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Elektronentransportkette

Wattar

Einzeller
Warum ist für den Aufbau der Muliproteinkomplexe der Atmungskette das Zusammenwirken zweier zellulärer Subgenome notwendig ?
 

cigouri

Säugetier: Eutheria
Die Komponenten der mitochondrialen Elektronentransportkette sind, wie du sicher weißt, membrangebundene Multienzymkomplexe. Nämlich die Komplexe I-IV und zusätzlich noch die ATPase (man nennt die ATPase auch oft F1/F0). Ein Teil davon wird von Genen codiert die auf Chromosomen im Zellkern liegen (sogenannte nukleäre DNA).

Die Genprodukte der nukleär codierten Proteinbestandteile(Protein-Untereinheiten der Komplexe der Atmungskette) werden im Cytoplasma synthetisiert und dann über Transportmechanismen in die Mitochonrien gebracht.

Ein anderer Teil der Bestandtiele der Komplexe wird jedoch von Genen des mitochondrialen Genoms (mtDNA) codiert und nicht vom Zellkern-Genom. Mitochondrien haben ja eigene DNA (mtDNA), sie sind sogenannte genetisch "semi-autonome Organellen". Mitochondrien haben auch eigene Ribosomen (die sind etwas kleiner als die Ribosomen im Cytoplasma und werden 70-SRibosomen genannt).

Die Komplexe III, IV und sowie die ATPase (F1/F0) werden durch mtDNA codiert, Komplex II durch nukleäre DNA und von den 41 Untereiheiten von Komplex I (Komplex I ist wirklich ein Riesen-Multi-Protein-Komplex, ein richtig dicker Watz) werden 7 von mtDNA codiert und der Rest von nukleärer DNA.

Warum ist das so kompliziert? Und warum sind nicht praktischerweise alle Gene für die Komponenten der mitochondrialen Elektronentranspotkette mtDNA codiert? Dann könnte man sich ja die Mühe mit dem Import von manchen Protein-Bestandteilen aus dem Cytoplasma sparen und hätte alle nötigen Komponenten hübsch zusammen direkt im Mitochodrion selbst produziert?

Man kann hier nur hypothetisieren.

Wahrscheinlich weil die Mitochondrien aus Prokaryoten, die von den Ur-Eukaryoten aufgenommen wurden, dann als Symbionten in diesen lebten, und sich schließlich fest als Organellen etabliert haben, abstammen (Endosymbionten-Hypothese). Im Laufe von vielen Millionen Jahren der Evolution haben die zunächst noch voll-autonomen Endosymbionten immer mehr ihre Eigenständigkeit verloren. Sie begannen damit nukleär produzierte Proteine für sich zu nutzen, verloren ihre genetische und metabolische Unabhängigkeit und wurden schließlich zu Mitochondrien.

Bei Chloroplasten ist das übrigens genauso, auch die Proteine der photosynthetischen Elektronentransportkette werden zum Teil von Zellkern Genen, zum anderen Teil von Genen der Chloroplasten-DNA (ptDNA)codiert und an dem Chloroplasten eigenen Ribosomen translatiert. Die Endosymbionten-Hypothese gilt auch für Chloroplasten. Mann nimmt an, dass ein Ur-Eukaryot hier einen phototrophen Prokaryoten aufgenommen hat (möglicherweise etwas ähnliches wie ein Cyanobakterium).
 

cigouri

Säugetier: Eutheria
Hier ist nochmal ein Bild dazu. Was einfacheres hab ich leider nicht gefunden. Neben Zellkern-codierten Proteinen aus dem Cytoplasma, wird übrigens auch RNA (aber keine, die für Proteine codiert, sondern tRNAs und ribosomale RNA =rRNA), die von Zellkern-DNA transkribiert wurde in die Mitochondrien importiert.

In den Mitochondrien selbst werden , wie ich dir ja erklärt hatte auch Proteine synthetisiert die von mtDNA codiert werden.

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