| 10η Διάλεξη: Στη σημερινή διαλέξη θα μιλήσουμε για τα μυτοχώρια και τις χλωροπλάστες. Δύο οργανίδια τα οποία είναι εξαιρετικά σημαντικά για την παραγωγή ενέργειας μας στο κύτερο. Τα κύτερα μας έχουν τεράστιες ενεργειακές ανάγκες. Και την ενέργεια πρέπει να είναι δυνατή. Και την ενέργεια πρέπει από κάπου να την πάρουν και σύντομα την παίρνουν από τις τροφές, τις οποίες πρέπει να τις διασπάσουν και διασπόντας τις τροφές να παράγουν άλλες μορφές ενέργειας, οι οποίες θα είναι πολύ πιο εύκολα χρησιμοποιήσιμες. Ένα τέτοιο μορίο, το οποίο εμπλέκεται στις ενεργειακές αντιδράσεις και το οποίο ουσιαστικά είναι δότης ενέργειας για τις αντιδράσεις του κυτάρου, είναι το ATP, το οποίο το λέμε και το ενεργειακό νόμισμα των κυτάρων. Πώς όμως προκύπτει το ATP? Άρα λοιπόν, σήμερα θα πούμε για τα οργανίδια μέσα στο κύτερο, θα πούμε για τα οργανίδια μέσα στο οποίο γίνεται η παραγωγή του ATP και θα μιλήσουμε για τις διδράσεις που οδηγούν σε αυτή τη διαδικασία. Ας ξεκινήσουμε όμως από τις τροφές. Τις τροφές παίρνουμε εμείς σαν εξαιρετικά πολύπλοκα μόρια. Αυτές οι πολύπλοκες τροφές δεν μπορούν να χρησιμοποιηθούν όπως είναι για την παραγωγή ενέργειας. Θα πρέπει πρώτα να διασπαστούν και η διάσπαση γίνεται αν μιλήσουν για τη λαστικά στο παιπτικό μας σύστημα και κατόπιν τα κύταρα πρέπει να τις προσλάβουν σε μια απλούστερη μορφή. Επομένως, δεν θα μιλήσουμε για τις πολύπλοκες τροφές και πώς μεταδρέπονται σε αυτή την πιο απλούστερη τροφή, σε αυτές τις πιο απλούστερες μορφές. Πολλά από αυτά τα μάθηκαν στη βιοχημία, το οποίο είναι ένα ανεξάρρυτο μάθημα. Απλά εδώ θέλω να καταλάβετε ότι η παραγωγή ενέργειας γίνεται μέσα στο οργανίδιο το οποίο λέει μητοχόδριο, το οποίο είναι ενδοκιταρικό οργανίδιο. Άρα πρώτα πρέπει να καταλάβουμε με τι μορφή μπαίνουν οι τροφές μέσα στο κύταρο, μετά πώς από το κυταρόπλασμα εισέρχονται στο μητοχόδριο και πώς μετά μέσα στο μητοχόδριο γίνεται η παραγωγή ενέργειας, δηλαδή ο σχηματισμός του ATP. Καταρχάς, αν πάρουμε τις δύο κύριες ομάδες τροφών, έχουμε τα ζάχαρα και τους πολυτσαχαρίτες και τα λύπι. Δεν θα μιλήσουμε για τις πρωτεΐνες. Οι πολυτσαχαρίτες δεν μπορούν όπως είναι να εισέλθουν μέσα στο κύταρο. Εισέρχονται συνήθως απλά ζάχαρα, όπως για παράδειγμα γλυκόση. Η γλυκόση δεν μπορεί να εισέλθει μέσα στο μητοχόδριο προκειμένου να διασπαστεί και να αποδώσει ενέργεια. Όπως θα δούμε σε λίγο, η γλυκόση μέσα από μια διαδικασία που λέμε γλυκόληση και η οποία γίνεται στο κυταρόπλασμα μετατρέπεται σε πυροσταφυλικό οξύ, το οποίο το πυροσταφυλικό οξύ εισέρχεται στο μητοχόδριο, όπου διασπάται σε μόρια ακέτυλο συνέζιμο α, τα οποία όπως θα δούμε μπαίνουν σε μια αντίραση, τη λεγόμενη το κύκλο των τρικαρβοξυλικών οξέων ή το κύκλο του κυτρικού οξέως, ή το κύκλο του κρέψου, όπως το λέγαν παλιά, προκειμένου να αποδώσουν ενέργεια. Στον ίδιο κύκλο μπαίνουν και οι άνθρακες προέρχοντα τα λιπαρά οξέα. Βλέπουμε ότι τα λύπη τα οποία βρίσκονται έξω από το κύτταρο δεν μπορούν στην πολυπλοχή της ομορφής να εισέλθουν μέσα στο κύτταρο. Πρέπει πρώτα να διασπαστούν σε λιπαρά οξέα τα οποία μπαίνουν στο κυταρόπλασμα. Τα λιπαρά οξέα όμως έχουν τη δυνατότητα, μια πολύπλοχη διαδικασία την οποία δεν θα την πούμε εδώ, να εισέλθουν μέσα στο εσωτερικό, στο στρώμα όπως λέμε, του μητοχονδρίου, όπου θα μετατραπούν και αυτά σε ακέτειλωσινέζιμο α, το οποίο θα καεί ας το πούμε έτσι, προκειμένου να αποδώσει τη χημική του ενέργεια και να συντεθεί στο τελευταίο στάδιο του ATP. Άρα λοιπόν έχουμε τη διαδικασία διάσπασης της γλυκόζης, πρόσπυρο σταφυλικό που λέγεται γλυκόλυση, και τη διαδικασία των λιπαρών οξέων τα οποία διασπώνται σε απλούστερα μόρια όπως το ακέτειλωσινέζιμο α. Όπως είπαμε η γλυκόλυση είναι μια διαδικασία η οποία γίνεται στο κυταρόπλασμα και βλέπουμε για παράδειγμα από ένα μόριο γλυκόζης να προέρχονται δύο μόρια πυροσταφυλικού οξέως. Και όπως είπαμε το πυροσταφυλικό οξέι είναι αυτό εδώ το οποίο περάσει τη μεβράνη του μητοχοδρίου της μεβράνης μάλτου μητοχοδρίου προκειμένου να εισήνθει στο στρώμα και να με δετραπεί σα ακέτειλωσινέζιμο α. Στη διαδικασία της γλυκόλυσης διασπάται ένα πιο πολύπλοκο μόριο το οποίο περιέχει έξι άτομα άνθρακα η γλυκόζη σε δύο μόρια πυροσταφυλικού που το καθένα έχει τρεις άνθρακες. Στην πορεία αυτή βλέπουμε ότι υπάρχει μια μικρή απόδοση ενέργειας αλλά σε σχέση με αυτό το οποίο μπορεί να παρακθεί τα μόρια του αίτιπι που παράγονται στη γλυκόλυση είναι άπυρο ελάχιστα. Δεν θα μιλήσουμε γι' αυτό. Εάν δούμε τώρα όμως τα λιπαρά οξέα βλέπουμε μάλλον μεταφύση από τα λιπαρά οξέα θα δούμε το πυροσταφυλικό όξι όπως είπαμε το οποίο προέρχεται από τη γλυκόλυση μεταφέρεται στο στρώμα του μυτοχονδρίου. Στο στρώμα του μυτοχονδρίου μετατρέπεται σε αρκέτη λωσινέζιμο α μέσα από μια σειρά χημικών αντιδράσεων τις οποίες θα τις μάθεις στη βιοχημία οι οποίες πραγματοποιούνται σε ένα τεράστιο πολυπρωτεγνικό μόρφωμα σύμπλοκο το οποίο αποτελείται από πολλά ένζυμα συγκεκριμένα από 8 τριμεροί της αναγωγγάσης τρασκετειλάσης του λιποαμυδίου 6 τημεροί της αφιδρογονάσης του δίιδρο λιποϊκού 12 διμερί της αποκαρβοξηλάσης του πυροσταφυλικού Όλες αυτές οι υπομονάδες βρίσκονται δομημένες σε ένα τεράστιο σύμπλοκο για ποιο λόγο προκειμένου η τοπική συγκέντρωση των αντιδρώτων και των προϊόντων τους να είναι εξαιρετικά ψηλή και να έχουμε μια αποτελεσματική σύνθεση αρκέτη λωσινέζιμο α από πυροσταφυλικό οξύ καθώς το πυροσταφυλικό μετατρέπεται σε αρκέτη λωσινέζιμο α βλέπουμε ότι ένα μόριο NAD ανάγκηται σε NADH θα δούμε ότι αυτά τα αναγμένα μόρια τα NADH είναι αυτά τα οποία παίζουν σημαντικό ρόλο στη σύνθεση του ATP σε μεταγενέστερες αντιδράσεις εάν δούμε τα λιπαρά οξέα βλέπουμε ότι τα λύπη πρέπει πρώτα να διασπαστούν σε λιπαρά οξέα έξω από το κύταρο τα λιπαρά οξέα εισέρχονται μέσα στο κυταρόπλασμα των κυτάρων όπου μετατρέπονται σε άκυλο μορφές σε άκυλο σινέζιμο α το οποίο με μια σειρά αντιδράσεων εισέρχεται στο εσωτερικό του μητοχοδρίου όπου σε μια αντίδραση οξείδωσης διασπάται σε ακέτηλο σινέζιμο α επομένως αν πάρουμε ένα λιπαρό οξή το οποίο έχει 18 άνθρακες βλέπουμε ότι η οξείδωση του γίνεται σε κύκλους όπου κάθε φορά διασπώνται δύο άνθρακες και σχηματίζουν ένα μόριο ακέτηλο σινέζιμο α οπότε από 18 άνθρακες θα πάμε στους 16 από τους 16 στους 14, από τους 14 στους 12 και του καθεξής αυτά δεν τα μόρια του ακέτηλο σινέζιμο α είναι αυτά τα οποία θα μπουν κατόπιν στον κύκλο των τρικαρβοξυλικών οξέων προκειμένου να μας προσδώσουν την ενέργειά τους να μας αποδώσουν την ενέργειά τους βλέπουμε ότι στη διαδικασία της οξείδωσης λιπαρών οξέων έχουμε και εδώ αναγωγή ενός FAD, φλάβινο αδένινο δύν νυκλιοτίδιο σε FADH και επίσης ένα NAD ανάγκηται σε ένα NADH αυτό εδώ σε κάθε κύκλο δηλαδή σε κάθε κύκλο παραγωγής ενός ακέτηλο σινέζιμο α κατά τον οποίο βραχύνεται το μήκος όπως είπαμε της ουράς του λιπαρού οξέως κατά 2 άνθρακες επομένως που έχουμε καταλήξει βλέπουμε ότι τόσο στη διάσπαση ζαχάρων που γίνεται στο κυταρόπλασμα όσο και λιπαρών οξέων που γίνεται στο μυτοχόνδριο το τελικό προϊόν είναι το ακέτηλο σινέζιμο α και επίσης έχουμε μια μικρή παραγωγή ενέργειας ο κύριος όμως του τρόπος τον οποίο γίνεται η παραγωγή ενέργειας έχει να κάνει με δύο στάδια ένα είναι το κύκλο που θα δούμε των τρικαρβοξυλικών οξέων όπου δημιουργούνται κάποιες ουσίες οι οποίες έχουν υψηλή ενέργεια την οποία όταν θα την αποδώσουν θα συνθεθεί ATP και φυσικά της αντιδράσης συνθέσης του ATP τι γίνεται στον κύκλο των τρικαρβοξυλικών οξέων πάρα πάρα πολύ απλά οι άνθρακες οι οποίες βρίσκονται στη μορφή του ακέτηλο σινέζιμο α καίγονται φυσικά μια κάυση χημική μια κάυση που θα κάνουμε για παράδειγμα ενός χατιού θα μας αποδώσει θερμική ενέργεια οι βιολογικές κάυσεις αποδίνουν χημική ενέργεια επομένως σε μια κάυση είπαμε αποδίδεται ενέργεια ένα το κρατούμενο θα δώσουμε πως γίνεται και τι άλλο δημιουργείται στην κάυση διοξυδίου του άνθρακα έτσι και εδώ από ένα ακέτηλο σινέζιμο α έχουμε την παραγωγή δύο μωρίων διοξυδίου του άνθρακα στη πορεία αυτής της κάυσης αυτού του κύκλου τον τρίκαρκο ξυλικόνι του κεντρικού οξέως βλέπουμε να ανάγονται κάποια μόρια φορείς όπως για παράδειγμα να ανάγονται τρία μόρια NAD σε NADH ένα μόριο FAD σε FADH2 και να παράγεται μόνο μία ένα μόριο το οποίο μπορεί εύκολα να αποδώσει ενέργειά του ένα μόριο GTP επομένως σε κάθε κύκλο του κρέμπς των τρικαυροξυλικών οξέων του κεντρικού που παίρνει το όνομά του από το πρώτο μόριο το οποίο σχηματίζεται καθώς το ακέτηλο σινέζιμο α μπαίνει στον κύκλο που είναι ένα κεντρικό τα μόρια τα οποία στήθεται εδώ είναι κυρίως αναγμένα NAD και FAD συγκεκριμένα το καθαρό αποτέλεσμα του κάθε κύκλου είναι τρία μόρια αναγμένο NAD ένα μόριο αναγμένο FAD FADH2 δηλαδή και ένα GTP πολύ ωραία το επόμενο στάδιο και το πιο κρίσιμο είναι από αυτά τα αναγμένα μόρια καθώς οξυδώνονται τώρα θα γυρίσουμε πίσω να πάρουμε την ενέργειά τους να πάρει το κύτταρο την ενέργειά τους και να τη χρησιμοποιήσει για να συνθέσει η ATP το οποίο όπως είπαμε είναι το ενεργειακό νόμισμα του κυτάρου Που γίνεται αυτή η διαδικασία θα δούμε ότι εδώ τα μυτοχόδρια έχουν ουσιαστικό ρόλο θα δούμε σε λίγο τη δομή των μυτοχοδρίων γιατί αυτές οι αντιδράσεις δηλαδή της τόλπης ενέργειας που βρίσκεται στο αναγμένο NAD και της σύνθεσης ATP γίνονται στην εσωτερική μεμβράνη του μυτοχοδρίου όπου έχουμε μια σύζευξη όπως θα δούμε μεταξύ μιας μετακίνησης ηλεκτρονίων τα οποία αποδίδονται καθώς το αναγμένο NADH οξυδώνεται και παραγωγής του ATP για να καταλάβουμε πως γίνεται αυτή η διαδικασία καλό είναι να ξεκινήσουμε λίγο με τη δομή του οργανιδίου για το οποίο έχουμε βει τόσα πολλά του μυτοχοδρίου βλέπουμε λοιπόν το μυτοχόδριο το μυτοχόδριο είναι ένα ημιαυτόνομο οργανίδιο γιατί περιέχει το δικό του DNA το οποίο βέβαια δεν είναι ικανό για να συνθέσει όλες τις πρωτεΐνες που είναι απαραίτητες για τη δομή του οι πιο πολλές πρωτεΐνες παράγονται από γονίδια τα οποία βρίσκονται στον πυρήνα και αφού συντεθούν όπως είδαμε σε προηγούμερες διαλέξεις στα ελεύθερα ριβοσομάτια κατόπιν με τη βοήθεια σημαντικών αλληλυχιών έρχονται στο μυτοχόδριο για να βοηθήσουν τη δομή του εάν δούμε τη δομή του μυτοχοδρίου βλέπουμε ότι είναι ένα μεμβρανικό οργανίδιο δηλαδή περιβάλλεται από μεμβράνη και μάλιστα όχι από μία μεμβράνη αλλά από δύο περιβάλλεται από μία εξωτερική μεμβράνη και από μία εσωτερική η οποία εμφανίζει αναδιπλώσεις τις οποίες λέμε ακρολοφίες αυτές οι αναδιπλώσεις παίζουν πολύ σημαντικό ρόλο γιατί καθώς αναδιπλώνει η εσωτερική μεμβράνη αυξάνει η επιφάνεια της και όπως είπαμε προηγουμένως οι αντιδράσεις παραγωγής ενέργειας γίνονται σε αυτή την εσωτερική μεμβράνη και θα δούμε ότι σε αυτές τις αντιδράσεις παραγωγής ενέργειας εμπλέκονται μια σειρά από πρωτεΐνες οι οποίες δεν είναι μόνες τους είναι με τη μορφή συμπλόκων άρα λοιπόν όσο μεγαλύτερη επιφάνεια έχουμε τόσο πιο πολλά τέτοια κέντρα παραγωγής ενέργειας μπορούμε να χωρέσουμε πάνω στη μεμβράνη αυτή εάν λοιπόν κοιτάξουμε αυτές τις αντιδράσεις που λαμβάνουν χώρα στο Μητοχονδρίου βλέπουμε ότι κάποιες από τις αντιδράσεις λαμβάνουν χώρα στο εσωτερικό του Μητοχονδρίου συγκεκριμένα στο στρώμα του και σε αντιδράσεις λαμβάνουν χώρα στο στρώμα του Μητοχονδρίου στο στρώμα του Μητοχονδρίου είπαμε ότι λαμβάνει χώρα ο κύκλος του κυκλικού οξέου στον τρικαρποξιλικό οξέο διάλογη δαμένη λαμβάνει χώρα στο στρώμα γίνεται η σύνθεση του ακέτιλου συνεζίμου α από πυροσαφυλικό επίσης είπαμε ότι τα προϊόντα του κύκλου του κυκλικού οξέως είναι τρία μόρια αναγμένου NADH και ένα μόριο αναγμένου FADH2 λοιπόν θα δούμε ότι στο επόμενο στάδιο αυτά θα οξυντωθούν πάνω σε ένζιμα τα οποία και σε δομές που βρίσκονται στην εσωτερική μεμβράνη λοιπόν πως γίνεται αυτό εδώ καταρχάς αυτό που βλέπουμε είναι ότι πάνω στην εσωτερική μεμβράνη βρίσκονται διάφορα πρωτεϊνικά συστήματα τα οποία έχουν τον εξής στόχο ένα είναι κατά τη διάρκεια της οξείδωσης του αναγμένου NADH να παραλάβουν τα δύο ηλεκτρόνια τα οποία φεύγουν όταν γίνεται αυτή η οξείδωση αυτά είναι δύο ηλεκτρόνια ψηλής ενέργειας τα οποία χάνουν την ενέργειά τους βαθμιαία σκαλοπάτι σκαλοπάτι καθώς μετατοπίζονται από το ένα σύμπλοκο στο δεύτερο και από εκεί στο τρίτο άρα λοιπόν σε αυτή την αλυσίδα εδώ το οποίο λέμε αναμνευστική αλυσίδα έχουμε τρία σύμπλοκα πρωτεϊνικά μέσα από τα οποία βαθμιαία περνάν τα ηλεκτρόνια χάνοντας σιγά σιγά την ενέργειά τους αποδίδει δηλαδή την ενέργειά τους τι γίνεται αυτή η ενέργεια καθώς χάνεται χάνεται τελείως στο χώρο όχι χρησιμοποιείται προκειμένου το κάθε ένα από αυτά τα σύμπλοκα να αντλήσει ένα πρωτόνιο από το εσωτερικό του μητοχοδρίου δηλαδή από το στρώμα του προς τον διαμευρανικό χώρο και προσεκτάρο λοιπόν επομένως αυτό το οποίο βλέπουμε είναι ότι καθώς ανάγονται τα μόρια συγγνώμη οξυδώνονται τα μόρια του NADH παράγονται ηλεκτρόνια υψηλής ενέργειας τα οποία καθώς χάνουν ενέργειά τους την αποδίδουν προκειμένου να προωθηθεί μια άντληση πρωτονίων από το εσωτερικό του μητοχοδρίου προς το εξωτερικό άρα λοιπόν τι περιμένουμε περιμένουμε εμείς ότι να γίνεται αυτή η αντίδραση το pH στο στρώμα του μητοχοδρίου να αυξάνεται καθώς χάνονται πρωτόνια λοιπόν να πούμε λίγο για τα τρία συμπλόκα το πρώτο συμπλόκο το οποίο θα παραλάβει τα πρώτα ηλεκτρόνια υψηλής ενέργειας είναι το συμπλόκο της αφιδρογονάσης του NADH εκεί γίνεται η πρώτη αντίδραση οξύδωσης το δεύτερο συμπλόκο είναι το συμπλόκο των κυτοχρωμάτων BC1 και το τρίτο συμπλόκο είναι το συμπλόκο της οξυδάσης του κυτοχρώματος βέβαια εάν σκεφτούμε εμείς ότι υπάρχουν τρία συμπλόκα πάνω στη μεμβράνη το ερώτημα παραμένει πως τα ηλεκτρόνια τα οποία βρίσκονται στο ένα το συμπλόκο θα μεταφορθούν στο δεύτερο και μετά στο τρίτο αυτό γίνεται με την χρήση ενδιαμέσων ουσιών που μπορεί να είναι είτε μικρά οργανικά μόρια δέκτες ηλεκτρονίων όπως για παράδειγμα ή ουβικινών οι οποίοι παραλαμβάνουν τα ηλεκτρόνια από το σύμπλοκο της αφιδρογονάσιον ETH και τα μεταφέρει στο σύμπλοκο των κυτοχρωμάτων BC1 αυτή είναι μια μικρή οργανική ένωση η οποία βρίσκεται πάνω στην εσωτερική μεμβρά και είναι ελεύθερα διαχειώμενη άρα λοιπόν μπορεί από το πρώτο σύμπλοκο να πάει στο δεύτερο τα δε ηλεκτρόνια τα οποία θα πρέπει να μεταχρηθούν από το σύμπλοκο των κυτοχρωμάτων BC1 προς το σύμπλοκο της οξυδέας κυτοχρώματος μεταφέρονται με μια μικρή πρωτεΐνη που λέγεται κυτοχρωμασή άρα λοιπόν είτε μικρά οργανικά μόρια ή μικρές πρωτεΐνες εμπλέκονται στη μεταφορά των ηλεκτρονίων προς τα σύμπλοκα αναπλευστικής αλυσίδας και να ολοκληρώσουμε το αποτέλεσμα της οξείδωσης του NADH ποιο είναι η άγγλυση πρωτονίων από το εσωτερικό του μητοχοδρίου προς το διαμευρανικό χώρο αυτό έχει μια συνέπεια έχει συνέπεια ότι τώρα η συγκέντρωση των πρωτονίων έξω από το μητοχοδρίο είναι πολύ μεγαλύτερη από τη μέσα άρα λοιπόν αυτό δημιουργεί τις προϋποθέσεις έτσι ώστε όταν αυτά τα πρωτονία εισρέψουν ξανά μέσα στο μητοχοδρίο να μην χρειάζεται ενέργεια για να γίνει αυτή η σδροή απέναντίας γιατί υπάρχει αυτή η διαφορά της συγκέντρωσης έτσι λοιπόν να μπορούν εύκολα και άμεσα να περνούν από το εσωτερικό του μητοχοδρίου στο εσωτερικό και από πού περνούν περνούν από ένα πολυπροθενικό σύμπλοκο το οποίο λέγεται F1-F0 συνθετάση του ATP το οποίο ουσιαστικά δράσει αναδυναμό καθώς περνούν αυτά τα πρωτονία διαμέσου το δομόν αυτού του ενζύμου ουσιαστικά το βοηθούν προκειμένου να συνθέσει το ATP από το ADP και ανόργανα φοσφορικά λοιπόν επομένως μπορούμε να φανταστούμε αυτήν την συνθετάση αυτό το πολυπροθενικό ένζυμο το εξαρτικά πολυπλοκο σαν μια γενήτρια ενεργητικής ενέργειας σε ένα υδρολητικό εργοστάσιο όπου όταν εκεί πέφτει το νερό το οποίο έχει μια κινητική ενέργεια η οποία ενεργοποιεί την κίνηση της τουρμπίνας η οποία κατόπιν θα οδηγήσει στην παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας εδώ δεν έχουμε νερό το οποίο θα πέσει προκειμένου να ενεργοποιήσει αυτήν την μηχανή αυτήν την συνθετάση του ATP αλλά έχουμε πρωτονία τα οποία καθώς περνούν μέσω της οπής μέσω του ανοίγματος αυτού του ενζύμου που αλλάζουν τη δομή το ίδιο τρόπο που διευκολύνει τη σύνθεση του ATP όπως είπαμε από τις πρόδρομες ουσίες του το ADP και τα ανώργανα φασφορικά επομένως βλέπουμε ότι αυτή η εξωτορικά αυξημένη συγκεκριμένως το πρωτονίο στον διαμευρανικό χώρο είναι υπεύθυνη για τη σύνθεση του ATP καθώς ξαναγυρίζουν τα πρωτονία στο εσωτερικό του μητοχοδρίου ταυτόχρονα βλέπουμε ότι καθώς αντιλούνται προς τα έξω στις δικασίες αναμευσικής αλυσίδας τα πρωτονία η εσωτερική μητοχοδριακή μεμβράνη φαίνεται να αποκτά ένα δυναμικό γιατί είναι φορτισμένη θετικά από την έξω τη μεριά προς τη μεριά του στρώματος γιατί αυτό είναι σημαντικό γιατί βλέπουμε ότι αυτή η βαθμίδωση του δυναμικού προωθεί η ανταλλαγή μεταξύ του ATP και του ADP τι είναι αυτό είδαμε προηγουμένως ότι η συσθετάση του ATP φτιάχνει ATP στο εσωτερικό του μητοχοδρίου θα ήταν όμως άχρηστο για το κύτταρο αν δεν μπορούσε αυτό το ATP να βγει προς τα έξω στο κυταρόπλασμα και στον πυρήνα για να επιτελέσει για να δώσει αυτή την ενέργειά του λοιπόν πάνω στη μεμβράνη του μητοχοδρίου υπάρχει δικός μεταφορέας ο οποίος ουσιαστικά αντλεί ένα μόριο ATP προς το κυταρόπλασμα για κάθε μόριο ADP του προδρόμου του το οποίο μπαίνει από το κυταρόπλασμα προς το μητοχοδρίο έτσι λοιπόν καθώς το ADP μπαίνει το ADP βγαίνει και αυτή η διαδικασία συνεχώς επαναλαμβάνεται η ενέργεια όμως η οποία χρειάζεται προκειμένου να προωθηθεί αυτή η αντίδραση προέρχεται από την βαθμίδωση του δυναμικού για την οποία μιλήσαμε η βαθμίδωση των πρωτονίων επίσης προωθεί και άλλες πολύ σημαντικές αντιδράσεις είπαμε για παράδειγμα ότι το προϊόν της γλυκόλυσης είναι το πυροσαφυλικό το οποίο όμως πρέπει να μπει στο μητοχόδριο προκειμένου να μετατραπεί σε ακέτηλο συνέζιμο α πως γίνεται αυτή η μεταφορά αυτή η μεταφορά χρειάζεται ενέργεια βλέπουμε λοιπόν ότι γίνεται με συμμεταφορά με τα πρωτόνια δηλαδή καθώς πρωτόνια μπαίνουν μέσα συμμεταφέρουν πυροσαφυλικό οξύ το ίδιο συμβαίνει και μεταφοσφορικά τα φοσφορικά δεν μπορούν να διαβούν μια μεμβράνη γιατί είναι φορτισμένα και είπαμε ότι κυταρικές μεμβράνες είναι υδρόφοβες άρα λοιπόν δεν μπορούν με απλή διάχυση να μπουν τα φοσφορικά από το κυταρόπλασμα στο στρώμα του μητοχοδρίου άρα χρειάζονται ειδικά μόρια μεταφορής διαμεμβρανική μεταφορής οι οποίοι για να τα μεταφέρουν χρειάζονται ενέργεια και βλέπουμε ότι αυτή την ενέργεια την περνούν από την είσοδο πάλι του πρωτονίων δηλαδή έχουμε συμμεταφορά πρωτονίων και φοσφορικών μέσω από ειδικούς μεταφορές αμέσως τι καταλάβαμε εδώ ότι τα πρωτόνια μπορούν να εισέλθουν μέσα στο μητοχόδριο όχι μόνο από ένα μέρος δηλαδή από την F1-F0 συνθετάζει το ATP μέσω της οποίας είδαμε ότι καθώς εισέρχονται προάγουν τη σύνθεση του ATP αλλά μπορεί να ξαναγυρίσουν μέσα και από άλλους μεταφορές προωθώντας ουσιαστικά την είσοδο και άλλων μωρίων όπως των φοσφορικών του πυροφυσαφυλικού και λοιπά άρα βλέπουμε ότι με τη βαθμή δοση του pH δηλαδή αυτή η αύξηση της συγκέντρωσης των πρωτονίων στο εξωτερικό του μητοχοδρίου μπορεί να προωθήσει μια σειρά αντιδράσεων είτε συνθεσης ATP είτε μεταφοράς σημαντικών μωρίων επομένως αυτά σε πολύ βασικές αρχές για να καταλάβουμε λίγο τις αντιδράσεις που λαμβάνουν χώρα στα μητοχόδρια και τη σημασία τους και την ζωή του κυτάρου και την παραγωγή της ενέργειας του στα φυντικά κύτερα βλέπουμε ότι εκτός από μητοχόδρια όμως υπάρχουν και κάποια άλλα οργανίδια τα οποία λέγονται χλωροπλάστες και αυτά είναι μεμβρανικά οργανίδια και αυτά είναι εξαιρετικά σημαντικά γιατί οι χλωροπλάστες παίζουν έναν δυτό ρόλο όπως θα δούμε και παρακάτω τον οποίο μπορούν να τον επιτελέσουν μόνο τα φυντικά κύτερα είτε κάποια κι ανοβακτηρίδια τα οποία μπορούν να επιτελέσουν παρόμοισα δεδράσεις είναι να πάρουν όχι πλέον χημική ενέργεια την οποία θα διασπάζουν για να φτιάξουν ATP αλλά θα μπορέσουν να εκμεταλλευτούν τημιλιακή ενέργεια και για να φτιάξουν και για να αποθηκεύσουν ως χημική ενέργεια με τη μορφή του ATP αλλά και για να προωθήσουν τη σύνθεση κάποιων πιο πολύπλογων οργανικών μωρίων λοιπόν βλέπουμε λοιπόν ότι οι χλωροπλάστες συνήθως βρίσκονται στα πράσινα σημεία των φυτών στα φύλλα τους για παράδειγμα και αν κοιτάξουμε ένα χλωροπλάστι βλέπουμε ότι είναι ένα μεγάλο οργανίδιο όπως θα δούμε είναι πολύ μεγαλύτερο σε μέγεθος από το μητοχόδριο και επίσης είναι και πιο πολύπλογο βλέπουμε ότι και αυτό είναι ένα μεμβρανικό οργανίδιο το οποίο δηλαδή περιβάλλεται από μεμβράνη και αυτό έχει διπλή μεμβράνη αλλά η εσωτερική μεμβράνη του χλωροπλάστη σε αντίθεση με το μητοχόδριο δεν έχει αναδιπλώσεις αυτό όμως το οποίο βλέπουμε στο χλωροπλάστη είναι ότι στο εσωτερικό του υπάρχουν κάποιες έξτρα επιπλέον μεμβρανικές δομές που τις λέμε φυλακοειδείς μεμβράνες οι οποίες αποτελούνται από κοκία δηλαδή επάλυλες μεμβρανικές στρώσεις μέσα και πάνω στη μεμβράνη αυτών των θηλακοειδών μεμβρανών γίνονται οι αντιδράσεις της φωτοσύνθεσης για τις οποίες θα μιλήσουμε δηλαδή της παγίδευσης της ηλιακής ενέργειας βλέπουμε εδώ πραγματικά ότι είναι πολύ μεγαλύτερα από πλευράς όγκου και μεγέθους οργανίδια από τα μητοχόδρια και αυτά όπως ήταν μητοχόδρια όμως περιέχουν το δικό τους DNA είναι μη αυτόνομα δηλαδή οργανίδια και σε αυτήν την περίπτωση το DNA των χλωροπλαστών δεν μπορεί να κωδικοποιήσει για όλες τις πρωτεΐνες από τις οποίες αποτελούνται αλλά για να γυρίσουμε λίγο στις αντιδράσεις είπαμε ότι οι αντιδράσεις της παγίδευσης της φωτεινής ενέργειας γίνονται πάνω στην θυλακοειδή μεμβράνη εδώ βλέπουμε ότι η θυλακοειδή της μεμβράνη αποτελείται από πολλές πεπλατισμένες δομές, μεμβρανικές δομές οι οποίες ουσιαστικά έχουν μεγάλη επιφάνεια και παίζουν τον ρόλο ας το πούμε μεταφορικά του που έπαιζαν οι αναδιπλώσεις της εσωτερικής μεμβράνης του μητοχονδρίου οι οποίες όπως είπαμε ήταν δομμένες έτσι για να αυξηθεί η επιφάνεια τι γίνεται πάνω σε αυτή τη μεμβράνη του θυλακοειδών της θυλακοειδής μεμβράνης υπάρχουν πολλοί πλόκα συστήματα τα οποία λέγονται κεραίες των φωτοσυστημάτων μέσα στις οποίες παγιδεύεται η ηλιακή ενέργεια πως παγιδεύεται? υπάρχουν πρωτογενικά συμπλόκα τα οποία περιέχουν στο κέντρο τους είναι μια ουσία η οποία έχει ένα μωρεμαγνησίου στο κέντρο της η οποία λέγεται χλωροφύλλη είναι αυτή η οποία δίνει το πράσινο χρώμα στα φυτά λοιπόν στα σύμπλοκα της κεραίας παγιδεύεται η ηλιακή ενέργεια και κατόπιν μεταβάζεται στο κέντρο της αντίδρασης όπου γίνονται ορισμένες διαδικασίες για τις οποίες θα μιλήσουμε λοιπόν η παραγωγή πάντως καθώς γιγείρεται ένα φωτοσύστημα είναι να παράγεται ηλεκτρόνιο ή ηλεκτρόνια υψηλής ενέργειας τα οποία όπως είδαμε και προηγουμένως στα μυτοχόδρια καθώς θα χάνουν ενέργειά τους θα προωθούν κάποιες χρήσιμες αντιδράσεις ποιες είναι αυτές οι χρήσιμες αντιδράσεις εδώ βλέπουμε ότι είναι πιο πολλοί πλοκές απ'ότι αυτές που είδαμε στο μυτοχόδριο πάλι βλέπουμε εδώ να έχουμε μια σειρά από συμπλόκα βλέπουμε λοιπόν ότι υπάρχει το φωτοσύστημα 2 κατόπιν έχουμε συμπλοκοκυτοχρώματος B6F μετά έχουμε το φωτοσύστημα 1 λίγο ανάποδα εδώ πρώτο το φωτοσύστημα 2 και μετά το 1 και τέλος έχουμε την αναγωγάση του NADPH λοιπόν τι γίνεται όταν το φως παγιδεύεται από το φωτοσύστημα 2 από το σύμπλοκο της κεραίας του φωτοσύστηματος 2 και σχηματίζονται τα ηλεκτρόνιες ψηλής ενέργειας βλέπουμε σε πρώτη φάση ότι με τη βοήθεια και ενός ιόντος μαγνησίου έχουμε διάσπαση του ύδατος σε οξυγόνο και πρωτόνια επομένως βλέπουμε εδώ ότι στην πρώτη αντίδραση λοιπόν της φωτοσύνθεσης αυτή είναι η φωτεινή αντίδραση διότι όταν παγιδεύεται το φως έχουμε παραγωγή οξυγόνου και όλοι καταλαβαίνουμε τη σημασία της παραγωγής οξυγόνου για τη ζωή πέρα από την παραγωγή οξυγόνου το οποίο θα διαχειθεί και θα αποδοθεί στο περιβάλλον το ηλεκτρόνιο δεν χάνει όλη την ενέργειά του άρα ένα μερικά υψηλής ενέργειας ηλεκτρόνιο θα περάσει από το φωτοσύστημα 2 στο δεύτερο σύμπλοκο στο σύμπλοκο του κυτοχρώματος B6F αυτό γίνεται με την ίδια λογική που είδαμε να γίνεται η μεταφορά ηλεκτρονίων στην αναπνευστική αλυσίδα και τα σύμπλοκά της βλέπουμε όμως εδώ ότι διαφορετικές χημικές ουσίες ή πρωτεΐνες εμπλέκονται σε αυτήν τη μεταφορά βλέπουμε λοιπόν ότι μεταξύ φωτοσύστηματος 2 και σύμπλοκου του κυτοχρώματος B6F τη μεταφορά την κάνει η πλαστοκοινώνη το σύμπλοκο του κυτοχρώματος B6F κάνει κάτι σαν αυτό το οποίο είδαμε στο μητοχώνδριο δηλαδή είναι μια αντλία πρωτονία από πού αντλεί τα πρωτόνια και προς τα πού ουσιαστικά αντλεί πρωτόνια από το στρώμα του κλωροπλάστη προς το εσωτερικό του θηλακοειδούς χώρου λοιπόν βλέπουμε εδώ ότι καθώς προχωράει η παγίδευση της φωτεινής ενέργειας συνεχώς θα μεταφέρονται πρωτόνοι από το στρώμα στο εσωτερικό του θηλακοειδού χώρου ο θηλακοειδής χώρος θα έχει χαμηλότερο pH από το στρώμα και μεγαλύτερη συγκέδευση πρωτονίων αυτά τα πρωτόνια όπως θα δούμε όταν θα ξαναβγούν έξω προς το στρώμα δηλαδή από το εσωτερικό του θηλακοειδούς χώρου προς το στρώμα του κλωροπλάστη και θα βγουν από πού πάλι μέσω ενός συμπλόκου συνθετάει σε ATP τότε θα διεγείρουν τη σύνθεση του ATP σε ποιο σημείο του κλωροπλάστη άρα λοιπόν καθώς γίνεται η φωτοσύνθεση όχι όλα τα συμπλόκα μόνο ένα συμπλοκό του κυτοχρώματος B6EF αγγλί πρωτόνια στο εσωτερικό των θηλακοειδών και αυτά τα πρωτόνια καθώς θα βγουν έξω πίσω πάλι στο στρώμα του κλωροπλάστη θα προάγουν τη σύνθεση ATP στο στρώμα του κλωροπλάστη και τι γίνεται με την ενέργεια των ηλεκτρονίων έχει χαθεί τελείως στο συμπλόκο κυτοχρώματος B6EF όχι έχει παραμείνει μερική ενέργεια η οποία μεταφέρεται μέσω του συμπλόκου της πλάστοκη ανήνης στο φωτοσύστημα 1 στο οποίο ουσιαστικά με την βοήθεια παγίδευσης φωτός πάλι θα ξαναδιεχεθεί σε υψηλότερη ενέργεια προκειμένου αφού μεταφερθεί διαμέσως της φερδοξίνης στο τελικό συμπλοκό σε αυτό τις αναγωγάσεις του NADPH να την βοηθήσει να ανάγει το οξυδομένο NADP και να φτιάξει ένα NADPH εμπρός τι βλέπουμε εδώ βλέπουμε ότι καθώς καθυλώθηκε η ηλιακή ενέργεια τρία σημαντικά γεγονότα τρία σημαντικά για τη ζωή γεγονότα έλαβαν χώρα α. παραγωγή οξυγόνου δ. είσοδος πρωτονίων από το στρώμα στο φυλακοδίχορο και αυτό είναι σημαντικό γιατί είπαμε στο επόμενο στάδιο θα προάγει τη σύνδεση του ATP που είναι μια άμεσα αποδώσιμη μορφή χημικής ενέργειας και τρία τι είδαμε στο τελευταίο συμπλογό της αναγκογάς των NADPH είδαμε το NADP είναι ανάγειτο σε ένα NADPH είναι αυτό σημαντικό είναι σημαντικόλατο γιατί το NADP το οποίο παρήχθη τον αγμένο NADP το NADPH το οποίο παρήχθη και μαζί με το ATP το οποίο παρήχθη σε αυτές τις φωτεινές αντιδράσεις το βράδυ που δεν θα υπάρχει ηλιακή ενέργεια θα μπορέσουν ουσιαστικά να οδηγήσουν στην καθήλωση διοξυδίου του άνθρακα μέσα στο στρώμα των χλωροπλαστών και τι σημαίνει καθήλωση θα παραλάβουν διοξύδιο του άνθρακα από την ατμόσφαιρα και χρησιμοποιώντας ενέργεια του ATP που παρήχθη και του NADPH ουσιαστικά μέσα από ένα κύκλο που λέγεται κύκλος του Κάλβιν θα φτιάξουν ένα οργανικό ομόριο τετρίαφασφορική γλυκέρινα αλτείδη η οποία κατόπιν μπορεί να χρησιμεύει σαν πρόδρομη ουσία και τη σύνθεση σαχάρων, λιπαρών, οξέων και αμυνοξέων άρα λοιπόν βλέπουμε ότι αν δούμε το χλωροπλάστη μέσα στο στρώμα του γίνονται οι αντιδράσεις καθήλωσης του άνθρακα για τις οποίες μιλήσαμε οι οποίες θέλουν ενέργεια όμως αυτή την ενέργεια την παίρνει από τις φωτειμές αντιδράσεις οι οποίες γίνονται, τις φωτοσυνδετικές αντιδράσεις δηλαδή που γίνονται την τημέρα πάνω στη μεμβράνη κυρίως, των θηλακοειδών τη θηλακοειδή μεμβράνη λοιπόν και φυσικά όπως είδαμε στο εσωτερικό των θηλακοειδών φτιάχνεται και το οξυγόνο το οποίο παράγεται καντιάρκετον φωτοσυνδετικών αντιδράσεων στο εσωτερικό των θηλακοειδών κατόπι με ελεύθερη διάχυση απελευθερώνονται σε περιπάλλον αυτό είναι ξεραντικά σημαντικό γιατί οι πολύπλοκες ουσίες οι οποίες παράγονται από τις αντιδράσεις καθήλωσης του άνθρακα μέσω στρώμα του χλωροπλάστη θα χρησιμοποιηθούν και από τα μητοχόδρια του ιδίου του φυτού προκειμένου να παράγουν ενέργεια αλλά επίσης θα πρέπει να σκεφτούμε ότι τα ζάχαρα, τα μηνοξέα, τα λιπαράοξέα τα οποία παράγονται στα φυτά και τα οποία βοηθούν την ανάπτυξη τους κατόπι θα καταναλωθούν από στη λαστικά σαν και εμάς που δεν έχουμε δυνατότητα καθήλωσης ηλιακής ενέργειας αλλά έχουμε δυνατότητα να χρησιμοποιούμε μόνο χημική ενέργεια η οποία βρίσκεται στις τροφές μας επομένως ουσιαστικά βλέπουμε ότι οι χλωροπλάστες παίζουν εξαιρετικά σημαντικό ρόλο στη διατήρηση της ζωής και γιατί παράγουν οξυγόνο και γιατί παίρνουν το δημιουργείο του άνθρακα και γιατί από αυτές οι πολύ πλοικές ουσίες από αυτά τα βιομόρια παίρνουμε τις τροφές μας και εδώ θα κλείσω ευχαριστούμε σήμερα να προσδοχήσετε |
