Aufbau der Mitochondrien
Mitochondrien gehören zu den großen Zellorganellen können bis zu 25% des Zellvolumens einnehmen! Details ihrer Struktur lassen sich nur elektronenmikroskopisch darstellen Mitochondrien besitzen 2 Membranen: äußere Membran, innere Membran dazwischen Intermembranraum und innen Matrix
Inhalt der Mitochondrien
zwei Membranen (äußere und innere) jede Menge Proteine ( Porine, Permeasen/ Transporter, Pumpen, ATPasen) DNA Ribosomen Transkriptions und Translationsmaschinerie
Äußere Membran Mitochondrium
enthält Transmembrankanäle aufgebaut aus dem Protein Porin die meisten kleinen Moleküle können frei permeiren
Innere Membran Mitochondrium
besteht aus 76% Proteinen diese sind zumTeil für den Ionentransport zu O2 und für die ATP Synthese verantwortlich Permeasen erlauben den Durchtritt von zB ADP stark gefaltet dadurch Oberflächenvergrößerung es wird zunächst ein Protonengradient aufgebaut der Ionengradient treibt die ATP Synthese an
Mitchell Hypothese (chemiosmotische Kopplung)
Energiereiche Elektronen (aus der Oxidation von Nahrung,Sonnenlichtstrahlung) werden entlang einer Reihe von Elektronenträgern entlang der Membran weitergeleitet. Diese Elektronenübertragungen setzen Energie frei, die dann verwendet wird, um Protonen(H+) durch die Membran zu pumpen. Dadurch wird nun ein elektrochemischer Protonengradient erzeugt. H+ Ionen im elektrochemischen Gradienten fließen zurück und bergab durch eine Proteinmaschine (ATP-Synthase). Die Synthase katalysiert die Energie verbrauchende Synthese von ATP aus ADP und anorganischem Phosphat (Pa )
Mitochondrien und Plastiden
fast alle Lebensvorgänge benötigen die Zufuhr von Energie der Hauptenergieträger ist ATP ( durch die Spaltung einer Phospoanhydrid Bindung wird Energie freigesetzt) ATP wird vor allem durch 2 Prozesse hergestellt: -Verstoffwechslung von Glucose (Glykolyse) ⇒2ATP -Ausnützung eines Ionengradienten (Mitochondrien und Plastiden) ⇒30ATP
Mitochondriale ATP Synthase
Die ATP Synthase ist aus 8-20 Untereinheiten aufgebaut sie gruppiren sich zu zwei Komplexen: der wasserlöslihce F1 Komplex katalysiert die Bildung von ATP der membrangebundene F0 Komplex transportiert Protonen
Proteinimport in Mitochondrien
mitochondriale Matrixproteine haben ein N-terminales Sortierungssignal, welches eine positive amphipatische α-Helix bildet Chaperone halten das Protein entfaltet Rezeptor erkennt Signalsequenz Protein tacuht durch Kanal der Außenmembran Hsp70 Chaperon zieht Protein durch den Kanal nach Innen Prozessierung Faltung
Plastiden
Plastiden kommen in praktisch allen Pflanzenzellen vor Chloroplasten: dort läuft Photosynthes ab, Sauerstoffproduktion, CO2 Fixierung daneben noch weitere Plastidentypen in eienr Pflanzenzelle kommt immer nur ein einziger Typ von Plastiden vor!
Genetik der Mitochondrien
es gibt Mutationen die nicht nach den klassischen Erbgängen vererbt werden = cytoplasmatische Vererbung Bsp: menschliche Erbkrankheiten
Grundlagen für diese Art von Vererbung
es gibt DNA in der Matrix der Mitochondrien (maternale Vererbung) die mtDNA codiert für rRNAs, tRNAs und einige mitochondriale Proteine der Großteil der mtProteine wird im Cytosol synthetisiert⇒Import vieler Proteine
Besonderheiten der mtGenetik
mtDNA ist dopplesträngig und zirkulär Gene auf der mtDNA weisen nur wenige Introns auf Ribosomen sind ähnlich den bakteriellen Ribosomen Proteinsynthese kann durch gleiche Substanzen wie bei Bakterien gehemmt werden genetischer Code weist Änderungen zum Standard Code auf
Merkmale Plastiden
Plastiden haben ein 3.Membransystem: 2 Hüllmembranen + 3. innen liegende und vergrößerte Membran wie bei Mitochondrien ist Import großer Proteinmengen erforderlich für den Transport in die 3. Membran sind 2 Signalsequenzen erforderlich
Proplastiden
wenig differenziert farblos in meristematischen Zellen wenige interne Strukturen differenzieren je nach Gewebetyp in den entsprechenden Plastidentyp
Chloroplasten
die Plastiden der photosyntheisch aktiven Pflanzenzellen müssen nicht immer grün sein (Rotalgen, BRaunalgen grün wird von anderen Farben überlagert) Sonderform: Etioplasten ( entstehen bei der Keimung ohne Licht, leicht gelbliche Vorstufen)
Chromoplasten
gelb bis rot gefärbt kommen in Blüten und Früchten vor
Leukoplasten
farblos in nicht-photosyntheischen Geweben zu finden üben oft Speicherfunktionen aus: Amyloplasten(Stärke), Elaioplasten (Lipide), Proteinoplasten (Proteine)
Gerontoplasten
alte Chloroplasten Chlorphyll wurde abgebaut, Carotinoide bleiben zurück im Herbstlaub zu finden
Genetikgrundlagen Plastiden
Dna der Plastiden ist doppelsträngig und zirkulär die ptDNA codiert für rRNAs, tRNAs und mehrere plastidäre Proteine der Großteil der plastidären Proteine (ca.80%) muss im Cytosol synthetisiert und im Zellkern codiert werden Ribosomen sind ähnlich den bakteriellen Ribosomen
Signale entscheiden über unser Leben
5. Positive Ladung am N-Terminus: 3-5 Arg- oder Lys- Reste als mitochondriales Importsignal
Besonderheiten NUR Plastiden+M
Mitochondrien und Plastiden haben 2 Membranen innere Membran ist in ihrer Lidzusammensetzung ähnlich eienr bakteriellen Membran beide haben ein eigenes Genom das Genom ist wie das von Prokaryoten konstruiert Ribosomen sind wie die von P. aufgebaut
