми можуть захоплювати деяких білих із цитозолю самостійно (ферменти)
Фагоцито та піноцитоз.
Фагоцитоз - поглинання часток досить великого розміру. Поглинання за допомогою рецептора. Але не специфічно.
2 моделі фагоцитозу
Псевдоподії. Контакт фагоцитуреної частинки та мембрани на повну. А-ля блискавка.
Піноцитоз = дрібнодисперсних частинок або рідких компонентів. Може без рецепторів. = неспецефічно.
Піноцитозні канали із піносомами.
Трансцитоз (діацитоз) поглинання на апікальній частині клітини. Транспорт без зміни на базальну та вивільнення з клітини.
Клітинний цикл. Мітоз.
Етап життя клітини від одного поділу до іншого
Інтерфаза.
Г1 = 2n2c = постмітотичний, пресинтетичний. 30-40% життя клітини
З = 2n4c синтетичний період. 50% життя
Жг2 = 10% постсинтетичний (премітотичний)
Розподіл клітини.
Пряме (амітоз) Розподіл без цитокінезу. Гепатоцити
Непряме. Мейоз. Редукційний поділ.
В ембріогенезі. Клітинний цикл = s -> Мітоз. Інші стадії проходять швидко.
У ж1 зростання клітини та встановлення дорослого ядерного та цитоплазматичного співвідношення. Увелч біосинтетичний процеси, трасляція та транскрипція, сигналізація, секреція і т.д. Життя клітини.
Г0 термінальне = кардіоміоцити та більшість нейронів (надовго в ж0)
У ж0 транскрипція, трансляція відбувається на середньому рівні (стабільно, не інтенсивно) у ж0 розмір менше, ніж ж1. Розмір ядра трохи менше, хроматин трохи більше конденсований, хромосом менше. РНК є меншою. З ж0 клітина може вийти далі в цикл.
ЧЕК поінти у циклах.
Мітоз. Метафазний чек поінт. Ж1. С. ж2. Ж1 чекпоінт. Ж1С чекпоінт – на переході. Ж2 чекпоінт.
Біохімі система контролю проходження кліт циклу.
ж1 чекпоінт = наскільки клітина зросла та перевірка органоїду.
ж1с = реплікація або ж0. Перевірка для цього
Ж2 = перевірка на розриви ниток, репарація ДНК. Перевірка перед стартом мітозу.
Регулювання клітинного циклу.
Циклін залежні кінази CDK.
Білки цикліни
Комплекс цикліів та їм відповідних кіназ. За життя клітини. За життя є комплекс, при переході з фази в фазу, відбувається дисоціація комплексу. Інактивація циклін залежних кіназ через дефосфорилування
Убеквентинується циклін
цілий дивіжен сайкл – гени. Ці гениих експресія флуктурує
Ж1 період. СДК дельта тип кіназів 4 тип
Ж2 другого типу кінази
бета тип циклінів. 8 типи
Розподіл клітини.
Прометафаза
Метафаза
Анафаза а
анафаза б
Все що вище за каріокінез
Теловаза
З тілофазою разом йде цитокінез.
Анафаза а – рух хроматину до поюсам.
Профаза метозу.
Хроматин компактизується у хромосомах. Укладання. Різке менше транскрипційної активності. Інактивація ядерця. Під ядерною оболонкою фосфорилюється білки ламіни. Ламін Б залишається пов'язаний з ядерною оболонкою. А ядерна оболонка фрагментується на бульбашки. Гольджі та епс теж фрагментуються на бульбашки
Прометафаза.
На основі цитоплазматичних мікротрубочок відбувається дрейф здвоєних хроматид, за допомогою моторних білків йде переміщення хронічних хроматид по мікротрубочках, ядерної оболонки вже немає. Дрейф мікротрубочками до полюсів, як тільки трубочки доходять до клітинних центрів, вони перевертаються і за рахунок зростання нових мікротрубочок починають виштовхувати на центр.
Метафаза.
На полюсах 2 клітинні центри. (немембранні органели
2 перпендикул центріолі. 9 триплетів по перефірії та 0 у центрі. А Б З трубочки. А = 13 рядів тубулінів. Б і З по 15 тубулінів.
А та Б = бета тубулін. З = дельта тубулін.
Білки центрини
Центріолярне фібрилярне білкове гало з тонких філаментів біля центріолі. Від цього голо відходять мікротрубочки. На основі материнської формується нова центріоль. А на базі дочірнє відбувається утворення нової материнської. Це відбувається в період S.
У районі материнської, гама тубулінові кільцеві комплекси – затравки на утворення мікротрубочок веретена.
Астральні мікротрубочки = у різні боки.
Міжполюсні мікротрубочки = від полюса до полюса, але не до кінця.
Хромосомні (кінетахорні) йдуть до кожної із сестринських хроматид.
Треба дати, потрапити та правильно рециптуватися.
Хромосоми в екватаріально = мітофазна пластинка. Чопоїнт. ЦДК та циклінів. Руйнування ядерної обочки, компактизація хромосом, складання веретена поділом
При переході з мети в анни. Починає працювати апц/с убеквітінізація цикліну комплексу та протеосомна деградація. Перехід у анафазу А.
В області первинних перетяжок хромосом формується кінетохор.
Ядро – компартмент відділення спадкової інформації з решти цитоплазми.
Компартмент відділений подвійною мембраною.
І в ядрі можна виділити
Ядерну оболонку – 2 мембрани
Хроматин
Каріоплазма
Білкові тіла.
Ядерний білковий матрикс.
Ядерна оболонка 2 мембрани, вони різноякісні.
Зовнішня – з рибосомами і вона переходить у шЕПР
Внутрішньо асоційовані з білками щільної пластинки (ламінами)
Ці дві мембрани зливаються у сфері корового комплексу.
Ядерна оболонка може утворювати вп'ячування або інвагінації - збільшення площі. (інтенсифікація транспорту)
Просвіт між двома мембранами – перинуклеарний простір.
Його обсяг збільшується, якщо розростається зовнішня мембрана. У цих здуттях знаходяться різні включення (наприклад гранули крохмалю, ендобіонти БАКТЕРІЙ! %)
Структура ядерних пір - консервативна у всіх еукаріотів.
Модельний об'єкт ядра – ооцити жаби ксенопус.
Кількість пір динамічна. Інтенсивний синтез – пір багато. Синтезу мало – пір мало.
Ядерно-поровий комплекс являє собою 3 кільця, які одягнені на одну вісь – коаксіальна кільця
У центрі – петлеві доменти, які утворюють сплутаний клубок, у момент проходження вантажу цей клубок розплітається та сприяє проходженню вантажу.
Пора із білків нуклеопаринів. Близько 30 нуклеопар у дріжджів та до 100 у хребетних.
3 класи нуклеопаринів:
1) переферичні білки пов'язані з вигнутими філаментами або цитоплазматичним кільцем, у них є бета-пропелер і вони часто несуть олігосахариди. Якщо ми обробимо живу клітину лектинами, то блокується транспорт через ядро
2) Нуклеопарини мають великий трансмембранний домен, вони заякорюють поровий комплекс у мембрані.
3) Нуклеопарини які несуть FG повтор (феніаланін і гліцин) ці повтори їх близько 40 створюють треки (рейки) з ними зв'язуються білки переносники і завдяки цьому зв'язуванню здійснюється транспорт вантажу. Переносники можуть використовувати одні й самі нуклеопорини. Там ціла серія звівань з FG повторами.
До білків ламіну заякореним на внтрен мембрані кріпиться хроматин.
Робота пор залежить від концетрації кальцію. За багато - відкрита пора. При мало - закрита.
Антитіла до нуклеопаринів – зупинять весь транспорт.
Ядерний цитоплазматичний транспорт дуже інтенсивний. Понад 1 млн макромолекул транспортується. За секунду.
Білки, які мають розмір менше 45кДА, здатні вільно дифундувати між ядром і цитоплазмою, причому ця дифузія не порушується навіть при зниженні температури до 4 градусів.
Це пасивна дифузія.
Молекули більше 45кДа для таких молекул температура має бути вище 4 градусів, це енергозалежний процес і має бути дотримано.
Імпорт (шлях у ядро)
Експорт (з ядра)
Білки переносники – імпортини. Експорт – експортини. Потім ці білки об'єднували в одну групу - кареоферені.
3 умови транспорту. Імпорт.
1) Білок, який повинен потрапити в ядро, повинен нести сигнал ядерної сигналізації.
2) Необхідна присутність кареоферину (імпортину)
3) Має бути градієнт концетрація малої ГТФази Ran
Градієнт RAn гтф та гдф потрібен для того, щоб каріоферини могли вилізти назад і могли повторити цикл.
Яз ядра ооцитів ксенопуса виділив білок нуклеопзамен, цей білок пентамер і має множинний сигнал ядерної ігналізації, якщо відрізати цей сигнал, то нуклеоплазмін в ядро не попадає. Якщо цей сигнал пришити до білка, якого нічого робити в ядрі, то все одно білок полізе в ядро.
Метод імунно голд. Мітити золотом сигнальні послідовності.
Сигнал ядерної сигналізації не ВІДРІЗУЄТЬСЯ, на відміну від інших сигналів.
При розборі ядерної оболонки при мітозі, 2 клітини і можливо білку доведеться знову подати в ядро, а сигнал у нього вже пришитий і так - упсих.
Кареоферин бета 2, сигнал та імпорту та експорту.
бета 3 та бета 4 – тягають рибосомні білки.
Експорт. Вперше спостерігали. Експорт мРНК на продукті транскрипції слинних залоз комах.
транспорт МРНК. Щільно повернута стрічка, розгортається одним кінцем і пролазить через пору. Вперед іде 5 штрих кінцем. На 3 штрих кінці тимчасових контакт з нуклеопаринами кільця і до кінця тримає задній кінець в ядрі, до кінця йде перевірка чи правильний транскрипт вийшов.
Ця РНК має бути пов'язана з білками, що здійснюватимуть транспорт – експортини, ці білки несуть сигнал експорту. Все ще потрібний градієнт Ran GTP. Тобто на РНК сидить і Ран ГТФ та білки експотини.
Білки човники з сигналами і імпорту та експорту.
Білки можуть вилазити на РНК (верхом на свині) білок без сигналу та пов'язаної з РНК транспортується до цитоплазми).
Білки гістонові та негістнонові.
Розрізняють два стани хромтаїну.
Еухрамотин – трансприц активний
Гетерохроматин -компактинний і неактивний.
Гетеророматин – конститутивний, завжди компартезований і ніколи не бере участь у транскрипції, і факультативний гетерохрамтин, який включається в транскрипцію.
Конститутивний хроматин становить до 15% у геномі людини та до 35% у геномі плодової мушки. Там високо повторювані послідовності. Це сателітна ДНК. Ця ДНК присутня на тіломірних та перецентромірних районах. Конститутивний часто пов'язаний з переферією ядра, має ряд властивостей. – пізно реплікується у фазі S , він липкі, завдяки йому відбувається коньюгація, але саме там кросинговер не йде. Сайленґсінг. Примушує замовкнути гени, які знаходяться поруч.
Досить швидко старо відомо що основними білками які входять у хромосоми – ГІСТОНИ
Гістнони
H1 H2A H2b H3 H4 – висококонсервативні білки. Різниця в 1 а.к. в місті і тимусі порося.
Гістонова складка – 3 альфа спіралі.
H1 – найбільш збагачений лізином
h2 і h2b – помірковано збагачені лізином
h3 та h4 - аргініном.
h1 може замінюватись на h5
Іноді гістони можуть бути замінені на протаміни.
Співвідношення гістонів та ДНК = 1:1
Модель гістонової шуби. З усіх боків нитку ДНК огортає гістонова шуба, потім ця нитка закручується разом з цією шубою.
Ця модель не відображала дифракційну картину + при тривалій обробці нуклеазою хроматин лазив на кратні по довжині ділянки, наприклад, по 100 пар нуклеотидів, але не менше.
Архей гістони є, але там інший порядок складання гістонів.
У бактерій гістонів немає, ДНК збирається білок.
Динофлагеляти, там багато ДНК в ядрі, але гістонів нема. Вдруге втратили гістони. Вдруге втратили нуклеосоми. ДНК укладена в рідкий кристал. В інших нуклеосоми є.
Нуклеосоми – перший рівень упакування хроматину.
Гістон Н1 пакує на другий рівень. Він зв'язується із нуклеосомою.
Американська школа. = Модель соліноїда.
3 рівень компартменалізації 300нм.
Синтез жирів в організмі відбувається головним чином із вуглеводів, що надходять у надмірній кількості і не використовуються для синтезу глікогену. Крім цього, у синтезі ліпідів беруть участь також деякі амінокислоти. Порівняно з глікогеном жири представляють компактнішу форму зберігання енергії, оскільки вони менш окислені і гідратовані. При цьому кількість енергії, резервована у вигляді нейтральних ліпідів у жирових клітинах, нічим не обмежується на відміну від глікогену. Центральним процесом у ліпогенезі є синтез жирних кислот, оскільки вони входять до складу практично всіх груп ліпідів. Крім цього, слід пам'ятати, що основним джерелом енергії в жирах, здатним трансформуватися на хімічну енергію молекул АТФ, є процеси окисних перетворень саме жирних кислот.
Біосинтез жирних кислот
Структурним попередником для синтезу жирних кислот є ацетил-КоА. Ця сполука утворюється в матриксі мітохондрій переважно з пірувату, в результаті реакції його окисного декарбоксилування, а також у процесі р-окислення жирних кислот. Отже, вуглеводневі ланцюги збираються в ході послідовного приєднання двокутних фрагментів у формі ацетил-КоА, тобто біосинтез жирних кислот відбувається за тією ж схемою, але в протилежному напрямку порівняно з р-окисленням.
Однак існує ряд особливостей, що розрізняють ці два процеси, завдяки яким вони стають термодинамічно вигідними, необоротними та по-різному регулюються.
Слід зазначити основні відмінні риси анаболізму жирних кислот.
- Синтез насичених кислот з довжиною вуглеводневого ланцюга до 16 (пальмітинова кислота) в еукаріотичних клітинах здійснюється в цитозолі клітини. Подальше нарощування ланцюга відбувається в мітохондріях і частково в ЕПР, де йде перетворення насичених кислот на ненасичені.
- Термодинамічно важливим є карбоксилювання ацетил-КоА і перетворення його на малоніл-КоА (СООН-СН 2 -СООН), на освіту якого витрачається один макроергічний зв'язок молекули АТФ. З восьми молекул ацетил-КоА, необхідні синтезу пальмітинової кислоти, лише одна входить у реакції як ацетил-КоА, решта сім як малонил-КоА.
- Як донора відновлювальних еквівалентів для відновлення кетогрупи до гідроксигрупи функціонує НАДФН, у той час як при зворотній реакції в процесі р-окислення відновлюється НАДН або ФАДН 2 у реакціях дегідрування ацил-КоА.
- Ферменти, що каталізують анаболізм жирних кислот, об'єднані в єдиний мультиферментний комплекс, який отримав назву "синтетазу вищих жирних кислот".
- На всіх етапах синтезу жирних кислот активовані ацильні залишки пов'язані з ацилпереносним білком, а не з коензимом А, як у процесі р-окислення жирних кислот.
Транспорт внутрішньомітохондріального ацетил-КоА до цитоплазми. Ацетил-КоА утворюється у клітині переважно у процесі всередині мітохондріальних реакцій окиснення. Як відомо, мітохондріальна мембрана непроникна для ацетил-КоА.
Відомі дві транспортні системи, що забезпечують перенесення ацетил-КоА з мітохондрій до цитоплазми: ацил-карнітиновий механізм, описаний раніше, та цитрат-транспортна система (рис. 23.14).
Рис. 23.14.
У процесі транспорту всередині мітохондріального ацетил-КоА в цитоплазму за нітратним механізмом спочатку відбувається його взаємодія з оксалоацетатом, який перетворюється на цитрат (перша реакція циклу трикарбонових кислот, що каталізується ферментом цитратсинтазою; гл. 19). Специфічною транслоказою цитрат, що утворився, переноситься в цитоплазму, де розщеплюється ферментом цитратліазою за участю коензиму А на оксалоацстат і ацетил-КоА. Механізм цієї реакції, пов'язаної з гідролізом АТФ, наведено нижче:
У зв'язку з тим що для оксалоацетату мембрана мітохондрії непроникна, вже в цитоплазмі він відновлюється за допомогою НАДН малат, який за участю специфічної транслокази може повернутися в матрикс мітохондрії, де окислюється до оксалатацетату. Таким чином, завершується так званий човниковий механізм транспортування ацетилу через метохондріальну мембрану. Частина цитоплазматичного малата піддається окисному дскарбоксилированию і перетворюється на піруват за допомогою особливого «малик»-ферменту, коферментом якого є НАДФ +. Відновлений НАДФН поряд з ацетил-КоА та С02 використовується в синтезі жирних кислот.
Зверніть увагу, що цитрат транспортується в цитоплазму лише тоді, коли його концентрація в матриксі мітохондрії досить велика, наприклад, при надлишку вуглеводів, коли цикл трикарбонових кислот забезпечений ацетил-КоА.
Таким чином, цитратний механізм забезпечує як транспорт ацетил-КоА з мітохондрії, так і приблизно на 50% потреби в НАДФН, який використовується у відновних реакціях синтезу жирних кислот. Крім цього, потреби в НАДФН заповнюються також за рахунок пентозофосфатного шляху окиснення глюкози.
Біосинтез ліпідів
Триацилгліцероли – найбільш компактна форма запасу енергії організмом. Їх синтез здійснюється, головним чином, з вуглеводів, що надходять в організм у надмірній кількості та не використовуються для поповнення запасу глікогену.
Ліпіди можуть утворюватись і з вуглецевого скелета амінокислот. Сприяє утворенню жирних кислот, а потім триацилгліцеролів і надлишок їжі.
Біосинтез жирних кислот
У процесі окислення жирні кислоти перетворюються на ацетил-КоА. Надмірне споживання з їжею вуглеводів також супроводжується розпадом глюкози до пірувату, який потім перетворюється на ацетил-КоА. Ця остання реакція, що каталізується піруватдегідрогеназою, необоротна. Ацетил - КоА з матриксу мітохондрій в цитозоль транспортується у складі цитрату (рис 15).
Матрікс мітохондрій Цитозоль
Рис 15. Схема перенесення ацетил – КоА та утворення відновленого НАДФН у процесі синтезу жирної кислоти.
Стереохімічно весь процес синтезу жирної кислоти можна представити так:
Ацетил-КоА + 7 Малоніл-КоА + 14 НАДФН∙ + 7Н +
Пальмітінова кислота (З 16:0) + 7 СО 2 + 14 НАДФ + 8 НSКоА + 6 Н 2 О,
при цьому 7 молекул малоніл-КоА утворюються з ацетил-КоА:
7 Ацетил-КоА + 7 СО 2 + 7 АТФ 7 Малоніл-КоА + 7 АДФ + 7 Н 3 РО 4 + 7 Н +
Утворення малонілу-КоА є дуже важливою реакцією у синтезі жирної кислоти. Малоніл-КоА утворюється в реакції карбоксилювання ацетил-КоА за участю ацетил-КоА карбоксилази, що містить як простетичну групу біотин. Цей фермент не входить до складу мультиферментного комплексу синтази жирної кислоти. Ацетиткарбоксилаза є полімером (молекулярна маса від 4 до 810 6 Так), що складається з протомерів з молекулярною масою 230кДа. Це мультифункціональний алостеричний білок, що містить пов'язаний біотин, біотинкарбоксилазу, транскарбоксилазу і алостеричний центр, активною формою якого є полімер, а протоміри 230-кДа неактивні. Тому активність освіти малонілу-КоА визначається співвідношенням між двома цими формами:
Неактивні протоміри активний полімер
Пальмітоїл-КоА – кінцевий продукт біосинтезу зсуває співвідношення у бік неактивної форми, а цитрат, будучи алостеричним активатором, зсуває це співвідношення у бік активного полімеру.
Рис 16. Механізм синтезу малонілу-КоА
На першому етапі в реакції карбоксилювання бікарбонат активується і утворюється N-карбоксибіотин. На другому етапі відбувається нуклеофільна атака N-карбоксибіотину карбонільною групою ацетил-КоА і реакції транскарбоксилювання утворюється малоніл-КоА (рис. 16).
Синтез жирної кислоти у ссавців пов'язаний із мультиферментним комплексом, названим синтазою жирної кислоти.Цей комплекс представлений двома ідентичними багатофункціональними поліпептидами. У кожному поліпептиді виділено три домени, які розташовані у певній послідовності (рис.). Перший доменвідповідає за зв'язування ацетил-КоА та малоніл-КоА та з'єднання цих двох речовин. Цей домен включає ферменти: ацетилтрансферазу, малонілтрансферазу та ацетил-малонілзв'язуючий фермент, який називають -кетоацилсинтаза. Другий домен, переважно, відповідає за відновлення проміжного з'єднання, отриманого в першому домені і містить ацилпереносний білок (АПБ), -кетоацилредуктазу та дегідратату та еноил-АПБ-редуктазу. В третьому доменіприсутній фермент тіоестераза, яка звільняє пальмітинову кислоту, що утворилася, що складається з 16 вуглецевих атомів.
Рис. 17. Структура пальмітатсинтазного комплексу. Цифрами позначені домени.
Механізм синтезу жирної кислоти
На першому етапі синтезу жирної кислоти відбувається приєднання ацетил-КоА до залишку серину ацетилтрансферази (рис.). У подібній реакції утворюється проміжний інтермедіат між малоніл-КоА та залишком серину малонілтрансферази. Потім ацетильна група від ацетилтрансферази переноситься на SH-групу ацилпереносить білка (АПБ). На наступному етапі відбувається перенесення ацетильного залишку на SH-групу цистеїну -кетоацилсинтази (конденсуючого ферменту). Вільна SH-група ацилпереносного білка атакує малонілтрансферазу і пов'язує малонільний залишок. Потім відбувається конденсація малонільного та ацетильного залишків за участю -кетоацилсинтази з відщепленням карбонільної групи від малонілу. Результатом реакції є утворення -кетоацилу, пов'язаного з АПБ.
Рис. Ракції синтезу 3-кетоацилАПБ у пальмітатсинтазному комплексі
Потім ферменти другого домену беруть участь у реакціях відновлення та дегідратації інтермедіанту -кетоацил-АПБ, які закінчуються утворенням (бутирил-АПБ) ацил-АПБ.
Ацетоацетил-АПБ (-кетоацил-АПБ)
-кетоацил-АПБ-редуктаза
-гідроксибутирил-АПБ
-гідроксіацил-АПБ-дегідратаза
Еноіл-АПБ-редуктаза
Бутиріл-АПБ
Після 7 циклів реакцій
Н 2 Про пальмітоілтіоестеразу
Потім бутирильна група переноситься від АПБ до залишку цис-SH-кетоацилсинтази. Подальше подовження на два вуглеці відбувається шляхом приєднання малоніл-КоА до залишку серину малонілтрансферази, потім реакції конденсації та відновлення повторюються. Весь цикл повторюється 7 разів і закінчується утворенням пальмітоїл-АПБ. У третьому домені пальмітоїлестраза гідролізує тіоефірний зв'язок у пальмітоїл-АПБ і звільняється вільна пальмітінова кислота виходить з пальмітатсинтазного комплексу.
Регуляція біосинтезу жирної кислоти
Контроль та регуляція синтезу жирних кислот, певною мірою, схожі на регуляцію реакцій гліколізу, цитратного циклу, β-окислення жирних кислот. Основним метаболітом, який бере участь у регуляції біосинтезу жирних кислот, є ацетил-КоА, що надходить з матриксу мітохондрій у складі цитрату. Утворена з ацетил-КоА молекула малонілу-КоА, інгібує карнітінацилтрансферазу I і β-окислення жирної кислоти стає неможливим. З іншого боку, цитрат є алостеричним активатором ацетил-КоАкарбоксилази, пальмитоил-КоА, стеаторил-КоА і арахідоніл-КоА основними інгібіторами цього ферменту.
