Mitokondrium

Szerkezet

A mitokondrium két membránt tartalmaz. Ezek foszfolipid kettős rétegből és fehérjékből állnak. A két membrán különböző tulajdonságokkal rendelkezik. E kettős membránszerveződés miatt a mitokondriumban öt különböző rekesz található. Ezek a következők:

1. a külső mitokondriális membrán,
2. az intermembrán tér (a külső és a belső membránok közötti tér),
3. a belső mitokondriális membrán,
4. a cristae teret (amelyet a belső membrán behajlásai alkotnak), és
5. a mátrix (a belső membránon belüli tér). A mitokondriumok kis, gömb vagy henger alakú szervezetei. Általában egy mitokondrium 2,8 mikron hosszú és kb. 0,5 mikron széles. kb. 150-szer kisebb, mint a sejtmag. Minden sejtben körülbelül 100-150 mitokondrium található.

Funkció

A mitokondrium fő feladata a sejtben az, hogy a sejtlégzésnek nevezett folyamat során a glükózt felvegye és a kémiai kötésekben tárolt energiát ATP előállítására használja fel. Ennek a folyamatnak 3 fő lépése van: a glikolízis, a citromsavciklus vagy Krebs-ciklus és az ATP-szintézis. Ez az ATP a mitokondriumból felszabadul, és a sejt más szervezetei lebontják, hogy saját funkcióikat ellássák energiával.

DNS

Úgy gondolják, hogy a mitokondriumok egykor önálló baktériumok voltak, és az endoszimbiózisnak nevezett folyamat révén az eukarióta sejtek részévé váltak.

A sejt DNS-ének nagy része a sejtmagban található, de a mitokondriumnak saját, független genomja van. Emellett DNS-e jelentős hasonlóságot mutat a baktériumok genomjával.

A mitokondriális DNS rövidítése mDNS vagy mtDNS. Mindkettőt használják a kutatók.

Öröklés

A mitokondriumok a bakteriális sejtosztódáshoz hasonlóan bináris osztódással osztódnak. Az egysejtű eukariótákban a mitokondriumok osztódása a sejtosztódáshoz kapcsolódik. Ezt az osztódást úgy kell szabályozni, hogy minden leánysejt legalább egy mitokondriumot kapjon. Más eukariótákban (például az emberben) a mitokondriumok a sejt energiaigényének megfelelően, nem pedig a sejtciklushoz igazodva sokszorozhatják DNS-üket és osztódhatnak.

Az egyén mitokondriális génjei nem ugyanazon a mechanizmuson keresztül öröklődnek, mint a nukleáris gének. A mitokondriumok, és így a mitokondriális DNS is általában csak a petesejtből származik. A spermiumok mitokondriumai bejutnak a petesejtbe, de megjelölik őket a későbbi megsemmisítésre. A petesejt viszonylag kevés mitokondriumot tartalmaz, de ezek a mitokondriumok túlélnek és osztódnak, hogy benépesítsék a felnőtt szervezet sejtjeit. A mitokondriumok tehát a legtöbb esetben a női vonalon öröklődnek, amit anyai öröklődésnek nevezünk. Ez a mód minden állatra és a legtöbb más szervezetre is igaz. A mitokondriumok azonban apai úton öröklődnek egyes tűlevelűeknél, bár a fenyőknél és a tiszafáknál nem.

Egyetlen mitokondrium 2-10 DNS-kópiát tartalmazhat. Emiatt úgy gondolják, hogy a mitokondriális DNS bináris hasadással szaporodik, így pontos másolatokat hoz létre. Van azonban némi bizonyíték arra, hogy az állati mitokondriumok rekombináción mehetnek keresztül. Ha nem történik rekombináció, akkor a teljes mitokondriális DNS-szekvencia egyetlen haploid genomot képvisel, ami a populációk evolúciós történetének tanulmányozásához teszi hasznossá.

Populációgenetikai vizsgálatok

Mivel a mitokondriális DNS-ben szinte egyáltalán nem fordul elő rekombináció, ezért hasznos a populációgenetika és az evolúcióbiológia számára. Ha az összes mitokondriális DNS egyetlen haploid egységként öröklődik, akkor a különböző egyedek mitokondriális DNS-e közötti kapcsolatok génfaként ábrázolhatók. E génfák mintázatai felhasználhatók a populációk evolúciós történetére való következtetésre. Ennek klasszikus példája, amikor a molekuláris óra segítségével meg lehet adni az úgynevezett mitokondriális Éva dátumát. Ezt gyakran úgy értelmezik, mint a modern ember Afrikából való elterjedésének erős alátámasztását. Egy másik emberi példa a neandervölgyi csontokból származó mitokondriális DNS szekvenálása. A neandervölgyiek és az élő emberek mitokondriális DNS-szekvenciái közötti viszonylag nagy evolúciós távolság a neandervölgyiek és az anatómiailag modern emberek közötti kereszteződés általános hiányát bizonyítja.

A mitokondriális DNS azonban csak a nőstények történetét tükrözi egy populációban. Nem biztos, hogy a populáció egészének történetét tükrözi. Bizonyos mértékig az Y-kromoszómából származó apai genetikai szekvenciák is felhasználhatók. Tágabb értelemben csak a nukleáris DNS-t is tartalmazó vizsgálatok adhatnak átfogó képet egy populáció evolúciós történetéről.

Kapcsolódó oldalak

• Sejtlégzés
• Glikolízis
• Krebs-ciklus