Электрон - транспортная цепь митохондрий презентация

Содержание

Дыхание растений

Слайд 1Электрон-транспортная цепь митохондрий (ЭТЦ)

Слайд 2
Дыхание растений

Слайд 3
Общая схема дыхательной ЭТЦ: четыре белковых комплекса, объединяемые подвижными переносчиками е-
Переносчики

е- в ЭТЦ выстаиваются согласно своим Red/Ox потенциалам – «под горку»

НАДН → ФП (ФМН) → FeS (min 5шт) → UQ(пул) →
-0,32v -(0,3 – 0,1)v -(0,37-0,02)v 0v
→ цит b → FeS → цит с1 → цит с → цит а-а3 → О2
0.1v 0,28v 0,22v 0,25v 0,29-0,55v 0,82v

Слайд 4
Хиноны (убихиноны и пластохиноны) – липофильные молекулы с Red-Ox свойствами: перенос

2ē + 2Н+

E0’: от 0,0 до +0,10 V
(в связанном виде – до -0,3 V)
в среднем – около 0 V

Слайд 5
Флавинадениндинуклеотид (ФАД, FAD) и флавинмононуклеотид (ФМН, FMN) – компоненты многих Red-Ox

ферментов: перенос 2ē + 2Н+

Eo : от -0,5 до +0,2 V
в зависимости от белка,
стабилизации кольца, резонанса

Слайд 6
Железо-серные белки - 2Fe-2S и 4Fe-4S: перенос только одного ē
Eо’:
от

– 0,42V (Fd)
до + 0,35V
(Fe-S бел. Риске)

Слайд 7
Гемы – коферменты цитохромов: перенос только одного ē
Eо’:
от -0,18

V (cyt b6)
до +0,55 V (cyt a3)

Cyt b

Cyt с

Cyt а

Слайд 8
Подвижные переносчики:
Убихиноны – их много («пул убихинонов»)
2. Цитохром с –

104 ак. Локализован с наружной стороны внутренней
мембраны. Гем ковалентно связан с белком (через cys14 и cys17)

Примерная стехиометрия: 1 комплекс I : 3 bc1 : 7 aa3 : 9 cyt c : 50 UQ

Общая схема дыхательной ЭТЦ: четыре белковых комплекса, объединяемые подвижными переносчиками е-

Слайд 9
Комплекс I: NADH-дегидрогеназа
– похож на старый башмак



Матрикс
Межмембранное пространство
Мембрана

Слайд 10
Комплекс I

Матрикс
Межмембранное пространство
Мембрана

ФМН
НАДН- связывающий сайт

FeS-кластеры

FeS-кластер






Убихинон- связывающий сайт


Карбоангидраза (растения!)

Галактонолактондегидрогеназа (растения!)

Слайд 11
Комплекс I: NADH-дегидрогеназа

Слайд 12
Особенность ЭТЦ дыхания растений – дополнительные NAD(P)H-дегидрогеназы

Слайд 13
КомплексII: сукцинатдегидрогеназа
Единственный фермент цикла Кребса, встроенный в мембрану митохондрий

Слайд 14
Структура: димер,
мономер - до 11 белков,
min – 3 белка:
Cyt b

(2 гема bL и bH), 45kDa
FeS-белок (2Fe2S), 21,5kDa
Cyt c1, 27kDa, 240а-к

Комплекс III: убихинол-цитохром c-оксидоредуктаза; цитохром b/c1-комплекс

Слайд 15
Комплекс III: почти как в фотосинтезе
Межмембранное пространство
Межмембранное пространство
матрикс
матрикс

Слайд 16

Цитохром с: белок, ассоциированный с мембраной
D-L DH
D-Лактат
Пируват

GL DH
L-Галактоно-
лактон
L-Аскорбат

cyt c


Пул
UQ

Слайд 17
Комплекс IV: цитохром a/a3, цитохромоксидаза
Структура: димер 125 kDa.
Мономеры: 3 больших

полипептида, кодируются в m:
I - 57, II - 26 и III - 30kDa, 9 небольших белков ядерного кодирования.
4 Red-Ox центра: два гема а (a и a3) и два Cu-центра: СuА (2атома) и CuВ.
Гемы и CuB – на I белке, CuA – на II.

Слайд 18
Комплекс IV: цитохром a/a3, цитохромоксидаза





CuA
гем а
гем а3 -СuB

H+

H+ H+
D K H


H+ H+

цит с ē


II

I

межмембранное пространство

«двуядерный» центр гем а3–СuВ,

O2

2H2O

СuA

Слайд 19
Предполагаемая схема работы цитохрома а-а3

O2

О●

ē
2H+

O
H
H


2H2O
ē
2H+

ē



ē
= O
– O
A
P
F
O
H
R
К-канал
D-канал
D-канал

Слайд 20
АТФ-синтаза: вальсирующий комплекс
Структура:
Две субъединицы: F0 и F1
F1: α3β3γδε
α - 59, β

- 56, γ - 36
δ - 17.5, ε - 13,5kDa
F0: а (I), 15kDa,
b (II), 12.5kDa
c (III), 8kDa
а:b:с – 1:2:(6-15)

α , β, ε субъединицы F1
и субъединица а (I) F0 кодируются в митохондриальном геноме.

Слайд 21Альтернативная оксидаза

Слайд 22
2QH2 +O2 → 2Q + 2H2O
Альтернативная оксидаза
Термогенез ароидных растений
Arum maculatum,

Symplocarpus foetidus, Sauromatum guttatum, Philodendron selloum.

Альтернативная оксидаза
Один полипептид Один ядерный ген АОХ1
В мембране Мх: мономерная или димерная форма
Впервые белок АО был получен из мтх
Sauromatum guttatum

Слайд 23Sauromatum guttatum

Слайд 24
Symplocarpus foetidus

Слайд 25Helicodeceros muscivorus

Слайд 26
Особенность ЭТЦ дыхания растений – альтернативная оксидаза
Гомодимер, 37 kDa, ~ 350

а-к. Передает ē от убихинона на кислород.
Устойчива к цианиду!
Есть изозимы (минимум 2): конститутивная и индуцибельная АО
Две формы: окисленная и восстановленная. Окисленная неактивна.

Слайд 27
Альтернативная оксидаза

Слайд 28
Зачем нужна альтернативная оксидаза и как она включается?
Гипотезы:
1. Для шунтирования ЭТЦ

– модели «перелива» и «распределения»
2. Для снижения уровня активных форм кислорода (АФК)
3. Для быстрого генерирования энергии (например, при стрессе)

Слайд 29
Регуляция экспрессии и активности альтернативной оксидазы

Слайд 30Вторичный метаболизм: цианогенные гликозиды
Лирическое отступление

Слайд 31Откуда берется цианид?
Цианогенные гликозиды

C≡N
⎟
глюкоза – О – C – СН3
⎟
R

R – CH3 (ЛИНАМАРИН) Trifolium sp., Maniholt sp.


R – фенил (ПРУНАЗИН) Prunus sp (Rosaceae) Vicia sp., Sorghum sp.,
Linum sp.

Слайд 32Цианогенные гликозиды

Слайд 33Цианогенные гликозиды продуцируют 2500-3000 видов растений сем. бобовых, розоцветных, мимозовых

Клевер, кассава,

лен, сорго, лотос, гевея, пассифлора, ячмень, абрикос, акации

Слайд 34Цианогенные гликозиды
Trifolium repens
Клевер ползучий
Lupinus polyphyllus
Люпин многолистный
Syringa pannonica
Сирень венгерская
Padus racemosa
Черемуха обыкновенная
Padus serotina
Черемуха

виргинская

Слайд 35Маниок съедобный ( Manihot esculenta ) Сем. Молочайные ( Euphorbiaceae )


Слайд 36Маниок съедобный ( Manihot esculenta ) Сем. Молочайные ( Euphorbiaceae )


Родина: Бразилия
(культивируется 6–7 тыс. лет)
Синонимы:
Маниок, тапиока, кассава, «юкка»

Корнеклубни:
Длина – до 1 м
Вес – до 15 кг
Урожайность – в среднем 120 ц/га
Рекорд – 348 ц/га

Слайд 37Маниок съедобный ( Manihot esculenta ) Сем. Молочайные ( Euphorbiaceae )


Слайд 38Маниок съедобный ( Manihot esculenta ) Сем. Молочайные ( Euphorbiaceae )






HCN
цианид,
синильная кислота

Линамарин: 100–500 мг/кг

Слайд 39

C≡N
⎟
глюкоза – О – C – СН3
⎟
R


О
⎟⎟
C – СН3 + НCN
⎟
СН3
ацетон

H2O



глюкоза

лиаза

CN
⎟
НО – C – СН3
⎟
СН3

ЦИАНОГИДРИН АЦЕТОНА



линамараза

Слайд 40Маниок съедобный ( Manihot esculenta ) Сем. Молочайные ( Euphorbiaceae )


Слайд 41Маниок съедобный ( Manihot esculenta ) Сем. Молочайные ( Euphorbiaceae )


Слайд 42Дыхание растений: итоги

Слайд 43
Итак, ЭТЦ дыхания растений:
У растений обнаружили UCP (разобщающий белок), как и

у животных

Слайд 44


NADPH
Порины
Порины
Цитозоль (симпласт)
Пластида
Митохондрия
ЭТЦ

Н2О
Цит b/f
ФC II
ФC I
3-ФГК (С3)
3-ФГА(С3)



NADP+

NADH
NAD+



О2

Н2О
ē
Гликолиз
Гликолиз,
Цикл Кальвина
1,3-ДФГК (С3)

АТФ

АДФ
3-ФГК (С3)
3-ФГА (С3)

1,3-ДФГК (С3)
АТФ

АДФ



Ф
Ф
Ф
Ф

Слайд 45
NAD+-
зависимая
МДГ декарб.
Пируват- карбоксилаза
СО2

Пируват (С3)


NADPH
Порины
Порины
Цитозоль (симпласт)
Пластида
Митохондрия
ЭТЦ

Н2О
Цит b/f
ФC II
ФC I
Оксалоацетат (С4)
Малат (С4)
NADP+-
зависимая
МДГ декарб.

Оксалоацетат (С4)
Малат
Оксалоацетат



NADP+

СО2


NADH
NAD+


Пируват (С3)




О2

Н2О
NADH
NAD+


Малат

(С4)




АТФ


АДФ+Ф

ē

ФЕП-кар-
боксилаза


Гликолиз

Гликолиз



Гликолиз

NAD+-
зависимая
МДГ декарб.

МАЛИК-ЭНЗИМ: NADP+-
зависимая
МДГ декарб.

Слайд 46

ЭТЦ дыхания растений: последние новости…

DHO DH
Дигидро-
оротат
Оротат

Пиримидины

G-3-P DH
3-Ф-глицерин
ДГАФ

Гликолиз

Pro DH
Пролин
Пирролин-
-5-карбоксилат

Пул UQ



D-L DH
D-Лактат
Пируват

GL DH
L-Галактоно-
лактон
L-Аскорбат

cyt

c





О2

NDH A1
NDH A2

НАДН

НАД+


NDH C1

НАДФН

НАДФ+




NDH В1
NDH B2
NDH B3
NDH B4


Брожение


НАД(Ф)Н

НАД(Ф)+


НАДН

НАД+





II

Сукцинат

Фумарат



Липиды


Слайд 47
ЭТЦ дыхания растений: образование суперкомплексов, респирасома
Состав суперкомплексов:
I+III2
I2+III4
III2+IV
III2+IV2
I+III2+IV
I+III2+IV2
I+III2+IV4
I2+III2+IV2
В суперкомплексы НЕ входят:
Альтернативная Оксидаза

(АО)
Сукцинатдегидрогеназа (комплекс II)

Слайд 48
ЭТЦ дыхания растений: образование суперкомплексов
КС-I
КС-III
КС-IV
I2+III2+IV2

Слайд 49
ЭТЦ дыхания растений: образование суперкомплексов АТФ-синтазы
Места сборки супрекомплексов АТФ-синтазы соответствуют местам

инициации крист

Слайд 50
ЭТЦ дыхания растений: образование суперкомплексов АТФ-синтазы
Кристы работают как протонные «ловушки»

Слайд 51Генетическая функция митохондрий

Слайд 52 Множество кольцевых молекул митохондриальной ДНК растений – результат гомологичных рекомбинаций

по повторам.

Слайд 53Предполагаемая структура «мастер-хромосомы» митохондрий кукурузы

Слайд 54Линейная ДНК митохондрий хламидомонады

Слайд 55Сопоставление хлоропластного и митохондриального геномов риса

Слайд 56Варианты редактирования хлоропластных и митохондриальных РНК растений

Слайд 57Гены митохондрий
Синтез белка. - 3 гена рРНК (оперон rrn)
-

10 генов белков пластидных рибосом (rpl/rps)
- 16 генов тРНК (trn) – не хватает! – импорт!
2. Дыхание - 9 генов белков НАД Н дегидрогеназы (nad)
- ген апоцитохрома b (cob);
- 5 генов белков биосинтеза цитохрома с (ccb)
- 3 гена субъединиц цитохромоксидазы (гены сох).
- 3 гена субъединиц сукцинатдегидрогеназы (sdh)
у печеночников
- 4 гена АТФ-синтазы (atp)

Всего: около 50 генов (у печеночных мхов – более 100) ,
из них около 20 - «рабочих» и около 30 - «домашнего хозяйства».

Слайд 58Ядерный генов контролирует :
некоторые т РНК
ДНК – полимеразу
РНК – полимеразу
Некоторые рибосомальные

белки
Синтез белков, входящие в состав комплексов электрон – транспортной цепи дыхания
Синтез ферментов ЦТК

Слайд 60Fzo – это гигантские ГТФ-азы, расположенные во внешней мембране митохондрий
Fzo (fuzzy

onion)

Слайд 61Цитоплазматическая мужская стерильность (ЦМС)
«Техасская» - Т-ЦМС
«USDA»-тип - S-ЦМС
«Молдавская» - M-ЦМС
«Парагвайская»


(Charrua-тип) - С-ЦМС


стерильность

восстановление
фертильности

Ядерный ген
Restorer of Fertility =
= Rf


Ядерный ген Rf3

Ядерный ген Rf4

Слайд 62АТФ-синтаза: ключевой фермент «Техасской» ЦМС

13 kDa-белок
появляется
в митохондриях
как результат


незаконной
рекомбинации
c геном atp6
и встраивается
в АТФ-синтазу,
вызывая ЦМС

Слайд 63АТФ-синтаза: ключевой фермент «Техасской» ЦМС

13 kDa-белок
появляется
в митохондриях
как результат


незаконной
рекомбинации
c геном atp6
и встраивается
в АТФ-синтазу,
вызывая ЦМС

Гельминтоспориоз!

Слайд 64АТФ-синтаза: ключевой фермент ЦМС у петунии


У петунии
незаконная
рекомбинация
происходит
с

участием
гена atp9.
Изменения
в АТФ-синтазном
комплексе
вызывают ЦМС

Слайд 65Цитоплазматическая мужская стерильность (ЦМС)
«USDA»-тип - S-ЦМС
«Молдавская» - Т-ЦМС
Ядерный ген Rf3
При

S-ЦМС(=М-ЦМС)
появляются
линейные фрагменты
в митохондриальном геноме:
S1 и S2 – эписомы.
Возможно, более крупные
кольцевые молекулы мт-ДНК
за счет рекомбинации
могут линеаризоваться.

Слайд 66Цитоплазматическая мужская стерильность (ЦМС): спорофитный и гаметофитный контроль

Стерильность
Полное (!)
восстановление
фертильности

«USDA»-тип - S-ЦМС
«Молдавская»

- M-ЦМС

Ядерный ген Rf3

Восстановление
фертильности


Спорофитный (2n) контроль

Слайд 67Цитоплазматическая мужская стерильность (ЦМС): спорофитный и гаметофитный контроль
«Техасская» - Т-ЦМС
Ядерные гены

Rf1 и Rf2

Rf2-ген –
доминантная
гомозигота



Стерильность

Половина (!)
пыльцевых зерен
фертильна


Восстановление
фертильности


Гаметофитный (1n) контроль

Слайд 70Локализация ферментов глиоксилатного цикла

Слайд 71РАСТИТЕЛЬНЫЕ ПЕРОКСИСОМЫ – ИСТОЧНИК СИГНАЛЬНЫХ МОЛЕКУЛ

Слайд 72Метаболический переход от гетеротрофного к фототрофному питанию

Похожие презентации

Красная книга Нижегородской области 545
Система дыхания 295
Дети выросшие вместе с животными 344
Хордовые. Особенности строения. Классификация хордовых 1658
Зимующие птицы 329
Строение и значение нервной системы 258

Обратная связь

Если не удалось найти и скачать презентацию, Вы можете заказать его на нашем сайте. Мы постараемся найти нужный Вам материал и отправим по электронной почте. Не стесняйтесь обращаться к нам, если у вас возникли вопросы или пожелания:

Email: Нажмите что бы посмотреть 

Что такое ThePresentation.ru?

Это сайт презентаций, докладов, проектов, шаблонов в формате PowerPoint. Мы помогаем школьникам, студентам, учителям, преподавателям хранить и обмениваться учебными материалами с другими пользователями.

Для правообладателей

Яндекс.Метрика