Informație

Care este consistența citosolului?


Imaginați-vă că ați luat cumva o ceașcă de citosol pur. Care ar fi consistența lui? Adică cât de gros, cât de lipicios și cât de vâscos ar fi?


Citosolul este de fapt la fel de vâscos ca apa (adică ~ 1 cP sau 1 mPa / s).

Din Introducerea lui Bicknese și colab. 1993

În fibroblaste și mai multe tipuri de celule epiteliale, vâscozitatea în fază fluidă a fost de 1,1-1,5 cP, nu mult mai mare decât cea a apei (1 cP) (Periasamy et al., 1992). Măsurătorile recente ale vâscozității citoplasmatice în celulele CV1 și PtK1 printr-o nouă metodă ratiometrică au susținut concluzia că vâscozitatea în fază fluidă în citoplasma în vrac este similar cu cel al apei (Luby-Phelps și colab., 1993).

Si din concluzie:

Vâscozitatea aparentă în fază fluidă lângă membrana plasmatică a celulei a fost 1,1 ± 0,2 cP (fibroblast) și 1,0 ± 0,2 cP (MDCK), nu semnificativ diferită de vâscozitatea măsurată în citoplasma în vrac, departe de membrana plasmatică.

În mod interesant, lucrarea citează următoarele studii:

La fibroblaste, vâscozitatea în fază fluidă a fost slab dependentă de temperatură (energia de activare Arrhenius 3-5 kcal/mol) și aproape independentă de volumul celulei (Fushimi și Verkman, 1991).


Notă:

cP = centipoise

  • Un centipoise (cP) este o unitate de măsurare non-SI (non-System International) a vâscozității dinamice în sistemul de unități de centimetru gram secundă (CGS). Este multiplu al unității de viscozitate de bază CGS numită poise (P)

  • 1 cP = 0,01 g / cm / s

  • 1 cP = 1 mPa / s

Sursă:

Bicknese S., N. Periasamy, S. B. Shohet și A. S. Verkman. 1993. Viscozitatea citoplasmatică în apropierea membranei plasmatice celulare: Măsurare prin microfluorimetrie în domeniul frecvenței câmpului evanescent. Biophysical Journal 65: 1272: 1282


Lectură suplimentară:

  1. Beals et al 1999

  2. Gyurov & Token 2011

  3. Guthrie & Netsheim 2012

  4. Kalwarczyk 2011


Citosol

The citosol, de asemenea cunoscut ca si matrice citoplasmatică sau groundplasm, [2] este unul dintre lichidele găsite în interiorul celulelor (fluid intracelular (ICF)). [3] Este separat în compartimente prin membrane. De exemplu, matricea mitocondrială separă mitocondria în multe compartimente.

În celula eucariotă, citosolul este înconjurat de membrana celulară și face parte din citoplasmă, care cuprinde, de asemenea, mitocondriile, plastidele și alte organite (dar nu fluidele și structurile lor interne) nucleul celulei este separat. Citosolul este astfel o matrice lichidă în jurul organelor. La procariote, majoritatea reacțiilor chimice ale metabolismului au loc în citosol, în timp ce câteva au loc în membrane sau în spațiul periplasmatic. În eucariote, în timp ce multe căi metabolice apar încă în citosol, altele au loc în organite.

Citosolul este un amestec complex de substanțe dizolvate în apă. Deși apa formează marea majoritate a citosolului, structura și proprietățile sale în celule nu sunt bine înțelese. Concentrațiile ionilor precum sodiul și potasiul din citosol sunt diferite de cele din fluidul extracelular, aceste diferențe ale nivelurilor de ioni sunt importante în procese precum osmoregularea, semnalizarea celulară și generarea potențialelor de acțiune în celulele excitabile precum endocrin, nervos și celulele musculare. Citosolul conține, de asemenea, cantități mari de macromolecule, care pot modifica modul în care se comportă moleculele, prin aglomerarea macromoleculară.

Deși odată se credea că este o soluție simplă de molecule, citosolul are mai multe niveluri de organizare. Acestea includ gradienți de concentrație de molecule mici, cum ar fi calciul, complexe mari de enzime care acționează împreună și participă la căile metabolice și complexe proteice, cum ar fi proteazomii și carboxizomii, care înglobează și separă părți ale citosolului.


Fapte amuzante despre citoplasmă

  • Un alt tip de lichid - Citoplasma este alcătuită din aproximativ 80% apă.
  • Citoplasma pare să fie peste tot - Citoplasma umple toate spațiile dintre nucleu și membrana celulară. Aceste spații sunt numite și „substanță celulară”.
  • Asteapta-ti randul - Pe lângă faptul că lasă organele și moleculele să se miște, citoplasma acționează și pentru a le menține pe loc.
  • Referințe fantomatice - Citoplasma care înconjoară nucleul se numește „endoplasmă”. Citoplasma apropiată de membrana celulară se numește „ectoplasmă”. S-ar putea să vă familiarizați cu termenul „ectoplasmă”, deoarece este folosit în filme precum Ghost Busters și da, este, de asemenea, lipicios și jeleu.
  • Citoplasma cu alt nume - Există citoplasmă în interiorul nucleului care este diferită de citoplasma din afara nucleului. Citoplasma din interiorul nucleului se numește „nucleoplasmă”.
  • Alege-ți citoplasma - Citoplasma poate fi de fapt fie apoasă, fie jeleoasă, în funcție de activitatea din interiorul celulei.

Citoschelet

Deși citoplasma poate părea să nu aibă formă sau structură, este de fapt foarte organizată. Un cadru de schele proteice numit citoschelet asigură citoplasma și celula cu structură. Citoscheletul este format din microfilamente asemănătoare firelor, filamente intermediare și microtubuli care traversează citoplasma. Puteți vedea aceste filamente și tubuli în celulele din Figura 4.5.2. După cum sugerează și numele său, citoscheletul este ca un „schelet” celular. Ajută celula să-și mențină forma și, de asemenea, ajută la menținerea structurilor celulare (cum ar fi organele) în loc în citoplasmă.


Partea 2: Mecanisme de formare a picăturilor de lipide

00: 00: 15.10 Bună ziua, eu sunt Toby Walther.
00:00:17.04 Și eu sunt Bob Farese, Jr.
00: 00: 19.10 Și conducem un laborator comun la Școala de Sănătate Publică de la Harvard
00:00:22.12 și Harvard Medical School.
00:00:24.05 Și în această prelegere,
00:00:26.16 vom discuta unele dintre mecanisme și fiziologie
00:00:28.23 de formare a picăturilor de lipide.
00: 00: 31.14 După cum am menționat în prelegerea introductivă,
00: 00: 33.28 celulele au această abilitate remarcabilă
00: 00: 36.15 pentru a organiza formarea picăturilor de lipide
00: 00: 40.24 în celulă
00: 00: 42.26 într-o manieră dispersată și regulată.
00: 00: 45.06 Și acest lucru ridică multe întrebări,
00: 00: 47.10 cum ar fi, cum fac celulele asta ?,
00:00:48.27 ce mașinărie proteică este implicată în formarea picăturilor de lipide?,
00: 00: 53.23 cum vizează proteinele către suprafețele acestor organite ?,
00: 00: 58.01 și care sunt funcțiile acestor organite
00: 01: 01.11 în celule și în organisme?
00:01:03.25 Pentru început, în această prelegere
00: 01: 07.07 vom prezenta o animație realizată de Janet Iwasa
00: 01: 10.27 care ilustrează o imagine a modului în care credem că se formează picăturile de lipide.
00:01:14.17 Aici puteți vedea reticulul endoplasmatic,
00:01:16.16 locul sintezei lipidelor neutre,
00:01:18.29 și vezi CoA de acil gras
00: 01: 21.01 și substraturi de diacilglicerol
00: 01: 23.03 care sunt îmbinate covalent
00: 01: 25.13 prin acțiunile enzimelor DGAT
00:01:27.15 -- DGAT1 și DGAT2 --
00: 01: 29.10 pentru a forma trigliceride.
00: 01: 30.29 Aceste trigliceride se separă în fază în planul stratului bistrat,
00: 01: 36.01 și se acumulează prin coacerea Ostwald,
00: 01: 39.14 și apoi mugurează spre suprafața citosolică a ER
00: 01: 43.25 pentru a forma o picătură.
00:01:45.17 Puteți vedea asta se întâmplă aici.
00: 01: 47.16 Și pe măsură ce picătura lipidică crește,
00: 01: 49.21 unghiul de suprafață dintre picătura lipidică
00: 01: 53.14 și ER se schimbă,
00:01:55.14 și în cele din urmă picătura va înmuguri.
00: 01: 57.12 Și întrebarea este, cum se întâmplă acest proces?
00: 01: 59.18 Și a fost ipoteza noastră și a altora,
00: 02: 02.12 că proteinele trebuie să fie implicate în formarea acestor organite.
00: 02: 08.02 Acum, cel puțin conceptual,
00: 02: 09.23 poți distruge acel set complex de reacții
00:02:12.12 în pași individuali.
Acestea nu trebuie să apară neapărat secvenţial în timp,
00: 02: 16.25, dar pot fi separate pentru ca noi să le analizăm
00: 02: 19.20 unul câte unul.
00:02:21.09 În primul pas, așa cum tocmai a menționat Bob,
00:02:23.10 are loc sinteza trigliceridelor,
00:02:26.00 și se formează lentila inițială.
00: 02: 27.25 În pasul următor,
00:02:30.04 vom discuta cum, inițial,
00:02:32.26 picătura de lipide crește și înmugurește într-o singură direcție,
00: 02: 35.29 spre citosol.
00: 02: 37.20 Într-un alt pas,
00:02:40.21 proteinele sunt recrutate special
00: 02: 42.29 la suprafața picăturilor de lipide.
00: 02: 45.06 Și când sunt acolo,
00:02:46.21 ele catalizează adesea reacțiile
00: 02: 49.01 care permit extinderea picăturii lipidice
00: 02: 50.20 într-un ultim pas.
00:02:53.14 Deci, să începem cu pasul 1 al formării picăturilor de lipide:
00: 02: 56.20 sinteza trigliceridelor și formarea lentilelor,
00: 02: 59.13 în cazul în care trigliceridele se adună în planul bistratului.
00:03:02.25 Pentru început, în acest pas,
00:03:04.29 trebuie să trecem prin calea sintezei glicerolipidelor
00: 03: 08.10, care a fost descoperit de Eugene Kennedy și colegii de muncă
00: 03: 11.24 și raportat în 1960.
00: 03: 14.07 Și aceasta este calea principală de sinteză a lipidelor
00: 03: 16.13 care dă naștere ambelor fosfolipide
00: 03: 18.07, precum și trigliceridele lipidice neutre.
00: 03: 20.20 În această cale,
00:03:22.19 care apare și în reticulul endoplasmatic,
00: 03: 24.18 acizi grași, pe care îi puteți vedea în partea stângă a acestui diapozitiv,
00: 03: 28.08 sunt legate covalent, într-o reacție care necesită ATP,
00: 03: 31.28 de către ACSL sau acil-CoA sintetaze,
00: 03: 35.06 pentru a forma acizi grași activi numiți acil-CoA grași.
00: 03: 39.15 Acești acil-CoA grași, atunci,
00: 03: 42.06 sunt legate covalent de o coloană vertebrală de glicerol
00: 03: 44.17 într-o serie de etape enzimatice
00: 03: 46.21 pentru a da naștere la acid fosfatidic sau diacilglicerol.
00: 03: 51.07 Și acei pași sunt catalizați
00:03:53.05 de o serie de enzime precum enzimele GPAT
00: 03: 55.19 - glicerol fosfat acil transferaze
00:03:59.25 Enzime AGPAT -- acil glicerol fosfat acil transferaze
00: 04: 02.16 și grupa fosfat este îndepărtată din acidul fosfatidic
00: 04: 05.11 pentru a forma diacilglicerol prin PAP,
00: 04: 08.13 sau fosfataza acidului fosfatidic.
00:04:11.11 Acum, acid fosfatidic și diacilglicerol
00: 04: 15.04 poate da naștere fosfolipidelor,
00: 04: 17.17, dar în ultima etapă de fabricare a trigliceridelor,
00: 04: 20.06 diacilglicerina este unită covalent
00: 04: 22.21 la un acil-CoA pentru a forma triacilglicerol
00: 04: 25.18 prin acțiunile enzimelor DGAT.
00:04:28.16 Deci, așa cum am menționat, activitatea DGAT
00:04:30.27 a fost descris în jurul anului 1960,
00:04:33.24 dar nu a fost pentru încă 40 de ani
00:04:35.28 că am început să înțelegem procesele moleculare
00: 04: 38.15 de fabricare a trigliceridelor.
00:04:41.10 Deci, la sfârșitul anilor 1990,
00:04:45.11 noi și oamenii de la Calgene
00: 04: 49.21 a identificat enzimele care produc trigliceride,
00:04:51.17 și acestea sunt acum cunoscute ca DGAT1 și DGAT2.
00:04:54.25 Deci, asta este fascinant.
00:04:56.16 Avem două enzime,
00: 04: 58.04 și aceste două enzime au evoluție convergentă
00: 05: 02.09 prin aceea că ambii catalizează același pas biochimic,
00: 05: 04.27, dar au evoluat separat
00: 05: 07.03 și fac parte din diferite familii de gene și proteine.
00: 05: 09.24 Deci, DGAT1 face parte din familia MBOAT.
00: 05: 12.05 DGAT2 are propria familie
00: 05: 14.25 care constituie DGAT și MGAT
00: 05: 17.00 și sintaze de ceară.
00: 05: 18.25 Ambele enzime
00: 05: 20.23 se găsesc în reticulul endoplasmatic,
00:05:22.17 dar după cum puteți vedea, așa cum este desenat aici,
00: 05: 25.02 au topologii foarte diferite.
00: 05: 27.05 DGAT1 este un. este o proteină membranară politopică
00: 05: 30.07 cu mai multe domenii transmembranare
00:05:32.10 și este o proteină foarte hidrofobă.
00: 05: 35.06 DGAT2, pe de altă parte,
00:05:37.03 are un domeniu transmembranar încorporat
00: 05: 39.01 care îl ancorează la reticulul endoplasmatic,
00:05:42.10 așa cum este reprezentat aici.
Ambele enzime au fost subiectul
00: 05: 49.22 Dezvoltarea inhibitorilor farmaceutici.
00: 05: 51.09 Și, de fapt, sunt foarte specifice
00: 05: 53.16 și inhibitori foarte eficienți
00: 05: 55.12 atât pentru enzima DGAT1, cât și pentru DGAT2
00: 05: 57.24 care sunt utile atât în.
00: 06: 00.05 pentru instrumentele de laborator
00: 06: 04.10 și au fost luați în studii clinice.
00: 06: 08.11 Acum, în prezent, avem doar o înțelegere
00: 06: 10.21 a mecanismelor moleculare ale sintezei trigliceridelor
00: 06: 13.23 catalizat de DGAT1.
00: 06: 15.28 Mai exact, recent,
am reușit să rezolvăm structura,
00:06:21.03 structura moleculară a acestei enzime.
00: 06: 23.28 Și, după cum puteți vedea aici prin microscopie crio-electronică,
00: 06: 25.29 ceea ce a devenit evident este că DGAT1 generează.
00: 06: 29.25 este prezent ca un dimer în membrana reticulului endoplasmatic,
00: 06: 34.18 și. unde majoritatea proteinelor
00: 06: 37.08 este într-adevăr în stratul bicomponent al membranei.
00: 06: 40.01 Se pare că enzima se formează, cum ar fi,
00: 06: 43.11 un dimer în formă de fluture
00: 06: 45.23, care se intersectează foarte intim
00: 06: 49.19 și legat între cele două subunități.
Când te uiți într-una dintre subunități,
00: 06: 53.26 este fascinant să vedem cum credem acum
00:06:56.14 are loc mecanismul molecular al sintezei trigliceridelor.
00:06:59.25 Enzima are un canal
00: 07: 02.27 care ajunge din partea citosolică
00: 07: 04.20 până la capăt prin membrană
00: 07: 06.12 spre partea luminală.
00: 07: 08.27 În plus, există o cavitate laterală,
00: 07: 11.17 sau o poartă,
00:07:13.25 spre planul membranei.
00: 07: 15.22 Adânc în enzimă,
00: 07: 17.20 și adânc în planul membranei,
00: 07: 20.02 există site-ul catalitic supus.
00:07:21.24 Când ne uităm la asta
00: 07: 25.04 într-o structură care conține și substraturi
00: 07: 27.10 și o densitate care cel mai probabil
00: 07: 29.23 este acceptorul de acil diacilglicerol,
00: 07: 32.21 ceea ce devine evident este că substratul acil-CoA
00: 07: 35.28 ajunge la locul activ din partea citosolică
00:07:39.11 fie direct din citoplasmă
00: 07: 41.10 sau poate lateral din membrană,
00: 07: 43.18 și poziționează gruparea carbonil
00: 07: 47.12 care este folosit pentru esterificare
00:07:50.11 chiar lângă acceptorul de acil,
00: 07: 52.08 densitatea asemănătoare diacilglicerolului,
00: 07: 54.16 chiar lângă site-ul activ.
00:07:56.21 Al doilea substrat ajunge prin poarta laterală
00:08:00.20 direct la acel nucleu hidrofob
00:08:03.00 în mijlocul enzimei.
00: 08: 04.24 Acum credem că în pasul următor,
00: 08: 06.20 este eliberat triacilglicerolul,
00: 08: 08.28 posibil direct în memorie prin poarta laterală,
00:08:11.18 inițiind următorul pas,
00: 08: 14.05 picătură inițială de lipide. creșterea picăturilor de lipide
00: 08: 16.07 și formarea lentilelor.
Deci, pe măsură ce începem să avem o înțelegere moleculară
00:08:19.26 despre cum sunt făcute trigliceridele
00: 08: 21.28 și eliberat în membrană,
00: 08: 23.15 acest lucru ne aduce la al doilea pas de formare a picăturilor lipidice,
00:08:25.20 și adică,
00: 08: 27.21 cum se separă faza trigliceridelor
00:08:30.06 în planul stratului dublu
00: 08: 31.26 și apoi să fii transformat într-o picătură inițială de lipide în devenire?
00: 08: 36.14 Acum, aceasta este o problemă dificilă de abordat,
00:08:39.22 și am avut mult noroc
00:08:41.23 luând abordări de tip sisteme
00: 08: 43.09 pentru identificarea mecanismului de formare a picăturilor de lipide.
00: 08: 45.22 Ceea ce este afișat aici este un ecran
00: 08: 47.24 pe care l-am interpretat recent
00: 08: 49.18 în celulele macrofage umane
00: 08: 51.06 care au fost încărcate atât cu colesterol, cât și cu trigliceride
00: 08: 54.04 pentru a forma picături de lipide,
00:08:55.12 și apoi am folosit ARNi
00: 08: 58.02 pentru a doborî genele din genom
00: 09: 00.06 și stabiliți care dintre aceste gene
00: 09: 02.12 a fost necesară pentru formarea normală a picăturilor.
Și dintr-un ecran ca acesta,
00: 09: 06.10 am obținut, după cum puteți vedea,
00:09:08.08 500 de accesări pentru. care sunt implicate în biologia picăturilor de lipide.
00: 09: 11.28 Acum, din analiza imaginii,
00: 09: 14.22 putem clasifica caracteristicile
00: 09: 17.11 despre modul în care aceste diferite inhibiții genetice
00: 09: 21.07 afectează biologia picăturilor de lipide,
00: 09: 23.18 și apoi împărțiți-le în diferite fenotipuri, după cum puteți vedea.
00: 09: 26.21 Deci, avem câteva clase
00:09:29.10 unde există picături foarte mici și dispersate,
00: 09: 31.23 și alte clase în care picăturile sunt destul de mari și grupate,
00:09:34.05 de exemplu.
Câteva exemple din aceste clase diferite
00:09:38.06 poate fi văzut în aceste imagini,
00:09:40.01 unde, din nou,
00: 09: 41.26 avem o varietate de fenotipuri de picături lipidice foarte puternice
00: 09: 44.01 cauzate de răsturnarea genelor individuale.
00: 09: 46.20 Unele gene care cauzează aceste diferite fenotipuri
00: 09: 49.25 sunt afișate în dreapta, aici,
00: 09: 51.21 și evident, astăzi nu putem discuta
00: 09: 54.01 multe dintre accesările de pe ecran.
00:09:55.15 Voi spune, totuși,
00: 09: 57.22 toate aceste accesări vor fi puse la dispoziția publicului
00: 09: 59.16 pe o platformă de picături lipidice
00: 10: 01.25 care va fi lansat foarte curând.
00: 10: 04.09 Unul dintre hiturile despre care am vrea să vorbim astăzi
00: 10: 06.25 este acesta numit BSCL2 sau seipin.
00: 10: 10.04 BSCL2 este gena care codifică proteina seipină,
00: 10: 12.28 și acest hit a fost unul dintre cele mai puternice hituri de pe ecranul nostru,
00: 10: 16.06 și, desigur, ne-a atras interesul
00: 10: 18.00 pentru că noi și alții
00: 10: 21.22 au identificat seipina ca fiind o proteină foarte importantă
00:10:24.17 în formarea de picături de lipide.
00:10:26.19 Deci, seipin. ce este seipin?
00:10:28.13 seipina este o proteină ER,
00: 10: 30.20 așa cum se arată în desenul din stânga ta,
00: 10: 32.22 care are terminații N și C
00: 10: 34.14 care sunt orientate spre citosol.
00: 10: 36.18 Are două domenii transmembranare
00:10:39.02 și o buclă conservată evolutiv
00:10:42.15 care este orientat spre lumenul ER.
00: 10: 45.26 Și seipin a fost identificat în 2001
00: 10: 48.18 ca genă cauzală.
00: 10: 52.00 unul dintre genele cauzale pentru lipodistrofia congenitală generalizată,
00: 10: 56,15 care. un exemplu al acestui sindrom,
00:10:59.07 unde există o lipsă de grăsime corporală,
00:11:01.19 este afișat în imaginea din dreapta ta.
00: 11: 03.09 Acum, de-a lungul anilor,
00: 11: 05.17 noi și multe alte laboratoare am lucrat la proteina seipină
00: 11: 08.05 pentru că multe laboratoare l-au identificat
00: 11: 10.25 ca fiind central în formarea picăturilor lipidice,
00: 11: 13.03 și unele dintre aceste laboratoare sunt listate în partea de jos.
00: 11: 16.15 Unele dintre descoperirile majore
00: 11: 19.10 care sunt importante pentru înțelegere
Rolul potențial al seipinului în formarea picăturilor de lipide
00: 11: 24.13 sunt listate pe acest diapozitiv.
00: 11: 25.20 Una este că ștergerea seipinei
00:11:26.28 -- care a fost identificat pentru prima dată ca.
00: 11: 29.09 realizat pe ecrane în drojdie de Goodman Lab
00:11:32.08 sau laboratorul lui Rob Yang --
00: 11: 33.16 arată că ștergerea seipinei
00:11:35.25 are ca rezultat picături de lipide supradimensionate,
00:11:37.00 picături de lipide foarte uriașe găsite în celule.
00:11:39.23 Laboratorul lui Joel Goodman a arătat inițial
00:11:42.01 că seipina homo-oligomerizează
00: 11: 44.06 pentru a forma un complex macromolecular mare.
00: 11: 47.00 Și mai multe laboratoare au arătat
00: 11: 50.26 că seipina se localizează la joncțiunile picăturii ER-lipide din drojdie.
00: 11: 55.26 Acum, acest diapozitiv arată o figură în care
00: 11: 59.06 vă arătăm fenotipul celular
00: 12: 01.08 pentru ștergerea seipinei.
00: 12: 02.28 În stânga dvs., puteți vedea asta
00:12:04.29 se formează picături de lipide în aceste celule de Drosophila
00: 12: 06.18 în mod organizat,
00: 12: 08.28 așa cum v-am arătat în unele dintre videoclipurile anterioare.
00: 12: 11.10 Ne încărcăm cu oleat, formează trigliceride,
00:12:13.05 și picăturile se formează într-un mod dispersat.
00: 12: 16.06 În dreapta ta este ce se întâmplă
00: 12: 18.01 în celulele cu deficit de seipină.
Și în acest caz, ceea ce vedem este cu totul altceva.
Există câteva picături mari de lipide preexistente,
00:12:25.29 dar în loc să aibă picături de lipide de mărime normală,
00: 12: 30.05 ceea ce vedem este o multitudine de picături lipidice foarte mici
00: 12: 32.27 care se găsesc în întregul reticul endoplasmatic,
00: 12: 37.01 care arată clar diferit de picăturile de dimensiuni normale
00:12:41.26 găsit în situația de tip sălbatic.
00: 12: 43.29 Acum, cum face de fapt proteina asta?
00: 12: 46.02 O interesantă observație timpurie în laboratorul nostru
00: 12: 49.02 a fost atunci când ne uităm de fapt.
00: 12: 51.19 cum arată proteina,
00: 12: 53.19 formează focare în reticulul endoplasmatic.
00:12:56.18 Ce poți vedea în filmul din stânga
00: 12: 58.25 este o celulă Drosophila, la fel ca cea pe care tocmai a arătat-o ​​Bob,
00: 13: 01.16 unde am creat genomul celulelor
00: 13: 04.26 pentru a exprima o versiune a seipin
00:13:06.20 care are un GFP chiar la sfârșitul unei proteine,
00: 13: 09.01 la locusul său endogen.
00: 13: 11.06 Și ceea ce puteți vedea este că această celulă acum
00: 13: 14.10 are aceste focare verzi,
00: 13: 16.02 care se mișcă rapid prin reticulul endoplasmatic
00: 13: 18.22 - acum afișat în roșu aici -
00:13:20.12 aproape ca și cum ar fi doar să scaneze Urgențele
00:13:23.04 pentru formarea inițială a picăturilor de lipide.
00: 13: 25.27 Și se pare că aceasta este o caracteristică conservată
00: 13: 28.24 pentru seipin,
pentru că nu formează doar punctae în celulele Drosophila,
00:13:33.02 dar după cum puteți vedea în dreapta, aici,
00:13:35.17 și în celulele de mamifere,
00: 13: 37.01 și același lucru este valabil în multe alte sisteme
00:13:38.19 unde s-au uitat oamenii.
Care este natura moleculară a acestor focare?
00: 13: 42.26 Înțelegerea noastră actuală
00: 13: 45.02 este condus de observații,
00:13:47.02 din nou, prin microscopie crio-electronică,
00: 13: 49.04 unde am izolat și purificat seipina,
00: 13: 52.27 în acest caz, din celulele Drosophila.
00:13:54.28 Și ceea ce observați este că
00: 13: 58.04 seipin are trei părți.
00: 14: 00.13 Există două extensii scurte pe partea N- și C-terminal
00:14:04.22 despre care se preconizează că ambele se vor confrunta cu partea citosolică.
00: 14: 08.03 Fiecare subunitate are, de asemenea, două domenii transmembranare
00: 14: 10.09 care acoperă membrana ER.
00:14:13.13 Și apoi este un mare,
00:14:15.09 domeniu luminal destul de conservat,
00: 14: 16.26 acum afișat în verde în desenul animat.
00: 14: 20.18 În structura noastră crio-EM, ceea ce observăm este
00: 14: 27.00 în special faptul că domeniul luminal se pliază
00: 14: 29.27 într-o alfa / beta foarte solidă,
00: 14: 32.00 care seamănă cu proteinele care leagă lipidele,
care se aranjează într-o structură de inel
00: 14: 39.17 care conține 10, 11 sau 12 subunități,
00: 14: 41.08 în funcție de specie.
00: 14: 42.29 Puteți vedea, de asemenea, că domeniile transmembranare
00: 14: 45.18 sunt peste asta
00: 14: 47.11 și acoperă membrana bistratificată,
00: 14: 49.17 dar în structură,
00: 14: 51.01 acestea nu au fost rezolvate,
00: 14: 52.17 probabil pentru că erau destul de flexibili.
00: 14: 55.16 Acum, analizând structura domeniului pliat
00:14:58.08 în partea luminală,
00: 14: 59.23 ceea ce am observat sunt două trăsături particulare.
00:15:03.12 Unul este că acest inel chiar stă la baza
00: 15: 06.18 chiar sub membrană,
00: 15: 08.03 asemănător cu ceea ce s-ar putea numi o mașină de spălat moleculară
00: 15: 09.24 care ancorează practic toată mașina
00:15:14.00 -- știi, un complex de proteine ​​foarte mare în acest moment,
00: 15: 16.18 cu, ca, 12 subunități -
00: 15: 18.06 chiar sub ER.
00: 15: 20.02 A doua caracteristică care pare a fi specifică seipinei
00: 15: 22.20 în această clasă de molecule înrudite
00: 15: 25.25 este că există o helică
00:15:29.16 care este prezent în toate moleculele seipin
00:15:32.06 care au fost descrise astăzi
00:15:34.10 care este presat și orientat direct pe membrană.
00:15:38.06 Această spirală hidrofobă, izolat,
00: 15: 40.06 este suficient pentru a lega trigliceridele,
00:15:42.14 conducându-ne la modelul acestui complex
00:15:45.15 organizează originalul.
00: 15: 47.04 formarea inițială a picăturilor de lipide.
00:15:50.05 Acestea fiind spuse, acest model prezice, desigur,
00:15:55.06 că se pot izola trigliceridele din acest complex
00:15:57.01 așa cum este format.
00: 15: 58.21 Și am încercat asta și nu am reușit niciodată cu asta.
00: 16: 01.03 Există un al doilea puzzle aici,
00: 16: 03.04 și asta înseamnă că această helică hidrofobă
00: 16: 05.21 este extrem de evolutiv conservat în ordine,
00: 16: 08.12 o caracteristică la care nu te-ai aștepta neapărat
00: 16: 10.17 dacă singurul rol al acestuia ar fi să fie hidrofob
00: 16: 13.02 și interacționează cu uleiul.
00: 16: 14.29 Deci, pe baza acestui fapt, am avut un puzzle,
00: 16: 18.02 și am emis ipoteza că ar putea exista
00: 16: 20.26 o componentă lipsă la acest complex de asamblare.
Și iată un experiment
00: 16: 24.28 pe care Jeeyun Chung la efectuat în laboratorul nostru,
00: 16: 26.26 în care a făcut o imunoprecipitare,
00:16:29.06 sau un experiment pulldown,
00: 16: 30.28 folosind fie seipinul de tip sălbatic,
00:16:33.02 care este afișat în stânga ta,
00: 16: 34.27 sau o moleculă de seipină
00:16:37.18 în care ea a șters această spirală hidrofobă extrem de conservată,
00: 16: 39.19, care este afișat în dreapta.
Iar prin eliminarea tuturor interactorilor,
00:16:43.05 a găsit o lovitură
00: 16: 48.01 care a fost tras în jos în mod specific cu proteina de tip sălbatic
00: 16: 49.21, dar nu cu proteina mutantă care a șters această helică hidrofobă.
00: 16: 52.06 Și asta este foarte ușor de văzut
00: 16: 55.11 în partea din dreapta sus a figurii, aici,
00: 16: 57.15 și acel gen.
00: 17: 00.06 proteina care a fost trasă de tipul sălbatic
00: 17: 01.22 este o proteină numită TMEM159.
00: 17: 04.25 Deci, ce este TMEM159?
00: 17: 07.01 Ei bine, așa.
00: 17: 12.03 am numit acum factorul de asamblare a picăturilor lipidice TMEM159,
00: 17: 14.16 și astfel acest nume vorbește despre ceea ce gândim.
00:17:17.27 implicarea sa în asamblarea picăturilor de lipide.
00:17:21.03 Deci, nu se știau prea multe despre asta
00: 17: 24.01 când l-am identificat ca un interactor seipin.
00: 17: 25.22 TMEM159 sau LDAF1,
00: 17: 27.17 este o proteină a reticulului endoplasmatic.
00: 17: 29.27 161 aminoacizi.
00: 17: 32.14 Topologia sa sugerează atât capătele N-, cât și cele C-terminale
00: 17: 36.01 sunt către citoplasmă.
00: 17: 37.21 Și caracteristicile proteinei
00: 17: 40.17 sugerează că formează un ac de păr dublu,
00: 17: 45.02 așa cum am modelat în acest desen animat.
00:17:47.22 Gena și proteina au fost identificate inițial
00: 17: 49.23 în ficatul gras murin
00:17:51.10 care fusese indusă de PPAR-gamma
00:17:53.00 într-un model knockout
00: 17: 55.07 unde era ficat gras.
00: 17: 57.23 Și unul dintre lucrurile care ne-au atras atenția
00: 18: 00.00 când am făcut acest derulant
00: 18: 01.04 s-a dovedit că deranjul
00: 18: 04.24 din TMEM159 sau LDAF1
00:18:06.28 a fost, de asemenea, puternic corelat cu seipin
00: 18: 09.16 pe ecranul genomului pe care vi l-am arătat anterior.
00: 18: 12.22 Deci, Jeeyun a continuat să purifice LDAF1,
00: 18: 17.07, așa cum mă voi referi acum,
00:18:20.08 așa cum se arată aici, din celule de mamifere.
00: 18: 21.22 Și când trage în jos și purifică LDAF1,
00: 18: 23.22 ea copurifică și seipina.
00: 18: 28.15 Și aceste două proteine
00: 18: 30.19 formează acum un complex stoichiometric.
00: 18: 32.24 Important, așa cum a menționat Toby anterior,
00:18:34.24 când am purificat singur seipinul înainte,
00: 18: 37.18 nu am reușit să copurificăm triacilglicerolul cu seipină.
00: 18: 41.15 Dar noi am făcut descoperirea aici
00: 18: 44.20 că atunci când purificăm complexul ambelor proteine ​​împreună,
00:18:47.16 după cum puteți vedea în a patra de pe banda din stânga,
00: 18: 52.20 complexul a tras în jos în gelul Coomassie de pe fund
00: 18: 55.08 arată, de asemenea, prezența triacilglicerolului.
00:18:57.14 Dacă adăugăm în celule acid oleic
00:18:59.20 și conduce la formarea picăturilor de lipide,
00:19:01.11 complexul purifică și mai mult triacilglicerol,
00: 19: 04.00 după cum puteți vedea.
00: 19: 05.19 Și dacă am folosi inhibitori DGAT
00: 19: 07.24 în această situație,
Am blocat triacilglicerolul.
00: 19: 10.29 Deci, toate acestea sunt dovezi pentru noi că acest complex,
00:19:13.05 împreună,
00: 19: 15.06 interacționează cu triacilglicerolul
00:19:17.23 în timpul formării picăturilor de lipide.
00:19:20.14 Am continuat să studiem LDAF1
00: 19: 23.27 în contextul celulelor,
00: 19: 25.22 și unul dintre aceste experimente este prezentat aici.
00:19:28.08 În acest experiment,
00: 19: 29.26 ceea ce s-a făcut este că
00:19:32.09 LDAF1 și seipin au fost etichetate,
00: 19: 34.16 folosind tehnologia CRISPR,
00: 19: 36.04 la locurile lor endogene cu proteine ​​fluorescente.
00:19:40.04 În plus, am etichetat PLIN3,
00:19:42.23 pe care l-am identificat ca fiind unul dintre
00: 19: 45.25 primii detectori ai unei picături lipidice care se formează.
00: 19: 48.00 Și așa, prezentat în acest diapozitiv
00: 19: 49.28 sunt trei exemple de formare a picăturilor de lipide,
00: 19: 52.12 așa cum este detectat de semnalul PLIN3,
00: 19: 55.17 pe setul de jos al.
00: 19: 58.27 în rândul de jos al acestor panouri.
00:20:00.15 Și în toate cazurile,
00: 20: 01.16 când putem detecta mai întâi formarea picăturilor lipidice,
00: 20: 04.11 are loc în același loc
00: 20: 06.27 ca în cazul în care avem LDAF1 și seipin.
00:20:08.17 Deci, asta ne oferă
00: 20: 11.11 mai multe dovezi că complexul seipin-LDAF1
00:20:14.00 este locul unde picăturile de lipide
00:20:16.27 se formează în aceste celule.
00: 20: 19.15 Acum, dacă acest model este corect,
00: 20: 21.14 există câteva predicții simple.
00: 20: 23.18 Una dintre cele mai puternice predicții este că,
00: 20: 26.06 dacă complexul determină unde se formează picăturile de lipide,
00: 20: 28.27 ar trebui să putem muta complexul
00: 20: 31.11 către un site unde în mod normal nu este localizat,
00:20:33.10 sau unde doar câteva dintre ele sunt aleatoriu,
00: 20: 35.10 și acum ar trebui să se formeze picături de lipide,
00:20:37.27 de preferință, la acele locuri.
00:20:39.29 În acest experiment, am folosit un truc de biologie chimică
00:20:42.21 în care am generat
o versiune de heterodimerizare artificială indusă chimic
00: 20: 49.12 din LDAF1
00: 20: 51.20 care poate fi legat de o ancoră a membranei plasmatice.
00: 20: 54.20 Când adăugăm la celule care exprimă aceste două construcții
00: 20: 59.06 un heterodimerizator chimic,
00: 21: 00.20 ceea ce se întâmplă este că acele două părți ale proteinelor
00: 21: 03.20 formează un complex,
și asta trage întregul reticul endoplasmatic
00: 21: 08.04 în imediata apropiere a membranei plasmatice.
00: 21: 11.19 În mod normal, există doar foarte puțină plasmă.
00: 21: 13.29 reticul endoplasmatic chiar sub membrana plasmatică.
00: 21: 16.20 Dar când inducem acest lucru,
00: 21: 18.23 ceea ce observăm este.
00: 21: 20.07 prin microscopie de reflexie internă totală.
00: 21: 22.19 este că ambele LDAF1 sunt vizate,
00: 21: 25.13 așa cum ați prevedea,
00: 21: 27.01 dar și seipin este acum adus
00: 21: 28.18 deoarece se află într-un complex proteină-proteină cu LDAF1,
nu interacționează direct cu ancora.
00:21:35.03 Acest lucru generează acum un scenariu
00: 21: 37.26 în care chiar sub membrana plasmatică
00:21:40.00 avem o mulțime, o mulțime de urgențe
00: 21: 42.15 care este legat de el.
00: 21: 44.05 Și ceea ce este important și interesant este
00: 21: 46.27 când ne uităm acum la formarea picăturilor de lipide,
00: 21: 49.01 vedem că acum se formează o mulțime de picături de lipide
00:21:51.24 sub membrana plasmatică,
pentru că acum ai acest complex acolo,
00: 21: 55.12 care în mod normal nu se găsește acolo.
00: 21: 57.04 Într-o celulă de tip sălbatic care nu are.
00: 21: 59.01 sau într-o celulă care nu a fost expusă dimerizatorului,
00: 22: 01.16 o celulă de control,
00:22:03.02 vedem doar foarte, foarte puține picături
00:22:05.03 formându-se chiar sub membrana plasmatică.
00:22:07.22 Dar după cum puteți vedea în cuantificarea din dreapta, aici,
00: 22: 11.07 sau în fotografiile luate dintr-un film din stânga,
00: 22: 13.03 imediat ce aduceți acest complex chiar sub membrana plasmatică,
00: 22: 16.03 acum, o mulțime de, multe picături de lipide se formează acolo,
00: 22: 18.18 pentru că acum mașinile sunt acolo
00: 22: 20.04 pentru a cataliza această reacție.
00: 22: 23.15 Deci, acestea sunt câteva dintre cele mai importante momente
00:22:25.16 of studies where we have identified
00:22:28.01 at least a couple components
00:22:30.07 of a lipid droplet assembly complex:
00:22:32.17 seipin, which we and others
00:22:34.24 had identified over the years
00:22:36.25 as being crucial to this complex
00:22:38.17 and this other protein, LDAF1.
00:22:40.10 And what's shown here is our working model
00:22:42.13 for how this might work.
00:22:44.03 So, as we mentioned,
00:22:46.02 triglycerides are made through the actions of, for example,
00:22:48.22 DGAT enzymes in the endoplasmic reticulum.
00:22:50.14 And they are initially released into the plane of the bilayer.
00:22:55.06 It's our hypothesis, then,
00:22:56.29 at the moment,
00:22:58.23 that the seipin-LDAF1 complex
00:23:01.06 becomes the site
00:23:03.28 where these triglycerides can nucleate and phase separate
00:23:06.00 to begin to form lipid droplets.
00:23:07.25 And what's really intriguing
00:23:09.23 is this complex brings together, for example, in humans,
00:23:12.19 66 membrane-spanning domains in a very small area
00:23:16.18 that might create hydrophobic surfaces
00:23:19.04 for this. for this nucleation.
00:23:21.26 catalytic step to occur.
00:23:23.24 So, shown here, then,
00:23:25.29 are triglyceride molecules
00:23:28.07 that have begun to form a lens
00:23:30.07 in the setting of this complex.
00:23:31.29 And as you can see, LDAF1 begins to
00:23:36.14 provide curvature to the membrane,
00:23:38.02 which may also facilitate bending of the membrane
00:23:40.09 and droplet formation.
00:23:42.27 The droplet then grows.
00:23:44.26 And what we didn't show you,
00:23:46.11 but we have data indicating,
00:23:48.02 is that as the droplet is growing
00:23:50.15 LDAF1 coats the surface of the droplet.
00:23:52.12 Here, we think LDAF1 provides surface-modulating qualities,
00:23:56.18 such as lowering the surface tension
00:23:58.06 and regulating some of the protein composition
00:24:00.03 of the developing droplet.
00:24:02.13 So, that's the current model.
00:24:04.01 And obviously, this model will require further testing.
00:24:06.26 And one other aspect of this model
00:24:09.14 is that, as Toby mentioned before,
00:24:11.16 there are domains of seipin
00:24:13.25 that appear very similar
00:24:16.20 to lipid-binding domains,
00:24:18.04 so it may be that this complex
00:24:20.12 also has some role in directing lipid trafficking
00:24:22.21 -- whether that be neutral lipids or phospholipids --
00:24:25.22 during the formation of lipid droplets.
00:24:28.02 That also remains to be further tested.
00:24:31.11 So, in this part of our lectures,
00:24:32.24 we told you about triglyceride synthesis
00:24:34.20 and the initial stages of lipid droplet formation
00:24:37.02 at the endoplasmic reticulum.
00:24:38.24 But what happens next?
00:24:40.11 How do the lipid droplets acquire their specific proteome?
00:24:43.13 How do they grow in size
00:24:45.15 and detach from the ER?
00:24:46.26 And what are their functions in the cell?
00:24:49.09 So, we'll tell you about that in the next part of our lectures.
00:24:52.11 Stay tuned.


Use LEFT and RIGHT arrow keys to navigate between flashcards

Use UP and DOWN arrow keys to flip the card

H to show hint

A reads text to speech

142 Cards in this Set

The capturing and using of the energy of living systems.

How do cells get the energy they need?

Chemical sources (respiration) or the sun (photosynthesis)

What are the primary energy sources that the cell can use?

Complex carbs have storage properties. What are the two storage forms of glucose?

Glycogen (animal cells) and Starch (plant cells)

What component of fat is the highest source of energy?

When sugars and fats are broken down, their energy must be captured and stored in forms that can be readily used called:

Give some examples of activated carriers.

ATP, Acetyl CoA, NADH, NADPH, FADH2

What percentage of cellular energy is used to make proteins?

The energy available to do work is called:

Free energy or G (Gibbs Free Energy)

For a chemical reaction, if a reactant/substrate X has a greater energy than product Y:

For a chemical reaction, if a product Y has a greater energy than reactant/substrate X:

If ΔG is negative, the reaction is:

If ΔG is positive, the reaction is:

If ΔG is 0, the reaction is:

The breakdown of glucose makes a lot of energy. The reaction:

Glucose + 6 O2 --> 6CO2 + 6 H2O = ___ kcal/Mol

Rank the energy content of the following: ATP, ADP, AMP

What are the three mechanisms to generate ATP?

Photophosphorylation, Oxidative Phosphorylation, and Substrate Level Phosphorylation

This ATP generating mechanism involves the absorption of sunlight coupled to ATP synthesis.

This ATP generating mechanism involves energy from activated carriers (NADH, FADH2) coupled with ATP synthesis (paired with the electron transport chain)

This ATP generating mechanism uses enzymes to catalyze reactions coupled directly to ATP synthesis.

Substrate Level Phosphorylation

When O2 is available, what percentage of energy may be captured and stored as ATP?

Where does the Krebs cycle occur?

Describe the overview of Glycolysis.

-Occurs in both the presence and absence of oxygen

Objective: To make ATP from energy extracted from sugars.

What are the products of glycolysis?

Glucose is broken down into 2 pyruvate molecules through glycolysis. From here, it can take one of three pathways. Name them and indicate their oxygen requirements.

>Krebs Cycle (requires oxygen)

>Lactic Acid (does not requires oxygen)

>Ethanol (does not require oxygen)

What determines the path that the pyruvates will take post-glycolysis?

The process by which 2 pyruvates are turned into lactic acid is also called:

Describe the process of pyruvate being converted into lactic acid.

>No additional ATP is made

>There is energy in lactate, but under these conditions, the cell cannot extract this energy.

2 pyruvates, under anaerobic conditions, can turn into Lactate or ____ + waste ____

Where does Lactic Acid and Ethanol + CO2 production coupled with glycolysis occur?

In the cytosol in the absence of oxygen

True or False: Fermentation and Ethanol production both produce additional ATP when paired with glycolysis which produces 2 ATP.

FALSE there is a net production of 2 ATP only from glycolysis. No extra ATP is produced from fermentation or ethanol production.

Anaerobic Respiration captures ___ % of energy from glucose.

Aerobic Respiration captures ___% of oxygen from glucose.

In the presence of Oxygen, Pyruvate is imported into the mitochondria and oxidized into this compound, which can enter the Krebs Cycle.

TRUE OR FALSE: Though often drawn together, the Krebs Cycle and the oxidation of pyruvate are actually two separate processes.

The oxidation of pyruvate (pyruvate --> Acetyl CoA) is actually three reactions catalyzed by three enzymes at the same place. This three enzyme complex is called:

Pyruvate Dehydrogenase Complex

How many reactions occur in the Krebs Cycle that extract energy from Acetyl CoA?

Describe the products of the Krebs Cycle

2 Pyruvates --> 2 Acetyl CoA -->

>2 ATP (used to do cellular work)

>8 NADH (high energy transfer electrons in ETC)

In what reactions is NADH produced? FADH2?

NADH - Glycolysis, Krebs Cycle, Oxidation of Pyruvate

What kind of fats are most often used as an energy source?

Triglycerides (3 fatty acid tails)

Where does the β-Oxidation of Fatty Acids occur?

What happens during the β-oxidation of fatty acids?

-Fats and Lipids are broken down by enzymes into fatty acids

-These acids are oxidized into Acetyl CoA

-FADH2 is produced, NADH is produced, and Acetyl CoA is produced which can enter the Krebs Cycle

-Fatty acid tails have a lot of carbon atoms, so more energy can be produced

-FADH2 and NADH donate electrons in the electron transport chain

β-Oxidation can also occur in this region, but no ATP is used.

Describe what happens during β-oxidation in the peroxisome.

>Acetyl CoA is exported to the cytosol

>NADH is exported to the cytosol

>FADH2 is used to break down hydrogen peroxide

What is the objective of the peroxisome?

This part of the mitochondria surrounds the organelle completely and has big porins in it that allow rapid traffic to pass. It is selectively permeable, but a lot of things are allowed to cross because the porins are so big.

In this area of the mitochondria, many reactions occur.

This portion of the mitochondria runs along the outer membrane and occasionally extends finger-like projections into the outer membrane. By folding, it greatly increases surface area. Two things that happen here: Electron Transport reactions and ATP synthesis

This is the aqueous region inside the inner membrane that has the consistency of cytosol. Certain reactions occur here.

What percentage of the organism's genome does mitochondrial DNA make up? (plants and animals)

Where are most proteins in the mitochondria made?

They are nuclear encoded and synthesized in the cytosol, then transported into the mitochondria

List processes that occur within the mitochondria.

>Citric Acid/Krebs Cycle (matrix)

>Beta Oxidation of fatty acids

>Electron transport chain (inner membrane)

>ATP synthesis (Inner membrane)

Describe the electron transport chain's composition.

A chain/group of large protein complexes and some smaller proteins that are embedded in the membrane. They accept and donate electrons from FADH2 and NADH. This is a series of REDOX reactions that move substances through the complexes.

NADH has to enter the electron transport chain (moved from cytosol into mitochondria) but it is NOT permeable to the membrane. How does it enter?

How does the malate shuttle work?

The energetic equivalent of NADH is moved across the inner membrane because NADH cannot get across.

Oxaloacetate picks up the high energy electrons from NADH and gives them to something else that can carry them across. Oxaloacetate is converted to malate which CAN move across, and when it is across the membrane, it reclaims its electrons.

This mechanism moves pyruvate from the cytosol into the mitochondrial matrix.

True or False: The glycolysis products (NADH and pyruvate) are moved into the mitochondria with a proton gradient and malate shuttle. The products of pyruvate oxidation and the citric acid cycle (NADH, FADH2, ATP, Acetyl CoA) are in the mitochondria, but in the wrong part.

This is a protein complex that uses the energy of a proton gradient to make ATP. All the energy from FADH2 and NADH is converted to ATP through this. It is located in the inner membrane.

True or False: The energy used to move protons from one side of the electron transport chain to the other is used to generate a pH gradient.

True or False: NADH and FADH2 donate their electrons at the same location in the electron transport chain.

What is the role of Oxygen in the electron transport chain?

Oxygen is the terminal electron acceptor (at the end of the chain). Electrons must be pulled out of the chain. As electrons are donated and passed through complexes, water is formed and holds onto some electrons.

What is the reaction corresponding to oxygen's purpose in the electron transport chain?

Which protein allows oxygen to act as the terminal electron acceptor?

Cytochrome oxidase complex

True or False: The electron transport chain converts one type of active carrier into another.

True NADH or FADH2 into ATP

The ATP synthase is coupled to the proton gradient. How do these two work together?

1. The energy of the electron transport chain is used to pump protons across the membrane.

2. The energy in the proton gradient is harnessed by ATP synthase to make ATP

What is the coupling of the proton gradient and synthesis of ATP called?

Where does chemiosmosis occur and what type of phosphorylation occurs in each area?

Mitochondria (oxidative phosphorylation)

Chloroplasts/thylakoid membrane (photophosphorylation)

This concept is described as the electron flow through the electron transport chain pumps protons across the membrane.

How are proton gradients used in bacterial cells?

There are certain molecules that, when embedded in the membrane, they collapse the ion gradients. It's like poking holes into the membrane, and the energy source is suddenly lost. Molecules that do this are called:

How much ATP is generated by aerobic metabolism for one molecule of glucose per product?

-Some ATP is produced directly by substrate level phosphorylation (Glycolysis?)

What are the products of glycolysis, the oxidation of pyruvate, and the krebs cycle? How much ATP do they produce?

TOTAL = 36 ATP (theoretical yield)

What is the theoretical yield and observed yield of aerobic respiration?

What are some causes of lower ATP yield in aerobic respiration?

Inner mitochondrial membranes leak protons and proton gradient is used for other purposes

Compare efficiency in aerobic and anaerobic respiration

We break down glucose, carbons, hydrogens and oxygens end up in water, and the energy associated with all chemical bonds is captured in ATP. What happens to the rest of the energy?

What do we call organisms that can retain the heat produced by ATP production?

This is the outermost structure of the plant cell, residing outside of the cell membrane. It is made of cellulose and other types of polysaccharides. It's very complex and does not break down well.

This structure of the plant cell is found in mature cells and is surrounded by a membrane. It can sometimes be so big that it can push all other organelles against the cell membrane. It can occupy 80-95% of the cellular space. It contains water, and the hydrostatic pressure is what gives plant cells their support.

This is a group of double-membrane enclosed organelles.

Amyloplasts and Chloroplasts

These plastids hold starch and sometimes can hold so much starch that they look like they are empty. They are used by plant cells to detect gravity and are similar to statoliths in the inner ear.

These plastids are found in plants and algae. Their numbers vary from 20-50 per cell. Some bacteria are photosynthetic but do not contain these.

How are mitochondria similar to chloroplasts?

They both have double membranes (envelope)

They both contain their own DNA

They can make proteins, but not a lot of proteins. Most are made in the cytosol and are imported into the organelle.

This chloroplast component is the part that is not occupied by the membranes. It is aqueous based.

The stroma is similar to what component of the mitochondria?

This component of the chloroplast is sometimes stacked up like pancakes, but sometimes they are individual in the cell.

If we took the thylakoid membrane and sliced them open, we see that they have spaces inside. These spaces, cavities, or openings are called:

Thylakoid Lumen/Thylakoid spaces

What percentage of cellular DNA is the DNA in chloroplasts?

In what three places can we find DNA in cells

Mitochondria, chloroplasts, nucleus

In what three places can proteins be synthesized?

In cytosol, in mitochondria, in chloroplasts

What are the three objectives in photosynthesis?

a.) Capture solar energy and convert it into chemical energy for the use of other living things

b.) Can use inorganic carbons (CO2) and convert them to organic carbon (sugars)

c.) Source of atmospheric oxygen (O2) released as waste

What is the summary equation of photosynthesis?

6 CO2 + 6 H2O --> 6 (CH2O) + 6 O2

What does each component in oxygenic photosynthesis do?

H2O -> Used as a source of electrons and hydrogens

O2 - Released from the water molecule

The type of photosynthesis that releases oxygen, particularly by plants, algae and cyanobacteria is called

What is the alternative form of photosynthesis called and what is its equation?

What does each component in anoxygenic photosynthesis do?

H2S - Source of protons and electrons (rotten egg smell)

Where do light reactions occur?

Where do dark reactions occur?

What occurs during the light reactions?

Light energy is absorbed and converted to chemical energy (ATP, NADH) using various pigments

Chlorophyll and other pigments function to absorb light energy in a structure/unit called a:

What are the three components of a photosystem?

-Chlorophyll acting as an antennae

-Chlorophyll acting as a reaction center

What occurs in the reaction center in the photosystem?

Light energy in the chlorophyll molecules excite the electrons, bringing them to a higher energy levelP

Photosystems are part of the

Photosystem II can break apart water molecules and extract the electrons and proteins from this water. The electrons are used to replace the electrons lost in the reaction center chlorophyll. Aceasta se numește

What happens to the products of photolysis

Electrons are donated to chlorophyll to replace lost electrons

Hydrogen accumulates in the thylakoid lumen (later will made a proton gradient)

Oxygen is released in the atmosphere

ATP synthesis is this type of phosphorylation.

Photophosphorylation is a type of

What are the three major pathways involved in dark reactions?

Describe the process of the C3 pathway

First reaction: CO2 + RuBP --> 2 PGA

PGA is further metabolized by the calvin cycle which requires a lot of ATP and NADPH to produce G3P

Rubisco catalyzes two reactions. Ce sunt ei?

CO2 + RuBP --> PGA is the first step in what process?

O2 + RuBP --> PGA + PGLY is the first step in what process?

The photorespiration pathway metabolizes what?

The photorespiration pathway occurs in three organelles. Ce sunt ei?

Chloroplast, peroxisome, mitochondria

This is the idea what photorespiration results in the loss of CO2 and therefore lowers the rate of photosynthesis.

What determines whether rubisco uses CO2 or O2?

The relative amount closest to Rubisco

C4 and CAM attempt to shove carbon dioxide closer to rubisco and prevent photosynthesis from being reduced. C4 is the basic carbon fixation pathway (Calvin Cycle). C4 and CAM modify the C3 pathway, elevating CO2 at rubisco. This reduces photorespiration and increases photosynthesis.

This is the degradative process by which large molecules are broken down into smaller ones. Usually energy is released, starting with high energy through a step by step process. Energy is captured and stored in activated carriers.

This is a biosynthetic pathway used to build up substances. It requires energy.


Extracellular Fluid Composition

The extracellular fluid is mainly cations and anions. The cations include: sodium (Na+ = 136-145 mEq/L), potassium (K+ = 3.5-5.5 mEq/L) and calcium (Ca2+ = 8.4-10.5 mEq/L). Anions include: chloride ( mEq/L) and hydrogen carbonate (HCO3- 22-26 mM). These ions are important for water transport throughout the body.

Plasma is mostly water (93% by volume) and contains dissolved proteins (the major proteins are fibrinogens, globulins, and albumins), glucose, clotting factors, mineral ions (Na+, Ca++, Mg++, HCO3- Cl- etc.), hormones and carbon dioxide (plasma being the main medium for excretory product transportation). These dissolved substances are involved in many varied physiological processes, such as gas exchange, immune system function, and drug distribution throughout the body.


Cellular Dimensions

Most cells are of microscopic size. Animal and plant cells are typically 10 to 30 μm in diameter, and many bacteria are only 1 to 2 μm long.

What limits the dimensions of a cell? The lower limit is probably set by the minimum number of each of the different biomolecules required by the cell. The smallest complete cells, certain bacteria known collectively as mycoplasma, are 300 nm in diameter and have a volume of about 10 -14 mL. A single ribosome is about 20 nm in its longest dimension, so a few ribosomes take up a substantial fraction of the cell's volume. In a cell of this size, a 1 μM solution of a compound represents only 6,000 molecules.

Figure 2-2 Smaller cells have larger ratios of surface area to volume, and their interiors are therefore more accessible to substances diffusing into the cell through the surface. When the large cube (representing a large cell) is subdivided into many smaller cubes (cells), the total surface area increases greatly without a change in the total volume, and the surface-to-volume ratio increases accordingly.

The upper limit of cell size is set by the rate of difl'usion of solute molecules in aqueous systems. The availability of fuels and essential nutrients from the surrounding medium is sometimes limited by the rate of their diffusion to all regions of the cell. A bacterial cell that depends upon oxygen-consuming reactions for energy production (an aerobic cell) must obtain molecular oxygen (O2) from the surrounding medium by diffusion through its plasma membrane. The cell is so small, and the ratio of its surface area to its volume is so large, that every part of its cytoplasm is easily reached by O2 diffusing into the cell. As the size of a cell increases, its surface-to-volume ratio decreases (Fig. 2-2), until metabolism consumes O2 faster than diffusion can supply it. Aerobic metabolism thus becomes impossible as cell size increases beyond a certain point, placing a theoretical upper limit on the size of the aerobic cell.

There are interesting exceptions to this generalization that cells must be small. The giant alga Nitella has cells several centimeters long. To assure the delivery of nutrients, metabolites, and genetic information (RNA) to all of its parts, each cell is vigorously "stirred" by active cytoplasmic streaming (p. 43). The shape of a cell can also help to compensate for its large size. A smooth sphere has the smallest surface-to-volume ratio possible for a given volume. Many large cells, although roughly spherical, have highly convoluted surfaces (Fig. 2-3a), creating larger surface areas for the same volume and thus facilitating the uptake of fuels and nutrients and release of waste products to the surrounding medium. Other large cells (neurons, for example) have large surface-to-volume ratios because they are long and thin, star-shaped, or highly branched (Fig. 2-3b), rather than spherical.

Figure 2-3 Convolutions of the plasma membrane, or long, thin extensions of the cytoplasm, increase the surface-to-volume ratio of cells. (a) Cells of the intestinal mucosa (the inner lining of the small intestine) are covered with microvilli, increasing the area for absorption of nutrients from the intestine. (b) Neurons of the hippocampus of the rat brain are several millimeters long, but the long extensions (axons) are only about 10 nm wide.


Enzime

16.4.3 Sucrose Synthesis and Degradation

Sucrose is the most abundant disaccharide containing glucose and a fructose molecule as fruit sugars. It is the major form of sugar translocated from photosynthetic to nonphotosynthetic tissues via phloem. Its synthesis occurs in cytoplasm of photosynthetic cells in the following way:

Sucrose is translocated from cytosol of photosynthetic cells to nonphotosynthetic tissues (roots, tubers, and seeds) and may be stored temporarily as sucrose or further converted to starch. For this, sucrose is catalyzed to its monomers by sucrose synthase.

Furthermore, the activated precursor for starch biosynthesis is ADP-glucose, so UDP is replaced with ADP and ADP-glucose can then enter starch synthesis via starch synthase.


Publisher’s note: Springer Nature remains neutral with regard to jurisdictional claims in published maps and institutional affiliations.

Supplementary Figure 1 Overall structure of drSLC38A9.

A, Central panel, side view in plane of lysosomal membrane. The position of the Fab fragment bound on the luminal side is shown by a gray triangle above the luminal loops. Left panel, cytosolic view showing the vestibule at the cytosolic side. Right panel, luminal view. At the luminal side, residues on TM1b, loop 5–6 and loop 7–8 are grouped in cluster 1 (W128, K131, Q132, R344, E411, P415) and those in TM6a, TM10 and TM11 are grouped in cluster 2 (P348, G491, R495, N542, Q546). An enlarged window from the luminal view encompasses luminal gating cluster 1 and cluster 2. b, The electron density of the determined asymmetric unit of drSLC38A9–Fab crystals. Each asymmetric unit contained two drSLC38A9 molecules (labeled SLC38A9 mol 1 and mol 2) as well as two Fab fragments (labeled Fab mol 1 and Fab mol 2). c,d, Examples of the quality of the electron density maps in the determined structure with fitting of the model of drSLC38A9–Fab.

Supplementary Figure 2 Crystal packing and asymmetric unit of the drSLC38A9–Fab complex.

A, Crystal packing showing the drSLC38A9–Fab complex lattice. Fab fragments (gray) stack tightly along the crystallographic b axis and are connected by drSLC38A9 (cyan) layers in the crystallographic ac plane in a propeller-like head-to-side manner. One asymmetric unit is selected to show the building block that is composed of two Fab (orange) and two drSLC38A9 (red) molecules. b, Interactions between drSLC38A9 and adjacent Fab fragments. One drSLC38A9 (red) makes contacts with four other molecules. The biologically functional contact is between the luminal loops of drSLC38A9 (red) and the complementarity-determining regions (CDRs) of the Fab (orange). The three other contacts, which appear to be crystal contacts and nonspecific, occur between loop 2–3 (red) and TM5 (blue 1) and between TM3, TM10 (red) and a groove shaped from the two adjacent Fab fragments (green 2 and yellow 3).

Supplementary Figure 3 Superposition of drSLC38A9 (colored) and AdiC (3L1L) (translucent yellow).

TM3, TM4, TM8 and TM9 are used in the superimposition. The location of the bound arginine in drSLC38A9 is shown by the dashed oval. Structural alignment was performed in PyMOL. AdiC to drSLC38A9 r.m.s. deviation = 3.57 Å, Cealign for 72 residues.

Supplementary Figure 4 Elution profile of the ΔN-SLC38A9–Fab assembly.

A, The solid line represents the elution trace of the ΔN-SLC38A9–Fab complex and unbound Fab. The dashed line is the elution trace of pure ΔN-SLC38A9. An apparent peak shift was observed for the formation of the ΔN-SLC38A9–Fab complex. b, Fractions selected in the red box in A were sampled and analyzed by SDS–PAGE before being pooled and concentrated for crystallization.


Priveste filmarea: Cytosol.. العصارة الخلوية السيتوسول0 (Ianuarie 2022).