מיטוכונדריה

Question 1

המיטוכונדריה חולקת 20% מהממברנה שלה עם…..

Answer 1

ER

Question 2

יש תאים שיש בהם מלא מיטוכונדריה, לדוגמא בתאי שומן חום.

בתאי זרע ידוע שהיא נדבק לאוזרים שבהם צריך אותה יותר (כי יש צורך אנרגטי גבוהה )

איך היא משונעת לשם?

Answer 2

• המיטוכונדריה נעה על גבי המיקרוטובולי, עובדה חשובה במיוחד בתאים פולארים כמו תאי עצב, בו ניתן להניע את המיטוכונדריה אפילו מטר ממרכז התא.

Question 3

פיצ’רים מדליקים של המיטוכונדריה:

• הדנ”א המיטוכונדריאלי הוא____
• במיטוכונדריה יש רק __ גנים
• הריבוזומים של המיטוכונדריה הם בגדלים ____
• למיטוכנדריה יש פוספפוליפיד יעודי שנקרא ___
• הגנום המיטוכנדריאלי ___לשפת הקודונים האוניברסלית של הדנ”א אלא, יש לו _______

Answer 3

• הדנ”א המיטוכונדריאלי הוא- מעגלי cccDNA- covalently closed circular DNA. !​-
• במיטוכונדריה יש רק _13 גנים
• הריבוזומים של המיטוכונדריה הם בגדלים פרוקריוטים

​וכך גם תהליך השעתוק והתרגום בה!

• למיטוכנדריה יש פוספפוליפיד יעודי שנקרא קרדיוליפין
• הגנום המיטוכנדריאלי לא כפוף** לשפת הקודונים האוניברסלית של הדנ”א אלא, **יש לו שפה משל עצמו

Question 4

מה תפקידו של קרדיוליפין במיטוכונדריה?

Answer 4

• קרדיוליפין- פוספוליפיד יעודי לממברנה הפנימית של המיטוכונדריה- זהו דיפוספטידילגליצרול., שמיוצר בממברנה הפנימית של המיטוכונדריה ויש לה מגוון תפקיד כמו; גיוס כל הקומפלקסים של שרשרת מעבר האלקטרונים לאותו דומיין בממברנה של המיטוכונדריה – זה נקרא רספירזום- פועל כמו דבק שמדביק את כולם ביחד. להבדיל משאר הפוספוליפידים- קרדיוליפין לא נוצר בERהחלק אלא במיטוכונדריה.

*נציין בהזדמנות זו שפוספטידיל כולין הכי נפוץ בכל ממברנה הוא פוספטידיל כולין

Question 5

• מהם 8 התפקידים של המיטוכונדריה?

Answer 5

• 1.שרשרת מעבר אלקטרונים והפקת אנרגיה – לא נרחיב על זה.
• 2.מעגל האוראה וקרבס – לא נרחיב
• 3.יצירת חום – לא נרחיב
• 4.ביוסינתזה של קבוצות HEME נעשית מיטוכונדריה
• 5.ביוסינתזה של פוספוליפידים מסויימים ובעיקר - קרדיוליפין הנוצר בממרבנה הפנימית של המיטוכונדריה בלבד - שימו לב שזה חלק מהאינטראקציות בין המיטוכונדריה ל-ER.
• 6.בופרינג של סידן, ומסייעת לER בשמירה על מאגרי הסידן בתא.
• 7.תפקיד באפופטוזיס
• 8.כפי שדיברנו בביוכימייה, המיטוכונדריה היא חממה ליצירת רדיקלים חופשיים של חמצן (בקומלפקס 4) ולכן עם הזמן צוברים מוטציות מיטוכונדריאליות - שזה סממן לזקנה. בנוסף יש שם מלא מוטציות דה נובו, אין עליה לחץ סלקציה

Question 6

כיצד שולט הגרעין על המיטוכנדריה אם היא יישות דיי ?

Answer 6

למיטוכונדריה יש רק 13 גנים מקודדים לחלבון, שאר הגנים שלה נדדו לגרעין במהלך האבולוציה ודרכם שולט הגרעין במיטוכנדריה. מסיבה זו מרבית החלבונים המיטוכונדריאלים משועתקים בגרעין ועוברים למיטוכנדריה לאחר הביוסינטזה שלהם

• סכ”ה פעילים במיטוכנדריה כמה אלפי חלבונים לעומת 12 גנים.. אז בוודאות הייתה נדידה כזאת של מטען גנטי.

Question 7

איך המיטוכנדריה “מתרבה”? איך המיטוכנדריה יוצרת מבנים גדולים שיכולים לספר הרבה אנרגיה לאזור ספציפי?

Answer 7

Fission- הנצה – שתי מיטוכנדריה נפרדות זו מזו

Fusion- איחוי- 2 מיטוכונדריה מתאחות זו עם זו.

אנו רגילים לחשוב על המיטוכונדריה כמו איזה גרגר שיעועית- בפועל יש מבנים שנראים כמו תולעת עם הרבה זרועות- אלו מיטוכנדריות שעברו איחוי וההיתרון הוא יצרת קומפלקס ענק שיכול לספק מלא אנרגיה לאזור מסויים ע”י “חיבוק” שלו.

Question 8

מה ההבדל בין הנצה ואיחוי של המיטוכנדריה מבחינת שלבי התגובה והחלבונים המשתתפים?

Answer 8

איחוי: 2 שלבים

תהליך האיחוי הוא דו שלבי וכולל:

של GTP ו

<–איחוי ממברנה חיצונית מצריך הידרוליזה של GTP וגרדיאנט פרוטונים

<– איחוי הממברנה פנימית מצריך גם GTP וגם פעילות חשמלית.

! שניהם תלויים ב-GTP.

הנצה: חדש שלבי

זהו תהליך חד שלבי שנעשה ע”י דינאמין (ממשפחת חלבוני G) ונעשה “במכה אחת”, זה מצריך GTP. הוא שייך למשפחת חלבוני BAR.

Question 9

אילו קומפלקסים מתווכים את העברת החלבונים מהגרעין לממברנה החיצונית של המיטוכנדריה?

Answer 9

על גבי הממברנה החיצונית של המיטוכנדריה: מצויים TOM SAM (memo-TOuterM)

TOM- מעביר דרך הממברנה חיצונית חלבונים ללא צורך בסינגל כניסה את כל מרכיבי המיטוכנדריה המקודדים בגרעין

SAM- אחראי להטמיע חלבונים שמקורם ציטוזולי כחלבונים טרנסממבנרלים בממברנה החיצונית של המיטוכנדריה ע”י קיפולם במבנה של חבית בטא

נציין שסאם נעזר בצ’פרוני HSP70 HEAT SHOCK

ששומרים עליהם לא מקופלים בציטוזול

Question 10

אילו קומפלקסים מתווכים את העברת החלבונים מהגרעין לממברנה הפנימית של המיטוכנדריה?

Answer 10

1. על הממברנה הפנימית את TIM ואת OXA
   * *יש צורך בסיגנל כניסה. על מנת להיכנס, על החלבונים להכיל בקצה האמיני רצף של כ18 חומצות אמינו (מכל מיני סוגים- גם הידרופוביות וגם הידרופיליות) הקרוי גם* signal sequence- סיגנל כניסה לממברנה הפנימית של המיטוכונדריה
2. TIM- מכיל שני חלבונים TIM23, TIM 22- עושה טרנספורט של חלבונים לממברנה הפנימית
3. OXA- אחראי להטמיע חלבונים ממברנלים בממברנה הפנימית (יכולה לא חייבת להתבצע על ידיו)

Question 11

תאר את מנגנון הכניסה לממברנה הפנימית של המיטוכנדריה

Answer 11

1. מנגנון הכניסה למיטוכונדריה:

נסביר את העיקרון כי זה מגה חופר יש לנו חלבון בציטוזול שרוצה להיכנס לתווך הבין ממברנלי של המיטוכונדריה. יתרחשו האירועים הבאים;

1. TOM יזהה את החלבון וכתוצאה מכך יעבור שינוי קונפורמציה
2. שינוי הקונפורמציה יגרום לכך שTOM יהיה מיושר באותו קו(Aligned) עם TIM
3. חלק מהקומפלקס של TIM 23 מכיל צ’פרון מסוג HSP70 מסייע בכניסת החלבון למטריקס תוך הידרוליזה של ATP כדי לשנות קונפורמציה בה הוא מסתובב כדי למשוך את הפפטיד פנימה- כמו גלגלת

*צ’פרון זה פועל בנוסף לאלו ששומרים מפני יצירת אגרגטים בציטוזול

1. החלבון נכנס למטריקס ועובר קיפול – מורידים לו את הסיגנל סיקוונס ואחרי הסיגנאל הקצה האמיני החדש לאחר הביקוע ישאר דבוק לממברנה.

נקודות חשובות: שימו לב שקומפלקס TIM ו TOM צריכים להיות ממש אחד מעל השני על מנת לאפשר את הכנסת החלבון. וגם שימו לב שקומפלקס TIM23 מכיל תת יחידה בעלת פעילות של 70HSP. הידרוליזה ATP על ה –HSP המיטוכונדריאלי גורמת לשינוי מבנה מרחבי.

Question 12

מיהו ההומולג החיידקי של SAM?

Answer 12

BAM

Question 13

תאר את מנגנון הכנסת חלבונים למיטוכנדריה ושיבוצם בממברנה החיצונית של המיטוכונדריה

Answer 13

הטמעת חלבונים בממברנה החיצונית: חלבונים אלו נכנסים דרך קומפלקס TOM אל התווך הבין ממברנאלי, שם הם נעזרים בצ’פרונים ובקומפלקס SAM שמקפל אותם אל תוך הממברנה. אלו בעצם פורינים – “תעלות” על גבי הממברנה החיצונית.

SAM גורם לחלבון להתקפל במבנה של חבית בטא!! בדומה מאוד לחיידקים!!

Question 14

תאר את מנגנון הכנסת חלבונים למיטוכנדריה ושיבוצם בממברנה הפנימית של המיטוכונדריה

Answer 14

הטמעת חלבונים בממברנה הפנימית: נעשית ע”י

OXA

יש חלבונים שהיעד שלהם הוא הממברנה הפנימית או החיצונית. מקרה נוסף הוא חלבונים שסיגנל שלהם מכווין אותם למטריקס אותו סיגנאל מזוהה על ידי אוקסה ומשמש בהמשך כאתר חוצה ממברנה על המטריקס

בהזדמנות זו נגיד שהחלבון היעודי להכנסת חלבונים מסוג מולטי פאס לממברנה של המיטוכנדריה הוא

TIM22.

sheddingחלבונים המצויים בתווך הבין ממברנלי יכולים להגיע לשם על ידי

וביקוע פרוטאליטי שלהם

*אולי שווה להבהיר את החלק הזה

Question 15

קשרי דיסולפידים יכולים להיווצר רק:

Answer 15

ER

בתווך הבינממבנרלי של המיטוכנדריה באמצעות החלבון

MIA40

*העובדה כי קשרים מחזרים יכולים להיווצר ברשתית האנדופלסמתית מכניסה לכאן גם את הליזוזום, חוץ התא וגולג’י

Question 16

חלבון שיש לו קשרים דיסולפידים בטוח לא נוצר ב..

Answer 16

חלבון בטוח לא נוצר בציטוזול- בגלל גולטתיון הציטוזול הוא סביבה מחזרת
בטוח לא בגרעין- כי חלבונים גרעיניים לא מסונתזים באתרים היחידים שבהם יכול להיווצר קשר דיסולפידי שזה הרשתית האנדופלסמתית והתווך הבינממבנלי במיטוכונדריה.
החלבון גם לא יכול להיווצר במטריקס של המיוטוכנדריה כי שם מצוייה מערכת גולטטתיון וגם

NADPH

כלל:אנחנו יכולים לחמצן קשרי דיסולפידים, כאשר הסביבה היא מחמצנת ולא מחזרת

Question 18

מהו ה-

second signal sequence?

Answer 18

זהו סיגנל בעל ח״א אמינו הידרופוביות הנחשף

לאחר חיתוך הסיגנל כניסה של חלבון, לתוך מטריקס המיטוכונדריה

והוא גורם לשילוב חלבון בממברנה הפנימית של המיטוכונדריה

הוא נמצא גם בחלבונים המסונתזים בתוך המיטוכונדריה, גם חלבונים שהגיעו מהציטוזול

וגם בחלבונים שנמצאים בתווך הבין ממברנאלי ! !