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Hydrogenosom übergeordnetOrganellUntergeordnetMembranLumenProteinkomplexeGene OntologyQuickGO en v englisch hydrogen Was

Hydrogenosom

Hydrogenosomen (v. englisch hydrogen, „Wasserstoff“) sind Organellen, die in manchen Trichomonaden, Wimpertierchen (Ciliophora), Neocallimastigomycota (ehemals als Töpfchenpilzen – Chytridiomycota angesehen) und einigen Korsetttierchen (Loricifera, u. a. Spinoloricus) anstelle von Mitochondrien vorkommen und ein Überleben unter anaeroben Bedingungen ermöglichen. Die etwa 1 µm großen Organellen wurden 1973 zum ersten Mal beschrieben. In elektronenmikroskopischen Präparaten erscheinen Hydrogenosomen als sphärische, membrangebundene, elektronendichte Organellen.

Abstammung und Systematik Bearbeiten

Alle Hydrogenosomen stammen wahrscheinlich von einem Mitochondrium ab. Dabei ging in fast allen Fällen das Genom inklusive der Ribosomen verloren. Nur in den Hydrogenosomen des Wimpertierchens Nyctotherus ovalis ist noch ein kleines Genom mit Ribosomen vorhanden. Es stellt demnach eine Zwischenform (Missing Link) in der Evolution von Mitochondrium zu Hydrogenosom dar. Die beiden Organellen zeigen verschiedene Übereinstimmungen: Sie sind von zwei Membranen umgeben, produzieren Adenosintriphosphat (ATP), treten in vielen Kopien auf und teilen sich ohne Synchronisation während des gesamten Zellzyklus.

Zusammen mit den Mitosomen werden Mitochondrien und Hydrogenosomen als „mitochondrienverwandte Organellen“ (englisch mitochondrion-related organelles, MROs) klassifiziert. Zu diesen gehören auch die anaeroben und DNA-freien Organellen von Henneguya salminicola (alias H. zschokkei, Myxozoa)

Physiologie Bearbeiten

Modell zur ATP-Synthese in Hydrogenosomen.
Abkürzung: CoA = Coenzym A

Im Gegensatz zu den Mitochondrien fehlt den Hydrogenosomen ein eigenes Genom, Ribosomen (Ausnahme: N. ovalis), Atmungskette, Cytochrome, FoF1-ATPase, Citratzyklus, oxidative Phosphorylierung und Cardiolipin. Während Mitochondrien ausschließlich eine aerobe Respiration betreiben, ermöglichen Hydrogenosomen Gärung unter anaeroben und aeroben Bedingungen (Abb. 1). Erstes Substrat für die Substratkettenphosphorylierung, aus der ATP hervorgeht, ist Pyruvat, das Endprodukt der im Cytosol stattfindenden Glycolyse. Die Phosphorylierung von Adenosindiphosphat (ADP) zu ATP wird durch die Succinyl-CoA-Synthetase katalysiert. Zu den Nebenprodukten der ATP-Synthese gehören unter anaeroben Bedingungen Acetat und Wasserstoff, der für die Hydrogenosomen namensgebend ist. Unter aeroben Bedingungen entsteht statt Wasserstoff wahrscheinlich Wasserstoffperoxid.

Siehe auch Bearbeiten

Einzelnachweise Bearbeiten

  1. Robert J. Gruninger, Anil K. Puniya, Tony M. Callaghan, Joan E. Edwards, Noha Youssef: Anaerobic fungi (phylum Neocallimastigomycota ): advances in understanding their taxonomy, life cycle, ecology, role and biotechnological potential. In: FEMS Microbiology Ecology. Band 90, Nr. 1, Oktober 2014, S. 1–17, doi:10.1111/1574-6941.12383.
  2. Andy Coghaln: Zoologger: The mud creature that lives without oxygen, auf: NewScientist vom 7. April 2010
  3. Roberto Danovaro et al.: The first metazoa living in permanently anoxic conditions, in: BMC Biology, Band 8, Nr. 30, 6. April 2010, doi:10.1186/1741-7007-8-30
  4. D. G. Lindmark, M. Müller: Hydrogenosome, a cytoplasmic organelle of the anaerobic flagellate Tritrichomonas foetus, and its role in pyruvate metabolism. In: Journal of Biological Chemistry. Band 248, 1973, S. 7724–7728.
  5. Michael Mielewczik, Heinz Mehlhorn, Saleh Al-Quraishy, E. Grabensteiner, M. Hess: Transmission electron microscopic studies of stages of Histomonas meleagridis from clonal cultures. In: Parasitology Research. Band 103, Nr. 4, 1. September 2008, ISSN 0932-0113, S. 745, doi:10.1007/s00436-008-1009-1 (springer.com [abgerufen am 5. Mai 2018]).
  6. Eugene H. Johnson, Jeffrey J. Windsor, C. Graham Clark: Emerging from Obscurity: Biological, Clinical, and Diagnostic Aspects of Dientamoeba fragilis. In: Clinical Microbiology Reviews. Band 17, Nr. 3, 1. Juli 2004, ISSN 0893-8512, S. 553–570, doi:10.1128/CMR.17.3.553-570.2004, PMID 15258093, PMC 452553 (freier Volltext) – (asm.org [abgerufen am 5. Mai 2018]).
  7. Marlene Benchimol, Cezar Antonio Elias, Wanderley De Souza: Tritrichomonas foetus: Ultrastructural localization of calcium in the plasma membrane and in the hydrogenosome. In: Experimental Parasitology. Band 54, Nr. 3, Dezember 1982, ISSN 0014-4894, S. 277–284, doi:10.1016/0014-4894(82)90036-4.
  8. Brigitte Boxma, Rob M. de Graaf, Georg W. M. van der Staay, Theo A. van Alen, Guenola Ricard, Toni Gabaldon, Angela H. A. M. van Hoek, Seung Yeo Moon-van der Staay, Werner J. H. Koopman, Jaap J. van Hellemond, Aloysius G. M. Tielens, Thorsten Friedrich, Marten Veenhuis, Martijn A. Huynen, Johannes H. P. Hackstein: An anaerobic mitochondrion that produces hydrogen. In: Nature. Band 434, Nr. 7029, 3. Februar 2005, S. 74–79, doi:10.1038/nature03343.
  9. A. Akhmanova, F. Voncken, T. van Alen et al: A hydrogenosome with a genome. In: Nature. 396. Jahrgang, Nr. 6711, Dezember 1998, S. 527–528, doi:10.1038/25023, PMID 9859986.
  10. Jan Osterkamp: Erstes Tier ohne Atmung und Mitochondrien, auf: Spektrum.de vom 25. Februar 2020
  11. Siehe auch: H. nuesslini; Pfauen-Lippfisch§Bedrohungen (H. tunisiensis)
  12. Tel Aviv University researchers discover unique non-oxygen breathing animal, auf: EurekAlert! vom 25. Februar 2020
  13. M. Müller, D. G. Lindmark: Respiration of hydrogenosomes of Tritrichomonas foetus. II. Effect of CoA on pyruvate oxidation. In: Journal of Biological Chemistry. Band 253, Nr. 4, 25. Januar 1978, S. 1215–1218 (Online [abgerufen am 14. September 2010]).
  14. Marlene Benchimol, Flávio Engelke: Hydrogenosome behavior during the cell cycle in Tritrichomonas foetus. In: Biology of the Cell. Band 95, Nr. 5, Juni 2003, S. 283–293, doi:10.1016/S0248-4900(03)00060-1.
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UbergeordnetOrganellUntergeordnetMembranLumenProteinkomplexeGene OntologyQuickGO Hydrogenosomen v englisch hydrogen Wasserstoff sind Organellen die in manchen Trichomonaden Wimpertierchen Ciliophora Neocallimastigomycota ehemals als Topfchenpilzen Chytridiomycota angesehen 1 und einigen Korsetttierchen Loricifera u a Spinoloricus 2 3 anstelle von Mitochondrien vorkommen und ein Uberleben unter anaeroben Bedingungen ermoglichen Die etwa 1 µm grossen Organellen wurden 1973 zum ersten Mal beschrieben 4 In elektronenmikroskopischen Praparaten erscheinen Hydrogenosomen als spharische membrangebundene elektronendichte Organellen 5 6 7 Inhaltsverzeichnis 1 Abstammung und Systematik 2 Physiologie 3 Siehe auch 4 EinzelnachweiseAbstammung und Systematik BearbeitenAlle Hydrogenosomen stammen wahrscheinlich von einem Mitochondrium ab Dabei ging in fast allen Fallen das Genom inklusive der Ribosomen verloren Nur in den Hydrogenosomen des Wimpertierchens Nyctotherus ovalis ist noch ein kleines Genom mit Ribosomen vorhanden Es stellt demnach eine Zwischenform Missing Link in der Evolution von Mitochondrium zu Hydrogenosom dar 8 9 Die beiden Organellen zeigen verschiedene Ubereinstimmungen Sie sind von zwei Membranen umgeben produzieren Adenosintriphosphat ATP treten in vielen Kopien auf und teilen sich ohne Synchronisation wahrend des gesamten Zellzyklus Zusammen mit den Mitosomen werden Mitochondrien und Hydrogenosomen als mitochondrienverwandte Organellen englisch mitochondrion related organelles MROs klassifiziert Zu diesen gehoren auch die anaeroben und DNA freien Organellen von Henneguya salminicola alias H zschokkei Myxozoa 10 11 12 Physiologie Bearbeiten nbsp Modell zur ATP Synthese in Hydrogenosomen 13 Abkurzung CoA Coenzym AIm Gegensatz zu den Mitochondrien fehlt den Hydrogenosomen ein eigenes Genom Ribosomen Ausnahme N ovalis Atmungskette Cytochrome FoF1 ATPase Citratzyklus oxidative Phosphorylierung und Cardiolipin 14 Wahrend Mitochondrien ausschliesslich eine aerobe Respiration betreiben ermoglichen Hydrogenosomen Garung unter anaeroben und aeroben Bedingungen Abb 1 Erstes Substrat fur die Substratkettenphosphorylierung aus der ATP hervorgeht ist Pyruvat das Endprodukt der im Cytosol stattfindenden Glycolyse Die Phosphorylierung von Adenosindiphosphat ADP zu ATP wird durch die Succinyl CoA Synthetase katalysiert Zu den Nebenprodukten der ATP Synthese gehoren unter anaeroben Bedingungen Acetat und Wasserstoff der fur die Hydrogenosomen namensgebend ist Unter aeroben Bedingungen entsteht statt Wasserstoff wahrscheinlich Wasserstoffperoxid Siehe auch BearbeitenMitochondrium Mitosom OrganelleEinzelnachweise Bearbeiten Robert J Gruninger Anil K Puniya Tony M Callaghan Joan E Edwards Noha Youssef Anaerobic fungi phylum Neocallimastigomycota advances in understanding their taxonomy life cycle ecology role and biotechnological potential In FEMS Microbiology Ecology Band 90 Nr 1 Oktober 2014 S 1 17 doi 10 1111 1574 6941 12383 Andy Coghaln Zoologger The mud creature that lives without oxygen auf NewScientist vom 7 April 2010 Roberto Danovaro et al The first metazoa living in permanently anoxic conditions in BMC Biology Band 8 Nr 30 6 April 2010 doi 10 1186 1741 7007 8 30 D G Lindmark M Muller Hydrogenosome a cytoplasmic organelle of the anaerobic flagellateTritrichomonas foetus and its role in pyruvate metabolism In Journal of Biological Chemistry Band 248 1973 S 7724 7728 Michael Mielewczik Heinz Mehlhorn Saleh Al Quraishy E Grabensteiner M Hess Transmission electron microscopic studies of stages of Histomonas meleagridis from clonal cultures In Parasitology Research Band 103 Nr 4 1 September 2008 ISSN 0932 0113 S 745 doi 10 1007 s00436 008 1009 1 springer com abgerufen am 5 Mai 2018 Eugene H Johnson Jeffrey J Windsor C Graham Clark Emerging from Obscurity Biological Clinical and Diagnostic Aspects of Dientamoeba fragilis In Clinical Microbiology Reviews Band 17 Nr 3 1 Juli 2004 ISSN 0893 8512 S 553 570 doi 10 1128 CMR 17 3 553 570 2004 PMID 15258093 PMC 452553 freier Volltext asm org abgerufen am 5 Mai 2018 Marlene Benchimol Cezar Antonio Elias Wanderley De Souza Tritrichomonas foetus Ultrastructural localization of calcium in the plasma membrane and in the hydrogenosome In Experimental Parasitology Band 54 Nr 3 Dezember 1982 ISSN 0014 4894 S 277 284 doi 10 1016 0014 4894 82 90036 4 Brigitte Boxma Rob M de Graaf Georg W M van der Staay Theo A van Alen Guenola Ricard Toni Gabaldon Angela H A M van Hoek Seung Yeo Moon van der Staay Werner J H Koopman Jaap J van Hellemond Aloysius G M Tielens Thorsten Friedrich Marten Veenhuis Martijn A Huynen Johannes H P Hackstein An anaerobic mitochondrion that produces hydrogen In Nature Band 434 Nr 7029 3 Februar 2005 S 74 79 doi 10 1038 nature03343 A Akhmanova F Voncken T van Alen et al A hydrogenosome with a genome In Nature 396 Jahrgang Nr 6711 Dezember 1998 S 527 528 doi 10 1038 25023 PMID 9859986 Jan Osterkamp Erstes Tier ohne Atmung und Mitochondrien auf Spektrum de vom 25 Februar 2020 Siehe auch H nuesslini Pfauen Lippfisch Bedrohungen H tunisiensis Tel Aviv University researchers discover unique non oxygen breathing animal auf EurekAlert vom 25 Februar 2020 M Muller D G Lindmark Respiration of hydrogenosomes of Tritrichomonas foetus II Effect of CoA on pyruvate oxidation In Journal of Biological Chemistry Band 253 Nr 4 25 Januar 1978 S 1215 1218 Online abgerufen am 14 September 2010 Marlene Benchimol Flavio Engelke Hydrogenosome behavior during the cell cycle in Tritrichomonas foetus In Biology of the Cell Band 95 Nr 5 Juni 2003 S 283 293 doi 10 1016 S0248 4900 03 00060 1 Abgerufen von https de wikipedia org w index php title Hydrogenosom amp oldid 231594223