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http://homepage.univie.ac.at/selma.osmanagic-myers/Zellbiol3.pdf

• Intrazellulärer•Vesikeltransport

Mag. Dr. Selma Osmanagic-Myers

All eucaryotic cells have the same basic set of membrane-enclosed organelles

Figure 14-3 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)

Elektronentransportprozesse

Energiereiche Elektronen: aus NADH oder lichtinduzierter Abspaltung des Wassers (2H20 hv 02 + 4H+ + 4e- )Dadurch: protonenmotorische Kraft (Ladungs und Konz-Gefälle durch H+ Pumpen).In jedem Gefälle bzw. Unterschied steckt Energie (eben die Energie, die aufgebracht werden muss, um dieses Gefälle aufzubauen).Vergleich: Wasserkraftwerk Wassergefälle......Protonengradient

Staumauer.....MitochondrienmebranTurbinen.....ATP-Synthase

Figure 14-51 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)

Die protonenmotorische Kraft ist die gleiche in Mitochondrien und Chloroplasten

CO2 Fixierung

Das aus der Photosynthese gewonnene ATP und NADP-H wird hauptsächlich für die CO2 Fixierung verwendet

Figure 14-10 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)

Proteins can move between compartments in different ways

A simplified „roadmap“

of protein traffic

Peroxisomen

Sind von einer einzigen Membran umgeben.

0.2-1.5µm Durchmesser.

“Peroxisom” ist auf die H2O2 produzierende Enzymaktivität, welche in Peroxisomen zu finden ist, zurückzuführen.

Der Ursprung der P ist unklar.

Ps bsitzen kein Genom.

Spezialisierte Zellen besitzen bis zu 300Ps

Funktion von Peroxisomen

Reduktion von O2 zu H2O2 durch OxidasenDurch Catalasen wird H2O2 in H2O und 1/2 O2 zerlegtAlcohol-Oxidase, Urat Oxidase, D-Aminosäure Oxidase….

ß-Oxidation von Fettsäuren (in Pflanzen und Pilzen findet die Verwertung von Fettsäuren ausschließlich in Peroxisomen statt).

In Pflanzenzellen keimender Samen: der Glyoxylat Zyklus ermöglicht die Bildung von Succinylsäure aus Acetyl CoA (aus dem Fettsäurezyclus) Succinylsäure kann direkt zur Bildung von Glukose verwendet werden (Gluconeogenese).

Peroxisomen

Entstehen durch Teilung von existierenden Peroxisomen.

Da Peroxisomen kein Genom besitzen, müssen alle Proteine importiert werden.

Proteine werden durch Signalsequenzen erkannt und importiert.In der Regel ist ein kurzes, C-terminales Signalpeptid vorhanden.Proteine werden in Peroxisomen bereits im gefalteten Zustand importiert. Der Importmechanismus ist schlecht verstanden.

Patienten mit Zellweger Syndrom besitzen leere Peroxisomen. Dies führt zu Leber, Nieren und Nervenschädigung und schließlich zum Tod.

A simplified „roadmap“

of protein traffic

Vesicle budding and fusion during vesicular transport

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A „road-map“ of the biosynthetic-secretory and endocytic pathways

endocyticbiosynthetic-secretoryretrieval pathways

Clathrin coated pits:Clathrin assembliert ohne Energieaufwand.

ATP wird zur Auflösung benötigt

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Die Bildung von CCPs wird durch Adaptine und der GTPase ARF (adaptin recruitement

factor) bewerkstelligt

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Cytoplasmic proteins regulate the pinching-off and uncoating of coated vesicles

MembranfusionWird durch vesicle (v) SNAREs und target (t) SNAREs reguliert

GTPasem der RAB Familie bestimmen die Spezifität von SNAREs

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Transport from the ER through the Golgi apparatus

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Proteins leave the ER in COPII-coated transport vesicle

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Only proteins that are properly folded and assembled can leave the ER

Example for „bad“ quality control: Cystic fibrosis:mutated plasma membrane protein (responsible for Cl-transport) that would function normally but is slightly misfolded is retained and degraded

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Vesicular tubular clusters mediate the transport form the ER to the Golgi apparatus

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The retrieval pathway to the ER uses sorting signals

ER retrival signals:• ER membrane proteins: KKXX• ER soluble proteis: KDEL

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The Golgi apparatus consists of an ordered series of compartments

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The functional compartmentaliztion of the Golgi apparatus

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Transport from the trans Golgi network to lysosomes

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Lysosomes are the principal sites of intracellular digestion

Multiple pathways deliver materialsto lysosomes

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The M6P receptor shuttles between specific membranes

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Transport into the cell from the plasma membrane: endocytosis

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Specialized phagocytic cells can ingest large particles

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Pinocytic vesicles form from coated pits in the plasma membrane

... but not all are clathrin-coated

Cells use receptor-mediated endocytosis to import selected extracellular macromolecules

-Selektiver Konzentrierungsmechanismus

Specific proteins are removed from early endosomes and returned to the plasma membrane

Transzytose ermöglicht den Transport von einer

Zellmembran zur nächsten

Im Darm junger Ratten werden Antikörper mittels Transzytose an den Blutkreislauf weiter gegeben

Transport von der Plasmamembran ins Zellinnere

Zell-Trinken (Pinocytose)

-kontinuierlich

-Clathrin beschichtete Vesikel

-nicht-selektiv

Rezeptor vermittelte Endocytose

-kann reguliert werden

-Clathrin beschichtete Vesikel

-selektiv

-Konzentrierung

Phagocytose

-reguliert (Signale z.B. Antikörper)

-grosse Partikel (Zellen, Microorganismen..)

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Transport from the trans Golgi network to the cell exterior:exocytosis

Exozytose (Sekretion)

Regulierte Exozytose kommt primär in spezialisierten Zellen vor. Konstitutive Exozytose ist allen Zellen eigen.

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Secretory vesicles bud from the trans Golgi network

-Aggregation der sekretorischen Proteine im Ionenmilieu des Trans-Golgi

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Synaptic vesicles can form directly from endocytic vesicles

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A „road-map“ of the biosynthetic-secretory and endocytic pathways

endocyticbiosynthetic-secretoryretrieval pathways