SAU 6 celle væv

Question 1

Beskriv peroxisomers morfologi, proteinimport og funktion

Answer 1

• Peroxisomer er små (ca. 0.5um i diameter) membranomkransede organeller, som findes i næsten alle celletyper. De ses særligt talrigt i bl.a. lever- og nyreceller.
• Indeholder oxidative enzymer (heriblandt catalase), der omsætter toksiske molekyler og nedbryder visse lipider. Desuden syntetserer de visse phospholipider, som indgår i nervers myelinskeder.
• Enzymer, der skal ind i lumen af peroxisomer, syntetiseres som protein på frie ribosomer, og ledes posttranslationelt til peroxisomer ved tilstedeværelsen af specifikt lokaliseringssignal. Proteinet translokeres over den peroxisomale membran i færdigfoldet tilstand.
• Visse membranproteiner modtages fra vesikler, som afsnøres fra ER.
• Nye peroxisomer dannes ved fission af allerede eksisterende peroxisomer. Nydannelse af peroxisomer kan også finde sted ved afsnøring af vesikler fra ER, der fusionerer og modnes.

Question 2

Redegør for maternal nedarvning, mitochondriel segregering og heteroplasmi

Answer 2

• Mens både ægcelle og sædcelle indeholder mitochondrier er det kun ægcellen, som bidrager med mitochondrier til den befrugtede zygote. Derfor nedarves mitochondrier udelukkende maternalt.
• Når en celle deles segregeres mitochondrier i cytoplasmaet stokastisk til de to datterceller.
• Mutationer i det mitochondrielle DNA kan lede til fejlfungerende mitochondrier. Når en celle indeholder en blanding af ”syge” mitochondrier og ”raske” mitochondrier er der tale om mitochondriel heteroplasmi.
• Da mitochondrier segregeres stokastisk ved celledeling kan der ske en skæv fordeling af mitochondrier således, at den ene dattercelle vil fremtræde fænotypisk normal (færre ”syge” mitochondrier), mens den anden mærkbart påvirkes af effekten af fejlfungerende mitochondrier (flere ”syge” mitochondrier).

Question 3

Beskriv mitochondriers nydannelse og proteinimport

Answer 3

Nydannelse af mitochondrier sker udelukkende ved fission af allerede eksisterende mitochondrier, og er koordineret med replikation af mtDNA.

Nogle få proteiner dannes af mitochondriets eget synteseapparat (13 stk.), mens hovedparten (>600 forskellige) kodes af nucleært DNA, syntetiseres på frie ribosomer og føres til mitochondriet af import receptorer, der genkender en specifik signalsekvens i peptidet. Proteiner, der f.eks. skal sorteres til matrix
translokeres over yder- og indermembranen i ufoldet tilstand via translokationskomplekser i de to membraner (hhv. TOMs og TIMs). Efterfølgende kløves signalsekvensen fra og proteinet foldes. Det er her de fleste mitochondrielle proteiner ender, men der importeres også protein til indermembranen, ydermembranen og det intermembranøse rum.

Question 4

Redegør for mitochondriers iltforbrug (oxidativ metabolisme)

Answer 4

• Glucose omsættes til pyruvat i cytosolen og translokeres ind i mitochondriets matrix, hvor det omsættes til acetyl CoA, som indgår i citronsyrecyklus og oxideres til CO2. Processen producerer energirige elektroner, der opsamles af elektrontransportører i form af NADH og FADH2.
• De energiholdige elektroner overføres herefter til indermembranen, hvor der findes en række enzymkomplekser, der udgør elektrontransportkæden.
• Når elektronerne ledes gennem komplekserne i elektrontransportkæden udnyttes energien til at pumpe H+ ud i det intermembranøse rum således, at der dannes en elektrokemisk gradient over indermembranen. Til sidst kombineres elektronerne med O2 som reduceres til H2O, hvorved elektrontransportkæden slipper af med de udtjente elektroner.
• Protongradienten, der opbygges over indermembranen udnyttes til at producere ATP fra ADP og Pi, når H+ returnerer til matrix gennem ATP-syntaser i membranen.

Question 5

Beskriv mitochondriers morfologi

Answer 5

Mitochondrier er små organeller i cytosolen, som typisk har en diameter på omkring 1μm. Formen kan variere fra bønneformet til filamentøs.
Mitochondrier har en ydermembran og en indermembran, der skaber to kompartments; matrix og det intermembranøse rum.

Ydermembranen: Er permeabel for molekyler (bl.a. pyruvat og fedtsyrer) inkl. små peptider (<5000 dalton), idet membranen indeholder en række poriner. Indeholder desuden proteinkomplekser involveret i import af proteiner (TOMs). Der kan i øvrigt findes proteiner, som spiller en rolle for mitochondrie fission og fusion.

Det intermembranøse rum: Svarer i kemisk sammensætning til indholdet i cytosolen hvad angår små molekyler. Her findes også cytochrom c, som associerer løst til indermembranen.
Indermembranen: Indermembranen er modsat ydermembranen impermeabel for små molekyler og ioner, og passage kræver specifikke transportkomplekser . Indermembranen indeholder proteinkomplekser, der translokerer proteiner (TIMs) og metabolitter (bl.a. ATP, ADP, phoshpat, pyruvat og fedtsyrer), ATPsyntase, samt proteinkomplekserne der udgør elektrontransportkæden. En væsentlig del af lipidet i indermembranen udgøres af cardiolipin, som menes at spille en rolle for organisering og funktion af komplekserne i elektrontransportkæden.

Matrix: Indeholder en række enzymer, der bl.a. indgår i citronsyrecyklus, elektron transportører (NADH, FADH2), cirkulæret mtDNA (i alt 37 gener, hvoraf 13 gener koder for proteiner), proteinsynteseapparat (tRNA, mRNA, ribosomer).