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Origin of Mitochondria and Hydrogenosomes
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读书的时候看的一本书，里面很多内容给我了我很大帮助，今天分享一下  Origin of Mitochondria and Hydrogenosomes.jpg William F. Martin Miklós Müller (Editors) Origin of Mitochondria and Hydrogenosomes 1 The Road to Hydrogenosomes MIKLóS MüLLER . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1.2 The Story . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 1.3 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 2 Mitochondria: Key to Complexity NICK LANE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 2.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 2.2 Size . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 2.3 Compartments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 2.4 Dynamics of Gene Gain and Gene Loss in Bacteria . . . . . . . . . . . . . . . 17 2.5 ATP Regulation of Bacterial Replication . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 2.6 Redox Poise Across Bioenergetic Membranes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 2.7 Allometric Scaling of Metabolic Rate and Complexity . . . . . . . . . . . . . 29 2.8 Conclusions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 3 Origin, Function, and Transmission of Mitochondria CAROL A. ALLEN, MARK VAN DER GIEZEN, JOHN F. ALLEN . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 3.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 3.2 Origins of Mitochondria . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40 3.3 Mitochondrial Genomes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43 3.4 The Mitochondrial Theory of Ageing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 3.5 Why Are There Genes in Mitochondria? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47 3.6 Co-location of Gene and Gene Product Permits Redox Regulation of Gene Expression . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 3.7 Maternal Inheritance of Mitochondria . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 3.8 Conclusions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53 4 Mitochondria and Their Host: Morphology to Molecular Phylogeny JAN SAPP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57 4.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57 4.2 Alternative Visions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57 4.3 Before the Word . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 4.4 Les Symbiotes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 4.5 Symbionticism and the Origin of Species . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 4.6 Against the Current . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 4.7 Infective Heredity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 4.8 The Tipping Point . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67 4.9 The Birth of Bacterial Phylogenetics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69 4.10 Just-So Stories . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 4.11 Kingdom Come, Kingdom Go . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71 4.12 A Chimeric Paradigm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74 4.13 Recapitulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78 5 Anaerobic Mitochondria: Properties and Origins ALOYSIUS G.M. TIELENS, JAAP J. VAN HELLEMOND . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85 5.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85 5.2 Possible Variants in Anaerobic Metabolism . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86 5.3 Cytosolic Adaptations to an Anaerobic Energy Metabolism . . . . . . . . 88 5.4 Anaerobically Functioning ATP-Generating Organelles . . . . . . . . . . . 89 5.5 Energy Metabolism in Anaerobically Functioning Mitochondria . . . . 90 5.6 Adaptations in Electron-Transport Chains in Anaerobic Mitochondria . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95 5.7 Structural Aspects of Anaerobically Functioning Electron- Transport Chains . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96 5.8 Evolutionary Origin of Anaerobic Mitochondria . . . . . . . . . . . . . . . . . 97 5.9 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100 6 Iron–Sulfur Proteins and Iron–Sulfur Cluster Assembly in Organisms with Hydrogenosomes and Mitosomes JAN TACHEZY, PAVEL DOLEZ ˇAL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105 6.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105 6.2 Mitochondrion-Related Organelles in “Amitochondriate” Eukaryotes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106 6.2.1 Hydrogenosomes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107 6.2.2 Mitosomes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108 6.3 Iron–Sulfur Cluster, an Ancient Indispensable Prosthetic Group . . . . 109 6.4 Iron–Sulfur Proteins in Mitochondria and Other Cell Compartments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109 6.5 Iron–Sulfur Proteins in Organisms Harboring Hydrogenosomes and Mitosomes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110 6.6 Iron–Sulfur Cluster Assembly Machineries . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116 6.6.1 Iron–Sulfur Cluster Assembly in Saccharomyces cerevisiae . . . 116 6.6.2 Trichomonas vaginalis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118 6.6.3 Giardia intestinalis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120 6.6.4 Cryptosporidium parvum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121 6.6.5 Microsporidia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122 6.6.6 Entamoeba histolytica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122 6.7 Iron–Sulfur Cluster Biosynthesis and the Evolution of Mitochondria . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127 7 Hydrogenosomes (and Related Organelles, Either) Are Not the Same JOHANNES H.P. HACKSTEIN, JOACHIM TJADEN, WERNER KOOPMAN, MARTIJN HUYNEN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135 7.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135 7.2 Hydrogenosomes and Mitochondrial-Remnant Organelles Evolved Repeatedly: Evidence from ADP/ATP Carriers . . . . . . . . . . . . 139 7.3 Functional Differences Between Mitochondrial and Alternative ADP/ATP Transporters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142 7.4 Evolutionary Tinkering in the Evolution of Hydrogenosomes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144 7.4.1 Hydrogenosomes of Trichomonas vaginalis . . . . . . . . . . . . . . . 144 7.4.2 Hydrogenosomes of Anaerobic Chytrids: an Alternative Way to Adapt to Anaerobic Environments . . . . . . . . . . . . . . . . 146 7.4.3 Hydrogenosomes of Anaerobic Ciliates: At Least One Appears to Be a Missing Link . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149 7.5 Why an [Fe]-Only Hydrogenase? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152 7.6 Conclusions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154 8 The Chimaeric Origin of Mitochondria: Photosynthetic Cell Enslavement, Gene-Transfer Pressure, and Compartmentation Efficiency THOMAS CAVALIER-SMITH . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161 8.1 Key Early Ideas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162 8.2 The Host Was a Protoeukaryote Not an Archaebacterium . . . . . . . . . 166 8.3 Was the Slave Initially Photosynthetic? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 168 8.4 Three Phases of α-proteobacterial Enslavement . . . . . . . . . . . . . . . . . . 169 8.5 Did Syntrophy or Endosymbiosis Precede Enslavement? . . . . . . . . . . 173 8.6 The Chimaeric Origin of Mitochondrial Protein Import and Targeting . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 176 8.7 Stage 2: Recovery from Massive Organelle–Host Gene Transfer . . . . . 180 8.8 Mitochondrial Diversification . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 185 8.9 Conceptual Aspects of Megaevolution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 185 8.10 Relative Genomic Contributions of the Two Partners . . . . . . . . . . . . . 188 8.11 Genic Scale, Tempo, and Timing of Mitochondrial Enslavement and Eukaryote Origin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 192 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 195 9 Constantin Merezhkowsky and the Endokaryotic Hypothesis VICTOR V. EMELYANOV . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 201 9.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 202 9.2 Modern Hypotheses of Eukaryotic Origin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 203 9.2.1 Universal Tree and Concept of Archezoa . . . . . . . . . . . . . . . . . 203 9.2.2 Phylogenetic Analysis and Lateral Gene Transfer . . . . . . . . . . . 207 9.2.3 Canonical Pattern of Mitochondrial Ancestry for Eukaryotic Genes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 209 9.3 Chimeric Nature of a Pro-eukaryote . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 213 9.3.1 Energy Metabolism of Eukaryotes and the Hydrogen Hypothesis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 213 9.3.2 Non-mitochondrial Origin of Eukaryotic Glycolysis . . . . . . . . 215 9.3.3 Application of the Syntrophy Principle to Fusion Event . . . . . 222 9.4 Mitochondrial Origin and Eukaryogenesis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 224 9.4.1 Common Ancestry of Rickettsiae and Mitochondria . . . . . . . . 224 9.4.2 First Steps Towards Organelle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 224 9.4.3 Origin of the True Eukaryote . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 227 9.4.4 Secondarily Amitochondriate Eukaryotes . . . . . . . . . . . . . . . . . 230 9.4.5 A View of Eukaryogenesis From Geological, Ecological, and Bioenergetic Perspectives . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 231 9.5 Conclusions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 232 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 233 10 The Diversity of Mitochondrion-Related Organelles Amongst Eukaryotic Microbes MARIA JOSé BARBERà, IÑAKI RUIZ-TRILLO, JESSICA LEIGH, LAURA A. HUG, ANDREW J. ROGER . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 239 10.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 239 10.1.1 The Origin of Mitochondria – the Symbiont . . . . . . . . . . . . . . . 241 10.1.2 The Host: the Rise and Decline of the Archezoa Hypothesis . . 243 10.2 Diversity of Anaerobic Protists with Mitochondrion-Related Organelles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 247 10.2.1 Parabasalids . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 248 10.2.2 Chytrid Fungi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 253 10.2.3 Anaerobic Ciliates . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 255 10.2.4 Diplomonads . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 256 10.2.5 Entamoeba and Pelobionts (Archamoebae) . . . . . . . . . . . . . . . 258 10.2.6 Microsporidia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 260 10.2.7 Cryptosporidium (Apicomplexa) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 262 10.2.8 Blastocystis hominis (Heterokonts/Stramenopiles) . . . . . . . . . . 264 10.2.9 Other Organisms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 264 10.3 The Origins of Mitochondria, Mitosomes and Hydrogenosomes . . . . 265 10.4 Concluding Remarks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 268 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 268 11 Mitosomes of Parasitic Protozoa: Biology and Evolutionary Significance JORGE TOVAR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 277 11.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 277 11.2 Discovery of Mitosomes: a Brief History . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 278 11.2.1 Entamoeba histolytica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 279 11.2.2 Trachipleistophora hominis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 280 11.2.3 Giardia intestinalis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 280 11.2.4 Cryptosporidium parvum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 281 11.2.5 Blastocystis hominis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 281 11.3 Mitosome Biology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 281 11.3.1 Morphology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 282 11.3.2 Organelle Biochemistry and Protein Complement . . . . . . . . . . 282 11.3.3 Iron–Sulphur Cluster Biosynthesis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 283 11.3.4 Molecular Chaperones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 284 11.3.5 Adenine Nucleotide Transporters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 285 11.3.6 Electron Transport . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 285 11.3.7 Other Putative Organellar Functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 286 11.3.8 Mitosome Biogenesis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 287 11.4 Protein Import . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 287 11.4.1 Presequence-Dependent Import . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 287 11.4.2 Presequence-Independent Import . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 289 11.4.3 Protein Translocases . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 290 11.4.4 Organelle Division and Inheritance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 291 11.5 Evolutionary Considerations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 291 11.6 Conclusions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 294 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 295 Index . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 301 [ Last edited by 1949stone on 2013-7-1 at 09:52 ] |
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大剑Jade4楼
2013-07-02 14:57
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大剑Jade5楼
2013-07-02 15:01
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joux196楼
2013-08-15 23:15
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凌波丽7楼
2013-08-17 01:38
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2013-09-13 18:41
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温州小蛇9楼
2014-07-21 14:35
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月月大可11楼
2015-11-13 23:54
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鲁冰花语12楼
2016-12-02 10:08
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鲁冰花语13楼
2016-12-02 10:09
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an020814楼
2019-06-18 15:13
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