nemoci-sympt/METABOLISMUS/mitochondrie/historie-puvod
Historie
- S rozvojem mikroskopie v buňkách identifikovány různé struktury
- Až později zjistilo, že představují jediný typ mitochondrie
- Bylo používáno nespočetné množství různých termínů
- Chondriozom
- Chondrioplast
- Fuchsinofilní či parabazální tělísko a pod
- Z řeckého výrazu pro zrno (???????, „chondros“)
- Z jeho anglického („grain“)
- Německého („Korn“)
- Konec 19. století
- Mohou nabývat i vláknitého tvaru
- Vlákno je řecky µ????, tedy „mitos“
- Chondros a mitos - mitochondrie
- 1912–1913 B. F. Kingsbury a O. Warburg
- mitochondrie jsou sídlem energetického metabolismu eukaryotické buňky
- Postupná izolace jednotlivých enzymů
- Podrobnější informace o stavbě mitochondrií
- 1963 i existence mitochondriální DNA
Historie
- S rozvojem mikroskopie v buňkách identifikovány různé struktury
- Až později zjistilo, že představují jediný typ mitochondrie
- Bylo používáno nespočetné množství různých termínů
- Chondriozom
- Chondrioplast
- Fuchsinofilní či parabazální tělísko a pod
- Z řeckého výrazu pro zrno (???????, „chondros“)
- Z jeho anglického („grain“)
- Německého („Korn“)
- Konec 19. století
- Mohou nabývat i vláknitého tvaru
- Vlákno je řecky µ????, tedy „mitos“
- Chondros a mitos - mitochondrie
- 1912–1913 B. F. Kingsbury a O. Warburg
- mitochondrie jsou sídlem energetického metabolismu eukaryotické buňky
- Postupná izolace jednotlivých enzymů
- Podrobnější informace o stavbě mitochondrií
- 1963 i existence mitochondriální DNA
- Cca před 1,2 - 2 miliardami let se vyvinuly z bakteriálních předků
- V.s. zástupce alfaproteobakterií z příbuzenského okruhu rodu Rickettsia
- Již na konci 19. století (např. Richard Altmann, 1890) [3]
- Tzv. endosymbiotické teorie - Konstantin Merežkovskij, Lynn Margulisová
- se na Zemi objevil kyslík v dostatečné koncentraci
- Negativně ovlivňovat anaerobní organismy
- Oxiduje jejich struktury
- Eukaryota, která dokázala využít schopnosti bakterií zpracovávat kyslík tak, že je pohltila, získala evoluční výhodu
- Využívání kyslíku k oxidaci (viz dýchání)
- Využívání protonovou pumpu k syntéze ATP [3]
- Po pohlcení došlo k přesunu části genů mitochondrie do jádra
- Například superoxiddismutáza [4]
- Molekulární hodiny (metoda založená na pozorování mutací v DNA)
- Cca před 2 miliardami lety
- Nedlouho po vzniku samotné eukaryotické buňky
- mitochondrie vznikla v historii jednou jedinkrát
- Všechny současné mitochondrie vznikly na základě této unikátní události
- Tzv. monofyletický původ [3]
- Vodíková hypotéza
- Hostitelskou buňkou byla anaerobní, vodík metabolizující, autotrofní archebakterie
- Pohltila symbiotickou bakterii schopnou produkovat vodík
- Prošli evolucí a změnili se na mitochondrie
- Došlo k částečné redukci genomu symbiotické bakterie
- K tzv. horizontálnímu transferu - přechodu části genů z mitochondrie do jádra [3]
- 600–1000 mitochondriálních proteinů kódováno jadernou DNA
- V mitochondriích je uloženo nanejvýš několik desítek genů [3]
Podobnost s bakteriemi
- Podobná velikost a tvar
- I v buňkách rozdílné velikosti, určení či druhové příslušnosti.
- Nemožnost vzniku de novo
- se množí dělením
- Pokud se zničí všechny tyto organely v buňce (například chemicky), nové nemohou vzniknout.
- Podoba, složení a exprese genomu (DNA)
- Molekulární analýzy genomů
- Evoluční příbuznost alfaproteobakterií a mitochondrií
- mitochondriální DNA
- V mnohém se podobá té bakteriální [3]
- Semiautonomní buněčné organely
- Podobné ribozomy
- Podobný systém proteosyntézy
- Podobné proteiny
- Podobná stavba vnitřní membrány
- Vyšší násobnost obalových membrán
- Lze předpokládat vnější membránu odpovídající plazmatické membráně hostitele
- Vnitřní odpovídající membráně endosymbionta
- Analogie mitochondriálních krist
- Intracytoplazmatickými membránámi alfaproteobakterií
- U endosymbióz vyšších řádů ne vždy počet membrán odpovídá předpokládanému počtu [3]
Rostlinné plastidy
- Všechny plastidy recentních druhů stejný primární původ v jediné endosymbióze sinice
- Kromě Paulinella chromatophora [4]
- Sekundární a terciární endosymbiózu u plastidů
- Zachování zbytků redukovaných organel eukaryotického endosymbionta
- Zachovaným zbytkem DNA (nukleomorf jako pozůstatek jádra) [3]
- Primární plastidy rostlin
- Ze sinic pohlcených heterotrofním eukaryotem asi před 900 miliony let
- Tři linie chloroplastů s vysokou pravděpodobností ze společného předka recentních sinic ß-cyanobacteria rodu Pseudanabaena
- Plastidy glaukofytů (Glaucophyta)
- Plastidy zelených rostlin
- Plastidy ruduch (Rhodophyta)
- Společné znaky plastidů a sinic
- Struktura thylakoidů
- Biochemie plastidů a chlorofyl
- Podobná genetická informace - viz plastidová DNA
- Glaucophyta mají v membránách plastidů peptidoglykany
- Sekundární plastidy
- Vznikly endosymbiózou eukaryotního organismu, který už obsahoval semiautonomní organely
- Zvětší počet membrán
- Někdy se zachová funkční jádro.
- Heterotrofní organismus pozře řasu, ale nerozloží ji - začne žít uvnitř jeho cytoplasmy.
- Postupně ztratí mitochondrie, většinu jádra (zůstává tzv. nukleomorf)
- Má čtyři membrány (2 chloroplast, jednu z původní buňky, vlastní membrána)
- Jedna z membrán často zaniká
- Má až čtyři genomy (primárního plastidu, jádra fagocytované řasy, vlastní jaderný a mitochondriální genom držitele sekundárního plastidu)
- Geny se postupně přesouvají horizontálním genovým přenosem z plastidové do jaderné DNA
- Výtrusovci (gregariny, hromadinky) – mají apikoplasty
- Plastidy nesloužící k fotosyntéze, ale syntéze aromatických látek
- Bez tohoto plastidu nedokáží přežít, proto se malárie dá léčit některými herbicidy [4]
- Terciární a vyšší plastidy
- Organismy dokáží pohltit a využít jiné organismy, které už mají sekundární plastid
- Začlenit je do svých buněk a přetvořit v chloroplast
- Násobné endosymbiózy mohly probíhat mnohem snadněji, než endosymbióza primární a sekundární
- Nedokončená endosymbióza plastidu
- Druh chromista ze skupiny Katablepharida, nazvaný Hatena arenicola
- Pohlcuje jako endosymbionta zelenou řasu rodu Nephroselmis, která v něm dokáže přetrvávat
- Při dělení se endosymbiont současně nedělí
- Přechází pouze do jedné z dceřiných buněk, druhá si ho musí znovu pohltit [4]
- Cca před 1,2 - 2 miliardami let se vyvinuly z bakteriálních předků
- V.s. zástupce alfaproteobakterií z příbuzenského okruhu rodu Rickettsia
- Již na konci 19. století (např. Richard Altmann, 1890) [3]
- Tzv. endosymbiotické teorie - Konstantin Merežkovskij, Lynn Margulisová
- se na Zemi objevil kyslík v dostatečné koncentraci
- Negativně ovlivňovat anaerobní organismy
- Oxiduje jejich struktury
- Eukaryota, která dokázala využít schopnosti bakterií zpracovávat kyslík tak, že je pohltila, získala evoluční výhodu
- Využívání kyslíku k oxidaci (viz dýchání)
- Využívání protonovou pumpu k syntéze ATP [3]
- Po pohlcení došlo k přesunu části genů mitochondrie do jádra
- Například superoxiddismutáza [4]
- Molekulární hodiny (metoda založená na pozorování mutací v DNA)
- Cca před 2 miliardami lety
- Nedlouho po vzniku samotné eukaryotické buňky
- mitochondrie vznikla v historii jednou jedinkrát
- Všechny současné mitochondrie vznikly na základě této unikátní události
- Tzv. monofyletický původ [3]
- Vodíková hypotéza
- Hostitelskou buňkou byla anaerobní, vodík metabolizující, autotrofní archebakterie
- Pohltila symbiotickou bakterii schopnou produkovat vodík
- Prošli evolucí a změnili se na mitochondrie
- Došlo k částečné redukci genomu symbiotické bakterie
- K tzv. horizontálnímu transferu - přechodu části genů z mitochondrie do jádra [3]
- 600–1000 mitochondriálních proteinů kódováno jadernou DNA
- V mitochondriích je uloženo nanejvýš několik desítek genů [3]
Podobnost s bakteriemi
- Podobná velikost a tvar
- I v buňkách rozdílné velikosti, určení či druhové příslušnosti.
- Nemožnost vzniku de novo
- se množí dělením
- Pokud se zničí všechny tyto organely v buňce (například chemicky), nové nemohou vzniknout.
- Podoba, složení a exprese genomu (DNA)
- Molekulární analýzy genomů
- Evoluční příbuznost alfaproteobakterií a mitochondrií
- mitochondriální DNA
- V mnohém se podobá té bakteriální [3]
- Semiautonomní buněčné organely
- Podobné ribozomy
- Podobný systém proteosyntézy
- Podobné proteiny
- Podobná stavba vnitřní membrány
- Vyšší násobnost obalových membrán
- Lze předpokládat vnější membránu odpovídající plazmatické membráně hostitele
- Vnitřní odpovídající membráně endosymbionta
- Analogie mitochondriálních krist
- Intracytoplazmatickými membránámi alfaproteobakterií
- U endosymbióz vyšších řádů ne vždy počet membrán odpovídá předpokládanému počtu [3]
Rostlinné plastidy
- Všechny plastidy recentních druhů stejný primární původ v jediné endosymbióze sinice
- Kromě Paulinella chromatophora [4]
- Sekundární a terciární endosymbiózu u plastidů
- Zachování zbytků redukovaných organel eukaryotického endosymbionta
- Zachovaným zbytkem DNA (nukleomorf jako pozůstatek jádra) [3]
- Primární plastidy rostlin
- Ze sinic pohlcených heterotrofním eukaryotem asi před 900 miliony let
- Tři linie chloroplastů s vysokou pravděpodobností ze společného předka recentních sinic ß-cyanobacteria rodu Pseudanabaena
- Plastidy glaukofytů (Glaucophyta)
- Plastidy zelených rostlin
- Plastidy ruduch (Rhodophyta)
- Společné znaky plastidů a sinic
- Struktura thylakoidů
- Biochemie plastidů a chlorofyl
- Podobná genetická informace - viz plastidová DNA
- Glaucophyta mají v membránách plastidů peptidoglykany
- Sekundární plastidy
- Vznikly endosymbiózou eukaryotního organismu, který už obsahoval semiautonomní organely
- Zvětší počet membrán
- Někdy se zachová funkční jádro.
- Heterotrofní organismus pozře řasu, ale nerozloží ji - začne žít uvnitř jeho cytoplasmy.
- Postupně ztratí mitochondrie, většinu jádra (zůstává tzv. nukleomorf)
- Má čtyři membrány (2 chloroplast, jednu z původní buňky, vlastní membrána)
- Jedna z membrán často zaniká
- Má až čtyři genomy (primárního plastidu, jádra fagocytované řasy, vlastní jaderný a mitochondriální genom držitele sekundárního plastidu)
- Geny se postupně přesouvají horizontálním genovým přenosem z plastidové do jaderné DNA
- Výtrusovci (gregariny, hromadinky) – mají apikoplasty
- Plastidy nesloužící k fotosyntéze, ale syntéze aromatických látek
- Bez tohoto plastidu nedokáží přežít, proto se malárie dá léčit některými herbicidy [4]
- Terciární a vyšší plastidy
- Organismy dokáží pohltit a využít jiné organismy, které už mají sekundární plastid
- Začlenit je do svých buněk a přetvořit v chloroplast
- Násobné endosymbiózy mohly probíhat mnohem snadněji, než endosymbióza primární a sekundární
- Nedokončená endosymbióza plastidu
- Druh chromista ze skupiny Katablepharida, nazvaný Hatena arenicola
- Pohlcuje jako endosymbionta zelenou řasu rodu Nephroselmis, která v něm dokáže přetrvávat
- Při dělení se endosymbiont současně nedělí
- Přechází pouze do jedné z dceřiných buněk, druhá si ho musí znovu pohltit [4]
