Unterabschnitte
Das Genom der Organellen
Die mitochondriale mtDNA und die ctDNA der Chloroplasten ist eine
ringförmige DNA, deren Grösse um mehr als eine Grössenordnung
variieren kann und die in mehreren Kopien vorliegt.
Der Grund für die unterschiedliche Grösse der mt DNA - insbesondere
bei Pflanzen ist es sehr viel länger als bei den Säugern - ist noch
nicht geklärt.
Die Proteine der beiden Organellen werden nur zu einem geringen Anteil
selbst hergestellt; der grösste Teil wird aus dem Cytoplasma
importiert. Bei dem Proteinsyntheseapparat der Mitochondrien werden
die RNAs vor allem vom Mitochondrium synthetisiert und die Proteine zu
einem grossen Teil vom Zellkern hergestellt und importiert.
Der Proteinsyntheseapparat gleicht dem vereinfachten Syntheseapparat
der Prokaryonten. Diese Ähnlichkeit wird von der Endosymbiontentheorie
erklärt. In einigen wenigen Fällen scheint es innerhalb der Evolution
zu einem Austausch zwischen der DNA des Zellkerns und der DNA der
Mitochondrien gekommen zu sein.
Das Genom der Chloroplasten kodiert etwa 100 Proteine und RNAs.
Die meisten Genprodukte sind konservierte Bestandteile der
Thylakoidmembran oder an den Redox-Reaktionen beteiligt.
Die Gene der Organellen werden immer von deren eingenem
Syntheseapparat umgesetzt.
Das Genom der Mitochondrien ist bei der Hefe mit 84kb deutlich grösser
als beim Säuger mit 16kb. Dier beruht darauf, dass die mtDNA bei den
Säugern keine Introns mehr aufweist und die mtDNA der Hefe viele
Bereiche von ihrer Funktion her noch nicht geklärt sind und eventuell
keine relevante Funktion enthalten.
Die mtDNA der Säuger ist ausserordentlich dicht gepackt; in vielen
Fällen schliessen sich die Gene direkt aneinander an und überlappen
sich teilweise sogar um eine Base. 5'- oder 3'-UTR fehlen praktisch
vollständig. Fast alle Gene werden im Uhrzeigersinn exprimiert. Die
Gene für mRNA und rRNA sind meistens von tRNA unterbrochen. Die
gesamte DNA wird von einem Promotor kontrolliert. Die Kontrolle könnte
durch einen vorzeitigen Transkriptionsabbruch erfolgen. Die Spaltung
geschieht durch Spaltung der RNA an den Rändern der tRNAs.
Normalerweise werden die Organellen uniparental vererbt. Trotzdem kann
es bei einigen Spezies zu einer Komplementation oder einer
Rekombination der Organellen von Vater und Mutter kommen.
Dies ist vor allem dann der Fall, wenn z.B. bei einer Algenart die
Zellen mit UV-Licht behandelt werden; bei Hefe tritt eine
Rekombination der mitochondrialen Marker sogar relativ häufig auf.
Man vermutet, dass die Rekombination auf einer Fusion der Organellen
beruht.
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