6 obserwujących
52 notki
12k odsłon
  188   0

Skąd transport pęcherzykowy w chloroplastach? Na bezdrożach hipotezy endosymbiozy

Wstęp: hipoteza endosymbiozy i endosymbiozy seryjnej

imageWedług hipotezy endosymbiozy Lynn Margulis organelle odpowiedzialne za produkcję energii ATP w komórkach eukariotycznych: mitochondriach czy chloroplastydach są potomkami symbiotycznych bakterii. Hipoteza ta jest uzupełniana innymi podhipotezami. Np. bakterie posiadają błonę komórkową i ścianę a przestrzeń między nimi nazywa się peryplazmą. Mitochondrium nie posiada ściany komórkowej, ale za to jest otoczona dwoma błonami, w wyniku czego pomiędzy nimi powstaje podobna przestrzeń. Skąd się wzięła ta druga błona skoro bateria, rzekomy przodek mitochondrium, otoczona była tylko jedną? Zwolenicy pomysłu endosymbiozy, tłumaczą to tzw. endosymbiozą seryjną: bakteria wniknęła do przodka eukariota i weszła z nim w symbiozę, następnie ten protoeukariot został połknięty przez większego protoeukariota, wszedł z nim w symbiozę i zaczął się stopniowo redukować aż pozostała po nim jedynie ta druga błona.

https://depotuw.ceon.pl/bitstream/handle/item/1938/1400-DR-BI-96263.pdf?sequence=1

image




Mitochondria są rzekomo potomkami bakterii, które przeprowadzały glikolizę oraz cykl Krebsa. Darwiniści uważają, że fotosynteza wyewoluowała u bakterii, które następnie wniknęły do protoeukariotow i tak powstały chloroplasty. Organelle te są obecne zarówno w organizmach jednokomórkowych, jak i roślinach. Podobnie jak mitochondia posiadają dwie błony, które zdaniem zwolenników endosymbiozy powstały w na tych samych zasadach, co błony mitochondrialne. Oczywiście z modelem endosymbiozy jest wiele nieprzebytych problemów, gdyż 95% białek budujących te organelle (istnieją odstępstwa od tej reguły) jest kodowanych w jądrze komórkowym. Więc według zwolenników endosymbiozy geny bakteryjne najpierw uciekły do jądra, a następnie w wyniku ewolucji zaczęły produkować odpowiednio zaadresowane białka, które przy pomocy wyspecjalizowanych kompleksów chaperonów (białek opiekuńczych), które utrzymują je w strukturze pierwszorzędowej (rozwinietej) są transportowane do mitochondriów czy chloroplastów.

Kiedy już tam dotrą muszą się połączyć z odpowiednimi receptorami. Do tego służą im odpowiednie sekwencje aminokwasów zwane adresowymi (lidery). Kiedy już klucz zostanie dopasowany do odpowiedniego molekularnego zamka, zaczyna się translokacja na drugą stronę błony. Pomagają w tym inne białka opiekuńcze, które przeciągają rozwinięty polipetyd przez kanał translokacyjny. Kiedy białko już przejdzie na drugą stronę błony, to specjalny enzym obcina sekwencję adresową i odsłania sortującą, co pomaga białku trafić do odpowiedniego przedziału organelli.

Żeby cały ten proces był możliwy, nie wystarczy endosymbioza seryjna. Błony muszą mieć odpowiednie receptory połączone z kanałami translokacyjnymi, które je przebijają na wylot. Transportowane białka odpowiednie sekwencje adresowe, sortujące oraz domeny, które są komplementarnie dopasowane do chaperonów, które im pomagają. Samych chaperonów, które biorą udział w tym procesie jest wiele rodzajów. Żaden zwolennik endosymbiozy nie potrafi stworzyć naukowego modelu teoretycznego, który by opisywał krok po kroku, jak zaszła ta ewolucja, ponieważ cały kompleks jest nieredukowalnie złożony. To znaczy po usunięciu jakiegoś istotnego elementu załamuje się, tym samym nie mógł powstawać poprzez dodawanie kolejnych elementów. W tym przypadku obowiązuje zasada: wszystko albo nic!

https://www.researchgate.net/figure/Role-of-the-oxidase-assembly-OXA-translocase-in-protein-sorting-Proteins-synthesized_fig3_339380602

image


https://biokompost.wordpress.com/2009/10/28/trzeci-filar/

Chaperony

Komórka jest pełna chaperonów (molekularnych przyzwoitek): pod względem liczby cząsteczek jest to jedna z najliczniejszych grup białek. Białka opiekuńcze są bardzo wszędobylskie. Można je znaleźć i w cytoplazmie (tam biorą udział w nadawaniu kształtu białkom wytwarzanych w procesie translacji oraz w naprawianiu zdeformowanych białek), i w jądrze komórkowym, i w szorstkiej siateczce śródplazmatycznej (gdzie uczestniczą w kształtowaniu białek przeznaczonych do wydzielenia przez komórkę), i w pobliżu błon białkowo-lipidowych (białka opiekuńcze są potrzebne w procesie transportu innych białek przez błony biologiczne: z jednej strony błony jedna przyzwoitka rozwija białko i wpuszcza je do kanału w błonie, a po przeciwnej stronie błony białkowo-lipidowej inna przyzwoitka odbiera transportowany łańcuch polipeptydowy i nadaje mu odpowiednią konformację). Bez udziału białek opiekuńczych wiele procesów metabolicznych nie mogłoby przebiegać prawidłowo, a naprawienie popsutej cząsteczki białka przekraczałoby możliwości komórki.

Skuteczność działania enzymu zależy od przestrzennej struktury jego centrum aktywnego, które musi być dopasowane do cząsteczek substratu, a czasami nawet powinno zmieniać kształt w trakcie katalizowanej przez siebie reakcji biochemicznej. Odkształcenie białek strukturalnych mogłoby doprowadzić do rozpadu cytoszkieletu – delikatnej sieci mikrotubul i mikrofilamentów, która nadaje komórce odpowiedni kształt i reaguje na zmiany warunków środowiska oraz na sygnały wysyłane z innych części komórki. Zmiana struktury białek uczestniczących w ochronie i odczytywaniu informacji genetycznej w najlepszym wypadku doprowadziłaby do zwiększenia częstości mutacji genów (co zwiększyłoby ryzyko uszkodzenia komórki, a zwłaszcza transformacji nowotworowej), a w najgorszym – do natychmiastowej śmierci komórki. Wniosek? Większość nieprzewidzianych zmian kształtu białek oznacza dla komórki katastrofę.

Lubię to! Skomentuj3 Napisz notkę Zgłoś nadużycie

Więcej na ten temat

Komentarze

Inne tematy w dziale Technologie