Abstract

In studies of many medical and biological problems, there is a clear underestimation of the fundamental role of mitochondria in the evolution of eukaryotic organisms on the planet, including fungi, plants and fauna. It is important to take into consideration numerous fundamental functions of mitochondria when studying the human physiology and pathology, aging mechanisms. In this lecture, we briefly discuss the origin of mitochondria and their importance in the emergence of plants, which appeared on the planet 1–1.5 billion years later than eukaryotes with mitochondria, and served as the food basis for the rapid evolution of all species of the animal world. In the course of transformation of protobacteria into mitochondria, approximately 1000–1500 genes were transferred to the nucleus of eukaryotes, and the remaining 37 mitochondrial genes (mtDNA) exist in all types of animals. The presence of mitochondria in eukaryotes led to increased production of reactive oxygen species and accelerated mutations in mtDNA. The spread of sexual reproduction may have been the way of protection against the accumulation of harmful mutations in mtDNA. At the same time, in all animal species mtDNA is inherited only maternally. In humans, the maternal inheritance of mtDNA led to uneven distribution, in small or inbred populations in particular, of a number of diseases with large prevalence in men, as well as male infertility, and in general accelerated aging and shorter lifespan in men, as compared with women. These negative consequences of the maternal inheritance of mtDNA were termed as “mother’s curse”. Recent studies have shown that mtDNA mutations are not the cause of human aging. The crisis of the mitochondrial free radical theory of aging is largely associated with the neglect of the protonated form of the superoxide radical, the perhydroxyl radical, which activates the peroxidation of polyunsaturated fatty acids in mitochondrial phospholipids. This results in production of various biologically active molecules and toxins. Therefore, initially aging may lack the manifestation of specific symptoms because of gradual accumulation of a wide variety of disorders and damages to the structure and functions of mitochondria and cells that finally lead to the development of diseases. The pathologies appear primarily in those organs that have a wide range of functional activity and a high dependence on oxygen consumption, namely the heart, brain, skeletal muscles and vascular epithelium.

Highlights

  • Изучение молекулярной биологии митохондриальной ДНК играет огромную роль в понимании эволюции жизни на Земле, включая грибы, растения и другие формы жизни, и, естественно, метаболических процессов в организме животных и человека, его старении и возникновении большинства болезней

  • В этой лекции в качестве путеводной нити мы будем во многом опираться на работы известного учёного Дугласа Валласа

  • Во-вторых, большинство радикалов являются гидрофильными, в то время, как ключевые процессы старения – аутоокисление полиненасыщенных жирных кислот (ПНЖК) и кардиолипина во внутренней мембране митохондрий – происходят в гидрофобном окружении [12, 37, 45]

Read more

Summary

Происхождение митохондрий и их роль в эволюции жизни и здоровья человека

Резюме Изучение многих медико-биологических проблем характеризуется явной недооценкой фундаментальной роли митохондрий в эволюции практически всех эукариотических организмов на планете, включая грибы, растения и животный мир. Тем более важно учитывать фундаментальные и разносторонние функции митохондрий при изучении физиологии и патологии человека, механизмов старения. В данной лекции мы коротко рассматриваем происхождение митохондрий, их роль в возникновении растений, которые появились на планете на 1–1,5 миллиарда лет позднее эукариот с митохондриями, и послужили пищевой основой для бурной эволюции всех видов животного мира. В ходе превращения протобактерии в митохондрию примерно 1000–1500 генов было передано в ядро эукариот, а оставшиеся в мтДНК 37 генов присутствуют практически у всех видов животных. Появление митохондрий у эукариот привело к повышению продукции активных форм кислорода и ускорению мутаций мтДНК. При этом у всех видов животных мтДНК наследуется только по материнской линии. Что мутации мтДНК не являются причиной старения человека. Происхождение митохондрий и их роль в эволюции жизни и здоровья человека. The Origin of Mitochondria and their Role in the Evolution of Life and Human Health

Происхождение митохондрий
Строение митохондриальной ДНК человека
Структура и организация мтДНК млекопитающих
Кризис митохондриальной свободнорадикальной теории старения
Генетическая нагрузка
Митохондрии цитоплазмы как популяция
Full Text
Published version (Free)

Talk to us

Join us for a 30 min session where you can share your feedback and ask us any queries you have

Schedule a call