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Ursprung der Doppelmembran von Mitochondrien und Chloroplasten

Ursprung der Doppelmembran von Mitochondrien und Chloroplasten


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Die meisten Websites und Lehrbücher sagen, dass die Doppelmembran von Mitochondrien und Chloroplasten ein Ergebnis der Endozytose alter Prokaryonten ist (die äußere Membran stammt aus dem Vesikel, das den Prokaryonten enthält, die innere Membran stammt vom Prokaryonten selbst). Einige Quellen sagen jedoch, dass dies nicht der Fall ist. Der Vorläufer des Mitochondriums (Alphaproteobakterien) war ein gramnegatives Bakterium, das eine Doppelmembran besitzt. Diese Seite sagt, dass die oft gelehrte Begründung für die Doppelmembran eine Lüge ist und dass der mitochondriale Vorläufer bereits eine Doppelmembran hatte, um ATP durch das ETC zu erzeugen.

Wenn dies der Fall ist, warum haben Mitochondrien jetzt zwei Membranen und nicht drei (zwei aus dem Prokaryoten und eine aus dem Vesikel)?


Die Antwort liegt in der Proteinzusammensetzung der mitochondrialen Membranen, die zweifellos beweisen, dass die äußere Membran (OM) alphaproteobakteriellen Ursprungs ist und die phagosomale Membran (falls vorhanden) verloren geht. Obwohl der endosymbiotische Ursprung unbestritten ist, bedenken Sie, dass der phagozytotische Ursprung immer noch umstritten ist (vgl. López-García & Moreira 2015). Und wenn der Symbiont auf andere Weise in den Wirt gelangt ist als durch Phagozytose (vgl. Arbeiten von Tom Cavalier-Smith) oder syntrophisches Engulfment (vgl. Arbeiten von Bill Martin; Searcy; López-García & Moreira) (zB Durchstechen der Plasmamembran als a Krankheitserreger), dann gab es nie eine dritte Membran.

Aus Symbiogenese Wikipedia:

Porine (Transportproteine) kommen im OM von Mitochondrien und Chloroplasten vor, kommen auch in bakteriellen Zellmembranen vor (Fischer et al. 1994Zeth & Thein 2010Fairman et al. 2011). Das Membranlipid Cardiolipin kommt ausschließlich in der inneren Membran der Mitochondrien und der bakteriellen Zellmembran Mleykovskaya & Dowhan 2009 vor.

Nach Ansicht vieler (Cavalier-Smith 2002, Cavalier-Smith 2006, Zeth 2010) beweist das Vorhandensein von β-Fass-Transportproteinen, dass sich das OM aus dem bakteriellen OM und nicht aus der Wirtsnahrungsvakuolenmembran entwickelt hat. Sowohl Mitochondrien als auch Plastiden enthalten in ihrem OM β-Fass-Proteine ​​(z. B. Tom40, Sam50 und Porine in Mitochondrien, Toc75-Homolog von Sam50 und ihr gemeinsamer negibakterieller Vorfahre Omp85 in Chloroplasten) und diese sind nur in den OMs von gramnegativen Bakterien vorhanden (vgl . Schleiff & Söll 2005). Alle Alphaproteobakterien sind gram-negativ, daher waren auch die Vorfahren der Mitochondrien aus den Rickettsiales stammend oder sehr nahe.

Beachten Sie, dass viele sekundäre und tertiäre Plastiden immer noch ihre dritte, äußerste phagosomale Membran behalten, die aus der Plasmamembran des Wirts stammt (vgl. Keeling 2010).


Doppelmembran

Doppelmembran -- In Mitochondrien und Plastiden gibt es eine zweischichtige Membran, die die Organelle umgibt. Es wird angenommen, dass dies das Ergebnis einer Endosymbiose ist, wobei die äußere Membran aus der eukaryotischen Zelle stammt und die innere Membran zum ursprünglichen Prokaryoten gehört, der "verschluckt" wurde.

EIN Doppelmembran über die Mittellinie einer sich teilenden Pflanzenzelle, zwischen denen sich während der Zytokinese die neue Zellwand bildet.
Zelltheorie
Alle Lebewesen bestehen aus Zellen Zellen entstehen nur aus anderen Zellen. Es wurde keine Ausnahme von diesen beiden Prinzipien gefunden, seit sie vor weit über einem Jahrhundert zum ersten Mal vorgeschlagen wurden.

Kern
Doppelmembran die Chromosomen und den Nukleolus umgeben. Poren ermöglichen eine spezifische Kommunikation mit dem Zytoplasma. Der Nukleolus ist eine Stelle für die Synthese der RNA, aus der das Ribosom besteht.

eingeschlossene Organelle, die Erbgut-DNA enthält und Boten-RNA verarbeitet. Vortrag - Zellkern
Nukleolus.

über den Äquator einer sich teilenden Zelle, die sich aus dem Phragmoplasten entwickelt, markiert es, wo sich die neuen Zellwände bilden werden.
Zellwand Die starre äußerste Schicht der Zellen in Pflanzen, einigen Protisten und den meisten Bakterien. Kommt in Pflanzen vor, die hauptsächlich aus Zellulose bestehen.

. Dies ist kein gültiger Vergleich – die innere Mitochondrienmembran wird verwendet, um Protonenpumpen zu betreiben und eine oxidative Phosphorylierung durchzuführen, um ATP-Energie zu erzeugen.

eingeschlossene Zellorganellen, die im Zellzytoplasma gefunden werden. Es hat viele Funktionen, aber die wichtigste Rolle, die es besitzt, ist die des Zellenkraftwerks. Es liefert Energie in Form von ATP aus dem Abbau von Zuckermolekülen.

DNA
kreisförmig (normalerweise)
lineare Moleküle (Chromosomen) mit Histonproteinen
RNA-/Proteinsynthese
im Zytoplasma gekoppelt.

die sich während der mitotischen Telophase am Äquator von sich teilenden Pflanzenzellen bildet. Zwischen den beiden Membranen bildet sich eine neue Zellwand.
Zellsaft Die Flüssigkeit in einer Vakuole.

Ein Zellkern ist umgeben von a

, bekannt als Kernhülle. Diese Membran bedeckt und schützt die DNA vor physikalischen und chemischen Schäden. Dabei schafft die Membran eine separate Umgebung, in der die DNA verarbeitet wird.

Der ellipsoidförmige Chloroplast ist in a . eingeschlossen

ist viel durchlässiger als die innere Schicht, die eine Reihe von eingebetteten Membrantransportproteinen aufweist.

die den Inhalt des Kerns vom Zytoplasma trennt. Kernporen Lücken in der Kernhülle, die es Substanzen ermöglichen, in den Kern hinein und aus ihm heraus zu gelangen. NukleinsäureEin Polymer von Nukleotiden, das in allen Lebewesen vorkommt.

die Poren enthält, in denen Moleküle ein- und austreten können. Die äußere Membran des Zellkerns schließt an das endoplasmatische Retikulum an, ein Netzwerk von Membranen im Zytoplasma.

Tut mir leid, dass die Organelle dort den Chloroplasten genannt hat und Sie können sehen, dass sie ihre eigenen hat

um ihn herum, so wie die Mitochondrien zwei Membranen innen und außen haben.

Der Kern ist von einer Kernhülle umgeben, die a

schirmt den Nukleus und seinen Inhalt vor unerwünschten Gästen ab. Einige Proteine ​​müssen sich im Zellkern befinden, um Prozesse wie Replikation und Transkription zu unterstützen.

Die Mitochondrien sind eine relativ große Struktur, die einen erheblichen Teil des Zellvolumens einnehmen kann

-gebundene Organelle in fast allen eukaryotischen Zellen gefunden.

das den Zellkern umschließt. Es dient dazu, die Chromosomen vom Rest der Zelle zu trennen. Die Kernmembran umfasst eine Anordnung kleiner Löcher oder Poren, die den Durchgang bestimmter Materialien, wie beispielsweise Nukleinsäuren und Proteine, zwischen dem Kern und dem Zytoplasma ermöglichen.

Eine becherförmige Struktur mit einem dünnen

umgibt den Glomerulus jedes Nephrons der Wirbeltierniere. Es dient als Filter, um organische Abfälle, überschüssige anorganische Salze und Wasser zu entfernen.

Innerer, flüssigkeitsgefüllter Sack bestehend aus einem dünnen

die den Embryo bei Reptilien, Vögeln und Säugetieren umgibt.
Quelle: Curtis, Helena. 1968. Biologie. New York, NY. Worth Verlage
.

Eine spezialisierte Organelle in Pflanzenzellen, die von a . umgeben ist

und enthält interne chlorophyllhaltige Membranen (Thylakoide), wo die lichtabsorbierenden Reaktionen der Photosynthese stattfinden. (Abbildung 16-34)
Vollständiges Glossar.

Mitochondrien sind membrangebundene Organellen und haben wie der Zellkern

. Die äußere Membran ist ziemlich glatt. Aber die innere Membran ist stark gewunden und bildet im Querschnitt Falten (Cristae). Die Cristae vergrößern die Oberfläche der inneren Membran stark.

Chloroplasten Scheibenartige Organellen mit a

in eukaryotischen Pflanzenzellen gefunden, enthalten Thylakoide und sind der Ort der Photosynthese. ATP wird während der Photosynthese durch Chemiosmose erzeugt. BILD .

Der Zellkern ist vom umgebenden Zytoplasma durch die

darum herum die Kernhülle. Dadurch wird der Stofffluss in und aus dem Zellkern reguliert.
Andere Organellen.

Enthält Chromosomen (Gene aus DNA, die die Zellaktivitäten steuern)
Durch eine Kernhülle vom Zytoplasma getrennt
Der Umschlag besteht aus a

mit kleinen Löchern
Diese kleinen Löcher werden Kernporen (100 nm) genannt.
Kernporen ermöglichen den Transport von Proteinen in den Zellkern.

Grünalgen haben Chloroplasten, die die Chlorophylle a und b enthalten, gebunden durch

s, und kommen in einer Vielzahl von Formen vor: Flagellaten, kolonialen, filamentösen und sogar primitiv vielzelligen.

Und beide Organellen verwenden ihre DNA, um viele Proteine ​​und Enzyme zu produzieren, die für ihre Funktion erforderlich sind. EIN

umgibt sowohl Mitochondrien als auch Chloroplasten, ein weiterer Beweis dafür, dass beide von einem primitiven Wirt aufgenommen wurden.

Der Kern hat einen durchschnittlichen Durchmesser von etwa 5 Mikrometer.
Der Kern ist vom Zytoplasma durch a . getrennt

als Kernhülle bezeichnet.

Aufgrund der Unterschiede in ihrer Struktur sind die bakteriellen 70S-Ribosomen anfällig für diese Antibiotika, während die eukaryotischen 80S-Ribosomen dies nicht sind. Obwohl Mitochondrien ähnliche Ribosomen wie die Bakterien besitzen, werden Mitochondrien von diesen Antibiotika nicht beeinflusst, da sie von einer


Praktisch - Rote-Bete-Membranen

Alle Zellen sind durch eine Plasmamembran begrenzt, aber auch viele innere Zellstrukturen sind durch eine Membran begrenzt. Dazu gehören der Tonoplast, die Membran, die eine Pflanzenzellvakuole umgibt, die Doppelmembran (Hülle), die den Kern, Mitochondrien und Chloroplasten umgibt, und die Membranen anderer Organellen wie Vakuolen, Vesikel, endoplasmatisches Retikulum und Golgi-Apparat. Alle diese Membranen haben grundsätzlich den gleichen Aufbau.

Eine der Aufgaben von Membranen besteht darin, zu kontrollieren, was durch sie hindurchgeht. Membranen sind teilweise durchlässig, d.h. sie lassen normalerweise keine großen Moleküle durch sie hindurch. Viele Pflanzenzellen enthalten Pigmentmoleküle im Zytoplasma. In Rote-Bete-Zellen sind diese Moleküle groß und reflektieren rotes Licht, sodass eine Lösung von ihnen einen rosa Farbton annimmt. Viele Pigmentmoleküle werden auch durch den pH-Wert beeinflusst und ändern ihre Farbe bei verschiedenen pH-Werten. Lackmus zum Beispiel ist ein Pflanzenpigment und ist blau in Alkali und rot in Säure.

Ethanol ist ein organisches Lösungsmittel.

Proteine ​​sind bei einem bestimmten pH-Wert stabil und werden außerhalb dieses denaturiert. Der normale pH-Wert der Zellen 7,2.

Sie werden herausfinden, was passiert, wenn Sie Rote-Bete-Gewebe auf unterschiedliche Weise behandeln. Mit den obigen Informationen und Ihrem Wissen über Membranen müssen Sie Ihre Beobachtungen erläutern.

1. Beschriften Sie 8 McCartney-Flaschen 1 – 8 und messen Sie 10 cm3 wie unten aufgeführt in sie hinein.

Röhrchen 4 0,1 M Salzsäure

Röhrchen 5 0,1 M Natronlauge

2. Vom Rote-Bete-Chip 3 Scheiben von je ca. 2 mm Dicke abschneiden und in Flasche 1 geben.

3. Im Becherglas befinden sich eine Reihe ähnlicher Scheiben von gleich großen Chips, die jedoch nach dem Schneiden gespült wurden, um jegliche rosa Farbe zu entfernen. Wenn sie immer noch etwas Rosa zeigen, spülen Sie sie erneut aus. In jede der Flaschen 2 – 8 3 dieser Scheiben geben.

4. Stellen Sie ein Wasserbad her, indem Sie 100 cm3 Leitungswasser in einen 40 0 ​​cm 3 Becher geben und die Flaschen 6 – 8 hineinstellen. SETZEN SIE DIE VERSCHLÜSSE NICHT AUF DIE FLASCHEN.

5. Erhitzen, bis es 400 °C erreicht, dann Flasche 6 mit der Zange entnehmen.

6. Erhitzen Sie weiter, bis es 65 0 C erreicht, und entfernen Sie dann die Flasche 7. Seien Sie vorsichtig.

7. Erhitzen Sie weiter, bis es 100 0 C erreicht (oder nahe – die Temperatur aufzeichnen) und entfernen Sie dann die Flasche 8. Große Rücksicht nehmen.

8. Lassen Sie die Wärmflaschen abkühlen.

9. Bringen Sie die Kappen an allen Flaschen an und sanft schütteln sie.

10. Richten Sie das Kolorimeter ein und setzen Sie den blauen Filterschieber ein. Tun NICHT Berühren Sie den Filter mit den Fingern. Das Kolorimeter misst die prozentuale Lichtdurchlässigkeit durch eine Lösung, so dass es mit reinem Lösungsmittel auf das Maximum von 100 % eingestellt ist. Je dunkler also die Farbe der Lösung ist, desto geringer ist die prozentuale Transmission. Der verwendete Farbfilter ist immer das entgegengesetzte Ende des Spektrums zur Farbe der zu untersuchenden Lösung.

11. Fassen Sie die Küvetten an den gewellten Seiten an und NICHT berühren Sie die klaren Seiten.

12. Mit der 5 cm 3 Spritze 3 cm 3 destilliertes Wasser in eine Kolorimeterküvette abmessen. Legen Sie es in das Kolorimeter und stellen Sie sicher, dass die durchsichtigen Seiten nach vorne/hinten zeigen. Schließen Sie die Gummikappe.

13. Stellen Sie das Kolorimeter so ein, dass es so nah wie möglich an 100 % gemessen wird. Notieren Sie diesen Messwert. Werfen Sie diese Küvette nicht weg, da es sich um die standardisierende Küvette handelt.

14. In eine zweite Küvette 3 cm 3 des Wassers aus Flasche 1 abmessen. Diese in das Kolorimeter geben, den Deckel schließen und eine Messung vornehmen.

15. Waschen UND TROCKEN die zweite Küvette.

16. Waschen Sie die Spritze, um eine Kontamination zu vermeiden.

18. Setzen Sie die Standardisierungsküvette ein und notieren Sie den Messwert. Stellen Sie wieder auf 100 % ein.

19. Wiederholen Sie die Schritte 15 bis 18 für die Flaschen 3, 4, 6, 7 und 8. (Sie haben Flasche 5 nicht gemacht, da die Farbe der Lösung einen anderen Filter erfordert und die Ergebnisse daher nicht verglichen werden können.)

20. Sammeln Sie alle Daten von mindestens 3 andere Studenten.

21. Die Änderungen der Messwerte der Standardküvette geben einen Hinweis auf den Fehler des Kolorimeters. Dies sind keine teuren Instrumente und neigen zum „Driften“.

Hinweise und Ausrüstung des Technikers:

1. Persönliche Schutzausrüstung (Handschuhe, Laborkittel, Maske, Schutzbrille)


Primäres endosymbiotisches Ereignis:

Der Ursprung des Chloroplasten fand in einem seriellen Endosymbiose-Ereignis statt, bei dem anfänglich ein Vorfahre des Mitochondriums in einer endosymbiotischen Beziehung mit einer eukaryotischen Zelle stand, die es verschlang. Es folgte das Verschlingen eines Cyanobakteriums durch die Nachkommen des Eukaryoten mit Mitochondrien in einem primären symbiotischen Ereignis. Auf diese Weise wurde die Linie der Mitochondrien und der Chloroplastenorganellen innerhalb der eukaryontischen Zelle gebildet.

Die Cyanobakterien begannen in einer endosymbiotischen Beziehung mit der eukaryontischen Zelle zu leben, indem sie der Phagozytose entkamen. Die doppelschichtige Zellmembran der Cyanobakterien bildete die innere und äußere Membran des heutigen Chloroplasten. Die Wirtszelle ging eine endosymbiotische Beziehung ein, da die Cyanobakterien sie mit Nahrung versorgten. Obwohl die Cyanobakterien etwa 3000 Gene enthielten, besteht der heutige Chloroplast nur aus 130 Genen, da er während der Evolution die meisten Gene an den Wirt verloren hat.

Die Vorfahren-Cyanobakterien, aus denen die Chloroplasten hervorgegangen sind, werden als primäre Plastiden bezeichnet, die aus vier Chloroplasten-Linien bestehen: der Glaukophyten-Linie, der Rhodophyten-Linie, der amöboiden Paulinella-Chromatophor-Linie und der Chloroplasten-Linie.


Genomfusion und die Evolution von Eukaryoten

Wissenschaftler glauben, dass das ultimative Ereignis beim HGT (horizontaler Gentransfer) durch die Genomfusion zwischen verschiedenen Arten eintritt, wenn zwei symbiotische Organismen endosymbiotisch werden. Dies geschieht, wenn eine Art in das Zytoplasma einer anderen Art aufgenommen wird, was letztendlich zu einem Genom führt, das aus Genen sowohl des Endosymbionten als auch des Wirts besteht. Dieser Mechanismus ist ein Aspekt der Endosymbiontentheorie, die von einer Mehrheit der Biologen als der Mechanismus akzeptiert wird, durch den eukaryotische Zellen ihre Mitochondrien und Chloroplasten erhalten. Umstrittener ist jedoch die Rolle der Endosymbiose bei der Entwicklung des Zellkerns. Es wird angenommen, dass nukleare und mitochondriale DNA unterschiedlichen (getrennten) evolutionären Ursprungs sind, wobei die mitochondriale DNA aus den zirkulären Genomen von Bakterien stammt, die von alten prokaryotischen Zellen verschlungen wurden. Mitochondriale DNA kann als das kleinste Chromosom angesehen werden. Interessanterweise wird mitochondriale DNA nur von der Mutter vererbt. Die mitochondriale DNA wird in Spermien abgebaut, wenn die Spermien in der befruchteten Eizelle abgebaut werden oder in anderen Fällen, wenn die Mitochondrien, die sich im Flagellum der Spermien befinden, nicht in die Eizelle eindringen.

Innerhalb des letzten Jahrzehnts wurde vorgeschlagen, dass der Prozess der Genomfusion durch Endosymbiose für die Evolution der ersten eukaryontischen Zellen verantwortlich ist. Mithilfe von DNA-Analysen und einem neuen mathematischen Algorithmus namens konditionierte Rekonstruktion (CR) wurde vorgeschlagen, dass sich eukaryotische Zellen aus einer endosymbiotischen Genfusion zwischen zwei Arten entwickeln: einer Archaea und einer Bakterien. Wie bereits erwähnt, ähneln einige eukaryotische Gene denen von Archaeen, während andere denen von Bakterien ähneln. Ein endosymbiotisches Fusionsereignis würde diese Beobachtung klar erklären. Andererseits ist diese Arbeit neu und der CR-Algorithmus ist relativ unbegründet, was viele Wissenschaftler dazu veranlasst, sich dieser Hypothese zu widersetzen.

Abbildung (PageIndex<1>): Endosymbiose bei Eukaryoten: Die Theorie, dass Mitochondrien und Chloroplasten endosymbiotischen Ursprungs sind, ist heute weithin akzeptiert. Umstrittener ist der Vorschlag, dass (a) der eukaryotische Kern aus der Verschmelzung von Archaeen- und Bakteriengenomen hervorgegangen ist und dass (b) gramnegative Bakterien, die zwei Membranen aufweisen, aus der Fusion von Archaeen und grampositiven Bakterien entstanden sind, die jeweils die eine einzige Membran hat.

Neuere Arbeiten schlagen vor, dass gramnegative Bakterien, die in ihrer Domäne einzigartig sind, da sie zwei Lipiddoppelschichtmembranen enthalten, aus einer endosymbiotischen Fusion von Archaeen- und Bakterienarten entstanden sind. Die Doppelmembran wäre ein direktes Ergebnis der Endosymbiose, wobei der Endosymbiont die zweite Membran vom Wirt aufnimmt, wenn sie internalisiert wird. Dieser Mechanismus wurde auch verwendet, um die Doppelmembranen in Mitochondrien und Chloroplasten zu erklären. Viel Skepsis umgibt diese Hypothese noch immer, die Ideen werden in der biologischen Wissenschaftsgemeinschaft immer noch diskutiert.

Es gibt mehrere andere konkurrierende Hypothesen über den Ursprung der Eukaryoten und des Zellkerns. Eine Idee über die Entwicklung des eukaryotischen Kerns ist, dass prokaryontische Zellen eine zusätzliche Membran produzierten, die das Bakterienchromosom umgab. Bei manchen Bakterien ist die DNA von zwei Membranen eingeschlossen, es gibt jedoch keinen Hinweis auf einen Nukleolus oder Kernporen. Auch andere Proteobakterien besitzen membrangebundene Chromosomen. Wenn sich der eukaryotische Kern auf diese Weise entwickelt hätte, würden wir erwarten, dass einer der beiden Prokaryotentypen näher mit den Eukaryoten verwandt ist. Eine andere Hypothese, die Nucleus-First-Hypothese, schlägt vor, dass sich der Kern zuerst in Prokaryoten entwickelt hat, gefolgt von einer späteren Fusion des neuen Eukaryoten mit Bakterien, die zu Mitochondrien wurden. Die Mitochondrien-First-Hypothese schlägt jedoch vor, dass Mitochondrien zuerst in einem prokaryontischen Wirt etabliert wurden, der anschließend einen Kern (durch Fusion oder andere Mechanismen) erwarb, um die erste eukaryontische Zelle zu werden. Am interessantesten ist, dass die Eukaryoten-First-Hypothese vorschlägt, dass sich Prokaryoten tatsächlich aus Eukaryoten entwickelt haben, indem Gene und Komplexität verloren gehen. Alle diese Hypothesen sind überprüfbar. Nur Zeit und weitere Experimente werden bestimmen, welche Hypothese am besten durch Daten gestützt wird.

Abbildung (PageIndex<1>): Drei Hypothesen der eukaryotischen und prokaryotischen Evolution: Drei alternative Hypothesen der eukaryotischen und prokaryotischen Evolution sind (a) die Nucleus-First-Hypothese, (b) die Mitochondrion-First-Hypothese und (c) die Eukaryoten-First-Hypothese.


MCQs auf Mitochondrien

1. Cristae in Mitochondrien dient als Standort für
(a) Oxidations-Reduktions-Reaktion
(b) Proteinsynthese
(c) Abbau von Makromolekülen
(d) Flavoproteine ​​sind phosphoryliert

2. Wähle die falsche Aussage
(a) mitochondriale DNA ist als mtDNA bekannt
(b) Mitochondrien sind das Kraftwerk der Zelle
(c) Mitochondrien sind der Ort für den Calvin-Zyklus
(d) Mitochondrien sind der Ort für den Krebs-Zyklus und die oxidative Phosphorylierung

3. Die innere Membran der Mitochondrien ist reich an Phospholipiden _______
(a) Phosphatidylserin
(b) Phosphatidylinositol
(c) Phosphatidylcholin
(d) Cardiolipin

4. Mt-DNA ist
(a) einfaches einzelsträngiges zirkuläres DNA-Molekül
(b) einfaches doppelsträngiges zirkuläres DNA-Molekül
(c) einfaches doppelsträngiges lineares DNA-Molekül
(d) einfaches einzelsträngiges lineares DNA-Molekül

5. Die innere Mitochondrienmembran hat
(a) Cytochromoxidase-Komplex
(b) b-c 1 -Komplex
(c) NADH-Dehydrogenase-Komplex
(d. Alles das oben Genannte

6. Dies ist keine Funktion der Mitochondrien
(a) Fettsäureabbau
(b) nicht zitternde Thermogenese
(c) Elektronentransportkette und assoziierte ATP-Produktion
(d) Glykolyse und damit verbundene ATP-Produktion

7. Diese Aussage zur mitochondrialen Membran ist falsch
(a) äußere Membran ist für alle Molekülarten durchlässig
(b) die äußere Membran ähnelt einem Sieb
(c) äußere Membran bettet Enzyme der Elektronentransferkette ein
(d) nichts davon

8. Oxysome von F0-F1-Partikeln finden statt auf
(a) Chloroplastoberfläche
(b) Thylakoid
(c) Innere Mitochondrienmembran
(d) Mitochondriale Oberfläche

9. Wähle die falsche Aussage
(a) Chloroplasten sind im Allgemeinen größer als Mitochondrien
(b) Mitochondrien und Chloroplasten haben beide DNA
(c) Mitochondrien und Chloroplasten enthalten beide eine äußere und eine innere Membran
(d) Mitochondrien und Chloroplasten haben beide ein inneres Kompartiment, den Thylakoidraum, der durch die Thylakoidmembran begrenzt ist

10. Typischerweise ist die innere Membran der Mitochondrien stark gefaltet, um eine Reihe von Einfaltungen zu bilden, die als . bekannt sind
(a) Grana
(b) Thylakoide
(c) Cristae
(d) Lamellen


Ursprung der Doppelmembran von Mitochondrien und Chloroplasten - Biologie

Genetik von Mitochondrien und Chloroplasten

Mitochondriale DNA
Mitochondrien haben ihre eigenen DNA-Moleküle, normalerweise mehrere Kopien in einem Mitochondrium, in zirkulärer Form, die sich in mehreren nukleoiden Regionen befinden, ohne Histon-Assoziation (nackt). Die Größe des mitochondrialen Genoms variiert, Pflanzen haben einen mitochondrialen Durchschnitt von 150-200 kb, aber das menschliche Mitochondrien-Genom ist nur 16 kb groß. Es kodiert Enzyme, die für die oxidative Phosphorylierung und den mitochondrialen Elektronentransfer benötigt werden. Eine Zelle kann verschiedene Arten von Mitochondrien (Heteroplasmie) oder dieselbe Art von Mitochondrien (Homoplasmie) aufweisen.

Mitochondriale DNA-Replikation
Mitochodnrielle DNA hat einen H-(schweren) Strang, der GC-reich ist, und einen leichten (L)-Strang, der AT-reich ist. Eine Region von 1121 bp, die den Replikationsstartpunkt enthält, wird als D-Schleife bezeichnet, die auch der Transkriptionsstartpunkt sowohl für den H- als auch für den L-Strang ist. Mitochondriale Gentranskripte sind Polycistrons, RNA wird nach der Transkription prozessiert. Die Translation ist Prokaryoten ähnlicher, mit einer ungewöhnlichen Codonverwendung (nicht universell).

Chloroplasten-DNA
Wie Mitochondrien enthalten auch Chloroplasten zirkuläre doppelsträngige DNA-Moleküle. Auch sie assoziieren nicht mit Histone. Das Chloroplasten-Genom enthält zwei invertierte Wiederholungen, die als IRA und IRB bezeichnet werden, daher haben viele vom Chloroplasten-Genom kodierte Gene zwei Kopien. Sowohl das Transkriptions- als auch das Translationsverfahren ist den Prokaryonten ähnlich.

RNA-Bearbeitung
Dies ist ein einzigartiges Merkmal von Mitochondrien und Chloroplasten. RNA-Editierung bedeutet posttranskriptionelle Modifikation der Primärsequenz der RNA durch Nukleotid-Deletion, Insertion oder Basen-Modifikation.

Ursprung von Mitochondrien und Chloroplasten – Endosymbionten-Hypothese
Mitochondrien und Chloroplasten waren frei lebende Prokaryonten. Diese Organismen drangen in primitive Eukaryoten ein und etablierten eine symbiotische Beziehung. Die Beweise sind unten aufgeführt: MtDNA und cpDNA sind zyklisch, ähnlich wie Bakterien, sie haben ähnliche Ribosomen mit Bakterien, die eine ähnliche Größe haben und alle haben ähnliche Doppelmembranen.

Extranukleare Vererbung
Sowohl Mitochondrien- als auch Chloroplastengene befinden sich im Zytoplasma, daher handelt es sich um extranukleäres genetisches Material. Sie haben im Vergleich zur Mendelschen Vererbung ein anderes Vererbungsmuster. Normalerweise zeigen sie eine mütterliche Wirkung: Die Nachkommen erben das Merkmal von ihrer Mutter.

Mutationen in Mitochondrien
Mutationsarten umfassen Punktmutationen, Deletion und Duplikation oder den quantitativen Verlust ganzer Moleküle. Mutationen in der mtDNA sind eine Ursache für das Altern und viele andere Erkrankungen.

Sowohl Mitochodnien als auch Chloroplasten haben ihr eigenes genetisches Material, bei dem es sich um zirkuläre doppelsträngige DNA handelt. Sie existieren in nukleoiden Regionen innerhalb der Organellen, normalerweise in Mehrfachkopien, kodieren rRNA und einige Proteine ​​für die Organellenfunktion. Bei beiden Organellen ähneln Transkriptions- und Translationsmuster denen von Prokaryonten, daher wird vermutet, dass diese Organellen einen Symbiontenursprung haben.

  • Interne Concept Map zur Darstellung der Beziehung zwischen
  • Diagramme zur Beschreibung mitochondrialer und chloroplastischer DNA
  • Elektronenmikroskopische Aufnahme mit mtDNA
  • Farbbild zur Beschreibung der extranuklearen Vererbungsregeln

Übersicht über das mitochondriale Genom

  • DNA-Struktur
  • Gen
  • Heteroplasmie und Homoplasmie
  • D-Schleife, H- und L-Strang

Mitochondriale DNA-Replikation, Transkription und Translation

  • Regeln
  • Beispiel für Blattvariegation
  • Poky Mutant
  • Mütterlicher Effekt
  • Nuklear-kodierter mütterlicher Effekt

Mitochondriale DNA-Mutation

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Chloroplasten und Mitochondrien sind beide insofern ungewöhnlich, als sie Doppelmembranen haben und ihren eigenen DNA-Satz enthalten. Fällt Ihnen eine Erklärung für diese Beobachtung ein?

F: Welches der folgenden neutralen Atome enthält sechs (6) Valenzelektronen Stickstoff, Ordnungszahl 7 Ca.

A: Valenzelektronen sind die Anzahl der Elektronen, die auf dem äußersten Orbital vorhanden sind. diese Elektronen p.

F: Das autonome System hat zwei Abteilungen, Thea genannt. ZNS und PNS.b. somatische und skelettale Systeme.c. .

A: Das Nervensystem ist der Hauptteil des Körpers, der alle Aktivitäten im Körper steuert.

F: http://botit.botany.wisc.edu/Resources/Botany/Fungi/ Wie man die Zygospore unterscheidet a.

A: Zygosporen und Sporangien sind alle Fortpflanzungsstrukturen und einige sind haploid.

F: Ein Wirbelsäulenreflex erfordert die Teilnahme von jedem der folgenden außer:a. Großhirnrindeb. sens.

A: Ein Wirbelsäulenreflex ist eine Form des tierischen Verhaltens, bei der Sinnesorgane oder Rezeptoren stimuliert werden.

F: Antworten Sie in ganzen Sätzen und Absätzen

A: Diagramm der Mycoplasma pneumoniae-Zelle:

A: Nur ein Fehler im Spiel der folgende: Kapsel ist die gallertartige äußere Schicht des prokaryotischen Ce.

F: Erkläre, was Ernährung ist und wie wichtig Ernährung ist

A: Alle Organe und Gewebe benötigen die richtige Ernährung, um effektiv zu arbeiten, indem sie die richtige Menge o.

F: Die empfohlene Proteinzufuhr kann auf zwei Arten angegeben werden (DRI und RDA). Bitte listen Sie diese Empfehlungen auf.

A: DRI bezieht sich auf die Nahrungsreferenzaufnahme, die eine Reihe von Referenzen ist, die eine Vorstellung von der Amo geben.

F: Definieren Sie den Begriff duale Intervention?

A: Das Nervensystem kann als die Summe spezialisierter Nervenzellen (Neuronen) und des Gehirns definiert werden.


Was ist endosymbiotische Theorie?

Die endosymbiotische Theorie besagt, dass Chloroplasten und Mitochondrien durch die Evolution von Blaualgen und Bakterien durch Endozytose entstanden sind. Endozytose tritt auf, wenn eine Substanz durch die Zellmembran in eine Zelle gelangt und dann das Zellplasma miteinander verschmilzt, um das Material im Inneren zu halten und ein intrazelluläres Vesikel zu bilden.

Die endosymbiotische Theorie kann für Nichtwissenschaftler und Studenten der Naturwissenschaften vereinfacht werden, indem man sagt, dass es zwei prokaryontische Zellen gibt, von denen eine Zelle die andere frisst, um eine Doppelmembran zu bilden. Die Beweise für diese Theorie zeigen, dass es sehr wahrscheinlich ist, dass Chloroplasten und Mitochondrien einst primitive Bakterienzellen waren.

Die Theorie beruht auf dem Wissen, dass sowohl Chloroplasten als auch Mitochondrien ähnliche Eigenschaften haben wie andere Bakterienzellen. Beide haben ihre eigene DNA, die von der Kern-DNA getrennt ist, und beide produzieren auch Proteine ​​und Enzyme, um zu funktionieren. Zur weiteren Untermauerung der Theorie weisen sie jeweils eine Doppelmembran auf.

Es ist wichtig, sich daran zu erinnern, dass eine Theorie im wissenschaftlichen Bereich mehr ist als ein bloßer Gedanke und auf zwingenden Beweisen basiert. Sie gilt als etablierte Erklärung und wird von der wissenschaftlichen Gemeinschaft verifiziert. Die meisten Theorien werden daher innerhalb der wissenschaftlichen Gemeinschaft als sachlich betrachtet.


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Zellmembran

Wie zuvor besprochen, besteht die Zellmembran oder Plasmamembran aus einer selektiv permeablen Phospholipid-Doppelschicht, die es Nahrung, Abfall und Zellprodukten ermöglicht, die Zelle leicht ein- oder auszulassen. Sehen Sie sich das Diagramm unten an, um mehr zu erfahren.

Der Kern ist im Allgemeinen das größte und sichtbarste Organell eukaryontischer Zellen. Die Kernhülle ist die Membran des Kerns, die winzige Poren für den Transport enthält. Kernporen ermöglichen es der RNA, den Kern nach Bedarf zu verlassen. DNA verbleibt als Chromatin im Zellkern und ist erst kurz vor der Zellteilung deutlich sichtbar. Ein dunkler Bereich innerhalb des Kerns ist der Nukleolus. Der Nukleolus bildet Ribosomen, die den Kern verlassen.

Ribosomen sind komplexe Strukturen ribosomaler RNA, die für die Proteinsynthese verantwortlich sind. Im Gegensatz zu den anderen Organellen, die in eukaryotischen Zellen vorkommen, sind Ribosomen nicht membrangebunden. Stattdessen bestehen Ribosomen aus zwei Untereinheiten und fungieren als Fließband, an dem RNA aus dem Zellkern verwendet wird, um Proteine ​​aus Aminosäuren zu synthetisieren. Ribosomen können im Zytosol frei schweben oder an die Außenseite des endoplasmatischen Retikulums oder der Kernhülle gebunden sein.

Mitochondrien

Mitochondrien sind sich selbst replizierende Organellen, die in unterschiedlicher Anzahl, Form und Größe im Zytoplasma aller eukaryontischen Zellen vorkommen. Mitochondrien sind relativ große Doppelmembranorganellen, die gespeicherte Energie in chemische Energie umwandeln. Diese Energie wird durch oxidative Phosphorylierung erzeugt, eine Funktion der Zellatmung, die ATP bildet.

Chloroplasten

Chloroplasten sind Organellen, die das grüne Pigment Chlorophyll enthalten, das für die Absorption der Sonnenenergie aus dem Sonnenlicht entscheidend ist, um Kohlenhydrate im Prozess der Photosynthese zu synthetisieren. Ähnlich wie Mitochondrien besitzen auch Chloroplasten eine Doppelmembran. Sowohl Chloroplasten als auch Mitochondrien enthalten geringe Mengen an DNA, was ein Beweis für die Theorie der Endosymbiose ist. Sehen Sie sich das folgende Video an, um Ihr Verständnis dieser wichtigen Evolutionstheorie zu vertiefen.

Peroxisomen

Peroxisomen sind spezialisierte Einzelmembran-Organellen, die einen Kern von Enzymen enthalten, die den Stoffwechsel unterstützen. Die in Peroxisomen vorkommenden Enzyme übertragen Wasserstoff von verschiedenen Substraten auf Sauerstoff und produzieren oft Wasserstoffperoxid als Nebenprodukt.

Endomembransystem

Um sich an Organellen und ihre jeweilige Funktion zu erinnern, mag es einfacher erscheinen, sie separat zu studieren. Um jedoch zu verstehen, wie Organellen zusammenarbeiten, denken Sie über die Funktionen nach, die von der Zelle benötigt werden, an der mehr als eine Organelle beteiligt sein kann. Das Endomembransystem der Zelle ist beispielsweise ein System von Membranen, die Organellen in Struktur und Funktion verbinden. Endoplasmatisches Retikulum, Golgi-Apparat, Lysosomen und Vakuolen sind in diesem System entweder durch direkten Kontakt oder durch Übertragung von Membransegmenten verbunden.


Die Evolution mitochondrialer TAT-Translokasen veranschaulicht den Verlust von bakteriellen Proteintransportmaschinen in Mitochondrien

Hintergrund: Bakterien und Mitochondrien enthalten Translokasen, die dazu dienen, Proteine ​​durch ihre inneren und äußeren Membranen zu transportieren oder Proteine ​​in diese einzubringen. Bestehende Mitochondrien behalten einige von Bakterien stammende Translokasen, haben aber andere verloren. Während BamA und YidC in allgemeine mitochondriale Proteintransportwege integriert wurden (wie Sam50 und Oxa1), wurde die TAT-Translokase der inneren Membran, die auf einzigartige Weise gefaltete Proteine ​​durch die Membran transportiert, sporadisch über den Eukaryotenbaum hinweg beibehalten.

Ergebnisse: Wir haben mitochondriale TAT-Maschinerie in verschiedenen eukaryotischen Abstammungslinien identifiziert und definieren drei verschiedene Typen von eukaryotenkodierten TatABC-abgeleiteten Maschinen (TatAC, TatBC und nur TatC). Hier untersuchen wir TatAC- und TatC-only-Maschinen, die bisher nicht untersucht wurden. We show that mitochondria-encoded TatAC of the jakobid Andalucia godoyi represent the minimal functional pathway capable of substituting for the Escherichia coli TatABC complex and can transport at least one substrate. However, selected TatC-only machineries, from multiple eukaryotic lineages, were not capable of supporting the translocation of this substrate across the bacterial membrane. Despite the multiple losses of the TatC gene from the mitochondrial genome, the gene was never transferred to the cell nucleus. Although the major constraint preventing nuclear transfer of mitochondrial TatC is likely its high hydrophobicity, we show that in chloroplasts, such transfer of TatC was made possible due to modifications of the first transmembrane domain.

Schlussfolgerungen: At its origin, mitochondria inherited three inner membrane translocases Sec, TAT and Oxa1 (YidC) from its bacterial ancestor. Our work shows for the first time that mitochondrial TAT has likely retained its unique function of transporting folded proteins at least in those few eukaryotes with TatA and TatC subunits encoded in the mitochondrial genome. However, mitochondria, in contrast to chloroplasts, abandoned the machinery multiple times in evolution. The overall lower hydrophobicity of the Oxa1 protein was likely the main reason why this translocase was nearly universally retained in mitochondrial biogenesis pathways.

Schlüsselwörter: Hydrophobicity Mitochondrial evolution Protein transport TAT translocase.