Mitochondriální DNA: co to je a jaké jsou její vlastnosti a funkce

Když mluvíme o lidském genomu, obvykle máme na mysli sekvenci DNA obsaženou ve 23 párech chromozomů v jádře každé diploidní lidské buňky. Úplně se nemýlíme, protože právě tato genetická informace nás definuje jako druh i jako jednotlivé entity.

Přesto je fascinující zjistit, že máme v těle 300krát více genů z mikrobů než z naší vlastní DNA. Toto číslo je samo o sobě ospravedlněno pouze tím, že říkáme: máme 100krát více mikroorganismů než buněk vlastní v těle, tedy přibližně 100 miliard bakterií žijících uvnitř našeho těla a o něm.

Kromě bakteriální symbiózy existuje v buňkách našeho těla malá část DNA, která nám ve své celistvosti „neodpovídá“. Mluvíme o mitochondriální DNA, dvojitý řetězec genetického materiálu vně našeho genomu. Ponořte se s námi do této fascinující cesty mitochondriální DNA, protože vás ujišťujeme, že v následujících řádcích otřeseme základy genetických předsudků.

• Související článek: "Mitochondrie: co jsou, vlastnosti a funkce"

Mitochondriální DNA: cizí genetická struktura

Jdeme přímo do věci, protože tváří v tvář tak zvláštnímu jevu máme hodně půdy k pokrytí a omezený prostor. Mitochondriální DNA je definována jako genetický materiál přítomný v mitochondriích, tedy organely, které dodávají buňce energii pro její životně důležité procesy.

Mohli bychom říci, že tato genetická informace je „chromozomem“ mitochondrií. DNA uvnitř lidské buňky, ale mimo jádro, zvláštní koncept, že? I tak je tato struktura velmi odlišná od „X“, která nás napadne, když mluvíme o lidských chromozomech, protože jsme před malým a kruhovým dvojvláknem DNA, mnohem jednodušší a základnější než genetická organizace přítomná v jádře buňka.

Abychom povzbudili vaši chuť k jídlu, uvádíme níže řadu rozdíly mezi mitochondriální a jadernou DNA, které dávají do perspektivy velmi jasnou vzdálenost mezi nimi:

• V mitochondriálním genomu je 37 genů ve srovnání s 20 000-25 000 geny v lidské jaderné chromozomální DNA.
• To znamená přibližně 16 500 mitochondriálních párů bází, zatímco lidská DNA tvoří asi 3,2 miliardy párů bází.
• Tento dvojitý kruhový řetězec mitochondriální DNA kóduje řadu proteinů jedinečných pro organelu, zatímco ten jaderný má mnohem více funkcí.

Jak vidíme, stojíme před dvěma strukturami, které jsou jako voda a olej. Po tomto paralelismu mají tyto dva společné pouze to, že jsou tekutinou, jako jsou řetězce, které se nás zde týkají. sdílejí pouze svou nejzákladnější strukturu: nukleotidy, které tvoří DNA a nejzákladnější strukturu (což jsou univerzální).

Struktura mitochondriální DNA

Jakmile jsme uvedli do perspektivy, co je mitochondriální DNA a jak se liší od člověče, je čas použít mikroskop k pitvě částí tohoto zvědavce struktura.

Nejprve znovu zdůrazňujeme, že mitochondriální genom Skládá se z dvojitého vlákna DNA, které je uzavřeno na sobě kruhovým způsobem. (jako když si had kousne ocas). Oba řetězce dostávají zvláštní název a zacházení, protože mají různé vlastnosti.

Například H (těžký) řetězec má vyšší sedimentační koeficient než L (lehký), což je hodnota, která To je v souladu se skutečností, že v tomto segmentu se nacházejí kódující sekvence 28 z 37 genů. součty. Také nechceme tento prostor proměnit v pokročilou třídu genetiky, takže shrneme funkce sekvencí přítomných v této DNA tím nejhezčím možným způsobem. Genetická informace mitochondrií kóduje následující sloučeniny:

• 2 Ribozomální RNA: Molekuly RNA, které jsou součástí ribozomů, které lze také nalézt v mitochondriích.
• 22 transferové RNA: nezbytné pro syntézu proteinů v mitochondriích.
• 13 strukturních genů, které kódují různé podjednotky enzymových komplexů systému oxidativní fosforylace.

Jak můžeme vidět, mitochondrie je organela, která do určité míry stojí sama o sobě, protože uvnitř obsahuje ribozomya proto může autonomně syntetizovat proteiny. Opět zdůrazňujeme termín „do určité míry“, protože lidské mitochondrie obsahují asi 1500 proteinů, z nichž pouze 13 je kódováno v samotné mitochondriální DNA.

Většina proteinů v mitochondriích tedy pochází z genetické informace zakódované v jaderné DNA (chromozomech). v tomto případě člověka), protože jsou syntetizovány v ribozomech cytosolu (buněčné médium) a organela si je pak vezme pro sebe.

• Mohlo by vás zajímat: „Rozdíly mezi DNA a RNA“

nejdůležitější vlastnosti

Jakmile jsme porovnali mitochondriální DNA s jadernou DNA u lidí a přezkoumali její strukturu, další logickou zastávkou je zjistit, jaké vlastnosti definují tuto strukturu mimo její složení chemie. Jít na to.

1. polyplazmie

V mitochondriích existuje mnoho kopií této DNA, protože tento řetězec genetické informace je obvykle spojen s proteiny v organele, čímž vzniká struktura zvaná „nukleoid“. Abychom měli představu, v jedné mitochondrii je až asi 10 nukleoidů, což znamená asi 10 000 kopií mitochondriální DNA na buňku.

2. mateřské dědictví

Je fascinující zjistit, že mitochondriální DNA přítomná v každé z těchto organel v celém našem těle je zděděna výhradně od matky. Je tomu tak proto, že při vstupu do vajíčka spermie podstoupí částečnou degradaci, při které ztratí ocas a mitochondrie. S vědomím této skutečnosti víme, že tato izolovaná genetická informace je mimořádně užitečná, pokud jde o odvození vztahů u živých bytostí.

3. vysoký směnný kurz

Mitochondriální DNA je v „plné přední linii“, protože je velmi blízko dýchacímu aparátu buňky, což dává vzniknout obávaným volným radikálům, sloučeninám, které mohou určitými interakcemi poškodit DNA charakteristický. Tedy tato velmi zvláštní struktura má řadu složitých opravárenských strojů, včetně různých forem rekombinace.

V důsledku této neustálé změny a transformace se odhaduje, že mitochondriální DNA má rychlost mutací až 10krát vyšší než DNA. Jaderná DNA, samozřejmě, mechanismus evoluce mnohem rychlejší, než jaký jsme zvyklí vidět ve světě bytostí naživu.

Odkud pochází mitochondriální DNA?

Abychom uzavřeli tuto prohlídku „mimozemské“ genetické informace nalezené v našich buňkách, můžeme zdůraznit, že teorie vzniku této DNA je přinejmenším kuriózní.

Podle různých odborníků byla mitochondrie (asi před 2 000 miliony let) volně žijící aerobní bakterie.. V určitém okamžiku anaerobní buňka s jádry pohltila tuto eubakterii a integrovala ji do svého cytosolu. Vznikl by tak symbiotický vztah založený na mechanismu zvaném endocytóza.

Je zřejmé, že v průběhu evoluce by tato raná bakterie ztratila mnoho svých genů se staly mitochondriemi, které známe dnes a které by se nakonec integrovaly do jaderné DNA buňka. Tato teorie je široce podporována, protože mitochondriální DNA sdílí různé rysy s genomem prokaryotických mikroorganismů.

mitochondrie Je to organela, která má na starosti generování většiny chemické energie nezbytné k aktivaci biochemických reakcí buňky., takže bez něj by byl život, jak ho známe dnes, zcela nemožný. Trochu metafyzické v této závěrečné poznámce je fascinující myslet si, že skutečnost tak neoficiální jako mikroorganismus, který požírá jiný, může spustit současnou explozi života, mezi nimiž je i ten náš druh.

souhrn

Jak jsme vám slíbili na začátku, v těchto řádcích jsme uvedli koncept genomu na pravou míru uvnitř lidského těla, včetně původu života a toho, co nás k tomuto bodu mohlo přivést evoluční.

Využití těchto znalostí však nejsou pouze domněnky. Mitochondriální DNA umožňuje usuzovat na příbuzenské vztahy mezi členy populace živých bytostí a znalost těchto údajů je nezbytná pro realizaci plánů ochrany druhu. Kromě toho existují různé mitochondriální nemoci spojené s mutacemi v této DNA, takže vědět, že je to první krok k jejich řešení.

Bibliografické odkazy:

• Mitochondriální DNA, National Genome Research Institute (NIH). Sebráno 16. října v https://www.genome.gov/es/genetics-glossary/ADN-mitocondrial
• Alberts, B., & Bray, D. (2006). Úvod do buněčné biologie. Pan American Medical Ed.
• Mitochondrie, Národní ústav pro výzkum genomu (NIH). Sebráno 16. října v https://www.genome.gov/es/genetics-glossary/Mitocondria#:~:text=Las%20mitocondrias%20son%20los%20org%C3%A1nulos, adenosin%20%20trifosfát%20(ATP).
• Montoya, J., & Attardi, G. (1986). lidská mitochondriální DNA. Investigation and Science, 118, 60-69.
• Buňka uvnitř vaší buňky: genotypia.com. Sebráno 16. října v https://genotipia.com/mitocondria/