MITOCHONDRION


°

https://tsjok45.wordpress.com/2012/10/13/wp-evodisku-inhoud-b/  BIOLOGIE

°

http://nl.wikibooks.org/wiki/Celbiologie

Inhoud

Plantencellen
Dierlijke cellen

http://nl.wikipedia.org/wiki/Celbiologie

Celbiologie

De moleculaire opbouw en eigenschappen van cellen; het onderzoeksgebied van celbiologie

Celbiologie of cytologie is een onderdeel van de biologie met de cel als onderwerp van studie.

°

°MITOCHONDRION  <— archief document 

Mitochondrieën Benno Beukema http://home.kpn.nl/b1beukema/mitochondrien.html

°

Waarom cellen hun energiefabriekjes opeten

Belga

Mitochondriën zijn de energiefabriekjes van de cellen.

di 01/10/2013 – 14:42

Luc De Roy

Amerikaanse geleerden hebben het mechanisme ontrafeld waarmee mitochondriën -kleine organellen in de cel die de cel van energie voorzien – aangeven dat ze beschadigd zijn en opgeruimd moeten worden. Dat opent de mogelijkheid voor onderzoek naar middelen tegen ziekten als parkinson, waarvan gedacht wordt dat ze veroorzaakt worden door slecht functionerende mitochondriën in de zenuwcellen.

Het team van de University of Pittsburgh ontdekte dat cardiolipines, vetachtige stoffen die voor het eerst in hartweefsel ontdekt werden, een belangrijke rol spelen bij het mechanisme. Cardiolipines zijn een belangrijk onderdeel van het binnenste membraan van mitochondriën, en als een mitochondrium beschadigd is, verhuizen de cardiolipines van het binnenste naar het buitenste membraam. Daar moedigen ze de cel aan om het hele mitochondrium te vernietigen.

 

Belga

 

 

De cardiolipiden zijn echter maar een deel van het verhaal. Een proteïne dat LC3 heet, verbindt zich vervolgens met het cardiolipine, en LC3 zorgt er voor dat een gespecialiseerde structuur zich rond het mitochondrion vormt, om het af te voeren naar de centra in de cel waar het opgegeten wordt.

“Het is een overlevingsproces. Cellen treden actief op om slechte mitochondriën kwijt te raken, en goede mitochondriën te versterken. Als dat proces lukt, kunnen de goede mitochondriën in aantal toenemen en de cellen gedijen”, zei doctor Valerian Sagan, een van de hoofdauteurs van de studie die verschenen is in Nature Cell Biology. “Het is een prachtig, efficiënt mechanisme waar we ons op willen richten, en dat we zullen proberen na te bootsen bij de ontwikkeling van nieuwe geneesmiddelen en behandelingen”, zei hij in ScienceDaily.

Veel onderzoek

Wel is er nog veel onderzoek nodig, volgens professor Charleen T. Chu, een andere hoofdauteur. “Er zijn nog veel vragen die opgevolgd moeten worden. Wat is het proces dat de aanzet geeft voor de cardiolipiden om naar de buitenkant van de mitochondriën te gaan? Hoe past dat traject in bij andere trajecten die het begin van ziektes als parkinson beïnvloeden? In dat verband is het interessant vast te stellen dat twee erfelijk genen van de ziekte van Parkinson ook gelinkt zijn met het verwijderen van mitochondriën.”

Professor Hülya Bayir, de derde hoofdauteur, zei in ScienceDaily dat het proces zich weliswaar in alle cellen met mitochondriën kan afspelen, maar dat het uitzonderlijk belangrijk is in zenuwcellen, omdat die zich niet zo makkelijk splitsen en regenereren als andere cellen in het lichaam.

“Ik denk dat deze bevindingen enorme implicaties hebben voor patiënten met hersenletsel”, zei ze. Het “eet me op”-signaal van de mitochondriën kan een therapeutisch doelwit worden, in de zin dat de beschadigde mitochondriën tot een bepaald niveau opgeruimd moeten worden. Anderzijds wil je ook niet dat het proces waarbij ze opgeruimd worden, zonder beperkingen verloopt. Je moet een bepaald evenwicht hebben, wat we kunnen proberen te bereiken met geneesmiddelen of therapie als het lichaam niet in staat is om zelf dat evenwicht te vinden.”

Congres

Het onderzoek is zo’n tien jaar geleden eerder toevallig gestart toen doctor Kagan op een congres aan de praat raakte met professor Chu. Chu bestudeerde autofagie, het proces van “zichzelf opeten”, bij parkinson, en hij zocht naar een verandering aan de buitenkant van de mitochondriën die het LC3-proteïne een signaal gaf om de beschadigde organel op te ruimen. Het bleek dat beide mannen elk een andere kant van dezelfde puzzel bestudeerden.

Samen met Hülya Bayir en een team van meer dan twintig geleerden, ontrafelden de twee geleerden hoe de mitochondriën het signaal geven dat ze niet goed meer werken en opgeruimd moeten worden.

Mitochondriën

Mitochondriën zijn organellen, kleine orgaantjes in de cel, die suikers en vetten oxideren, en daardoor energie leveren. Ze hebben twee membranen, een glad buitenmembraan en een geplooid binnenmembraan. Het is op de plooien van dat binnenste membraan, die cristae genoemd worden, dat de chemische reacties plaatsvinden die de energie produceren.

Algemeen wordt aangenomen dat mitochondriën oorspronkelijk, net als chloroplasten, de bladgroenkorrels bij planten, vrijlevende primitieve bacteriën waren die in een vroeg stadium van de evolutie in symbiose zijn gaan leven met hun gastheer. Dat wordt de endosymbiontentheorie genoemd.

Mitochondriën hebben dan ook hun eigen DNA, dat verschillend is van dat van de gastheer. Het DNA van de mitochondriën wordt enkel doorgegeven langs de kant van de moeder, aangezien in een bevruchte eicel enkel mitochondriën zitten van het cytoplasma van de moeder. Het cytoplasma is het “eiwit” van de cel, de dooier is de kern. De mitochondriën van de vader worden afgebroken in de eicel en hun DNA overleeft dus niet.

Het mitochondriale DNA blijft redelijk stabiel in de menselijke bevolking en het wordt dan ook gebruikt om onderzoek te doen naar het ontstaan en de verspreiding van de mens. Zo is men er achter gekomen dat 150.000 jaar geleden mitochondriale Eva leefde, de recentste gemeenschappelijke matrilineaire voorouder van alle nu levende mensen.

Belga

Een sterk vergrote en ingekleurde weergave (een transmission electron micrograph) van het DNA van een mitochondrium. In werkelijkheid is het DNA 5 tot 6 micrometer groot, hier is het 300.000 keer vergroot. Elk mitochondrium heeft 3 tot 6 van dergelijke DNA-molecules.

 

De energieleveranciers van onze cellen waren ooit parasieten

zo 19/10/2014 – 12:25 Luc De Roy
Parasitaire bacteriën zijn de naaste verwanten van mitochondriën, de organellen – kleine orgaantjes – die de cellen van dieren en planten van energie voorzien, en ze stalen eerst energie van de cellen in plaats van ze te leveren. Dat stelt een nieuwe studie van de University of Virginia. In die studie is met de modernste methoden het genoom ontrafeld van 18 bacteriën die nauwe verwanten zijn van de mitochondriën.

De studie is deze week verschenen in het online wetenschappelijk magazine PLoS ONE. Ze biedt een alternatief voor de twee theorieën die momenteel een verklaring geven voor het ontstaan van mitochondriën.

De eerste theorie, de endosymbiontische, stelt dat mitochondriën oorspronkelijk eenvoudige, prokariotische bacteriële cellen waren die opgeslokt werden door gastcellen, en die uiteindelijk mitochondriën werden, de “energiecentrales” die in bijna alle eukariotische cellen te vinden zijn.

Prokariotische cellen hebben geen celkern, eukariotische cellen zijn de cellen van planten en dieren die wel een celkern en bepaalde andere kenmerken hebben. De mitochondriën voorzien hen van energie door chemische energie uit suikers, vetten en eiwitten om te zetten in een voor de cel bruikbare vorm van energie. Met behulp van enzymen laten ze die stoffen reageren met zuurstof, met andere woorden, ze verbranden de stoffen, en de energie die vrijkomt bij die verbranding, wordt vastgelegd in energierijke ATP-moleculen (adenosine triphosphate in het Engels, adenosinetrifosfaat).

Mitochondriën hebben hun eigen DNA en kunnen daarmee binnen hun membraan zelf proteïnen maken, onafhankelijk van de kern van de cel. Er bestaan verschillende varianten van de endosymbiontische theorie.

De tweede theorie, de autogene, stelt dat mitochondriën ontstaan zijn doordat een deel van het DNA van de celkern van een eukariotische cel is afgesplitst rond de tijd dat de eukariotische cellen zich ontwikkeld hebben uit de prokariotische. Dat stuk DNA zou dan omgeven zijn door membranen, waar proteïnen niet door konden. Aangezien mitochondriën veel overeenkomsten vertonen met bepaalde bacteriën, heeft de endosymbiontische theorie de meeste aanhangers.

Kantelpunt

De oorsprong van mitochondriën ligt zo’n 2 miljard jaar in het verleden en is een van de belangrijkste kantelpunten in de evolutionaire geschiedenis van het leven op aarde. Er is echter weinig geweten over de omstandigheden die geleid hebben tot het ontstaan van mitochondriën.

Belga

Hun ontstaan wordt dan ook beschouwd als een van de raadsels in de moderne biologie. “We geloven dat deze studie het potentieel heeft om de manier waarop we denken over het ontstaan van mitochondriën te veranderen”, zei bioloog Martin Wu, de belangrijkste auteur van de studie, op de website van deUniversity of Virginia. “We zeggen dat de huidige theorieën, die allemaal stellen dat de relatie tussen de bacteriën en de gastcel van in het begin van de symbiose in het voordeel van beide was, waarschijnlijk fout zijn.”

“In de plaats daarvan geloven we dat de relatie waarschijnlijk vijandig was – dat de bacteriën parasieten waren en slechts later in het voordeel van de gastcel gingen spelen door de richting van het transport van ATP om te keren.”

Alzheimer

De ontdekking biedt volgens Wu een nieuw inzicht in de vroege geschiedenis van het leven op aarde, die uiteindelijk leidde tot de grote verscheidenheid aan eukariotisch leven die we vandaag kennen. Zonder mitochondriën om energie te leveren aan de rest van de cel, zou er nooit zo’n verbazende verscheidenheid kunnen ontstaan zijn, zei Wu.

“We hebben de genetische inhoud van de voorouders van mitochondriën gereconstrueerd, door het DNA van hun naaste verwanten te ontrafelen, en we voorspellen dat het parasieten waren die oorspronkelijk energie in de vorm van ATP stalen van hun gastheer –volkomen tegengesteld aan de huidige rol van mitochondriën”, zei Wu.

In de studie heeft WU ook vele menselijke genen geïdentificeerd die afgeleid zijn van mitochondriën. De identificatie daarvan kan mogelijk helpen om de genetische basis beter te begrijpen van het slecht functioneren van menselijke mitochondriën.

Dat kan een rol spelen bij verschillende ziekten, zoals alzheimer, parkinson, suikerziekte en een aantal ouderdomsziekten. Naast de belangrijke rol die mitochondriën spelen in het functioneren van cellen, wordt hun eigen DNA door geleerden ook gebruikt voor forensisch en genealogisch onderzoek, en om de menselijke evolutionaire geschiedenis te reconstrueren.

 

Cells’ powerhouses were once energy parasites: Study upends current theories of how mitochondria began

Artist's 3-D rendering of mitochondria , stock illustration.

Artist’s 3-D rendering of mitochondria , stock illustration.

October 16, 2014
 Source: University of Virginia
Summary:
Parasitic bacteria were the first cousins of the mitochondria that power cells in animals and plants — and first acted as energy parasites in those cells before becoming beneficial, according to a new study.
Zhang Wang, Martin Wu. Phylogenomic Reconstruction Indicates Mitochondrial Ancestor Was an Energy Parasite.
°

Mitochondriale  heteroplasmie  : natuurlijke selectie van mtDNA  in menselijk  cellencytoplasma  ( en weefsels ) ?

 13 november 2013   5

dna

Het voorkomen van meerdere types mitochondriaal DNA (mtDNA) in een cel of individu wordt heteroplasmie genoemd.

Dit fenomeen wordt veroorzaakt door willekeurige mutaties. Onderzoekers hebben nu vastgesteld dat deze mutaties toch niet zo willekeurig zijn als gedacht.

Mitochondria, vaak aangeduid als de energiecentrales van de cel, bevatten elk een circulair genoom, het mitochondriale DNA (mtDNA). Meestal bevat elk mitochondrium in elke cel van het lichaam hetzelfde type mtDNA. Maar af en toe komt er meer dan één type mtDNA voor in een cel of individu. Dit staat bekend als mitochondriale heteroplasmie.

Willekeurige mutaties
Heteroplasmie kan voorkomen doordat een individu het erft van zijn of haar moeder :(mtDNA wordt enkel doorgegeven via de maternale lijn) of doordat er een mutatie plaatsvindt die vervolgens door genetische drift in frequentie toeneemt.

Aangezien mutaties willekeurig zijn, zou heteroplasmie moeten verschillen tussen niet-verwante individuen, dat wil zeggen dat de heteroplasmie bij verschillende individuen veroorzaakt wordt door andere mutaties. David Samuels en collega’s testten deze aanname door het mtDNA van tien verschillende weefsels (o.a. nier, lever en long) van enkele niet-verwante individuen te vergelijken. Tot hun verbazing vertoonden bepaalde weefsels dezelfde mutaties in verschillende individuen.

Zouden mutaties dan toch niet zo willekeurig zijn als algemeen wordt aangenomen?  (1)

Selectie of mutatie-hotspot  ?
Omdat deze mutaties vooral voorkomen in de regio van het mtDNA dat een belangrijke rol speelt in de replicatie van het mitochondriale genoom, vermoeden de onderzoekers dat de mutaties leiden tot een betere replicatie.

Hierdoor verkrijgen de mitochrondria met de mutatie een selectief voordeel en nemen zo in aantal toe. Dit idee wordt ondersteund door experimenteel onderzoek op muizen door het lab van Brendan Battersby.

Zij introduceerden een ander type mtDNA in de lever en nier van muizen en stelden vast dat deze positief geselecteerd werd.

Een andere mogelijkheid is dat er weefselspecifieke mutatie-hotspots in het mtDNA aanwezig zijn. Het enzym cytidine deaminase, bijvoorbeeld, kan mutaties veroorzaken op specifieke regio’s in het mtDNA. Beide mogelijkheden sluiten elkaar natuurlijk niet uit, maar de onderzoekers geven de voorkeur aan het selectiemechanisme, grotendeels gebaseerd op het experimentele werk bij muizen.

Jente Ottenburghs (1988) heeft sinds zijn Master Evolutie en Gedragsbiologie aan de Universiteit van Antwerpen een brede interesse voor evolutionaire biologie. Sinds mei 2012 werkt hij als PhD-student bij de Resource Ecology Group aan de Universiteit van Wageningen. Meer informatie over zijn onderzoek vindt u hier.

Bronmateriaal:
David C. Samuels, Chun Li, Bingshan Li, Zhuo Song, Eric Torstenson, Hayley Boyd Clay, Antonis Rokas, Tricia A. Thornton-Wells, Jason H. Moore, Tia M. Hughes, Robert D. Hoffman, Jonathan L. Haines, Deborah G. Murdock, Douglas P. Mortlock, Scott M. Williams. Recurrent Tissue-Specific mtDNA Mutations Are Common in Humans. PLoS Genetics, 2013; 9 (11): e1003929 DOI: 10.1371/journal.pgen.1003929

http://www.plosgenetics.org/article/info:doi/10.1371/journal.pgen.1003929
De foto bovenaan dit artikel is gemaakt door Apers0n (via Wikimedia Commons).

NOTEN  en REACTIES 

(1)

–> Alleen  niet-lethale(of neutrale)  mutaties  zijn essentieel  (in de afstammelingen-lijnen  ) … dat  is een eerste beperking van de zogenaamde( en meestal onbeperkt gedachte )  mutatiewaaier aan mogelijkheden….Veel genetische  defekten kunnen wèl latent  meereizen (wanneer ook functionele  mtDNA -genomen aanwezig blijven )                                                                                                     –>Mitochondrieën  worden verondersteld( in de endosymbiose theorie  )  af te stammen van ooit   in het celcytoplasme ingevangen oer- bacterieen  ; ook daar is er  sprake  van   variatie en mutaties  in het circulair  genoom van de bacterieen  ( zie lenski )

°

Evolutie bestaat weliswaar bij de gratie van toevallige, willekeurige mutaties, maar dat is alleen maar de relatief oninteressante basis (al vormen die mutaties wel een heel aardige ‘afstammingsklok’).

Waar het echt om gaat, is wat er NA die mutaties gebeurt: selectie. Deze selectie gebeurt op allesbehalve toevallige wijze. Mutaties die een organisme slechtere overlevingskansen geven in een bepaalde omgeving(!), zorgen ervoor dat dit organisme zich gemiddeld genomen minder goed voortplant dan een organisme van dezelfde soort met een voordelige mutatie —

Uiteraard bestaat een leefomgeving(1b) uit verschillende lagen ( of niches ) die samen een leefbare ecologisch evenwicht vormen , en dat evenwicht staat of valt met de diverse uitroeiende lethale mutaties die in de verschillende niveaus plaatsgrijpen: het grootste deel van deze mutaties zijn echter neutraal –                                                                                                                                

(1b)-> voor de mitochondrieën is dat millieu het cytoplasma …

Wat overblijft(of niet weggeselecteerd ) heeft overlevingskansen.

Wat geen overlevingskansen heeft ( bijvoorbeeld in een bepaald ecologisch evenwicht )verdwijnt. Wat er na miljoenen jaren uitkomt is onvoorspelbaar.

Wij beginnen langzaam maar zeker deze wetten door te krijgen.
Wat er uitkomt is volledig willekeurig. Heeft het levenskansen dan is er een blijvende nieuwe soort in status nascendi .

In het andere geval, is de dood het einde van het verhaal —> een cul- de- sac

°

MEER OVER TOEVAL  EN ORDE

‘Langton’s Ant’,

http://www.math.ubc.ca/~cass/www/ant/ant.html
Dit is een voorbeeld van een ontzettend simpel systeem met ontzettend simpele ‘natuurwetten’: een mier loopt over een rooster met oorspronkelijk alleen witte vlakjes. Als hij op een wit vlakje landt, gaat hij linksaf en maakt hij het vlakje zwart; als hij op een zwart vlakje landt, gaat hij rechtsaf en maakt hij het vlakje wit.

De vraag is nu of je iets kunt zeggen over het patroon dat ontstaat — en het resultaat is ronduit verrassend: je zou zeggen dat dit uiterst simpele ‘universum’ resulteert in een simpel geometrisch patroon. Dus niet. Het patroon dat ontstaat, lijkt juist volkomen chaotisch. OK, chaos dus — maar nee, ergens na zo’n 10.000 stappen ontstaat ineens een geordende structuur, die zich eindeloos uitbreidt. En de enige manier om dit te ontdekken is dus alle stappen te doorlopen; dit gedrag kan op geen enkele manier vooraf berekend of voorspeld worden.

Nu is dit natuurlijk maar een simpel ‘speeltje’, maar het geeft aan dat in zelfs de simpelste systemen zowel spontaan chaos als orde kan ontstaan — en in het geval van Langton’s Ant dus beide.

Creationisten vaak roepen vaak dat allerlei levende structuren te complex en/of goed geordend zijn om toevallig tot stand te komen vanuit een eenvoudiger systeem — en dus dat er een god ofzo aan te pas is gekomen.
Langton’s Ant bewijst het tegendeel op een even inzichtelijke als irritant ongrijpbare manier; iets zegt me dat je dit toch moet kunnen berekenen, maar nee, zelfs dit is een kwestie van gewoon maar zien gebeuren en je erover verbazen

Over tsjok45
Gepensioneerd . Improviserend jazzmuzikant . Instant composer. Jamsession fanaat Gentenaar in hart en nieren

4 Responses to MITOCHONDRION

  1. Pingback: INHOUD L/M/N | Tsjok's blog

  2. Pingback: WP EVODISKU INHOUD B | Tsjok's blog

  3. Pingback: INHOUD C | Tsjok's blog

  4. DagEnDauw zegt:

    Wat een razend interessante blog. Dank u.

Geef een reactie

Vul je gegevens in of klik op een icoon om in te loggen.

WordPress.com logo

Je reageert onder je WordPress.com account. Log uit / Bijwerken )

Twitter-afbeelding

Je reageert onder je Twitter account. Log uit / Bijwerken )

Facebook foto

Je reageert onder je Facebook account. Log uit / Bijwerken )

Google+ photo

Je reageert onder je Google+ account. Log uit / Bijwerken )

Verbinden met %s

%d bloggers liken dit: