A mitokondrium és a kloroplaszt modellezésének összehasonlító elemzése és tanulságai

Absztrakt

Munkámban egyszerűsített folyamat modell segítségével tanulmányoztam a kloroplaszt és a mitokondrium működésének hasonló illetve eltérő strukturális és funkcionális jellegzetességeit, különös tekintettel a mitokondriális membránhoz, illetve a tylakoid membránhoz kapcsolódó proton és elektron transzporttal kísért folyamatokra, valamint a két kompartment környezeti kapcsolataira. A mitokondriális membrán energiatermelő folyamatának lényege az, hogy a szerves anyag CO₂ képződéssel járó lebontása során NADH + H⁺ illetve FADH₂ formában elvont protonokat és elektronokat O₂ felhasználásával vízzé oxidálja, egyúttal protonáramlással működteti az ADP-ből ATP-t előállító fehérje gépezetet. A tylakoid membrán energiahasznosító folyamatának lényege az, hogy fényenergia felhasználásával a vizet O₂-re, valamint protonokra és elektronokra bontja és NADPH + H⁺ formájában hidrogént szolgáltat a CO₂ beépítésével járó szerves anyag szintézishez, egyúttal protonáramlással működteti az ADP-ből ATP-t előállító fehérje gépezetet. A kloroplaszt strómája egyetlen reakcióval kapcsolódik a Calvin ciklushoz, és a környezeti kapcsolatok az NADP, NADPH + H⁺, ATP és ADP tároláson keresztül realizálódnak. A mitokondrium belső tere viszont lényegében magában foglalja a teljes Szent-Györgyi ciklust. A mitokondrium és a kloroplaszt membránfolyamatainak lényeget kiemelő, strukturális modelljeit összehasonlítva megállapítottam, hogy a két membránfolyamat legfontosabb fluxusait meghatározó hálózat egyetlen gráfél kivételével csak a gráfélek ellentétes irányításában különbözik egymástól. A többlet gráfél a kloroplasztban egy további elektronkör kialakulását biztosítja. A két ellentett hálózatban az ATP előállító fehérjegép is „fordítva van bekötve”, ezért mindkét esetben ATP-t termel.