Transcript Mitokondri Yapısı ve Fonksiyonları

MİTOKONDRİ YAPISI
VE
FONKSİYONLARI
MİTOKONDRİ

Mitokondriler
hücrenin enerji
üretim
merkezleridir,
oksidasyonredüksiyon
reaksiyonları ile
enerji üretirler.
MİTOKONDRİ



Şekilleri;
silindirik veya
küresel olabilir.
Büyüklükleride
farklılık
göstermektedir.
Sayıları
değişkendir.
MİTOKONDRİ


Ökaryotik
hücrelerde
bulunur.
Eritrositlerde
ve bakterilerde
bulunmaz.
MİTOKONDRİ

Kalp kasında miyofibriller arasında, spermin
boyun kısmında bulunurlar.
MİTOKONDRİ




Çift membranla
çevrilidir.
İki membran
arası alan oluşur.
Bu alan sitozolle
eşdeğerdir.
Bazı enzimler
burada bulunur.
MATRİKS






İç membranın
çevrelediği alandır.
Enzimler,
mtDNA,
Ribozomlar,
Pirüvat
Amino asitler,
bulunur.
DIŞ ZAR

Dış zar birçok
molekülün
geçişine olanak
sağlayan porlara
sahiptir.
İÇ ZAR



Küçük iyonların
çoğuna, ve ADP,
ATP ve pirüvat
gibi küçük
moleküllere
geçirgen değildir.
Kıvrımlara krista
denir.
ETS buradadır.
İÇ ZAR



Proteince zengindir.
Yapısında bulunan
Kardiolipin
geçirgenliği kısıtlar.
Zardan molekül ve
iyon geçişi için özel
taşıyıcılara ihtiyaç
vardır.
İÇ ZAR


Mitokondri iç zarı, ADP ve Pi’ in
sitozolden ATP’ nin tekrar
sentezlenebildiği mitokondri içine
taşınabilmeleri için özelleşmiş
taşıyıcılara gerek duyar.
Bir adenin nükleotid taşıyıcısı bir ATP’
yi matriksten sitozole taşırken bir
molekül ADP’ yi de sitozolden
mitokondri içine taşır.
2,4-dinitrofenol


Mitokondri
membranından
kolaylıkla difüze
olabilen bir lipofilik
proton taşıyıcısıdır.
Proton farkı
oluşturmaksızın
elektron transportunun
hızlı bir şekilde devam
etmesine neden olur.
İÇ ZAR


Mitokondri iç zarı bir NADH taşıyıcı
protein içermez ve sitozolde oluşan
NADH direkt olarak mitokondri içine
giremez.
Bu NADH’ ın iki elektronu sitozolden
mitokondri içine mekik mekanizması ile
taşınırlar.
Gliserofosfat mekiği
Gliserofosfat mekiği



Bu şekilde NADH’ dan iki elektron
mitokondri iç zarındaki flavoprotein
dehidrogenaza aktarılır.
Bu enzim daha sonra elektronları ETS’
ye verir.
Her sitozolik NADH’ dan 2 mol ATP
sentezlenir.
İÇ MEMBRANDA PROTEİN



ETS enzimleri,
Sitokromlar
ATP Sentetaz
Permeaz
transport proteini
MİTOKONDRİ




Glukoz, yağ asidi gibi enerjiden-zengin
moleküller, CO2 ve H2O oluşturarak
mitokondride metabolize olurlar.
Oluşan elektronlar, NAD+ ve FAD’ a
verilerek NADH ve FADH2 oluşturulur.
Bu indirgenmiş koenzimler, elektron
transport zincirine elektronlarını verirler.
Oksidatif fosforilasyon ; ADP + P → ATP
ETS ENZİMLERİ





Elektron transferi iç zarda 4 kompleks ile
gerçekleştirilir.
NADH dehidrogenaz
Süksinat dehidrogenaz
Sitokrom c redüktaz
Sitokrom oksidaz
SİTOKROMLAR


Sitokromlar, her biri bir atom demir
taşıyan porfirin halkasından oluşmuş
bir hem grubu içerirler.
Hemoglobinin hem grubundan farklı
olarak sitokromun demir atomu,
reversibl olarak ferrik (Fe+3) şeklinden
ferro (Fe+2) şekline dönüşür.
ETS



Matriksteki protonlar, membranlar arası
boşluğa yollanır.
ATP Sentetaz tarafından tekrar matrikse
yollanır.
ADP’ den ATP oluşturulur.
Oligomisin

Bu ilaç ATP sentetazın sapına
bağlanarak H+ kanalını kapatır ve
protonların mitokondri matriksine
tekrar girişini önler.
KAHVERENGİ YAĞ DOKUSU



İç membranda
TERMOGENİN adı
verilen bir protein
kanalı vardır.
Proton gradienti
oluşmaz..
ATP üretimi yerine
ısı üretimi
gerçekleşir.
BİOGENEZ


Mitokondriler
hücrenin enerji
ihtiyacına göre
hücre bölünmesinden
bağımsız çoğalırlar.
Mitokondriler hücre
bölünmesi sırasında
iki hücreye rasgele
dağılırlar.
BİOGENEZ

Mitokondriyal
proteinlerin çoğu
sitoplazmik
ribozomlarda
sentezlendikten sonra
özel sinyal dizileri
(presequens: bazik
amino asit dizisi)
sayesinde
mitokondrilere
yönlendirilirler.
mtDNA

Yaygın olarak kabul edilen görüş,
mitokondri ve kloroplastın atasal bir
ökaryotik hücre tarafından hücre içine
alınan bir bakteriden orjin aldığıdır.
mtDNA

Bu süreçte bakteri
genomu organel
genomu haline
dönüşürken orjinal
bakteriyal genlerin
çoğu nükleer
genoma geçmiş
sadece birkaç gen
organel genomunda
kalmıştır.
mtDNA

Bundan dolayı
mitokondri ve
kloroplastın büyüme
ve çoğalması hem
nükleer hem de
organel genomu
tarafından
gerçekleştirilir.
mtDNA özellikleri



Sirkülerdir.
İntron yapısı
yoktur.
Posttransripsiyonel
modifikasyon
oluşmaz.
mtDNA


•
•
Mitokondriyal genom
sirküler çift zincirli
DNA’dan oluşur.
Ağır (H) zincir
Hafif (L) zincir
mtDNA’nın ufak bir
bölümü üç zincirli
DNA yapısındadır
D-loop
mtDNA (D-loop)



D-loop bölgesi
kodlanmayan
bölgedir.
H ve L
zincirlerinin
promotor bölgeleri
H zincirinin
replikasyon orjini
mtDNA (transkripsiyon)


H zinciri için
transkripsiyon
saat yönünde,
L zinciri için saat
yönü tersine,
mtDNA (replikasyon)



H ve L zincir
replikasyonu farklı
orjinlerde başlar.
H replikasyonu saat
yönü tersi
H zincir replikasyonu
2/3 oranında
tamamlandığında, L
zincir replikasyonu
başlar. (saat yönü)
mtDNA




37 gen içerir.
2 tanesi rRNA
22 tanesi tRNa
13 tanesi ise ETS’
de kullanılan
proteinlerin
subünitelerini
kodlar.
mtDNA


28’i H zincirinde,
9’ u L zincirinde
UGA kodonu
mitokondride
triptofan
kodlarken,
nükleer genomda
“stop” kodonudur
U
U
C
A
G
UUU
UUC
UUA
UUG
CUU
CUC
CUA
CUG
AUU
AUC
AUA
AUG
GUU
GUC
GUA
GUG
C
Phe
Phe
Leu
Leu
Leu
Leu
Leu
Leu
Ile
Ile
Met
Met
Val
Val
Val
Val
UCU
UCC
UCA
UCG
CCU
CCC
CCA
CCG
ACU
ACC
ACA
ACG
GCU
GCC
GCA
GCG
A
Ser
Ser
Ser
Ser
Pro
Pro
Pro
Pro
Thr
Thr
Thr
Thr
Ala
Ala
Ala
Ala
UAU
UAC
UAA
UAG
CAU
CAC
CAA
CAG
AAU
AAC
AAA
AAG
GAU
GAC
GAA
GAG
G
Tyr
Tyr
Stop
Stop
His
His
Gln
Gln
Asn
Asn
Lys
Lys
Asp
Asp
Glu
Glu
UGU
UGC
UGA
UGG
CGU
CGC
CGA
CGG
AGU
AGC
AGA
AGG
GGU
GGC
GGA
GGG
Cys
Cys
Trp
Trp
Arg
Arg
Arg
Arg
Ser
Ser
Stop
Stop
Gly
Gly
Gly
Gly
mtDNA

AUA kodonu mitokondride metionin
kodlarken, nükleer genomda izolösin
kodonudur
AGA/AGG kodonları mitokondride
“stop” kodonu (diğer ikisi nükleer
kodondada stop kodonu olan UAA ve
UAG) iken, nükleer genomda arginin
kodunudur.
mtDNA




Üniversal kodon sisteminde 64 kodondan
61’i 20 farklı amino asid kodlar.
Amino asit kodlayan bu 61 kodon minimum
32 tRNA tarafından tanınmaktadır.
Mitokondriyal genomda ise 60 kodon
amino asit kodlar (4 tane de stop kodonu
vardır).
Bu 60 kodon sadece 22 tRNA
tarafından tanınır.
WOBBLE HİPOTEZİ

Wobble hipotezi;
tRNA
antikodonunun 5’
ucundaki baz ile
mRNA kodonunun
3’ ucundaki baz
eşleşmesi normal
baz eşleşmesinden
daha esnektir
mtDNA

Mitokondriyal DNA’nın tamir
mekanizması zayıftır ve bu yüzden
mutasyon oranı nükleer genomdan
yaklaşık 10 kat yüksektir.