miten Mitochondia replikoituu?
mitokondrion replikaatio on diagrammattu sivupalkin pilapiirroksessa ja esitetty yllä elektronin mikrografilla. Mitokondriot monistuvat paljolti bakteerisolujen tavoin. Kun ne kasvavat liian suuriksi, ne fissioituvat. Tähän liittyy sisemmän ja sitten ulomman kalvon uurtaminen ikään kuin joku olisi puristamassa mitokondriota. Sitten tytär mitokondrio erosi. Mitokondrioiden on tietysti ensin kopioitava DNA: nsa. Tätä käsitellään tarkemmin seuraavassa jaksossa. Näissä kuvioissa on esitetty uritusta kuvaava elektronin mikrografi. Yllä oleva kuva on otettu Fawcettin, histologian oppikirjan, Chapmanin ja hallin, 12. painoksesta, 1994
joskus uusia mitokondrioita syntetisoidaan de novo keskuksissa, joissa on runsaasti niiden synteesissä tarvittavia proteiineja ja polyribosomeja. Yllä olevassa kuvassa oleva elektronin mikrografi osoittaa tällaisen keskuksen. Näyttää siltä, että mitokondrioiden klusteri istuu matriisissa, jossa on proteiineja ja muita niiden tuottamiseen tarvittavia aineita. Miten voitte todistaa, että alueen materiaali teki mitokondrioproteiineja? Palaa valikkoon
tietyt mitokondrioproteiinit tarvitaan ennen kuin mitokondriot voivat jakautua.
tämä on osoitettu Sorgon ja Yaffen tutkimuksessa, J Cell Bio. 126: 1361-1373, 1994. Ne osoittivat mitokondrioista poistuneen ulomman kalvoproteiinin, MDM10: n. Tämä luku kertoo tulokset. Mitokondriot pystyvät ottamaan sisäänsä komponentteja ja tuottamaan kalvoja ja matriisientsyymejä. Fissiota ei kuitenkaan sallita. Tuloksena on siis jättimäinen mitokondrio. Tämä on illstrated alla micrograph.
mitokondriaalinen DNA ja sen toiminta.
mitokondrioissa on jonkin verran omaa DNA: ta, ribosomeja, ja ne voivat valmistaa monia omia proteiinejaan. DNA on pyöreä ja sijaitsee matrix.in pisterakenteita kutsutaan ”nukleoideiksi”. Jokainen nukleoidi voi sisältää 4-5 kopiota mitokondrion DNA: ta (mrDNA).
ihmisen mitokondrio-DNA on 16 569 bp; koodaa useita mitokondrioproteiineja
- sytokromioksidaasin 1, 2 ja 3 alayksiköitä
- alayksiköitä 6, 8,9 Fo ATPaasin
- Koqh2-sytokromi-C-reduktaasin Aposytokromi b-alayksikköä
- seitsemän NADH-Coq-reduktaasin alayksikköä
Tuma koodaa loput proteiinit. Suurin osa lipideistä tuodaan (muista luennot lipidien lisäämisestä kalvoihin). Tämä sarjakuva tekstistäsi näyttää ydinaseiden osallisuuden. Korostetut merkinnät ovat lääkkeitä, joilla voidaan estää prosessi ja testata mitokondrioproteiinin lähdettä.
mitokondrioilla on myös omat ribosomit ja tRNA:
- 22 tRNAs
- RNAS
- 16S
- 12S
- 5S
(Magalhaes, PJ; Andreu, AL, Schon EA, Evidence for the presence of 5 s rRNA in mammalian mitokondrio Mol Biol Cell 9: 2375-2382)
vasemmalla olevassa kuvassa mitokondrion ribosomit ovat mitokondrioiden rakeina.
teksteissä sanotaan edelleen, että mitokondrioissa ei ole 5S rRNA: ta, mutta edellä mainittu tuore tutkimus osoittaa näyttöä 5S: lle huolellisesti valmistelluissa mitokondriofraktioissa. Nämä työntekijät löysivät 5S: n erittäin puhdistetuista mitokondrioista ja mitoplasteista (mitokondriot ilman ulkokalvoa). Johtopäätös: 5S rRNA tuodaan mitokondrioihin, mutta sen toiminta on epävarmaa.
visualisointi mitokondrion DNA
mitokondrio-DNA: n
rakenteen visualisoimiseksi meidän on erotettava matriisin proteiinit ja paljastettava DNA (nuolia kuvassa oikealla).
ympyröissä voi nähdä myös ribosomeja.
vaihtoehtoisesti DNA voidaan irrottaa ja kelluttaa veden pinnalla. Sitten, se voidaan poimia muovipäällysteinen verkkoon, ja tutkitaan elektronimikroskoopilla. Mitokondrion pyöreä DNA on esitetty seuraavassa kuvassa. Tämä elektronin mikrografia on otettu Fawcettin histologian oppikirjasta Chapman and Hall, 12. painos, 1994.
mitokondrioiden periytyminen
nisäkkäillä 99,99% mitokondrioiden DNA: sta (mtDNA) periytyy emolta. Tämä johtuu siitä, että siittiö kantaa mitokondrioitaan noin osan hännästään ja mitokondrioita on vain noin 100, kun munasolussa niitä on 100 000. Solujen kehittyessä yhä suurempi osa urosten mtDNA: sta laimenee. Näin ollen vähemmän kuin yksi osa 104 tai 0,01% mtDNA on isänpuoleinen. Tämä tarkoittaa, että mtDNA: n mutaatiot voivat siirtyä äidiltä lapselle. Sillä on myös vaikutuksia, jos nisäkkäiden Kloonaus tapahtuu somaattisten solujen avulla. Ydin-DNA olisi luovuttajasolusta, mutta mtDNA olisi isäntäsolusta. Näin Dolly-lammas kloonattiin.
on hiivakanta, nimeltään ”Petite”, jolla on rakenteellisesti poikkeavia mitokondrioita, jotka eivät kykene oksidatiiviseen fosforylaatioon. Nämä mitokondriot ovat menettäneet osan tai kokonaan DNA: staan. Mitokondrion periytyminen hiivasta on kaksiparentaalista,ja molemmat kantasolut osallistuvat tytärsoluihin haploidisten solujen sulaessa. Meioosin ja mitoosin jälkeen mitokondriot jakautuvat sattumanvaraisesti tytärsoluihin. Jos fuusio tapahtuu hiivan kanssa, jotka ovat siroja ja hiivan kanssa, jotka eivät ole, tietty prosenttiosuus tytärsoluista on ”siroja”.
mutaatiot nisäkkäiden mtDNA: ssa aiheuttavat sairauksia, koska sekvenssissä on niin lyhyt sekvenssi ja erittäin raskas informaatiosisältö. Mitokondrioiden seuraava luennoitsija tässä sarjassa käyttää paljon aikaa mitokondrioiden genomiin. Koska jokaisessa solussa on satoja mitokondrioita ja tuhansia kopioita perimästä, mutatoituneiden mitokondrioiden vaikutukset saattavat laimeta. Kuten odotettiin, ne kudokset tai elimet, joihin vaikutukset todennäköisimmin vaikuttavat, olisivat kaikkein riippuvaisimpia oksidatiivisesta fosforylaatiosta (ATP: n tuotannosta). Nuorilla se ei välttämättä tartu, koska jopa 15 prosenttia normaaleista mitokondrioista omaavalla ihmisellä voi olla riittävästi tervettä. Ikääntyvillä potilailla voi kuitenkin ilmetä vakavampi sairauden fenotyyppi.
joitakin esimerkkejä sairauksista:
- Leberin perinnöllinen optinen neuropatia (näköhermon rappeutuminen, johon liittyy lisääntyvä sokeus): NADH-C0Q-reduktaasin alayksikköä 4 koodaavan geenin mutaation aiheuttama.
- nykiviin liikkeisiin liittyvät”repaleiset lihassyyt” johtuvat mitokondrion lysiinitrna: n mutaatiosta.
- Kaerns-Sayren oireyhtymä: silmävauriot, sydämen rytmihäiriöt, keskushermoston rappeutuminen. Useita suuria poistoja mtDNA: ssa.
Voiko vaurioituneen mitokondrio-DNA: n korjata?
nykyiset tutkimukset sanovat kyllä.
- Meeusen, S, Tieu, Q, Wong E, Weiss, E, Schieltz, D, Yates, JR ja Nunnari, J. Mgm101p on uusi osa mitokondrio-nukleoidia, joka sitoo DNA: ta ja jota tarvitaan hapettavasti vaurioituneen mitokondrio-DNA: n korjaamiseen. J-Solubioli 145: 291-304 (1999)
- MGM tulee sanoista”mitokondriaalinen genomin ylläpito”. Se löydettiin hiivasoluista etsittäessä mutantteja, jotka aiheuttivat lämpötilaherkän mitokondrion DNA: n menetyksen.
- fuusioitui mgm101 vihreäksi fluoresoivaksi proteiiniksi ja havaitsi, että se oli lokalisoitunut välimuotoisiin ”nukleoidirakenteisiin”. Paikannus päällekkäinen DNA-tunnistusjärjestelmien kanssa.
- proteiiniseulonnan löydettyä mgm101: n he tutkivat, miten sen häviäminen vaikutti hengitystiekykyyn. On selvää, että proteiinia tarvittiin toimintaan, mutta he eivät tiedä tarkalleen, mikä sen rooli on tässä vaiheessa.
- tarkasteli COOHIN terminaalialuetta ja näki, että se oli hyvin perustavaa laatua. Tämä viittasi siihen, että mgm101p: llä voisi olla kyky sitoa DNA: ta. Verrattiin sen sitoutumista DNA: n selluloosakolonneihin (runsassuolaisissa olosuhteissa) toiseen tunnettuun DNA: ta sitovaan proteiiniin ja vahvistettiin molempien proteiinien sitoutuvan suhteellisen suurella affiniteetilla.
mitä tapahtuu vanhoille, kuluneille mitokondrioille?
Mitokondriolukuja ohjataan autofagialla. Tämä on prosessi, jossa lysosomit osallistuvat solujen ainesosien säätelyyn. Tämä luku osoittaa prosessin; se on otettu Fawcett, Textbook of Histology, Chapman and Hall, 12th edition, 1994.
prosessi alkaa kietomalla endoplasmaiset retikulumikalvot mitokondrion ympärille. Sitten rakkulat tulevat Golgi-kompleksista ja yhtyvät autofagiseen vakuoliin. Nämä rakkulat sisältävät vesikkelin kalvojen mannoosi-6-fosfaattireseptoreihin kiinnittyneitä hydrolaaseja. Lysosomien sivuilla keskustellaan niiden toiminnasta ja kohtalosta. Muista, että ne sulautuvat autofagiseen tyhjiöön. Happaman pH: n avulla hydrolaasit voidaan sitten poistaa reseptoreistaan. Reseptorit kierrätetään takaisin Golgi-kompleksiin muissa vesikkeleissä.
sillä välin lysosomi muodostuu, kun pH laskee ja solut alkavat hajottaa sisältöä. Muista, että lysosomit ovat lamppu+, mutta niissä ei ole MPR: ää, koska ne on kierrätetty Golgi-kompleksiin. Mitä Turkkia löytyy autofagiseen tyhjiöön menevien kuljetusrakkuloiden ympäriltä?
lisätietoja:
Gwen Childs, Ph. D.,FAA
professori ja puheenjohtaja
neurobiologian ja Kehitystieteiden laitos
Arkansas ’ n University for Medical Sciences
Little Rock, AR 72205
kysymykset, ota yhteyttä tähän sähköpostiosoitteeseen: