Mitokondri Genetiği Sunumu PDF

MİTOKONDRİ YAPI VE İŞLEV Prof.Dr.Zeynep Yüce Tıbbi Biyoloji AD.  MİTOKONDRİ Hemen hemen bütün ökaryotik hücrelerde ve ökaryotik mikroorganizmalarda bulunur. Eritrositlerde, bakterilerde ve yeşil alglerde mitokondri yoktur. 0C Şekilleri küremsi veya uzun silindirik Ç...

MİTOKONDRİ YAPI VE İŞLEV Prof.Dr.Zeynep Yüce Tıbbi Biyoloji AD.  MİTOKONDRİ Hemen hemen bütün ökaryotik hücrelerde ve ökaryotik mikroorganizmalarda bulunur. Eritrositlerde, bakterilerde ve yeşil alglerde mitokondri yoktur. 0C Şekilleri küremsi veya uzun silindirik Çapları 0.5-1 μm uzunlukları 2-6 μm Sayıları hücre tipine /fonksiyona gör değişmektedir İki membranla çevrilidir. Çift membran iki mitokondriyal kompartman oluşturur  MİTOKONDRİ Hücre içindeki yerleşimleri farklılık gösterir.  Kalp kasında kasılıp  Spermin kuyruk gevşemeyi sağlamak hareketini sağlamak için için miyofibriller boyun bölgesine arasında bulunur. yerleşmiştir. 0C  Mitokondri Mitokondrilerin ATP sağlamanın dışında başka görevleri de vardır: –Karbonhidrat, yağ ve proteinlerin oksidasyonu –Glukoz sentezi için okzaloasetat sağlanması –3-hidroksibiturat gibi keton cisimlerinin sentez ve yıkımı –Karaciğer hücrelerinde üre sentezi –Hem sentezi –Kısmen steroid hormon sentezi Bakterilere benzer özellikleri vardır Endosimbiyoz hipotezi  MİTOKONDRİ Dış membran İç membrana (50-60 Ao) göre daha kalın (70 Ao) olup plazma membranının yapısına benzer.  Porin adı verilen kanal proteinleri büyüklüğü 5000 dalton ve daha küçük molekülleri (su, iyonlar) içeri alır.  Ayrıca dış membranda mitokondriyal lipid sentezi ile ilişkili enzimler bulunur. 0C  MİTOKONDRİ İç membran İç membran yarı geçirgen özelliktedir. Bazı moleküller matrikse aktif transport ile geçer.  İç membran dış membrana paralel seyreder, ancak matrikse doğru Krista denen kıvrımlar yapar. Kristaların yapısı farklılıklar gösterir ; çubuk, tübüler, prizma. 0C  Kristalar Kristalar iç membran yüzeyini arttırmaya yönelik yapılardır. Örneğin; Karaciğer hücresinin mitokondriyal iç membran alanı hücrenin total membran alanının 1/3’ünü oluşturur. Enerji üretimi fazla olan hücrelerde krista sayısı fazladır. 0C  Mitokondriyal iç membranın 3 önemli özelliği: 1. Lipid/protein oranı düşük (%75 protein, %25 protein) 2. Yüksek kardiyolipin oranı. Kardiolipin membranın geçirgenliğini kısıtlar. 3. Kolesterol bulunmaz (çok çok az)  İç Membran İç membranda üç tip protein bulunur: a)Elektron transport zincirinin oksidasyon reaksiyonlarını gerçekleştiren proteinler (enzimler, sitokromlar) b) Matrikste ATP yapımını gerçekleştiren ATP sentetaz c) Metabolitlerin matrikse giriş çıkışını düzenleyen Permeaz adı verilen transport proteinleri.  MATRİKS İç membranın çevrelediği alandır. Bol miktarda protein molekülü, çeşitli reaksiyon enzimleri , mtDNA, ribozomlar ve tRNA bulunur. Asetil koenzim A CO2 , FADH2 ve NADH 0C Sitrik asit döngüsü  İNSAN GENOMU NÜKLEER GENOM MİTOKONDRİ GENOMU 3300 Mb 16.6 kb ≈ 80 000 gen 37 gen 2 rRNA geni 22 tRNA geni 13 Polipeptid kodlayan gen GENLER VE İLGİLİ GEN DIŞI DİZİLER DNA (%75) %25 Tek veya az tekrarlayan TEK / AZ TEKRARLAYAN diziler KOPYA SAYISI DİZİLER %60 %40 KODLAYAN KODLAMAYAN DNA DNA SIRALI / DAĞINIK %10 %90 KÜMELENMİŞ TEKRARLAR TEKRARLAR YALANCI GENLER GEN PARÇALARI İNTRONLAR ve diğer TRANSLE OLMAYAN diziler MİTOKONDRİAL GENOM’UN ÖZELLİKLERİ - 1 Mitokondrial genom 16.569 baz çifti içeren, çift iplikli çembersel formda bir moleküldür. Solunum zinciri komplekslerinin 13 protein alt ünitesini, 22 tRNA ve 2 rRNA’ yı kodlar. Nükleer DNA’dan bağımsız olarak kendi genomunun replikasyon, transkripsiyon ve translasyonunu gerçekleştirir. MİTOKONDRİAL GENOM’UN ÖZELLİKLERİ - 2 Intron içermez. Histonlar yer almaz. Onarım sistemi çok zayıftır. Mutasyona duyarlılık Serbest oksijen radikallerinin etkinliği Antioksidan sistem yetersizdir. Maternel olarak kalıtılır. Heteroplazmik veya homoplazmik olabilir. Mendelyen genetik kurallar geçerli değildir.  Mitokondrial Mutasyonlar Protein genlerini değiştiren mutasyonlar Mitokondrial protein sentezini etkileyen mutasyonlar (mt.rRNA veya mt.tRNA değişiklikleri) Hücrelerin nükleer genlerden iki kopya içerirken, mitokondrial genlerden binlerce bulundurması, mutasyon olasılığını arttırmaktadır.  Mitokondrial kalıtım İnsanlarda mtDNA, maternal kalıtım izler. Özel bir doku veya hücre grubu hem mutant hem de normal mtDNA’sı içeriyorsa, buna heteroplazmi denir. Sadece mutant ya da sadece normal mtDNA içeriyorsa buna da homoplazmi denir. Mitokondriyal sitopatiler (hücre bozuklukları), mitokondrinin uygun bir şekilde ATP üretememesi ile sonuçlanan bozukluklardır. mtDNA’sındaki mutasyonlardan ya da mitokondriyal proteinleri yada enzimleri kodlayan genomik genlerdeki mutasyonlardan kaynaklanabilirler. mtDNA’sında onarım mekanizması verimli olmadığından olumsuz faktörlerden çabuk etkilenirler. Mitokondri kalıtımla yalnızca anneden kazanılır. Bu sebeple mtDNA bozuklukları sadece anneden geçer (maternal kalıtıtm). 23.12.2024 24  Mitokondrial hastalıklar 40’dan fazla farklı mitokondriyal bozukluk tanımlanmıştır. Hepsinin ortak özelliği de mitokondrinin, karbonhidrat gibi yakıt kaynaklarını tamamen okside etme ya da yıkma becerisinde azalmadır. Yaşla ortaya çıkan bazı hastalıklar (Tip II diabet, Parkinson hastalığı, Alzheimer hastalığı v.b.), kısmen azalmış mitokondrial fonksiyonlardan kaynaklanır. Mitokondriyal hastalıklar, etkiledikleri organa göre sınıflandırılırlar. Oksitatif fosforilasyonda oluşacak hasarlar en fazla, ATP ihtiyacı fazla olan dokuları (beyin, kalp, karaciğer, iskelet kasları, gözler) etkiler. Örnekler: oMitochondrial encephalopathy, lactic acidosis and stroke-like episodes (MELAS) syndrome. oLeber hereditary optic neuropathy (LHON). oLeigh syndrome. oKearns-Sayre syndrome (KSS). oMyoclonic epilepsy and ragged-red fiber disease (MERRF). 23.12.2024 25  KAYNAKLAR Hücre Moleküler Yaklaşım Editörler: Robert E. Hausman, Geoffrey Cooper. Yayınevi: İzmir Tıp Yayınevi, 2016 (daha eski baskılarını bulursanız da olur) Soru ve katkılarınız için [email protected] e-posta adresinden ulaşabilirsiniz