Митохондриальная ДНК

Митохондриальная ДНК как переносчик цитоплазматической наследственности изучена наиболее полно [177—179]. В клетках животных митохондриальная ДНК представлена кольцевыми двухцепочечными [c.269]

Доказано, что митохондрии являются автономными структурами в клетке, которые размножаются самостоятельно, реплицируя митохондриальную ДНК и продуцируя свои специфические белковые вещества. В синтезе белков митохондриальных мембран участвуют и нуклеиновые кислоты ядра и рибосомы клетки. [c.18]

При действии активных форм кислорода происходит пероксидное окисление мембранных липидов, что приводит к повреждению структур и функции мембран. Активные формы кислорода способны вызывать окислительные повреждения ДНК. В ядерной ДНК клетки человека такие повреждения оцениваются величиной порядка 10 тыс. в день, а в митохондриальной ДНК, расположенной в непосредственной близости от дыхательной цепи — генератора супероксида, по-видимому, их частота на порядок выше. В настоящее время доказано действие активных форм кислорода на белки, приводящие к их химической и структурной модификациям (окислительная денатурация). [c.208]

У 60 репликативныи синтез митохондриальной ДНК -2 15% [c.169]

В ядре они связываются с ДНК, ингибируют репликацию ДНК, подавляют активность ДНК-зависимой РНК-полимеразы, собственно процесс транскрипции, в митохондриях вызывают повышенную проницаемость мембран, блокируют синтез митохондриальных ДНК и белка, нарушают электронтранспортную систему, вызывая энергетический голод клетки. [c.382]

Кроме линейных молекул ДНК существуют ковалентно замкнутые кольцевые молекулы, например однонитевая циркулярная ДНК фага фХ-174 [46] и ее двунитевая репликативная форма [47]. Ковалентно замкнутыми, циркулярными молекулами являются ДНК фага Я [48—51] и митохондриальная ДНК. Эти свойства молекул ДНК влияют на их поведение при фракционировании на колонках. [c.69]

Но есть и другая точка зрения. Согласно ей, коды митохондрий не более древние, а наоборот, более молодые, чем основной код, и возникли, когда ббльшая часть митохондриальных генов уже перешла в ядро. В митохондриальной ДНК осталось так мало генов, что изменение кода перестало быть обязательно смертельным событием для митохондрии и клетки в целом. После того, как такое изменение произошло из-за мутации в аппарате синтеза белка, в структурных генах произошли мутации, компенсирующие эти изменения кода. После этого процесс перехода генов из митохондрий в ядро прекратился, так как аппарат синтеза белка митохондрий не мог уже быть подменен аппаратом клетки. Эта гипотеза привлекательна тем, что объясняет, почему передача генов из митохондрий в ядро остановилась на полдороге. [c.75]

В митохондриях содержится небольшое количество ДНК, а также РНК и рибосомы. Митохондриальная ДНК кодирует синтез некоторых специфических белков внутренней мембраны. Может возникнуть вопрос почему в митохондриях содержится ДНК Этот вопрос привел к созданию интересной концепции, согласно которой митохондрии воз- [c.37]

Выделение ДНК из митохондрий основано на тех же методах, которые используются для выделения ДНК из клеточного ядра в этом случае, однако, предварительно выделяют соответствующие субклеточные частицы и перед разрушением обрабатывают их ДНК-азой, что позволяет удалить возможную примесь ядерной ДНК. Исследование физических свойств митохондриальных ДНК, выделенных из разных источников, показывает, что во многих случаях этот вид ДНК отличается от ядерной ДНК по плавучей плотности и температуре плавления и, следовательно, имеет другой нуклеотидный состав. Митохондриальная ДНК имеет мол. вес " около 10-10 и существует в виде двухцепочечного комплекса, который обладает способностью легко ренатурировать. [c.35]

Существование особой митохондриальной ДНК в настоящее время можно считать доказанным.— Прим. ред. [c.10]

Связь с механическим объединением катенановых циклов характеризуется числом витков а, которое для вирусов полиомы [55, 56] и опухоли SV 40 составляет около 450, а для кольцевой митохондриальной ДНК — около 1500 [23]. Если молекулу поместить в плоскость, то топологическое число витков а покажет, сколько раз одна нить обвивается вокруг другой [23]. [c.30]

В последующих работах Виноград и сотр. [24, 506] показали наличие катенановых митохондриальных ДНК в клетках мышей ЗТЗ, дегенерированных вирусом SV 40, и в неоплодотворенных яйцах морских ежей. Новые эксперименты заставляют предположить существование механически связанных молекул и в других митохондриальных ДНК. [c.33]

Биолог. Попытаюсь. Мне кажется, это можно объяснить тем, что Параметр Подобия тесно связан с плотностью митохондрий в клетках организма (см. об этом наши беседы 1 и 4). Как уже говорилось, митохондрии делятся в клетках автономно и каждая имеет свою собственную молекулу ДНК. Активность и среднее число митохондрий в клетках организма должны зависеть от той наследственной ииформации, которая содержится в митохондриальных ДНК. Но последние передаются потомству только от матери... [c.107]

Биолог. Может, и так. Любопытно, что ваше предположение согласуется с известными мне очень интересными результатами исследований Ю.Г. Рычкова. Он исследовал митохондриальную ДНК в крови живущих людей, а также в костных останках людей, которые давно умерли [Рычков, 1991, Рычков, Балановская, 1992]. Оказалось, что живущие люди действительно имеют своими прародагтелями очень небольшое число женщин. [c.154]

Подавляющее количество ДНК сосредоточено в ядре, обычно лишь небольшая часть ДНК находится в составе генома цитоплазматических органелл. Митохондрии грибов и млекопитающих содержат менее 1 % всей ДНК, а пластиды растений — 1—10 %. В клетках дрожжей Sa haromy es erevisiae количество митохондриальной ДНК может достигать 20 "6 от всей клеточной. [c.186]

ДНК, не влияя при этом на репликацию ДНК в ядре. Этот эффект сходен с описанным выше действием этидиумбромида на митохондриальную ДНК- Вместе с тем клетки hlamydomonas, обработанные эти-диумбромидом, способны в дальнейшем восстанавливать содержание ДНК в хлоропластах. При интерпретации этих данных было высказана предположение о существовании исходных копий хлоропластной ДНК в специально защищенных участках. При такой интерпретации необходимо учитывать также данные, свидетельствующие о том, что, хотя репликация ДНК в ядре и в других органеллах происходит в разные периоды клеточного цикла, соотношение между содержанием ДНК в ядре и органеллах поддерживается на постоянном уровне. Должен, по-видимому, существовать какой-то регуляторный механизм, обусловливающий сопряжение процессов репликации ДНК в ядре, митохондриях и хлоропластах [184]. [c.271]

Скорость репликации в этих ядрах оказалась равной приблизительно 300 000 оснований в одну секунду, причем, согласно данным, полученным в этой же работе, репликационные внлки в хромосомах животных не могут двигаться быстрее, чем со скоростью - 50 оснований в секунду. Таким образом, можно было ожидать, что в хромосоме имеется как минимум 6000 вилок или одна вилка на 10 000 оснований. И такое большое число вилок в действительности удалось обнаружить [191]. Вилки появляются попарно, причем при внимательном изучении оказалось,, что во многих коротких участках содержится одноцепочечная ДНК, т. е. как будто бы одна цепь в вилке реплицируется быстрее другой. Строение одноцепочечных областей между двумя образуюш,ими пары вилками указывает на двустороннюю направленность репликации (рис. 15-29). Репликация в случае Ba illus subtilis также протекает в двух направлениях, однако вилки перемещаются в двух направлениях с разной скоростью [192]. Репликация ДНК фагов X и Т7 также протекает в двух, направлениях [193], тогда как митохондриальная ДНК мыши реплицируется лишь в одном направлении [194]. [c.274]

Процесс репликации ДНК в фагах и в митохондриях мышиных клеток, был исследован методом электронной микроскопии с использованием в качестве маркеров денатурационных петель. Эти петли представляют собой небольшие участки ДНК, денатурирующиеся в процессе подготовки препаратов для электронно-микроскопических исследований. Возможно, что эти петли ДНК образуются в участках с низким содержанием G -nap или в участках, обладающих по каким-либо другим причинам пониженной стабильностью по сравнению с остальными участками ДНК Петли чем-то напоминают гетеродуплексьь (разд. Г, 8, в), однако возникают они по другой причине. В кольцевой, митохондриальной ДНК мыши можно видеть две такие петли, отстоящие-одна от другой приблизительно на 180° и отличающиеся друг от друга. Использование этих петель в качестве маркеров позволило проследить-направление репликации. В настоящее время этот метод широко используется. [c.274]

Еще одна схема Р. предполагает формирование структуры, названной В-петлей. Согласно этому механизму, сначала реплицируется только одна из цепей кольцевого репликона, тогда как вторая цепь, оставаясь интактной, вытесняется, образуя петлю. Р. второй цепи начинается с др. стартовой точки и только после того, как реплшщровалась часть первой цепи. Такой механизм Р. обнаружен, напр., у митохондриальных ДНК. [c.253]

Цитохромоксидазы выполняют в аэробных организмах уникальную функцию они соединяются с Ог почти таким же образом, как и гемоглобин, а затем быстро восстанавливают Ог до двух молекул НгО [24а]. Происходит разрыв связи О—О для восстановления требуется четыре электрона. Очевидно, процесс этот сложен и пока еще плохо изучен. Важно отметить, что цитохромоксидаза, содержащаяся в митохондриях млекопитающих, имеет два гема (цитохром а) и два атома u(I) на одну функциональную единицу. Таким образом, при восстановлении обеих молекул цитохрома а и двух атомов меди может быть запасено четыре электрона для последующего восстановления одной молекулы Ог. Химия цитохромоксидазы слабо изучена. Как впервые обнаружил Кейлин, только половина молекул цитохрома а соединяется с СО. Она была названа цитохромом аз. По данным электрофореза в полиакриламидном геле с додецилсульфатом натрия, в цитохромоксида-зе дрожжей имеется шесть или семь субъединиц с мол. весом от 5 000 до 42 000 [24Ь, с]. Интересно отметить, что три наиболее крупные субъединицы, по-видимому, кодируются генами митохондриальной ДНК. Группы гема присоединены к пептидам меньшего размера. Было высказано предположение, что в интактном ферменте молекула Ог вначале связывается между атомом железа цитохрома аз и ионом двухвалентной меди aV—Ог—Си+. На следующей стадии происходит двухэлектронный процесс восстановления Ог с образованием перекисной структуры и далее двух молекул воды. [c.376]

Для обеспечения экспрессии чужеродньгх генов, введенных в растительные клетки, использовали растительные промоторы. Различные промоторы, функционирующие только в определенньгх растительных тканях или на определенной стадии развития растения, идентифицировали по экспрессии репортерного гена без промотора после его интеграции в хромосомную ДНК растения. Были разработаны методы встраивания чужеродных генов непосредственно в хлоропластную или митохондриальную ДНК так, чтобы кодируемый белок синтезировался прямо в этих органеллах. И наконец, для того чтобы успокоить общественность, были разработаны методы удаления маркерных генов из трансгенных растений. [c.387]

Электрофорез в полиакриламидном геле также используется для оценки молекулярной массы нуклеиновых кислот. Применительно к таким огромным молекулам, каковыми являются даже простейшие ДНК, например ДНК не особенно крупных вирусов или митохондриальные ДНК, этот подход мало эффективен, но он широко применяется для оцэнки размеров фрагментов двунитевых ДНК, на которые их разрезают на первых этапах работы по установлению первичной структуры. Этот вопрос несколько подробнее рассмотрен в 7.8. [c.268]

Митохондрии располагают своим собственным аппаратом для хранения и экспрессии их генетической информации. Эта информация, содержащаяся в митохондриальной ДНК, включает программы для синтеза специальных митохондриальных транспортных и рибосомных РНК. Кроме того, в митохондриальной ДНК запрограммировано несколько полипептидов, участвующих в выполнении основных функций митохондрий. В их числе некоторые из субъединиц цитохром оксидазы и АТФ-синтазы. Однако ббльшая часть белков программируется в ядре и синтезируется в цитоплазме вне митохондрий. Это же полностью относится к белкам, обслуживающим генетический аппарат митохондрий к митохондриальным ДНК- и РНК-полимеразам, к белкам митохондриальных рибосом, которые резко отличаются от цитоплазматических рибосом и по своим основным характеристикам приближаются к рибосомам прокариот, а также к аминоацил—тРНК-синтетазам, катализирующим аминоацилирование митохондриальных тРНК. Следовательно, митохондрии должны располагать механизмом для транспорта в них широкого спектра белков, синтезируемых в цитоплазме. То же в общих чертах можно отнести и к функционированию генетического аппарата хлоропластов. [c.434]

I и И1 предсказана на основании нуклеотидной последовательности соответствующих структурных генов митохондриальной ДНК (Ф. Сейгер и др.). Молекула цитохромоксидазы содержит, по-видимому, по одной копии большинства субъединиц. Биосинтез трех больших субъединиц (I—111) происходит в митохондриях, остальные субъединицы синтезируиугся в цитоплазме в виде предшественников с N-концевыми сигнальными последовательностями (от 2 ООО до 6 ООО), необходимыми для транспорта через мембрану. Детали процесса самосборки активного комплекса из отдельных субъединиц пока не выяснены. Считается общепризнанным, что субъединицы 1 и II участвуют в связывании простетических групп (гемов и ионов меди) и образовании 4 окислительно-восстановительных центров. Точная локализация простетических групп в апобелках затруднена, так как они ие связаны ковалентно с аминокислотными остатками этих белков и легко теряются при выделении субъединиц. [c.617]

АТФ — это адениновый нуклеотид, к фосфату которого присоединены еще две фосфатные группы. Его полное имя— аденозинтрифосфат. Забирая энергию у АТФ, фермент отщепляет у него одну фосфатную группу, делая из него АДФ, т. е. аденозиндифосфат. В митохондриях происходит подзарядка — к АДФ вновь присоединяется фосфатная группа. Но к нашему рассказу все это не имеет прямого отношения. Для нас важно другое митохондрии имеют свою собственную ДНК. Более того, митохондрии располагают своей собственной РНК-полимеразой, которая снимает мРНКовую копию с митохондриальной ДНК Но и это не все. В митохондриях есть свои рибосомы, свой собственный аппарат белкового синтеза. Это уже совсем странно — ведь в той же цитоплазме множество нормальных клеточных рибосом. Но на этих рибосомах синтезируется белок только с мРНКовых копий ядерной ДНК. Митохондрии ими пользоваться почему-то не желают. [c.72]

Обнаружилось все это, по-видимому, случайно. Б. Бе-релл и его сотрудники из Лаборатории молекулярной биологии в Кембридже (Англия) занимались расшифровкой последовательности митохондриальной ДНК человека. Кстати, это тот самый Берелл, который обнаружил впервые, что гены могут налезать друг на друга. Сравнили последовательность гена, кодирующего одну из субъединиц цитохромоксидазы, с белковой последовательностью, правда, не человеческой, а бычьей цитохромоксидазы. Последнее обстоятельство не помешало совершенно точно определить код митохондрий человека. Он изображен на рис. 18. [c.73]

Кроме ДНК, обнаруживаемой в ядре эукариотических клеток, в цитоплазме также присутствует очень небольшое количество ДНК, отличающейся от ядерной по нуклеотидному составу эта цитоплазматическая ДНК локализована в митохондриях. Хлоропласты фотосинтезирующих клеток также содержат ДНК. Обьлно в покоящихся соматических клетках ДНК этих органелл составляет менее 0,1% всей клеточной ДНК, однако в оплодотворенных и делящихся яйцеклетках, где число митохондрий сильно увеличено, количество митохондриальной ДНК значительно выше. Митохондриальные ДНК (мДНК)-это двухцепочечные кольцевые молекулы очень малого по сравнению с молекулами ДНК ядерной хромосомы размера. В животных клетках мДНК имеет мол. массу всего 10 -10 . Молекулы хлоро-пластной ДНК значительно больше ДНК митохондрий. ДНК обеих этих органелл не связана с гистонами. [c.876]

О происхождении митохондриальной и хлоропластной ДНК было высказано множество предположений. Одно из них состоит в том, что они представляют собой остатки хромосом древних бактерий, которые попали в цитоплазму клетки-хозяина и стали предшественниками этих органелл. Митохондриальная ДНК кодирует митохондриальные тРНК и рРНК, а также несколько митохондриальных белков. Поскольку свыше 95% митохондриальных белков кодируется ядерной ДНК, причина существования митохондриальной и хлоропластной ДНК является одной из загадок генетики клетки. В процессе деления клетки-хозяина митохондрии и хлоропласты также делятся (рис. 27-24). До и во время деления митохондрий их ДНК реплицируются и дочерние мДНК переходят в дочерние митохондрии. [c.876]

Для выделения ДНК из хлоропластов используют тот же самый прием, что и при выделении митохондриальной ДНК, — обработку субклеточных частиц ДНК-азой перед их разрушением. В этом случае, однако, не удается добиться полного удаления ядерной ДНК, и ДНК хлоропластов очищают далее равновесным центрифугированием в градиенте плотности s l. Наиболее подробному исследованию подвергалась ДНК из хлоропластов зеленой водоросли Euglena gra ilis она отличается от ДНК ядра по составу оснований и существует в виде двухцепочечного комплекса с мол. весом 10 10 . [c.35]

Каковы происхождение и судьба митохондрий На эти вопросы ответить очень трудно. Существует целый ряд различных теорий относительно происхождения митохондрий. Однако ни одна из них не была подтверждена экспериментально. Недавно Гибор и Граник [36] предложили теорию, согласно которой митохондрии представляют собой самовоспроизводящиеся цитоплазматические тельца, размножение которых подчиняется контролю со стороны ядра лишь частично или вообще не контролируется ядром иначе говоря, в митохондриях должны содержаться информационные макромолекулы. Действительно, во многих митохондриях найдена рибонуклеиновая кислота (РНК), а на электронных микрофотографиях митохондрий обнаруживаются. нити дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК) [71]. ДНК была выделена из митохондрий нейроспоры [64]. При изучении митохондриальной ДНК маша и турнепса оказалось, что она существенно отличается от ядерной ДНК (Суйяма, Боннер мл., неопубликованные данные). В свете этих данных совершенно очевидно, что изучение генетики митохондрий становится поистине насущной проблемой. Чрезвычайно волнующей представляется вполне, по-видимому, реальная перспектива разработки метода культивирования митохондрий в стерильных условиях. Интересные наблюдения и концепции, связанные с вопросом о происхождении митохондрий, имеются в работах Слонимского и др. [84], а также Чанса и Эста-брука [17]. [c.57]

Предположения о существовании катенанов в природе недавно были подтверждены Виноградом и сотр. [23, 24]. Методом электронной микроскопии авторы убедительно продемонстрировали наличие сцепленных циклических двуспиральных митохондриальных ДНК в клетках HeLa, а также в лейкоцитах людей, больных белокровием. [c.13]

Методом последовательной седиментации в сочетании с методом электронной микроскопии Хадсону и Винограду [23] удалось показать, что митохондриальная ДНК из клеток HeLa содержит катенановые молекулы. Самый нижний слой в градиенте плотности хлорида цезия содержит около 10% димеров и 90% мономеров, тогда как промежуточный слой содержит около 60% димеров и 40% мономеров. Из электроно-микрограммы очевидно, что димеры в нижнем слое состоят из замкнутых в виде катенанов мономеров, тогда как димеры промежуточного слоя представляют собой двунитчатую молекулу ДНК, состоящую из одного замкнутого и одного разорванного циклов. Дважды замкнутые катенановые димеры имеют тот же коэффициент седиментации, что и замкнутые циклические димеры [64]. [c.32]

В аналогичной работе Клэйтона и Винограда было показано, что митохондриальная ДНК пораженных лейкемией человеческих лейкоцитов от двух пациентов содержит не только катенановые димеры, но также и замкнутые кольцевые двунитчатые молекулы ДНК, длина которых в два раза превышает длину мономера. Было найдено, что в нижнем слое одного образца содержалось 26% кольцевых димеров, из которых 3% представляли собой катенановые димеры. Это наблюдение вызывает особый интерес, так как в нормальных случаях присутствует 3% катенановых димеров, но кольцевые димеры отсутствуют [24]. Таким образом подтверждается, по-видимому, нередко обсуждавшееся, [c.32]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология