Mitohondriji ir baktērijas izmēra organellas (apmēram 1 x 2 µm). Mitohondriji ir visu dzīvo eikariotu šūnu neatņemama sastāvdaļa, parasti šūnā ir aptuveni 2000 mitohondriju, kuru kopējais tilpums ir līdz 25% no kopējā šūnu tilpuma. Forma, izmērs un skaits pastāvīgi mainās. Mitohondriju skaits svārstās no dažiem desmitiem līdz simtiem. Īpaši daudz to ir augu sekrēcijas audos.
Mitohondrijiem, neatkarīgi no to lieluma vai formas, ir universāla struktūra, to ultrastruktūra ir viendabīga. Mitohondrijus ierobežo divas membrānas. Ārējā mitohondriju membrāna to atdala no hialoplazmas. Parasti tai ir gludas kontūras, neveido invaginācijas vai krokas. Tas aizņem apmēram 7% no visas platības šūnu membrānas. Šīs membrānas biezums ir aptuveni 7 nm, tā nav saistīta ar citām citoplazmas membrānām un ir noslēgta uz sevi tā, ka tā ir membrānas maiss. Ārējo membrānu no iekšējās membrānas atdala apmēram 10–20 nm plata starpmembrānu telpa. Iekšējā membrāna (apmēram 7 nm bieza) ierobežo mitohondrija, tā matricas vai mitoplazmas faktisko iekšējo saturu. raksturīga iezīme mitohondriju iekšējās membrānas ir to spēja veidot daudzus izvirzījumus mitohondriju iekšpusē. Šādas invaginācijas visbiežāk izskatās kā plakanas grēdas vai kristas.
Rīsi. Mitohondriju vispārējās organizācijas shēma
1 - ārējā membrāna; 2 -- iekšējā membrāna; 3 - iekšējās membrānas invaginācijas - cristae; 4 - invagināciju vietas, skats no iekšējās membrānas virsmas
Mitohondriji spēj no kodolenerģijas neatkarīgu proteīnu sintēzi savās ribosomās mitohondriju DNS kontrolē. Mitohondriji veidojas tikai dalīšanās ceļā.
Mitohondriju galvenā funkcija ir nodrošināt šūnas enerģijas vajadzības, izmantojot elpošanu. Enerģijas bagātās ATP molekulas tiek sintezētas oksidatīvās fosforilēšanas ceļā. ATP uzkrātā enerģija tiek iegūta dažādu ar enerģiju bagātu vielu, galvenokārt cukuru, oksidēšanās rezultātā mitohondrijās. Oksidatīvās fosforilēšanas mehānismu, izmantojot ķīmisko savienojumu, 1960. gadā atklāja angļu bioķīmiķis P. Mičels.
Ribosomu galvenā funkcija ir translācija, tas ir, olbaltumvielu sintēze. Fotogrāfijās, kas uzņemtas ar elektronu mikroskopu, tie izskatās kā apaļi ķermeņi ar diametru 20 - 30 nm.
Katra ribosoma sastāv no 2 nevienāda izmēra, formas un struktūras apakšvienībām. Ribosomu apakšvienības tiek apzīmētas pēc to sedimentācijas koeficientiem (t.i., sedimentācija ar centrifugēšanu).
Acīmredzot mazā apakšvienība atrodas virs lielās tā, ka starp daļiņām tiek saglabāta telpa (“tunelis”). Tunelis tiek izmantots mRNS ievietošanai olbaltumvielu sintēzes laikā.
Ribosomas ir liels ribonukleoproteīnu komplekss ar molekulmasu aptuveni 2,5 mDa, kas sastāv no ribosomu proteīniem, rRNS molekulām un saistītiem translācijas faktoriem. Ribosomas ir nemembrānas organellas, uz kurām šūnā notiek olbaltumvielu sintēze. Tās ir sfēriskas struktūras, kuru diametrs ir aptuveni 20 nm. Šīs mazākās šūnu organellas ir ārkārtīgi sarežģītas. Neviena molekula, kas veido ribosomas, netiek atkārtota divreiz. Baktērijas E. coli ribosomas ir pētītas labāk nekā citas.
Margoulitz, Kayer un Clares bija pirmie, kas ierosināja endosimbiotisko teoriju, un Lins to turpināja.
Visizplatītākā hipotēze ir mitohondriju endosimbiotiskā izcelsme, saskaņā ar kuru mūsdienu dzīvnieku mitohondriji rodas no alfa-proteobaktērijām (pie kurām pieder mūsdienu Rickettsia prowazekii), kas ir iebrukušas cilmes šūnu citozolā. Tiek uzskatīts, ka endosimbiozes laikā baktērijas lielāko daļu savu dzīvībai svarīgo gēnu pārnesa uz saimniekšūnas hromosomām, saglabājot savā genomā (cilvēka šūnu gadījumā) informāciju tikai par 13 polipeptīdiem, 22 tRNS un divām rRNS. Visi polipeptīdi ir daļa no mitohondriju oksidatīvās fosforilācijas sistēmas enzīmu kompleksiem.
Mitohondriji veidojas sena liela anaeroba prokariota endocitozes rezultātā, kas ir apņēmis mazāku aerobo prokariotu. Šādu šūnu attiecības sākumā bija simbiotiskas, un pēc tam liela šūna sāka kontrolēt procesus, kas notiek mitohondrijās.
Pierādījums:
Atšķirība mitohondriju iekšējās un ārējās membrānas struktūrā
Viņu pašu apļveida DNS klātbūtne mitohondrijās (kā baktērijās), kas satur noteiktu mitohondriju proteīnu gēnus
Sava proteīnu sintezējošā aparāta klātbūtne membrānā un tajā esošās ribosomas ir prokariotu tipa
Mitohondriju dalīšanās notiek vienkāršā binārā veidā vai pumpuru veidošanās ceļā, un tā nav atkarīga no šūnu dalīšanās.
Neskatoties uz zināmu neatkarību, mitohondriji atrodas eikariotu šūnas kontrolē. Piemēram, hialoplazmā tiek sintezēti daži proteīni, kas nepieciešami normālai mitohondriju darbībai, un daži proteīna faktori, kas regulē mitohondriju dalīšanos.
Mitohondriju un plastidu DNS atšķirībā no vairuma prokariotu DNS satur intronus.
Tikai daļa no to proteīniem ir kodēti pašu mitohondriju un hloroplastu DNS, bet pārējās ir kodētas šūnas kodola DNS. Evolūcijas gaitā notika daļas "plūsma". ģenētiskais materiāls no mitohondriju un hloroplastu genoma uz kodolgenomu. Tas izskaidro faktu, ka ne hloroplasti, ne mitohondriji vairs nevar pastāvēt (vairot) neatkarīgi.
Jautājums par kodolcitoplazmatiskā komponenta (NCC), kas satvēra proto-mitohondrijus, izcelsmi nav atrisināts. Ne baktērijas, ne arhejas nespēj fagocitozi, barojoties tikai ar osmotrofisku pamatu. Molekulāri bioloģiskie un bioķīmiskie pētījumi norāda uz NCC himērisko arheālo-baktēriju būtību. Nav arī skaidrs, kā notika organismu saplūšana no diviem domēniem.
teoriju Hloroplastu endosimbiotisko izcelsmi 1883. gadā pirmo reizi ierosināja Andreass Šimpers, kurš parādīja to pašreplikāciju šūnā. Famincins 1907. gadā, paļaujoties uz Šimpera darbu, arī nonāca pie secinājuma, ka hloroplasti ir simbionti, tāpat kā aļģes ķērpjos.
20. gados teoriju izstrādāja B. M. Kozo-Poļanskis, tika ierosināts, ka mitohondriji ir arī simbionti.
Šūnas kodols, nukleocitoplazma
Maisījums eikariotos ar daudzām arhejām un baktērijām raksturīgām īpašībām liecināja par kodola simbiotisku izcelsmi no metanogēnas arhebaktērijas, kas iebruka miksobaktērijas šūnā. Piemēram, histoni ir atrodami eikariotos un dažās arhejās, un tos kodējošie gēni ir ļoti līdzīgi. Vēl viena hipotēze, kas izskaidro arheju un eubaktēriju molekulāro īpašību kombināciju eikariotos, ir tāda, ka kādā evolūcijas posmā eikariotu nukleocitoplazmatiskās sastāvdaļas arhejiem līdzīgie senči ieguva spēju uzlabot gēnu apmaiņu ar eibaktērijām, veicot horizontālu gēnu pārnesi.
IN pēdējā desmitgade tika izveidota arī vīrusu eikarioģenēzes hipotēze. Tas ir balstīts uz vairākām līdzībām eikariotu un vīrusu ģenētiskā aparāta struktūrā: DNS lineārā struktūra, tās ciešā mijiedarbība ar olbaltumvielām utt. Tika parādīta eikariotu un poksivīrusu DNS polimerāzes līdzība, kas padarīja tos. senči galvenie kandidāti uz kodola lomu.
Karogs un skropstas
Lina Margulis cita starpā ieteica karogiņu un skropstu izcelsmi no simbiotiskām spirohetām. Neskatoties uz šo organellu un baktēriju izmēru un struktūras līdzību un Mixotricha paradoxa esamību, kura kustībai izmanto spirohetas, zibenēs nav atrasti specifiski spirohetu proteīni. Tomēr ir zināms, ka FtsZ proteīns, kas ir kopīgs visām baktērijām un arhejām, ir homologs tubulīnam un, iespējams, tā prekursoram. Karogam un cilijām šādu pazīmju nav. baktēriju šūnas, kā slēgta ārējā membrāna, savs proteīnu sintēzes aparāts un spēja dalīties. Dati par DNS klātbūtni bazālos ķermeņos, kas parādījās 90. gados, vēlāk tika atspēkoti. Bazālo ķermeņu un tiem homologo centriolu skaita pieaugums notiek nevis sadalot, bet gan pabeidzot jauna organoīda būvniecību blakus vecajam.
Peroksisomas
Kristians de Duvs atklāja peroksisomas 1965. gadā. Viņš arī ierosināja, ka peroksisomas bija pirmie eikariotu šūnas endosimbionti, kas ļāva tai izdzīvot ar pieaugošu brīvā molekulārā skābekļa daudzumu. zemes atmosfēra. Tomēr peroksisomām atšķirībā no mitohondrijiem un plastidiem nav ne ģenētiskā materiāla, ne aparāta proteīnu sintēzei. Ir pierādīts, ka šīs organellas veidojas de novo šūnā ER, un nav iemesla tos uzskatīt par endosimbiontiem.
Mitohondriji ir mikroskopiskas membrānas organellas, kas nodrošina šūnu ar enerģiju. Tāpēc tos sauc par šūnu enerģijas stacijām (akumulatoriem).
Mitohondriju nav vienkāršāko organismu, baktēriju, entamebas šūnās, kas dzīvo bez skābekļa lietošanas. Dažas zaļās aļģes, tripanosomas satur vienu lielu mitohondriju, un sirds muskuļa šūnās, smadzenēs ir no 100 līdz 1000 šo organellu.
Strukturālās iezīmes
Mitohondriji ir divu membrānu organoīdi, tiem ir ārējais un iekšējais apvalks, starp tiem ir starpmembrānu telpa un matrica.
ārējā membrāna. Tas ir gluds, bez krokām, norobežo iekšējo saturu no citoplazmas. Tā platums ir 7 nm, tas satur lipīdus un olbaltumvielas. Svarīga loma veic porīnu - proteīnu, kas veido kanālus ārējā membrānā. Tie nodrošina jonu un molekulāro apmaiņu.
starpmembrānu telpa. Starpmembrānu telpas izmērs ir aptuveni 20 nm. Viela, kas to piepilda, pēc sastāva ir līdzīga citoplazmai, izņemot lielas molekulas, kas šeit var iekļūt tikai ar aktīvo transportu.
Iekšējā membrāna. Tas ir veidots galvenokārt no olbaltumvielām, tikai trešdaļa tiek atvēlēta lipīdu vielām. Liels skaits olbaltumvielu tiek transportēti, jo iekšējā membrānā nav brīvi caurejošu poru. Tas veido daudzus izaugumus - cristae, kas izskatās kā saplacinātas grēdas. Oksidācija organiskie savienojumi uz CO 2 mitohondrijās notiek uz kristālu membrānām. Šis process ir atkarīgs no skābekļa un tiek veikts ATP sintetāzes ietekmē. Atbrīvotā enerģija tiek uzkrāta ATP molekulu veidā un tiek izmantota pēc vajadzības.
Matrica- mitohondriju iekšējā vide, ir granulēta viendabīga struktūra. IN elektronu mikroskops var redzēt granulas un pavedienus bumbiņās, kas brīvi atrodas starp kristām. Matrica satur daļēji autonomu proteīnu sintēzes sistēmu - DNS, visu veidu RNS, šeit atrodas ribosomas. Tomēr lielākā daļa olbaltumvielu nāk no kodola, tāpēc mitohondrijas sauc par daļēji autonomām organellām.
Šūnu atrašanās vieta un dalīšanās
hondriome ir mitohondriju grupa, kas koncentrēta vienā šūnā. Tie citoplazmā atrodas atšķirīgi, kas ir atkarīgs no šūnu specializācijas. Izvietojums citoplazmā ir atkarīgs arī no apkārtējiem organelliem un ieslēgumiem. Augu šūnās tie aizņem perifēriju, jo mitohondriji tiek pārvietoti uz apvalku ar centrālo vakuolu. Nieru epitēlija šūnās membrāna veido izvirzījumus, starp kuriem atrodas mitohondriji.
Cilmes šūnās, kur enerģiju vienmērīgi izmanto visas organellas, mitohondriji tiek novietoti nejauši. Specializētajās šūnās tie galvenokārt ir koncentrēti vietās ar lielāko enerģijas patēriņu. Piemēram, šķērssvītrotajos muskuļos tie atrodas netālu no miofibrilām. Spermatozoīdos tie spirāliski nosedz karogdziedzera asi, jo ir nepieciešams daudz enerģijas, lai to iekustinātu un pārvietotu spermatozoīdu. Vienšūņi, kas pārvietojas ar skropstu palīdzību, savā pamatnē satur arī lielu skaitu mitohondriju.
Divīzija. Mitohondriji spēj patstāvīgi vairoties, un tiem ir savs genoms. Organelli dalās ar sašaurināšanos vai starpsienām. Jaunu mitohondriju veidošanās dažādas šūnas dažādu periodiskumu, piemēram, aknu audos, tie tiek nomainīti ik pēc 10 dienām.
Funkcijas šūnā
- Mitohondriju galvenā funkcija ir ATP molekulu veidošanās.
- Kalcija jonu nogulsnēšanās.
- Dalība ūdens apmaiņā.
- Steroīdu hormonu prekursoru sintēze.
Molekulārā bioloģija ir zinātne, kas pēta mitohondriju lomu metabolismā. Tie arī pārvērš piruvātu par acetilkoenzīmu A, taukskābju beta oksidāciju.
| Tabula: mitohondriju struktūra un funkcijas (īsi) | ||
|---|---|---|
| Strukturālie elementi | Struktūra | Funkcijas |
| ārējā membrāna | Gluds apvalks, kas veidots no lipīdiem un olbaltumvielām | Atdala iekšpusi no citoplazmas |
| starpmembrānu telpa | Ir ūdeņraža joni, olbaltumvielas, mikromolekulas | Izveido protonu gradientu |
| Iekšējā membrāna | Veido izvirzījumus - cristae, satur olbaltumvielu transportēšanas sistēmas | Makromolekulu pārnese, protonu gradienta uzturēšana |
| Matrica | Krebsa cikla enzīmu, DNS, RNS, ribosomu atrašanās vieta | Aerobā oksidēšana ar enerģijas izdalīšanos, piruvāta pārvēršana par acetilkoenzīmu A. |
| Ribosomas | Apvienotas divas apakšvienības | proteīnu sintēze |
Līdzības starp mitohondrijiem un hloroplastiem
Kopējās mitohondriju un hloroplastu īpašības galvenokārt ir saistītas ar dubultās membrānas klātbūtni.
Līdzības pazīmes slēpjas arī spējā patstāvīgi sintezēt proteīnu. Šīm organellām ir sava DNS, RNS, ribosomas.
Gan mitohondriji, gan hloroplasti var dalīties ar sašaurināšanos.
Viņus vieno arī spēja ražot enerģiju, šajā funkcijā vairāk specializējušies mitohondriji, bet arī hloroplasti fotosintēzes procesos veido ATP molekulas. Tātad augu šūnās ir mazāk mitohondriju nekā dzīvniekiem, jo hloroplasti pilda daļu funkciju to vietā.
Īsi aprakstīsim līdzības un atšķirības:
- Tās ir dubultās membrānas organellas;
- iekšējā membrāna veido izvirzījumus: cristae raksturīgas mitohondrijiem, tilakoīdi ir raksturīgi hloroplastiem;
- ir savs genoms;
- spēj sintezēt olbaltumvielas un enerģiju.
Šīs organellas atšķiras pēc savām funkcijām: mitohondriji ir paredzēti enerģijas sintēzei, šeit notiek šūnu elpošana, hloroplasti ir nepieciešami augu šūnām fotosintēzei.
Mitohondriji-Šo dubultās membrānas organoīds eikariotu šūna, kuras galvenā funkcija ATP sintēze- enerģijas avots šūnas dzīvībai.
Mitohondriju skaits šūnās nav nemainīgs, vidēji no vairākām vienībām līdz vairākiem tūkstošiem. Kur sintēzes procesi ir intensīvi, tur to ir vairāk. Arī mitohondriju izmēri un forma atšķiras (noapaļoti, iegareni, spirālveida, kausveida utt.). Biežāk tiem ir noapaļota iegarena forma, diametrs līdz 1 mikrometram un līdz 10 mikroniem garš. Viņi var pārvietoties šūnā ar citoplazmas strāvu vai palikt vienā pozīcijā. Viņi pārvietojas uz vietām, kur enerģijas ražošana ir visvairāk nepieciešama.
Jāpatur prātā, ka šūnās ATP tiek sintezēts ne tikai mitohondrijās, bet arī citoplazmā glikolīzes laikā. Tomēr šo reakciju efektivitāte ir zema. Mitohondriju funkcijas iezīme ir tāda, ka tajos notiek ne tikai bezskābekļa oksidācijas reakcijas, bet arī enerģijas metabolisma skābekļa stadija.
Citiem vārdiem sakot, mitohondriju funkcija ir aktīva līdzdalība šūnu elpošanā, kas ietver daudzas oksidācijas reakcijas. organiskās vielas, ūdeņraža protonu un elektronu pārnese, kas nāk līdz ar enerģijas izdalīšanos, kas uzkrājas ATP.
Mitohondriju fermenti
Fermenti translokāzes veic mitohondriju iekšējā membrāna aktīvais transports ADP un ATP.
Cristae struktūrā izšķir elementārdaļiņas, kas sastāv no galvas, kājas un pamatnes. Uz galvām, kas izgatavotas no fermenta ATPāze notiek ATP sintēze. ATPāze nodrošina ADP fosforilācijas konjugāciju ar reakcijām elpošanas ķēde.
Elpošanas ķēdes sastāvdaļas atrodas bāzē elementārdaļiņas membrānas dziļumā.
Matrica satur visvairāk Krebsa cikla fermenti un taukskābju oksidēšana.
Elektrotransporta elpošanas ķēdes darbības rezultātā no matricas tajā nonāk ūdeņraža joni, kas izdalās iekšējās membrānas ārējā pusē. To veic noteikti membrānas enzīmi. Ūdeņraža jonu koncentrācijas atšķirības dažādās membrānas pusēs izraisa pH gradienta parādīšanos.
Enerģiju gradienta uzturēšanai piegādā elektronu pārnese caur elpošanas ķēdi. Pretējā gadījumā ūdeņraža joni izkliedētu atpakaļ.
PH gradienta enerģija tiek izmantota, lai sintezētu ATP no ADP:
ADP + F \u003d ATP + H 2 O (reakcija ir atgriezeniska)
Iegūtais ūdens tiek fermentatīvi noņemts. Tas kopā ar citiem faktoriem atvieglo reakcijas plūsmu no kreisās puses uz labo.
Divas starptautiskas zinātnieku grupas pētīja mitohondriju ribosomu struktūru, izmantojot krioelektronu mikroskopiju. Šī metode ļauj jums redzēt strukturālie elementi Ar augstākā izšķirtspēja. Jaunā informācija ļāva salīdzināt informāciju par citoplazmas un mitohondriju ribosomu struktūru. Kā izrādījās, mitohondriju ribosomas ir ļoti specializētas un ļoti atšķiras gan no citoplazmas analogiem, gan no baktēriju ribosomām.
Ir labi zināms, ka mitohondriji ir bijušās alfa-proteobaktērijas, kas apmēram pirms pusotra miljarda gadu kļuva par arheālo šūnu vai dažu citu šūnu simbiontiem. Tur viņi uzņēmās enerģijas piegādātāju funkciju, uzlabojot bioķīmisko cauruļvadu ATP - šūnas galvenās enerģijas molekulas - ražošanai. Bet citas viņu dzīvības uzturēšanas funkcijas sāka veikt saimniekšūna ar savu kodolu un regulatoriem. Membrānu, savas DNS un ribosomu klātbūtne, kas nepieciešama neliela mitohondriju proteīnu kopuma ražošanai, atgādina mums par mitohondrijās atstāto brīvo dzīvi. Visi šie elementi ir ļoti specializēti, jo atšķirībā no visām citām šūnas daļām to mērķis ir veikt tikai divas funkcijas - ATP ražošanu un savu vairošanos stabilos intracelulāros apstākļos. Tāpēc jebkura no šiem elementiem izpēte sniedz priekšstatu par evolūcijas specializācijas procesiem. Tas attiecas arī uz ribosomām, lai gan šķiet, ka šī šūnu proteīnu sintēzes mašīna ir universāla, no tās darba neko nevar pievienot vai atņemt. Taču izrādījās, ka tas tā nav: mitohondriju ribosomas atšķiras gan no šūnu kaimiņiem, gan no alfa-proteobaktēriju senču ribosomām. To noskaidroja Cīrihes un Cīrihes universitātes speciālisti. Arī interesants darbs zinātnieki no Kembridžas Medicīnas pētījumu padomes Molekulārās bioloģijas laboratorijas veica šo tēmu.
Šīs grupas izmantoja krioelektronu mikroskopiju (Cryo-electron microscopy), kas ļauj rekonstruēt objektu trīsdimensiju attēlu ar izšķirtspēju 3,4-3,8 angstremi. Gatavojot preparātus krioelektronu mikroskopijai, netiek izmantoti palīgmateriāli sekcijām, kas maina sīkšūnu ieslēgumu struktūru. Tomēr līdz šim krioelektronu mikroskopijas izšķirtspēja nebija īpaši augsta, un tikai tagad tā ir uzlabota līdz augstas precizitātes rentgena kristalogrāfijas līmenim (kas ļauj noteikt vielas atomu struktūru, sk.: X- staru kristalogrāfija). Izmantojot šo metodi, bija iespējams detalizēti apsvērt dažādas mitoribosomu (mitohondriju ribosomu) apakšvienības, lai korelētu bioķīmiskās un strukturālās atšķirības ar citoplazmas ribosomu atšķirībām.
Ribosomas ir proteīnu un RNS kompleksi, proteīni ribosomās pārsvarā ir ribozīmi, kas norāda uz to pakārtoto katalītisko lomu šajā tandēmā. Zīdītāju mitoribosomas (ir pētītas cilvēka un cūkas šūnas) satur mazāk RNS un attiecīgi vairāk olbaltumvielu. Dažos gadījumos proteīni aizvieto zaudētās RNS daļas, tie aptver gandrīz visu ribosomu, iespējams, lai stabilizētu RNS nestabilo struktūru un aizsargātu kompleksus no oksidēšanās. Apmēram puse no mitoribosomu proteīniem ir specifiski: ne citoplazmas ribosomās, ne radniecīgās baktēriju ribosomās. Tādējādi cilvēkam ir 80 mitoribosomu proteīni, no kuriem 36 ir specifiski. Viena no interesantajām strukturālajām atšķirībām, kā izrādījās, ir šāda: svarīgs ribosomas funkcionālais elements - mazā 5S rRNS apakšvienība (5S ribosomu RNS) - mitohondrijās tiek aizstāta ar valīna tRNS. Šī aizstāšana ir īpaši svarīga, ņemot vērā diskusijas par 5S rRNS būtību (sk.: G. M. Gongadze, 2011. 5S rRNS un ribosomu), tās aizdomīgo līdzību ar tRNS un iespējamo vienas molekulas izcelsmi no citas (un tā arī ir vēl nav skaidrs, kurš no notikušā).
Kā šīs transformācijas ietekmēja mitoribosomu darbu? Zinātnieki liek domāt, ka tieši viņi ļāva mitoribosomām kļūt par speciālistiem hidrofobu proteīnu ražošanā; un vēl vairāk - lokalizēt šo produkciju uz mitohondriju membrānām. Bija īpaši kompleksi, kas piestiprina ribosomas pie mitohondriju membrānām; bija īpaši proteīni, kas nodrošina specifisku pagarinājumu; atrada proteīnus, kas ir iesaistīti mRNS atpazīšanā un pievienošanā mitoribosomai. Visi no tiem atšķiras no citoplazmas ribosomu funkcionālajiem analogiem. Jo īpaši tas attiecas uz mRNS saistīšanās uzsākšanu ar ribosomu, pēdējo no uzskaitītajām funkcijām. Vieta, kur starp abām apakšvienībām nokļūst kurjerRNS virkne, mitoribosomā ir pilnīgi atšķirīga nekā citoplazmas ribosomā. Tieši tā specifikas dēļ zinātnieki nevarēja noteikt mitohondriju proteīnu sintēzi in vitro, lai gan citoplazmas ribosomas mākslīgos apstākļos darbojas jau vairāk nekā pusgadsimtu. Tagad jūs varat sākt eksperimentēt ar mitohondriju ribosomām.
Mitoribosomu proteīnu īpašības izraisa atšķirīgu mijiedarbības mehānismu starp mazajām un lielajām apakšvienībām. Šī iemesla dēļ šo apakšvienību konformācijas kustības un rotācijas mainās, saistoties ar tRNS un virzot mRNS un sintezēto aminoskābju ķēdi. Citiem vārdiem sakot, mitoribosomas darba mehānika proteīna pavedienu sintēzes laikā atšķiras no kanoniskās citoplazmas ribosomas.
Abas pētnieku komandas uzsver, ka konstatētā mitoribosomu specifika izskaidro vairāku zāļu klašu blakusparādības. Tas nozīmē, ka jauno zāļu struktūra ir nedaudz jāmaina, lai novērstu kaitīgo ietekmi. Tagad kļuva skaidrs, kur meklēt un ko mainīt. Vismaz tāpēc Šis darbs ar mitoribosomām ir būtiska. Lai gan teorētiskā interese par mitoribosomu specifiku ir daudz plašāka: galu galā ir zināms, ka mitoribosomas ļoti atšķiras dažādi veidi daudz spēcīgāka par citoplazmas ribosomām. Dažādu sugu izmaiņu trajektorijas parādīs enerģijas metabolisma īpatnības un tās pielāgošanās veidus dažādām modifikācijām.
Avoti:
1) A. Amunts, A. Brauns, J. Toots, S. H. V. Šēress, V. Ramakrišnans. Cilvēka mitohondriju ribosomas struktūra // Zinātne. 2015. V. 348. P. 95–98.
2) A. Amunts, A. Brauns, X. Bai, J. L. Lācers, T. Huseins, P. Emslijs, F. Longs, G. Muršudovs, S. H. V. Šēress, V. Ramakrišnans. Rauga mitohondriju lielās ribosomu apakšvienības struktūra // Zinātne. 2014. V. 343. P. 1485–1489.
3) B. J. Grēbers, P. Bieri, M. Leibundgūts, A. Leitners, R. Eibersolds, D. Bēringers, N. Bans. Pilnīga 55S zīdītāju mitohondriju ribosomas struktūra // Zinātne. 2015. V. 348. P. 303–307.
4) R. Bekmans, J. M. Hermans. Mitoribosomu dīvainības // Zinātne. 2015. V. 348. P. 288–289.
Jeļena Naimarka
