хаха

1.

ТРАНСКРИПЦИЯ И
ТРАНСЛЯЦИЯ В
МИТОХОНДРИЯХ
ПРЕЗЕНТАЦИЯ
КЕМЕЛЬБАЕВА АЯЖАН
1232R

2.

Процесс транскрипции и трансляции в митохондриях
имеет несколько отличий от аналогичных процессов в
ядре клетки, несмотря на общие черты. Митохондрии
содержат свою собственную ДНК, которая кодирует
несколько белков, рРНК и тРНК, необходимых для их
функционирования.

3.

ТРАНСКРИПЦИЯ В
МИТОХОНДРИЯХ
ТРАНСКРИПЦИЯ В
МИТОХОНДРИЯХ ПРОИСХОДИТ
НА МАТРИЧНОЙ ДНК, КОТОРАЯ
ПРЕДСТАВЛЕНА КОЛЬЦЕВОЙ
МОЛЕКУЛОЙ, И КОДИРУЕТ
НЕСКОЛЬКО СПЕЦИФИЧЕСКИХ
ГЕНОВ, ВКЛЮЧАЯ ГЕНЫ ДЛЯ
БЕЛКОВ, РРНК И ТРНК. ПРОЦЕСС
ТРАНСКРИПЦИИ В
МИТОХОНДРИЯХ МОЖНО
РАЗДЕЛИТЬ НА НЕСКОЛЬКО
ЭТАПОВ

4.

ИНИЦИАЦИЯ
ЭЛОНГАЦИЯ
ТЕРМИНАЦИЯ
Транскрипция начинается с
распознавания промотора, расположенного
в митохондриальной ДНК. Промоторы в
митохондриях отличаются от ядерных
промоторов. Они могут использоваться
митохондриальными РНК-полимеразами
(в отличие от ядерных РНК-полимераз). В
митохондриях используется
митохондриальная РНК-полимераза,
которая может быть связана с некоторыми
факторами транскрипции, что делает
процесс немного похожим на
бактериальный.
РНК-полимераза
синтезирует пре-мРНК
на основе матрицы
митохондриальной
ДНК, двигаясь по ней в
3' → 5' направлении,
синтезируя РНК в 5' →
3' направлении.
Митохондриальные
гены часто имеют
специфические сигналы
окончания
транскрипции, хотя
точный механизм
терминации в
митохондриях еще не
полностью изучен.

5.

ТРАНСЛЯЦИЯ
ТРАНСЛЯЦИЯ В
В МИТОХОНДРИЯХ
МИТОХОНДРИЯХ
ПОСЛЕ ТОГО КАК ПРЕ-МРНК В МИТОХОНДРИЯХ СИНТЕЗИРОВАН, ОНА
ПОДВЕРГАЕТСЯ ПОСТТРАНСКРИПЦИОННЫМ ИЗМЕНЕНИЯМ И
ИСПОЛЬЗУЕТСЯ ДЛЯ СИНТЕЗА БЕЛКОВ. ТРАНСЛЯЦИЯ ПРОИСХОДИТ В
МИТОХОНДРИАЛЬНЫХ РИБОСОМАХ, КОТОРЫЕ ИМЕЮТ СТРУКТУРУ,
СХОЖУЮ С РИБОСОМАМИ ПРОКАРИОТОВ (НАПРИМЕР,
БАКТЕРИАЛЬНЫМИ РИБОСОМАМИ)

6.

РИБОСОМЫ
МИТОХОНДРИАЛЬНЫЕ РИБОСОМЫ
ОТЛИЧАЮТСЯ ОТ ЯДЕРНЫХ, ОНИ
СОСТОЯТ ИЗ МЕНЬШИХ
СУБЪЕДИНИЦ (НАПРИМЕР, 55S
РИБОСОМЫ), КОТОРЫЕ
НАПОМИНАЮТ РИБОСОМЫ
БАКТЕРИЙ. ЭТО СВЯЗАНО С
ПРОИСХОЖДЕНИЕМ МИТОХОНДРИЙ
ОТ БАКТЕРИЙ, А ИМЕННО — ОТ
АЕРОБНЫХ БАКТЕРИЙ, КОТОРЫЕ
КОГДА-ТО БЫЛИ
ЭНДОСИМБИОТАМИ

7.

ОСОБЕННОСТИ
МИТОХОНДРИАЛЬН
ОЙ ТРАНСКРИПЦИИ
И ТРАНСЛЯЦИИ
Генетический код
митохондрий: Митохондрии
имеют свой собственный
генетический код, который
отличается от стандартного
кода ядра. Например, в
митохондриях некоторых
организмов аминокислота,
кодируемая триплетом UGA,
кодирует не стоп-сигнал, а
триптофан.

8.

В митохондриях может
происходить
альтернативное сплайсинг,
как и в ядре, но с
определенными
особенностями. Также на
этапе транскрипции и
трансляции могут
происходить специфические
модификации, например,
метилирование.

9.

НЕЗАВИСИМОСТЬ И
ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ С
ЯДРОМ
ХОТЯ МИТОХОНДРИИ ИМЕЮТ СВОЮ СОБСТВЕННУЮ ДНК И МОГУТ
СИНТЕЗИРОВАТЬ НЕКОТОРЫЕ БЕЛКИ, БОЛЬШИНСТВО БЕЛКОВ,
КОТОРЫЕ ОНИ ИСПОЛЬЗУЮТ ДЛЯ СВОЕЙ ФУНКЦИИ,
СИНТЕЗИРУЮТСЯ В ЯДРЕ И ЗАТЕМ ИМПОРТИРУЮТСЯ В
МИТОХОНДРИИ. ТАКИМ ОБРАЗОМ, МИТОХОНДРИИ РАБОТАЮТ В
ТЕСНОЙ СВЯЗИ С ЯДРОМ КЛЕТКИ.

10.

КЛЮЧЕВЫЕ
ОСОБЕННОСТИ И РОЛЬ
МИТОХОНДРИАЛЬНОЙ
ДНК
Митохондрии имеют свой собственный
генетический материал — кольцевую
ДНК, которая кодирует 13 белков, 22
тРНК и 2 рРНК. Эти белки участвуют
в дыхательной цепи и других
митохондриальных процессах. Белки,
которые синтезируются на основе
митохондриальной ДНК, важны для
энергетической функции клетки, в том
числе для синтеза АТФ через
окислительное фосфорилирование.

11.

МИТОХОНДРИАЛЬНАЯ ДНК
Размер: У человека
митохондриальная
ДНК содержит около
16 500 оснований, что
намного меньше, чем
ядерная ДНК, но
достаточно для
кодирования ряда
важных для
митохондрий белков,
рРНК и тРНК.
Генетическая информация:
Как уже упоминалось,
митохондриальная ДНК
кодирует 13 белков, 2 рРНК
(16S и 12S) и 22 тРНК. Все эти
молекулы необходимы для
синтеза белков в
митохондриях, но
большинство
митохондриальных белков
кодируются ядерной ДНК и
импортируются в
митохондрии.
Наследование:
Митохондриальная
ДНК наследуется по
материнской линии.
Это связано с тем, что
все митохондрии,
включая их ДНК,
поступают в зиготу от
материнского яйца, а
не от сперматозоида.

12.

ТРАНСКРИПЦИЯ В
МИТОХОНДРИЯХ:
ПОДРОБНОСТИ
РНК-полимераза митохондрий:
Митохондриальная РНК-полимераза
отличается от ядерной. Она представляет
собой гетеродимер, который включает как
митохондриальные, так и ядерные
субъединицы. Также существует несколько
факторов, аналогичных бактериальным,
которые участвуют в инициации
транскрипции в митохондриях. Это
указывает на бактериальное происхождение
митохондрий.

13.

ТРАНСКРИПЦИЯ РАЗНЫХ
ТИПОВ РНК
КАК УПОМИНАЛОСЬ РАНЕЕ, МИТОХОНДРИАЛЬНАЯ ДНК КОДИРУЕТ МРНК,
ТРНК И РРНК, И ПРОЦЕСС ТРАНСКРИПЦИИ ОХВАТЫВАЕТ ВСЕ ЭТИ
МОЛЕКУЛЫ. ОДНАКО МРНК В МИТОХОНДРИЯХ ЧАСТО НЕ ОБРАБАТЫВАЕТСЯ
ТАК, КАК В ЯДРЕ — ЗДЕСЬ ПРЕ-МРНК (ИЛИ ПЕРВИЧНЫЕ ТРАНСКРИПТЫ)
ЧАСТО НЕ ПРОХОДЯТ ЗНАЧИТЕЛЬНУЮ СПЛАЙСИНГ-ОБРАБОТ

14.

ГЕНЕТИЧЕСКИЙ КОД
МИТОХОНДРИЙ
В митохондриях используется немного другой
генетический код, который отличается от
стандартного ядерного. Например:
Кодон UGA в митохондриях кодирует
аминокислоту триптофан, тогда как в ядре
этот кодон является стоп-кодоном.
Кодоны AUA и AUU кодируют аминокислоту
метионин, а не изолейцин (как в ядерном
коде).
Альтернативное сплайсинг: В митохондриях
наблюдается меньшая степень сплайсинга, но
в некоторых случаях все же может
происходить удаление интронов, особенно в
случае с рРНК и тРНК.

15.

ИМПОРТ БЕЛКОВ В МИТОХОНДРИИ
ИМПОРТ ЧЕРЕЗ ВНЕШНЮЮ МЕМБРАНУ:
БЕЛКИ, СИНТЕЗИРУЕМЫЕ В ЦИТОПЛАЗМЕ,
ОБЫЧНО ИМЕЮТ СИГНАЛЬНЫЕ ПЕПТИДЫ,
КОТОРЫЕ ПОЗВОЛЯЮТ ИМ СВЯЗЫВАТЬСЯ
С РЕЦЕПТОРАМИ ВНЕШНЕЙ МЕМБРАНЫ
МИТОХОНДРИЙ И БЫТЬ
ТРАНСПОРТИРОВАННЫМИ ЧЕРЕЗ
МЕМБРАНУ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ
КОМПЛЕКСА TOM.
ИМПОРТ ЧЕРЕЗ ВНУТРЕННЮЮ МЕМБРАНУ:
БЕЛКИ, КОТОРЫЕ ДОЛЖНЫ ПОПАСТЬ В
МАТРИКС МИТОХОНДРИЙ, ПРОХОДЯТ
ЧЕРЕЗ ВНУТРЕННЮЮ МЕМБРАНУ С
ПОМОЩЬЮ КОМПЛЕКСА TIM. ДЛЯ ЭТОГО
ТРЕБУЕТСЯ ЭНЕРГИЯ (НАПРИМЕР, ИЗ
МЕМБРАННОГО ПОТЕНЦИАЛА ИЛИ АТФ).

16.

ФАКТОРЫ ТРАНСЛЯЦИИ
МИТОХОНДРИАЛЬНАЯ
ТРАНСЛЯЦИЯ ТРЕБУЕТ
СПЕЦИФИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ,
ТАКИХ КАК
МИТОХОНДРИАЛЬНЫЕ
ИНИЦИАЦИОННЫЕ ФАКТОРЫ
(MTIFS), КОТОРЫЕ АНАЛОГИЧНЫ
БАКТЕРИАЛЬНЫМ ФАКТОРАМ
ТРАНСЛЯЦИИ. ЭТО ТАКЖЕ
ПОДТВЕРЖДАЕТ
ПРОКАРИОТИЧЕСКОЕ
ПРОИСХОЖДЕНИЕ
МИТОХОНДРИЙ.

17.

ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ КОНТЕКСТ
МИТОХОНДРИАЛЬНОЙ
АКТИВНОСТИ
МИТОХОНДРИИ ИГРАЮТ КЛЮЧЕВУЮ РОЛЬ В
КЛЕТОЧНОМ ДЫХАНИИ И СИНТЕЗЕ АТФ. ДЛЯ ЭТОГО
ОНИ ИСПОЛЬЗУЮТ ОКИСЛИТЕЛЬНОЕ
ФОСФОРИЛИРОВАНИЕ, ПРОЦЕСС, КОТОРЫЙ
ВКЛЮЧАЕТ РАБОТУ ЦЕПИ ТРАНСПОРТИРОВКИ
ЭЛЕКТРОНОВ И СИНТЕЗ АТФ С ПОМОЩЬЮ
МИТОХОНДРИАЛЬНЫХ БЕЛКОВ. ТРАНСЛЯЦИЯ
МИТОХОНДРИАЛЬНЫХ БЕЛКОВ, КОДИРУЕМЫХ
МИТОХОНДРИАЛЬНОЙ ДНК, НЕПОСРЕДСТВЕННО
СВЯЗАНА С ЭТИМ ПРОЦЕССОМ, ПОСКОЛЬКУ БЕЛКИ
ДЫХАТЕЛЬНОЙ ЦЕПИ, ТАКИЕ КАК ЦИТОХРОМЫ И
ATP-СИНТАЗА, СИНТЕЗИРУЮТСЯ ИМЕННО В
МИТОХОНДРИЯХ.

18.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ПРОЦЕСС ТРАНСКРИПЦИИ И ТРАНСЛЯЦИИ В
МИТОХОНДРИЯХ ПРЕДСТАВЛЯЕТ СОБОЙ УНИКАЛЬНОЕ
СОЧЕТАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК, СВОЙСТВЕННЫХ КАК
ЭУКАРИОТИЧЕСКИМ КЛЕТКАМ, ТАК И
ПРОКАРИОТИЧЕСКИМ ОРГАНИЗМАМ.
МИТОХОНДРИАЛЬНЫЕ РИБОСОМЫ И РНКПОЛИМЕРАЗЫ, А ТАКЖЕ ОСОБЕННОСТИ
МИТОХОНДРИАЛЬНОГО ГЕНЕТИЧЕСКОГО КОДА И
ТРАНСПОРТЫ БЕЛКОВ, ПОДЧЕРКИВАЮТ ВАЖНОСТЬ
МИТОХОНДРИЙ КАК ОРГАНЕЛЛ С ОСТАТОЧНОЙ
АВТОНОМИЕЙ, СОХРАНИВШИХ ЭЛЕМЕНТЫ ИХ
БАКТЕРИАЛЬНОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ

19.

ИСПОЛЬЗОВАННАЯ
ЛИТЕРАТУРА
ЯКОВЛЕВ А.П.
МОЛЕКУЛЯРНАЯ БИОЛОГИЯ. – М.: НАУКА, 2011.
НАСОНОВ Е.И.
МОЛЕКУЛЯРНАЯ ГЕНЕТИКА – М.: ВЫСШАЯ
ШКОЛА, 2000.
МАКАРОВ М.А.
МОЛЕКУЛЯРНАЯ БИОЛОГИЯ И БИОХИМИЯ
МИТОХОНДРИЙ. – М.: ИЗДАТЕЛЬСТВО МГУ,
2014.
КОРШУНОВ С.Е.
РОЛЬ МИТОХОНДРИЙ В КЛЕТОЧНОЙ
БИОЛОГИИ: МОЛЕКУЛЯРНЫЕ МЕХАНИЗМЫ И
ЗАБОЛЕВАНИЯ. – М.: МОЛЕКУЛЯРНАЯ
БИОЛОГИЯ, 2012.
ФИЛИППОВ С.Е., СЕЛЕЗНЕВ В.И.
МИТОХОНДРИИ И ИХ РОЛЬ В КЛЕТКЕ. – М.:
КЛЕТОЧНАЯ БИОЛОГИЯ, 2005.

20.

СПАСИБО
ЗА
ВНИМАНИЕ