Митохондриална ДНК: какво представлява и какви са нейните характеристики и функции

Когато говорим за човешкия геном, обикновено мислим за ДНК последователността, съдържаща се в 23-те двойки хромозоми в ядрото на всяка диплоидна човешка клетка. Не грешим съвсем, тъй като именно тази генетична информация ни определя както като вид, така и като отделни единици.

Все пак е удивително да научим, че имаме 300 пъти повече гени от микроби в телата си, отколкото от собствената си ДНК. Тази цифра е оправдана сама по себе си само като се каже следното: имаме 100 пъти повече микроорганизми, отколкото клетки собствени в тялото, тоест приблизително 100 милиарда бактерии, живеещи в нашето тяло и за него.

Отвъд бактериалната симбиоза, има малка част от ДНК в клетките на нашето тяло, която „не отговаря на нас“ в своята цялост. Говорим за митохондриална ДНК, двойна верига от генетичен материал, външен за нашия геном. Потопете се с нас в това завладяващо пътешествие из митохондриалната ДНК, като ви уверяваме, че ще разклатим основите на генетичните предубеждения в следващите редове.

• Свързана статия: „Митохондриите: какво представляват, характеристики и функции“

Митохондриална ДНК: чуждата генетична структура

Преминаваме директно към въпроса, защото пред лицето на такова странно явление имаме много поле за разглеждане и ограничено пространство. Митохондриалната ДНК се определя като генетичният материал, присъстващ в митохондриите, тоест органелите, които осигуряват енергия на клетката за нейните жизнени процеси.

Можем да кажем, че тази генетична информация е "хромозомата" на митохондриите. ДНК вътре в човешката клетка, но извън ядрото, странна концепция, нали? Въпреки това тази структура е много различна от „Х“, което идва на ум, когато говорим за човешки хромозоми, тъй като ние сме преди малка и кръгла двойна верига на ДНК, много по-проста и по-основна от генетичната организация, присъстваща в ядрото на клетка.

За да възбудим апетита ви, показваме по-долу серия от разлики между митохондриална и ядрена ДНК, които поставят в перспектива много ясното разстояние между двете:

• В рамките на митохондриалния геном има 37 гена, в сравнение с 20 000-25 000 гена в човешката ядрена хромозомна ДНК.
• Това означава около 16 500 митохондриални базови двойки или така, докато човешката ДНК съставлява около 3,2 милиарда базови двойки.
• Тази двойна кръгова верига от митохондриална ДНК кодира серия от протеини, уникални за органела, докато ядрената има много повече функции.

Както виждаме, ние сме изправени пред две структури, които са като вода и масло. Следвайки този паралелизъм, тези две последни имат общо само това, че са течност, като веригите, които ни засягат тук. те споделят само най-основната си структура: нуклеотидите, които изграждат ДНК и най-основната структура (които са универсален).

Структура на митохондриална ДНК

След като поставим в перспектива какво представлява митохондриалната ДНК и как се различава от човек, време е да използваме микроскоп, за да разчленим частите на това любопитно структура.

На първо място, ние отново подчертаваме, че митохондриалният геном Състои се от двойна верига на ДНК, която е затворена върху себе си по кръгов начин. (като змия, захапала опашката си). И двете вериги получават специално име и отношение, тъй като представят различни характеристики.

Например веригата H (тежка) има по-висок коефициент на утаяване от L (лека), стойност, която Това е в съответствие с факта, че кодиращите последователности на 28 от 37-те гена се намират в този сегмент. общи суми. Също така не искаме да превърнем това пространство в клас по генетика за напреднали, така че обобщаваме функциите на последователностите, присъстващи в тази ДНК, по възможно най-добрия начин. Генетичната информация на митохондриите кодира следните съединения:

• 2 Рибозомни РНК: РНК молекули, които са част от рибозомите, които също могат да бъдат намерени в митохондриите.
• 22 трансферни РНК: от съществено значение за протеиновия синтез в митохондриите.
• 13 структурни гени, които кодират различни субединици на ензимните комплекси на системата за окислително фосфорилиране.

Както виждаме, митохондриите са органели, които стоят самостоятелно до известна степен, тъй като съдържат рибозоми вътреи следователно може да синтезира протеини автономно. Отново подчертаваме термина „до известна степен“, тъй като човешките митохондрии съдържат около 1500 протеина, от които само 13 са кодирани в самата митохондриална ДНК.

По този начин повечето протеини в митохондриите идват от генетичната информация, кодирана в ядрената ДНК (хромозоми). на човека в този случай), тъй като те се синтезират в рибозомите на цитозола (клетъчната среда) и след това органелата ги взема за себе си.

• Може да се интересувате от: "Разлики между ДНК и РНК"

най-важните характеристики

След като сравнихме митохондриалната ДНК с ядрената ДНК при хората и прегледахме нейната структура, Следващата логична спирка е да открием какви характеристики определят тази структура извън нейния състав химия. Направи го.

1. полиплазма

Има множество копия на тази ДНК в митохондриите, тъй като тази верига от генетична информация обикновено се свързва с протеини в органелата, образувайки структура, наречена "нуклеоид". За да ни даде идея, има до около 10 нуклеоида на митохондрия, което означава около 10 000 копия на митохондриална ДНК на клетка.

2. наследство по майчина линия

Удивително е да научим, че митохондриалната ДНК, присъстваща във всеки от тези органели в нашите тела, се наследява единствено от майката. Това е така, защото при навлизане в яйцеклетката, сперматозоидът претърпява частично разграждане, при което губи опашката и митохондриите. Знаейки този факт, ние знаем, че тази изолирана генетична информация е изключително полезна, когато става въпрос за извеждане на връзки в живите същества.

3. висок обменен курс

Митохондриалната ДНК е на „пълната предна линия“, тъй като е много близо до дихателните машини клетка, която поражда страховитите свободни радикали, съединения, които могат да увредят ДНК с определени взаимодействия специфичен. Така тази много специална структура разполага с различни сложни ремонтни машини, включително различни форми на рекомбинация.

Поради тази непрекъсната промяна и трансформация се смята, че митохондриалната ДНК има скорост на мутация до 10 пъти по-висока от тази на ДНК. Ядрената ДНК, разбира се, механизъм на еволюция, много по-бърз от това, което сме свикнали да виждаме в света на съществата жив.

Откъде идва митохондриалната ДНК?

За да завършим тази обиколка на „извънземната“ генетична информация, открита в нашите клетки, можем да подчертаем, че теорията за появата на тази ДНК е най-малкото любопитна.

Според различни експерти митохондриите (преди около 2000 милиона години) са били свободно живеещи аеробни бактерии. В един момент анаеробна ядрена клетка поглъща тази еубактерия, интегрирайки я в своя цитозол. По този начин ще се установи симбиотична връзка въз основа на механизъм, наречен ендоцитоза.

Ясно е, че в хода на еволюцията тази ранна бактерия ще загуби много от своите гени по пътя, докато се превърнат в митохондриите, които познаваме днес, които в крайна сметка ще бъдат интегрирани в ядрената ДНК на клетка. Тази теория е широко подкрепена, тъй като митохондриалната ДНК споделя различни характеристики с генома на прокариотните микроорганизми.

митохондриите Това е органела, която отговаря за генерирането на по-голямата част от химическата енергия, необходима за активиране на биохимичните реакции на клетката., така че без него животът, какъвто го познаваме днес, би бил напълно невъзможен. Като станем малко метафизични в тази последна бележка, очарователно е да си помислим, че факт, толкова анекдотичен, колкото микроорганизъм, който яде друг, може да е предизвикал сегашната експлозия на живота, сред които е и нашият видове.

Резюме

Както ви обещахме в началото, в тези редове поставихме концепцията за генома в перспектива вътре в човешкото тяло, включително произхода на живота и какво би могло да ни доведе до тази точка еволюционен.

Все пак употребите на това знание не са само предполагаеми. Митохондриална ДНК позволява да се направи извод за родствени връзки сред членовете на популация от живи същества и познаването на тези данни е от съществено значение, за да могат да се прилагат планове за опазване на вида. Освен това има различни митохондриални заболявания, свързани с мутации в тази ДНК, така че познаването на това е първата стъпка за справяне с тях.

Библиографски справки:

• Митохондриална ДНК, Национален институт за изследване на генома (NIH). Събрани на 16 октомври в https://www.genome.gov/es/genetics-glossary/ADN-mitocondrial
• Албъртс, Б. и Брей, Д. (2006). Въведение в клетъчната биология. Pan American Medical Ed.
• Митохондрии, Национален институт за изследване на генома (NIH). Събрани на 16 октомври в https://www.genome.gov/es/genetics-glossary/Mitocondria#:~:text=Las%20mitocondrias%20son%20los%20org%C3%A1nulos, аденозин%20%20трифосфат%20(АТР).
• Монтоя, Дж. и Атарди, Г. (1986). човешка митохондриална ДНК. Разследване и наука, 118, 60-69.
• Клетка във вашата клетка: genotypia.com. Събрани на 16 октомври в https://genotipia.com/mitocondria/