الحمض النووي للميتوكوندريا: ما هو ، وما هي خصائصه ووظائفه

عندما نتحدث عن الجينوم البشري ، عادة ما نفكر في تسلسل الحمض النووي الموجود في 23 زوجًا من الكروموسومات داخل نواة كل خلية بشرية ثنائية الصبغيات. نحن لسنا مخطئين تمامًا ، لأن هذه المعلومات الجينية هي التي تحددنا كنوع وككيانات فردية.

ومع ذلك ، من الرائع معرفة أن لدينا جينات من الميكروبات داخل أجسامنا تزيد بمقدار 300 مرة عما لدينا من حمضنا النووي. هذا الرقم يبرره في حد ذاته فقط بالقول التالي: لدينا كائنات دقيقة أكثر من الخلايا بمئة مرة في الجسم ، أي ما يقرب من 100 مليار بكتيريا تعيش داخل أجسامنا و عنه.

بالإضافة إلى التعايش البكتيري ، هناك جزء صغير من الحمض النووي داخل خلايا الجسم "لا يتوافق معنا" في مجمله. نحن نتحدث عن الحمض النووي للميتوكوندريا، خيط مزدوج من مادة وراثية خارج جينومنا. انغمس معنا في هذه الرحلة الرائعة عبر الحمض النووي للميتوكوندريا ، حيث نؤكد لك أننا سنهز أسس المفاهيم الجينية المسبقة في السطور التالية.

• مقالات لها صلة: "الميتوكوندريا: ما هي ، خصائصها ووظائفها"

الحمض النووي للميتوكوندريا: التركيب الجيني الأجنبي

نذهب مباشرة إلى الموضوع ، لأنه في مواجهة مثل هذه الظاهرة الغريبة ، لدينا الكثير من الأرض لتغطيتها ومساحة محدودة. يتم تعريف الحمض النووي للميتوكوندريا على أنه

المادة الوراثية الموجودة في الميتوكوندريا ، أي العضيات التي توفر الطاقة للخلية لعملياتها الحيوية.

يمكننا القول أن هذه المعلومات الجينية هي "كروموسوم" الميتوكوندريا. الحمض النووي داخل الخلية البشرية ولكن خارج النواة ، مفهوم غريب ، أليس كذلك؟ ومع ذلك ، فإن هذه البنية تختلف تمامًا عن "X" التي تتبادر إلى الذهن عندما نتحدث عن الكروموسومات البشرية ، نظرًا لأننا قبل خيط مزدوج صغير ودائري من الحمض النووي ، أبسط بكثير وأكثر أساسية من التنظيم الجيني الموجود في نواة خلية.

لإثارة شهيتك ، نعرض أدناه سلسلة من الاختلافات بين الحمض النووي للميتوكوندريا والنووي التي تضع في الاعتبار المسافة الواضحة جدًا بين الاثنين:

• يوجد في جينوم الميتوكوندريا 37 جينًا ، مقارنة بـ 20.000 إلى 25.000 جين في الحمض النووي للكروموسومات النووية البشرية.
• هذا يترجم إلى حوالي 16500 زوج من قواعد الميتوكوندريا أو نحو ذلك ، بينما يشكل الحمض النووي البشري حوالي 3.2 مليار زوج قاعدي.
• هذا الخيط الدائري المزدوج من الحمض النووي للميتوكوندريا يشفر سلسلة من البروتينات الفريدة للعضية ، في حين أن للنووي العديد من الوظائف.

كما نرى ، فإننا نواجه هيكلين يشبهان الماء والنفط. بعد هذا التوازي ، فإن هذين الأخيرين يشتركان فقط في كونهما مائعًا ، مثل السلاسل التي تهمنا هنا. إنهم يتشاركون فقط في أبسط بنيتهم ​​الأساسية: النيوكليوتيدات التي تشكل الحمض النووي والبنية الأساسية (وهي عالمي).

هيكل الحمض النووي للميتوكوندريا

بمجرد أن نضع في الاعتبار ماهية الحمض النووي للميتوكوندريا وكيف يختلف عن الإنسان ، حان الوقت لاستخدام المجهر لتشريح أجزاء هذا الغريب بناء.

بادئ ذي بدء ، نعيد التأكيد على أن جينوم الميتوكوندريا يتكون من خيط مزدوج من الحمض النووي ، مغلق على نفسه بطريقة دائرية. (مثل عض ثعبان ذيله). تتلقى كلتا السلسلتين اسمًا خاصًا وعلاجًا خاصًا ، نظرًا لخصائصهما المختلفة.

على سبيل المثال ، تحتوي السلسلة H (الثقيلة) على معامل ترسيب أعلى من L (خفيف) ، وهي قيمة يتوافق هذا مع حقيقة أن تسلسل 28 من 37 جينًا موجودة في هذا المقطع. المجاميع. لا نريد أيضًا تحويل هذه المساحة إلى فئة جينية متقدمة ، لذلك نلخص وظائف التسلسلات الموجودة في هذا الحمض النووي بأجمل طريقة ممكنة. تقوم المعلومات الجينية للميتوكوندريا بترميز المركبات التالية:

• 2 Ribosomal RNAs: جزيئات RNA التي هي جزء من الريبوسومات ، والتي يمكن أيضًا العثور عليها داخل الميتوكوندريا.
• 22 RNAs نقل: ضروري لتخليق البروتين داخل الميتوكوندريا.
• 13 جينًا هيكليًا ، والتي تقوم بتشفير وحدات فرعية مختلفة من مجمعات الإنزيم لنظام الفسفرة التأكسدي.

كما نرى، الميتوكوندريا هي عضية قائمة بذاتها إلى حد ما ، حيث تحتوي على الريبوسومات بداخلها، وبالتالي ، يمكن توليف البروتينات بشكل مستقل. مرة أخرى ، نؤكد على مصطلح "إلى حد معين" ، حيث تحتوي الميتوكوندريا البشرية على حوالي 1500 بروتين ، منها 13 فقط مشفرة في الحمض النووي للميتوكوندريا نفسه.

وبالتالي ، فإن معظم البروتينات في الميتوكوندريا تأتي من المعلومات الجينية المشفرة في الحمض النووي النووي (الكروموسومات). للإنسان في هذه الحالة) ، حيث يتم تصنيعها في ريبوسومات العصارة الخلوية (الوسط الخلوي) ثم تأخذها العضية لنفسها.

• قد تكون مهتمًا بـ: "الاختلافات بين DNA و RNA"

أهم الميزات

بمجرد مقارنة الحمض النووي للميتوكوندريا مع الحمض النووي في البشر ومراجعة هيكله ، فإن المحطة المنطقية التالية هي اكتشاف الخصائص التي تحدد هذه البنية خارج تكوينها كيمياء. أذهب خلفها.

1. polyplasmy

توجد نسخ متعددة من هذا الحمض النووي داخل الميتوكوندريا ، حيث ترتبط هذه السلسلة من المعلومات الجينية عادةً ببروتينات داخل العضية ، وتشكل بنية تسمى "نوكليويد". لإعطائنا فكرة ، يوجد ما يصل إلى 10 نيوكلييدات لكل ميتوكوندريا ، والتي تترجم إلى حوالي 10000 نسخة من الحمض النووي للميتوكوندريا لكل خلية.

2. وراثة الأم

إنه لأمر رائع أن نعلم أن الحمض النووي للميتوكوندريا الموجود في كل من هذه العضيات في جميع أنحاء أجسامنا موروث فقط من الأم. هذا لأنه عند دخول البويضة ، يتعرض الحيوان المنوي لتدهور جزئي يفقد فيه الذيل والميتوكوندريا. بمعرفة هذه الحقيقة ، نعلم أن هذه المعلومات الجينية المعزولة مفيدة للغاية عندما يتعلق الأمر باستنتاج العلاقات في الكائنات الحية.

3. سعر صرف مرتفع

الحمض النووي للميتوكوندريا موجود على "خط المواجهة الكامل" لأنه قريب جدًا من آلية التنفس الخلية ، التي تؤدي إلى ظهور الجذور الحرة المخيفة ، وهي مركبات يمكنها إتلاف الحمض النووي بتفاعلات معينة محدد. وهكذا ، هذا الهيكل الخاص جدا لديها مجموعة متنوعة من آلات الإصلاح المعقدة ، بما في ذلك أشكال مختلفة من إعادة التركيب.

بسبب هذا التغيير والتحول المستمر ، يقدر أن الحمض النووي للميتوكوندريا لديه معدل طفرة يصل إلى 10 مرات أعلى من الحمض النووي. الحمض النووي ، بالطبع ، آلية تطور أسرع بكثير مما اعتدنا على رؤيته في عالم الكائنات على قيد الحياة.

من أين يأتي الحمض النووي للميتوكوندريا؟

لإغلاق هذه الجولة من المعلومات الجينية "الغريبة" الموجودة في خلايانا ، يمكننا التأكيد على أن نظرية ظهور هذا الحمض النووي هي ، على أقل تقدير ، مثيرة للفضول.

وفقًا لخبراء مختلفين ، كانت الميتوكوندريا (منذ حوالي 2000 مليون سنة) بكتيريا هوائية حرة العيش.. في مرحلة ما ، اجتاحت خلية نواة لاهوائية هذه البكتيريا ، ودمجتها في عصارتها الخلوية. وبالتالي ، يمكن إنشاء علاقة تكافلية بناءً على آلية تسمى الالتقام الخلوي.

من الواضح أن هذه البكتيريا المبكرة ستفقد العديد من جيناتها على طول مسار التطور حتى تصبح الميتوكوندريا التي نعرفها اليوم ، والتي سينتهي بها الأمر إلى الاندماج في الحمض النووي لـ خلية. هذه النظرية مدعومة على نطاق واسع ، لأن الحمض النووي للميتوكوندريا يشترك في ميزات مختلفة مع جينوم الكائنات الحية الدقيقة بدائية النواة.

الميتوكوندريا إنها العضية المسؤولة عن توليد معظم الطاقة الكيميائية اللازمة لتنشيط التفاعلات الكيميائية الحيوية للخلية.، لذلك بدونها ، ستكون الحياة كما نعرفها اليوم مستحيلة تمامًا. بالحصول على القليل من الميتافيزيقيا في هذه الملاحظة الأخيرة ، من الرائع التفكير في أن حقيقة مثل الكائنات الحية الدقيقة التي تأكل كائنًا آخر قد تكون قد تسبب في الانفجار الحالي للحياة ، ومن بينها حياتنا صِنف.

ملخص

كما وعدناك في البداية ، في هذه السطور وضعنا مفهوم الجينوم في منظور داخل جسم الإنسان ، بما في ذلك أصل الحياة وما يمكن أن يقودنا إلى هذه النقطة تطوري.

ومع ذلك ، فإن استخدامات هذه المعرفة ليست مجرد تخمينية. الحمض النووي للميتوكوندريا يسمح باستنتاج علاقات القرابة بين أفراد مجموعة من الكائنات الحية ، ومعرفة هذه البيانات أمر ضروري لتكون قادرة على تنفيذ خطط الحفظ في الأنواع. بالإضافة إلى ذلك ، هناك العديد من أمراض الميتوكوندريا المرتبطة بالطفرات في هذا الحمض النووي ، لذا فإن معرفة أنها الخطوة الأولى لمعالجتها.

المراجع الببليوجرافية:

• الحمض النووي للميتوكوندريا ، المعهد القومي لبحوث الجينوم (NIH). تم جمعها في 16 أكتوبر في https://www.genome.gov/es/genetics-glossary/ADN-mitocondrial
• ألبرتس ، ب ، وبراي ، د. (2006). مقدمة في بيولوجيا الخلية. بان امريكان ميديكال اد.
• الميتوكوندريا ، المعهد القومي لبحوث الجينوم (NIH). تم جمعها في 16 أكتوبر في https://www.genome.gov/es/genetics-glossary/Mitocondria#:~:text=Las%20mitocondrias%20son%20los%20org%C3%A1nulos, الأدينوزين٪ 20٪ 20 تراي فوسفات 20٪ (ATP).
• مونتويا ، ج. ، وأتاردي ، ج. (1986). الحمض النووي البشري الميتوكوندريا. التحقيق والعلم، 118، 60-69.
• خلية داخل خليتك: genotypia.com. تم جمعها في 16 أكتوبر في https://genotipia.com/mitocondria/