Mitochondrie

??lectron micrographie d'une mitochondrie montrant sa matrice et les membranes mitochondriales

En la biologie cellulaire, une mitochondrie (mitochondries pluriel) est un joint-membrane organite trouv?? dans la plupart des eucaryotes cellules . Ces organites vont de 1 ?? 10 microm??tres ( um) en taille. Les mitochondries sont parfois d??crits comme "des centrales cellulaires", car ils g??n??rent plus de l'approvisionnement de la cellule de l'ad??nosine triphosphate (ATP), utilis?? comme une source de ??nergie chimique. En plus de fournir l'??nergie cellulaire, les mitochondries sont impliqu??s dans une s??rie d'autres processus, tels que signalisation, la diff??renciation cellulaire, la mort cellulaire, ainsi que le contr??le de la cycle cellulaire et la croissance cellulaire. Les mitochondries ont ??t?? impliqu??s dans plusieurs maladies humaines, y compris troubles mentaux, un dysfonctionnement cardiaque, et peut jouer un r??le dans le processus de vieillissement. Le mot vient de la mitochondrie grec μίτος ou mitos, fil + χονδρίον ou khondrion, granule. Leur descendance ne est pas enti??rement comprise, mais, selon le la th??orie endosymbiotique, les mitochondries sont les descendants de l'ancienne bact??ries, qui ont ??t?? engloutis par les anc??tres des cellules eucaryotes ya plus d'un milliard d'ann??es.

Plusieurs caract??ristiques font mitochondries unique. Le nombre de mitochondries dans une cellule varie consid??rablement selon l'organisme et type de tissu. De nombreuses cellules ne ont qu'une seule mitochondrie, tandis que d'autres peuvent contenir plusieurs milliers de mitochondries. Le organite est compos?? de compartiments qui exercent des fonctions sp??cialis??es. Ces compartiments ou r??gions comprennent la la membrane externe, le l'espace intermembranaire, le membrane interne, et de la cr??tes et matrice. Prot??ines mitochondriales varient en fonction des tissus et les esp??ces. Chez l'homme, 615 types distincts de prot??ines ont ??t?? identifi??s ?? partir de mitochondries cardiaques; alors que dans murins, 940 prot??ines cod??es par des g??nes distincts ont ??t?? signal??s. Prot??ome mitochondrial est pens?? pour ??tre r??gul?? dynamiquement. Bien que la plupart de l'ADN d'une cellule est contenue dans le noyau de la cellule, la mitochondrie a son propre ind??pendant g??nome. En outre, son ADN pr??sente une similitude substantielle bact??rienne g??nomes.

Structure

Structure simplifi??e de mitochondrie

Une mitochondrie contient les membranes int??rieure et ext??rieure constitu??es de bicouches de phospholipides et les prot??ines . Les deux membranes ont cependant des propri??t??s diff??rentes. En raison de cette organisation double-membran??es, il ya cinq compartiments distincts au sein de la mitochondrie. Il est le membrane mitochondriale externe, la espace intermembranaire (l'espace entre les membranes externe et interne), la membrane mitochondriale interne, le espace cr??tes (form?? par des replis de la membrane interne), et le matrice (l'espace int??rieur de la membrane int??rieure).

Membrane externe

La membrane mitochondriale externe, qui entoure la totalit?? de organite, a une prot??ine-to- rapport phospholipide similaire ?? celle de la membrane plasmique eucaryote (environ 1: 1 en poids). Elle contient un grand nombre de prot??ines appel??es int??grales porines. Ces porines forment des canaux qui permettent aux mol??cules 5000 Daltons ou moins en poids mol??culaire ?? librement diffuser ?? partir d'un c??t?? de la membrane ?? l'autre. Grandes prot??ines peuvent ??galement entrer dans la mitochondrie si une s??quence de signalisation ?? leur N-terminale se lie ?? une large prot??ines unit??s multiples appel?? translocase de la membrane externe, qui les d??place ensuite activement ?? travers la membrane. La perturbation de la membrane externe permet des prot??ines dans l'espace intermembranaire des fuites dans le cytosol, ce qui conduit ?? une mort certaine cellulaire.

Espace Intermembrane

Le espace intermembranaire est l'espace entre la membrane externe et la membrane interne. ??tant donn?? que la membrane externe est librement perm??able aux petites mol??cules, les concentrations de petites mol??cules telles que des ions et des sucres dans l'espace intermembranaire est le m??me que le cytosol. Cependant, comme de grosses prot??ines doivent avoir une s??quence de signalisation sp??cifique devant ??tre transport??s ?? travers la membrane externe, la composition de prot??ines de cet espace est diff??rente de la composition prot??ique de la cytosol. Une prot??ine qui est localis??e ?? l'espace intermembranaire est de cette fa??on cytochrome c.

Membrane interne

La membrane mitochondriale interne contient des prot??ines avec quatre types de fonctions:

1. Ceux qui effectuent la des r??actions d'oxydor??duction la phosphorylation oxydative
2. ATP synthase, qui g??n??re de l'ATP dans la matrice
3. Prot??ines de transport sp??cifiques qui r??gulent m??tabolite passage dans et hors de la matrice
4. machines d'importation de prot??ines.

Il contient plus de 100 diff??rentes polypeptides et pr??sente un rapport tr??s ??lev?? de prot??ines ?? des phospholipides (plus de 3: 1 en poids, qui est d'environ une prot??ine de 15 phospholipides). La membrane interne est ?? la maison ?? environ 1/5 de la prot??ine totale dans une mitochondrie. En outre, la membrane interne est riche en phospholipides une inhabituelle, cardiolipine. Ce phospholipide a ??t?? d??couvert dans le c??ur de b??uf en 1942, et est g??n??ralement caract??ristique des membranes plasmiques mitochondriales et bact??riennes. Cardiolipin contient quatre acides gras plut??t que deux et peut aider ?? faire la membrane int??rieure imperm??able. Contrairement ?? la membrane externe, la membrane int??rieure ne contient pas de porines et est tr??s imperm??able ?? toutes les mol??cules. Presque tous les ions et mol??cules n??cessitent transporteurs membranaires sp??cifiques pour entrer ou sortir de la matrice. Les prot??ines sont transport??s dans la matrice via le translocase du complexe membrane interne (TIM) ou via Oxa1. En outre, il existe un potentiel de membrane ?? travers la membrane int??rieure form??e par l'action des enzymes de la cha??ne de transport d'??lectrons.

Cr??tes

Image en coupe transversale des cr??tes dans la mitochondrie de foie de rat pour d??montrer la structure 3D probable et relation ?? la membrane interne

La membrane mitochondriale interne est compartiment?? en nombreux cr??tes, qui ??tendent la surface de la membrane mitochondriale interne, l'am??lioration de son aptitude ?? produire de l'ATP. Ce sont des plis al??atoires pas simple mais plut??t invaginations de la membrane interne, qui peuvent affecter globale chimiosmotique fonction. Dans typique mitochondries du foie, par exemple, l'aire de surface, y compris les cr??tes, est environ cinq fois sup??rieure ?? celle de la membrane externe. Les mitochondries des cellules qui ont une plus grande demande pour l'ATP, telles que les cellules musculaires, contient le plus cr??tes de mitochondries de foie typiques.

Matrice

La matrice est l'espace englob?? par la membrane int??rieure. Il contient environ 2/3 de la prot??ine totale dans une mitochondrie. La matrice est importante dans la production d'ATP ?? l'aide de l'ATP synthase contenue dans la membrane interne. La matrice contient un m??lange hautement concentr?? des centaines d'enzymes, mitochondrial sp??ciale ribosomes, ARNt, et plusieurs copies du ADN mitochondrial g??nome. Parmi les enzymes, les principales fonctions comprennent l'oxydation du pyruvate et acides gras , et la cycle de l'acide citrique.

Les mitochondries ont leur propre mat??riel g??n??tique, et les machines ?? fabriquer leur propre ARN et prot??ines (voir: la biosynth??se des prot??ines). Une s??quence publi??e de l'ADN mitochondrial humain a r??v??l?? 16569 paires de base codant pour 37 g??nes total, 24 ARNt et g??nes ARNr et 13 g??nes peptidiques. Le 13 mitochondriale peptides chez l'homme sont int??gr??es dans la membrane mitochondriale interne, ainsi que des prot??ines cod??es par g??nes qui r??sident dans la cellule h??te de noyau.

Organisation et de la distribution

Les mitochondries sont trouv??s dans presque tous les eucaryotes . Ils varient en nombre et l'emplacement fonction du type de cellule. Un nombre substantiel de mitochondries sont dans le foie, avec environ 1000-2000 mitochondries par cellule constituant 1 / 5??me du volume cellulaire. Les mitochondries peuvent ??tre trouv??s nich?? entre myofibrilles de muscle ou enroul??e autour de la sperme flagelle. Souvent, ils forment un r??seau complexe en 3D de branchement ?? l'int??rieur de la cellule avec le cytosquelette. L'association avec le cytosquelette d??termine la forme mitochondriale, ce qui peut affecter la fonction ainsi. Des donn??es r??centes sugg??rent vimentine, l'un des composants du cytosquelette, est critique pour la liaison avec le cytosquelette.

Fonction

Les r??les les plus importants de la mitochondrie sont sa production de l'ATP et de la r??glementation du cellulaire m??tabolisme. L'ensemble central de r??actions impliqu??es dans la production d'ATP sont collectivement connu sous le nom cycle de l'acide citrique. Cependant, la mitochondrie a beaucoup d'autres fonctions en plus de la production d'ATP.

Conversion d'??nergie

Un r??le pr??pond??rant pour les mitochondries est la production d' ATP , comme en t??moigne le grand nombre de prot??ines dans la membrane interne pour cette entr??e. Cela se fait par oxydation des principaux produits de glucose , pyruvate, et NADH, qui sont produits dans le cytosol. Ce processus de la respiration cellulaire, ??galement connu sous le nom respiration a??robie, est d??pendante de la pr??sence d' oxyg??ne . Lorsque l'oxyg??ne est limit??e, les produits glycolytiques sont m??tabolis??s par respiration ana??robie, proc??d?? qui est ind??pendant de la mitochondrie. La production d'ATP ?? partir de glucose a un peu pr??s 13 fois plus haut rendement lors de la respiration a??robie par rapport ?? la respiration ana??robie.

Pyruvate: le cycle de l'acide citrique

Chaque mol??cule de pyruvate produit par glycolyse est transport??e activement ?? travers la membrane mitochondriale interne, et dans la matrice o?? il est oxyd?? et combin?? avec coenzyme A pour former CO _2, l'ac??tyl-CoA, et NADH.

L'ac??tyl-CoA est le substrat primaire pour entrer dans le cycle de l'acide citrique, aussi connu comme le cycle de l'acide tricarboxylique (TCA) ou le cycle de Krebs. Les enzymes du cycle de l'acide citrique sont situ??s dans la matrice mitochondriale, ?? l'exception de succinate d??shydrog??nase, qui est li??e ?? la membrane mitochondriale interne dans le cadre de complexe II. Le cycle de l'acide citrique oxyde l'ac??tyl-CoA en dioxyde de carbone, et, dans le proc??d??, produit cofacteurs r??duite (trois mol??cules de NADH et une mol??cule de FADH ₂₎ qui sont une source d'??lectrons pour le cha??ne de transport d'??lectrons, et une mol??cule de GTP (qui est facilement converti en un ATP).

NADH et FADH _2: la cha??ne de transport d'??lectrons

Sch??ma de la cellule animale typique, montrant des composants sous-cellulaires. Organites:
(1) nucl??ole
(2) noyau
(3) ribosomes (petits points)
(4) v??sicule
(5) est rugueux r??ticulum endoplasmique (RE)
(6) Appareil de Golgi
(7) Cytosquelette
(8) RE lisse
(9) les mitochondries
(10) vacuole
(11) cytoplasme
(12) lysosome
(13) centrioles sein centrosome

L'??nergie redox de NADH et FADH ₂ est transf??r??e ?? l'oxyg??ne (O ₂₎ en plusieurs ??tapes par l'interm??diaire de la cha??ne de transport d'??lectrons. Ces mol??cules riches en ??nergie sont produites au sein de la matrice par l'interm??diaire du cycle de l'acide citrique mais sont ??galement produites dans le cytoplasme par glycolyse. R??duire ??quivalents ?? partir du cytoplasme peut ??tre import?? via le malate-aspartate du syst??me de navette de prot??ines antiporteur ou animale dans la cha??ne de transport d'??lectrons en utilisant un navette de phosphate de glycerol. des complexes de prot??ines dans la membrane interne ( NADH d??shydrog??nase, cytochrome c r??ductase, et la cytochrome oxydase c) effectuer le transfert et la lib??ration progressive de l'??nergie est utilis??e pour pomper protons (H ⁺⁾ dans l'espace intermembranaire. Ce processus est efficace, mais un petit pourcentage d'??lectrons peut pr??matur??ment r??duire l'oxyg??ne, former les esp??ces r??actives de l'oxyg??ne telles que superoxyde. Cela peut causer le stress oxydatif dans les mitochondries et peut contribuer ?? la diminution de la fonction mitochondriale associ??e au processus de vieillissement.

Lorsque la concentration de protons augmente dans l'espace intermembranaire, une forte gradient ??lectrochimique est ??tablie ?? travers la membrane int??rieure. Les protons peuvent revenir ?? la matrice par la Complexe ATP synthase, et leur ??nergie potentielle est utilis??e pour synth??tiser de l'ATP ?? partir d'ADP et de phosphate inorganique _(Pi). Ce processus est appel?? chimiosmose, et a ??t?? d??crit d'abord par Peter Mitchell qui a re??u le 1978 Prix Nobel de chimie pour ses travaux. Plus tard, une partie du prix Nobel de chimie 1997 a ??t?? d??cern?? ?? Paul D. Boyer et John E. Walker pour leur clarification du m??canisme de travail de l'ATP synthase.

La production de chaleur

Sous certaines conditions, les protons peuvent r??int??grer la matrice mitochondriale sans contribuer ?? la synth??se d'ATP. Ce processus est connu comme fuite de protons ou de d??couplage mitochondrial et est due ?? la diffusion facilit??e de protons dans la matrice. Le proc??d?? de l'??nergie potentielle d??tel?? du gradient ??lectrochimique de protons lib??r??s sous forme de chaleur. Le processus est m??di?? par un canal de proton appel??e thermog??nine, ou UCP1. Thermog??nine est un 33k Da prot??ines d'abord d??couvert en 1973. thermog??nine trouve principalement dans les tissu adipeux brun, ou de la graisse brune, et est responsable de la thermogen??se non frissons. Le tissu adipeux brun se trouve chez les mammif??res, et est ?? son plus haut niveau en d??but de vie et chez les animaux hibernants. Chez l'homme, le tissu adipeux brun est pr??sent ?? la naissance et diminue avec l'??ge.

Stockage d'ions calcium

Les concentrations de calcium libre dans la cellule peut r??gler une gamme de r??actions et est important pour la transduction du signal dans la cellule. Les mitochondries peut transitoirement magasin calcium, un processus contribuant pour l'hom??ostasie de la cellule de calcium. En fait, leur capacit?? ?? prendre rapidement en calcium pour plus tard les rend tr??s bonnes "tampons" pour le calcium cytosolique. Le reticulum endoplasmique (RE) est le site de stockage le plus significatif de calcium, et il ya une interaction significative entre la mitochondrie et ER en ce qui concerne le calcium. Le calcium est repris dans le une matrice de calcium Uniport sur la membrane mitochondriale interne. Il est principalement entra??n??e par le mitochondrial potentiel de membrane. La lib??ration de calcium de nouveau dans cet int??rieur de la cellule peut se produire par l'interm??diaire d'une prot??ine d'??change sodium-calcium ou par des voies ??induite par le calcium-calcium ?? lib??ration??. Ceci peut d??clencher des pics de calcium ou d'ondes de calcium avec de grandes variations de la potentiel de membrane. Ceux-ci peuvent activer une s??rie de seconde prot??ines du syst??me de messagerie qui peut coordonner les processus tels que la lib??ration de neurotransmetteurs dans les cellules nerveuses et la lib??ration de hormones dans les cellules endocrines.

Fonctions suppl??mentaires

Les mitochondries jouent un r??le central dans de nombreux autres t??ches m??taboliques, tels que:

• R??glement de la potentiel de membrane
• La mort cellulaire programm??e L'apoptose,
• excitotoxique glutamate de m??diation une l??sion neuronale
• R??gulation de la prolif??ration cellulaire
• R??glement du cellulaire m??tabolisme
• Certain r??actions de synth??se de l'h??me (voir aussi: porphyrine)
• La synth??se des st??ro??des.

Certaines fonctions mitochondriales sont effectu??es uniquement dans des types sp??cifiques de cellules. Par exemple, dans les mitochondries les cellules h??patiques contiennent des enzymes qui leur permettent de d??toxifier l'ammoniac , un d??chet du m??tabolisme des prot??ines. Une mutation dans les g??nes de r??gulation une de ces fonctions peut entra??ner les maladies mitochondriales.

Origine

Les mitochondries ont de nombreuses caract??ristiques en commun avec les procaryotes. En cons??quence, ils sont cens??s ??tre ?? l'origine extraite de procaryotes symbiotiques.

Une mitochondrie contient L'ADN, qui est organis?? comme plusieurs exemplaires d'un seul chromosome circulaire. Ce chromosome mitochondrial contient des g??nes pour ribosomes, et les vingt et un de l'ARNt n??cessaire pour la traduction de ARN messagers en prot??ines. La structure circulaire se retrouve ??galement chez les procaryotes, et la similitude est prolong??e par le fait que l'ADN mitochondrial est organis??e avec une variante code g??n??tique similaire ?? celle de Proteobacteria. Cela sugg??re que leur anc??tre, le soi-disant proto-mitochondrie, ??tait un membre de la Proteobacteria. En particulier, le proto-mitochondrie ??tait probablement li?? ?? la rickettsies. Cependant, la relation exacte de l'anc??tre des mitochondries ?? l'alpha-prot??obact??ries et si les mitochondries a ??t?? form?? en m??me temps ou apr??s le noyau, reste controvers??e.

Les ribosomes cod??s par l'ADN mitochondrial sont semblables ?? ceux de bact??ries dans la taille et la structure. Ils ressemblent beaucoup ?? l'bact??rienne 70S du ribosome et le pas 80S ribosomes cytoplasmiques qui sont cod??s par ADN nucl??aire.

Le relation endosymbiotique des mitochondries avec leurs cellules h??tes a ??t?? popularis?? par Lynn Margulis. Le hypoth??se endosymbiotique sugg??re que les mitochondries descendu de bact??ries qui en quelque sorte surv??cu endocytose par une autre cellule, et est devenu incorpor?? dans le cytoplasme. La capacit?? de ces bact??ries ?? mener respiration dans des cellules h??tes qui ont compt?? sur glycolyse et fermentation aurait fourni un avantage ??volutif consid??rable. D'une mani??re similaire, des cellules h??tes avec des bact??ries symbiotiques capables de photosynth??se auraient ??galement eu un avantage. L'incorporation de symbiotes aurait augment?? le nombre d'environnements dans lesquels les cellules peuvent survivre. Cette relation symbiotique est probablement d??velopp??e il ya 1,7 ?? 2000000000 ann??es.

Quelques groupes de eucaryotes unicellulaires manquent mitochondries: la microsporidies, metamonads, et Archamoebae. Ces groupes apparaissent comme les eucaryotes les plus primitives sur construites en utilisant des arbres phylog??n??tiques informations ARNr, ce qui sugg??re qu'ils ont comparu devant le origine des mitochondries. Cependant, ceci est maintenant connu pour ??tre un artefact de long branche attraction - ils sont issus des groupes et de conserver les g??nes ou les organites provenant de mitochondries (par exemple, mitosomes et hydrog??nosomes).

G??nome

Le g??nome mitochondrial humain est une circulaire d'ADN mol??cule d'environ 16 kilobases. Il encode 37 g??nes: 13 pour sous-unit??s de complexes respiratoires I, III, IV et V, pour 22 mitochondriale ARNt, et 2 pour ARNr. Une mitochondrie peut contenir de deux ?? dix exemplaires de son ADN.

Comme chez les procaryotes, il ya une tr??s forte proportion d'ADN codant et une absence de r??p??titions. G??nes mitochondriaux sont transcrit les transcriptions multig??niques, qui sont cliv??s et polyad??nyl?? pour obtenir la maturit?? ARNm. Pas tous les prot??ines n??cessaires ?? la fonction mitochondriale sont cod??es par le g??nome mitochondrial; plus sont cod??s par des g??nes dans le noyau de la cellule et les prot??ines correspondantes import??es dans la mitochondrie. Le nombre exact de g??nes cod??s par le noyau et le g??nome mitochondrial diff??re entre les esp??ces. En g??n??ral, les g??nomes mitochondriaux sont circulaires, bien que des exceptions ont ??t?? rapport??s. De plus, en g??n??ral, l'ADN mitochondrial manque introns, comme ce est le cas dans le g??nome mitochondrial humain; Cependant, les introns ont ??t?? observ??s dans certains ADN mitochondrial eucaryotique, telle que celle de la levure et des protistes, y compris Dictyostelium discoideum.

Bien que de l??g??res variations sur le code standard avaient ??t?? pr??dit plus t??t, aucun n'a ??t?? d??couvert qu'en 1979, lorsque les chercheurs ??tudiant g??nes mitochondriaux humains ont ??tabli qu'ils ont utilis?? un code alternatif. Beaucoup de l??g??res variantes ont ??t?? d??couvertes depuis, y compris divers codes mitochondriales alternatives. En outre, les codons AUA, l'ASC, et AUU sont tous les codons de d??marrage admissibles.

Certaines de ces diff??rences doivent ??tre consid??r??s comme des pseudo-changements dans le code g??n??tique due au ph??nom??ne de la ??dition de l'ARN, ce qui est courant dans les mitochondries. Chez les plantes sup??rieures, on pensait que CGG cod?? pour tryptophane et pas arginine; Cependant, le codon de l'ARN trait?? a ??t?? d??couvert que le codon UGG, conform??ment au code g??n??tique universel pour le tryptophane. Fait ?? noter, le code g??n??tique mitochondrial arthropodes a connu une ??volution parall??le dans un phylum, avec quelques organismes traduire unique AGG ?? la lysine.

G??nomes mitochondriaux ont beaucoup moins de g??nes que le eubact??ries ?? partir de laquelle ils sont pens??s pour ??tre descendu. Bien que certains aient ??t?? tout ?? fait perdu, beaucoup ont ??t?? transf??r??s ?? la noyau, tels que les complexes respiratoires II sous-unit??s prot??iques. Ceci est pens?? pour ??tre relativement commune au fil du temps ??volutif. Quelques organismes, tels que la Cryptosporidium, ont fait mitochondries qui manquent de tout ADN, sans doute parce que tous leurs g??nes ont ??t?? perdus ou transf??r??. Dans Cryptosporidium, les mitochondries ont une alt??ration ATP syst??me de production qui rend la r??sistance ?? de nombreux mitochondriale classique parasite inhibiteurs tels que cyanure, azide, et atovaquone.

R??plication et l'h??ritage

Les mitochondries diviser par fission binaire similaire ?? la division cellulaire bact??rienne; contrairement aux bact??ries, cependant, les mitochondries peuvent ??galement fusionner avec d'autres mitochondries .. Le r??glement de cette division diff??re entre les eucaryotes. Dans de nombreux eucaryotes unicellulaires, leur croissance et la division est li??e ?? la cycle cellulaire. Par exemple, une seule mitochondrie peut diviser en synchronisme avec le noyau. Ce processus de division et de s??paration doit ??tre ??troitement contr??l??e de telle sorte que chaque cellule fille re??oit au moins une mitochondrie. En d'autres eucaryotes (chez l'homme par exemple), les mitochondries peuvent r??pliquer leur ADN et diviser essentiellement en r??ponse aux besoins en ??nergie de la cellule, plut??t que en phase avec le cycle cellulaire. Lorsque les besoins en ??nergie d'une cellule sont ??lev??s, les mitochondries croissent et se divisent. Lorsque la consommation d'??nergie est faible, les mitochondries sont d??truites ou deviennent inactifs. Dans ces exemples, et contrairement ?? la situation dans de nombreux eucaryotes unicellulaires, les mitochondries sont apparemment distribu??s au hasard dans les cellules filles lors de la division de la cytoplasme.

G??nes mitochondriaux d'un individu ne sont pas h??rit??es par le m??me m??canisme que les g??nes nucl??aires. Lors de la f??condation d'un ovule par un spermatozo??de, le noyau de l'ovule et le sperme noyau chaque contribuent ??galement ?? la composition g??n??tique de la noyau zygote. En revanche, les mitochondries, et donc l'ADN mitochondrial, provient g??n??ralement de l'oeuf seulement. Les mitochondries du sperme entrer l'??uf mais ne contribue pas ?? l'information g??n??tique de l'embryon. Au lieu de cela, les mitochondries paternelles sont marqu??s avec ubiquitine pour les s??lectionner pour la destruction tard ?? l'int??rieur du embryon. L'ovule contient relativement peu de mitochondries, mais ce sont ces mitochondries qui survivent et se divisent pour alimenter les cellules de l'organisme adulte. Les mitochondries sont, par cons??quent, dans la plupart des cas h??rit??s en bas de la ligne f??minine, connue sous le nom h??ritage maternel. Ce mode est vu dans la plupart des organismes, y compris tous les animaux. Cependant, les mitochondries chez certaines esp??ces peuvent parfois ??tre h??rit??s paternellement. Ce est la norme chez certains conif??res, mais pas dans les arbres de pins et Ifs. Il a ??galement ??t?? sugg??r?? que cela se produit ?? un niveau tr??s bas chez les humains.

H??ritage uniparental conduit ?? peu de possibilit??s de recombinaison g??n??tique entre les diff??rentes lign??es de mitochondries, m??me si une seule mitochondrie peut contenir de 2 ?? 10 copies de son ADN. Pour cette raison, l'ADN mitochondrial est g??n??ralement consid??r?? reproduire par fission binaire. Que recombinaison ne tiendra maintient l'int??grit?? g??n??tique plut??t que de maintenir la diversit??. Cependant, il ya des ??tudes montrant la preuve de recombinaison de l'ADN mitochondrial. Il est clair que les enzymes n??cessaires pour la recombinaison sont pr??sents dans des cellules de mammif??res. En outre, il semble que les mitochondries des animaux peuvent subir une recombinaison. Les donn??es sont un peu plus controvers??e chez les humains, bien que des preuves indirectes de recombinaison existe. Si la recombinaison ne se produit pas, la s??quence d'ADN mitochondrial ensemble repr??sente une simple haplotype, ce qui le rend utile pour ??tudier l'histoire ??volutive des populations.

??tudes g??n??tiques de la population

La quasi-absence de recombinaison g??n??tique dans l'ADN mitochondrial en fait une source d'information utile pour les scientifiques impliqu??s dans g??n??tique des populations et la biologie ??volutive . Parce que tout l'ADN mitochondrial est h??rit?? comme une seule unit??, ou haplotype, les relations entre l'ADN mitochondrial provenant de diff??rents individus peuvent ??tre repr??sent??s comme une Arbre g??ne. Patterns dans ces arbres de g??nes peuvent ??tre utilis??es pour d??duire l'histoire ??volutive des populations. L'exemple classique est celui de g??n??tique ??volutive humaine, o?? le horloge mol??culaire peut ??tre utilis?? pour fournir une date r??cente pour Eve mitochondriale . Ce est souvent interpr??t??e comme un appui solide pour une expansion humaine moderne r??cente Hors de l'Afrique. Un autre exemple est l'homme le s??quen??age de l'ADN mitochondrial de Neandertal os. La relativement grande distance ??volutive entre les s??quences d'ADN mitochondrial de N??andertaliens et les humains vivant a ??t?? interpr??t?? comme une preuve de l'absence de croisements entre N??andertaliens et hommes anatomiquement modernes.

Cependant, l'ADN mitochondrial refl??te l'histoire de femmes seulement dans une population et donc ne peut pas repr??senter l'histoire de la population dans son ensemble. Ceci peut ??tre partiellement surmont?? par l'utilisation de s??quences g??n??tiques paternels, tels que la de la r??gion non-recombiner Y-chromosome. Dans un sens plus large, que les ??tudes qui comprennent ??galement ADN nucl??aire peut fournir un historique de l'??volution globale de la population.

Dysfonction et la maladie

Les maladies mitochondriales

Avec leur place centrale dans le m??tabolisme cellulaire, les dommages - et le dysfonctionnement ult??rieure - dans les mitochondries est un facteur important dans un large ??ventail de maladies humaines. Maladies mitochondriales souvent pr??sents que des troubles neurologiques, mais peut se manifester par myopathie, diab??te , endocrinopathie multiple, ou une vari??t?? d'autres manifestations syst??miques. Maladies caus??es par mutation dans le ADNmt comprennent Syndrome de Kearns-Sayre, Le syndrome MELAS et Neuropathie optique h??r??ditaire de Leber. Dans la grande majorit?? des cas, ces maladies sont transmises par une femelle ?? ses enfants, comme le zygote tire ses mitochondries et o?? son ADNmt de l'ovule. Les maladies telles que Syndrome de Kearns-Sayre, le syndrome de Pearson, et ophtalmopl??gie externe progressive sont pens??s pour ??tre due ?? des r??arrangements de l'ADNmt ?? grande ??chelle, alors que d'autres maladies telles que Le syndrome MELAS, Neuropathie optique h??r??ditaire, de l'??pilepsie myoclonique avec fibres rouges en lambeaux (MERRF), et d'autres de Leber sont dues ?? mutations ponctuelles dans l'ADN mitochondrial.

En d'autres maladies, d??fauts dans les g??nes nucl??aires conduisent ?? un dysfonctionnement des prot??ines mitochondriales. Ce est le cas en L'ataxie de Friedreich, parapl??gie spastique h??r??ditaire, et La maladie de Wilson. Ces maladies sont h??r??ditaires dans un relation de domination, que se applique ?? la plupart des autres maladies g??n??tiques. Une vari??t?? de troubles peut ??tre caus??e par des mutations nucl??aires d'enzymes de la phosphorylation oxydative, tels que coenzyme Q10 et la carence Syndrome de Barth. Influences environnementales peuvent ??galement interagir avec les pr??dispositions h??r??ditaires et causer une maladie mitochondriale. Par exemple, il peut y avoir un lien entre l'exposition aux pesticides et l'apparition ult??rieure de La maladie de Parkinson.

D'autres maladies ne sont pas directement li??es ?? des enzymes mitochondriaux peuvent figurer dysfonction des mitochondries. Il se agit notamment de la schizophr??nie , trouble bipolaire, la d??mence, la maladie d'Alzheimer , la maladie de Parkinson l'??pilepsie , accident vasculaire c??r??bral , maladie cardiovasculaire, la r??tinite pigmentaire, et le diab??te sucr?? . Le d??nominateur commun de ces conditions apparemment sans rapport est-dommages cellulaires provoquant le stress oxydatif et l'accumulation de les esp??ces r??actives de l'oxyg??ne. Ces oxydants puis endommagent l'ADN mitochondrial, ce qui entra??ne un dysfonctionnement mitochondrial et la mort cellulaire.

Relations possibles au vieillissement

Compte tenu du r??le des mitochondries que la puissance de la cellule, il peut y avoir une fuite de haute ??nergie des ??lectrons dans la cha??ne respiratoire pour former les esp??ces r??actives de l'oxyg??ne. Il peut en r??sulter important le stress oxydatif dans les mitochondries avec des taux de mutation ??lev??s de l'ADN mitochondrial. Un cercle vicieux est suppos??e se produire, que le stress oxydatif entra??ne des mutations de l'ADN mitochondrial, qui peuvent conduire ?? des anomalies enzymatiques et d'autres stress oxydatif. Un certain nombre de changements se produisent aux mitochondries au cours du processus de vieillissement. Les tissus provenant de patients ??g??s montrent une diminution de l'activit?? enzymatique des prot??ines de la cha??ne respiratoire. D??l??tions importantes dans le g??nome mitochondrial peuvent conduire ?? des niveaux ??lev??s de le stress oxydatif et la mort neuronale dans La maladie de Parkinson. Hypoth??tiques liens entre le vieillissement et le stress oxydatif sont pas nouvelles et ont ??t?? propos??es il ya plus de 50 ans; Cependant, il ya beaucoup de d??bat pour savoir si les changements mitochondriales sont des causes de vieillissement ou simplement caract??ristiques du vieillissement. Une remarquable ??tude chez la souris ne ont d??montr?? aucune augmentation des esp??ces r??actives de l'oxyg??ne malgr?? l'augmentation des mutations de l'ADN mitochondrial, ce qui sugg??re que le processus de vieillissement ne est pas due au stress oxydatif. De ce fait, les relations exactes entre les mitochondries, le stress oxydatif et le vieillissement ne ont pas encore ??t?? r??gl??es.