Митохондрии. Митохондриальный геном.

Митохондрии — это цитоплазм этические органеллы в клетках животных и растений. Функция митохондрий как энергетической фабрики клетки заключается в синтезе АТР. Синтез этой молекулы осуществляется в процессах транспорта электронов и окислительного фосфорилирования. В митохондриях происходит окисление молекулярным кислородом пирувата и жирных кислот до С02 и Н2О.

Это энергетически выгодный процесс, поскольку на одну молекулу окисляемой глюкозы образуется 36 молекул АТР, а не две, как при гликолизе глюкозы. Снижение энергетического обеспечения клеток особенно тяжело сказывается на тех тканях и органах, в которых происходят энергоемкие процессы. Так у человека мутации в молекуле мтДНК приводят к тяжелым болезням, от которых в большей степени страдают нервная система, мышцы, органы зрения и сердце.

У простейших (парамеции и трипаносомы) размер митохондриального генома составляет 22 т.п.н., у животных- 16-19 т.п.н., а у растений на 1-2 порядка больше (150-2 500 т.п.н.). У животных в одной митохондрии может быть от 2 до 50 молекул ДНК. Что касается числа митохондрий в клетке, то оно значительно варьирует: от нескольких десятков у дрожжей, до 1000 в печени крысы и миллионов - в яйцеклетке лягушки. Таким образом, копийность митохондриального генома измеряется в десятках и тысячах молекул ДН К на клетку. Разницу в этих цифрах можно объяснить функциональной различной значимостью митохондрий для разного типа клеток.

Митохондрии находятся в цитоплазме эукариотических клеток, как животных, так и растений. Эти клеточные органеллы имеют наружную и внутреннюю мембрану, образующую многочисленные складки — кристы. Наружная мембрана содержит белок порин, образующий каналы в липидном бислое. В состав внутренней мембраны входят транспортные белки, ферментный комплекс АТР-синтетаза, а также комплексы ферментов, участвующих в переносе электронов и окислительном фосфорилировании. В матриксе митохондрий находятся копии ДНК, рибосомы, тРНК и ферменты, превращающие пируват и жирные кислоты в ацетил-СоА, окисляемый в цикле лимонной кислоты. Белковые субъединицы, синтезированные на рибосомах цитоплазмы, поступают в митохондрии и соединяются с митохондриальными белками при образовании олигомерных комплексов.

митохондрии и их геном

Митохондрии, как поставщики энергии, присутствуют как в эукариотических, так и в прокариотических клетках. У растений хлоропласты в ночное время прекращают синтез молекул АТР, в это время суток эти высокоэнергетические молекулы синтезируются в митохондриях. Форма митохондриальной ДНК, как правило, кольцевая. Однако некоторые виды одноклеточной водоросли хламидомонады (С. reinhardii, С. smithi) имеют линейную форму мтДНК.

Размер мтДНК у растений измеряется в сотнях и тысячах п.н. Так у дикой редьки размер мтДНК —218, кукурузы — 367 т.п.н. Большая часть митохондриального генома растений имеет различные некодирующие последовательности, включая длинные повторы, создающие возможность внутримолекулярной рекомбинации. Эта особенность отличает митохондриальный геном растений от мтДНК животных и человека, у которых, за редким исключением, отсутствуют такие последовательности как повторы и интроны. В отличие от хлоропластов в митохондриях растений (кукурузы, сорго, фасоли, подсолнечника) встречаются кольцевые и линейные плазмиды.

Линейные плазмиды кукурузы имеют инвертированные повторы - TIR; такие же повторы есть в мтДНК, что увеличивает вероятность процесса рекомбинации и внедрения плазмид в мтДНК.

Митохондриальный геном растений невелик, он кодирует.
• рибосомные РНК;
• некоторые рибосомные белки (у высших растений);
• от4до30тРНК;
• 9 субъединиц NADH-дегидрогеназы, катализирующих окислительно-восстановительные реакции;
• 5 белков, участвующих в биогенезе цитохрома с - переносчика электронов от комплекса III к комплексу IV;
• 3 субъединицы цитохромоксидазы (комплекс IV);
• 4 субъединицы АТРазы, которая использует поток протонов для синтеза АТР из ADP и Pi.

Однако большая часть рибосомных белков и белков, обеспечивающих процесс окислительного фосфорилирования, кодируется ядерными генами.

- Вернуться в оглавление раздела "Генетика."

Оглавление темы "Мутагенез. Внехромосомная наследственность.":
1. Закономерности спонтанных мутаций. Течение спонтанного мутационного процесса.
2. Гомологические ряды. Закон гомологических рядов наследственной изменчивости.
3. Антимутагены. Ингибиторы мутагенеза.
4. Выявление мутагенов. Мутагенные факторы окружающей среды.
5. Тестирование на мутагенность. Стратегия тестирования на мутагенность.
6. Генотоксичность. Тест системы на генотоксичность.
7. Стандартизация тест систем на мутагенность. Современные тесты мутагенности.
8. Нехромосомная наследственность. Наследственность не связанная с хромомсомами.
9. Хлоропласт. Пластидный или хлоропластный геном.
10. Митохондрии. Митохондриальный геном.

Ждем ваших вопросов и рекомендаций: