Mitokondrielt DNA: hvad det er, og hvad er dets egenskaber og funktioner

Når vi taler om det menneskelige genom, tænker vi normalt på DNA-sekvensen indeholdt i de 23 par kromosomer i kernen af ​​hver diploid human celle. Vi tager ikke helt fejl, da det er denne genetiske information, der definerer os både som art og som individuelle entiteter.

Alligevel er det fascinerende at lære, at vi har 300 gange flere gener fra mikrober inde i vores kroppe, end vi har fra vores eget DNA. Dette tal retfærdiggøres af sig selv blot ved at sige følgende: vi har 100 gange flere mikroorganismer end celler egne i kroppen, det vil sige cirka 100 milliarder bakterier, der lever inde i vores krop og om ham.

Ud over bakteriel symbiose er der en lille del af DNA i cellerne i vores krop, som "ikke svarer til os" i sin helhed. Vi taler om mitokondrielt DNA, en dobbeltstreng af genetisk materiale uden for vores genom. Fordyb dig med os i denne fascinerende rejse gennem mitokondrie-DNA, da vi forsikrer dig om, at vi vil ryste fundamentet for genetiske forforståelser i de følgende linjer.

• Relateret artikel: "Mitokondrier: hvad de er, egenskaber og funktioner"

Mitokondrielt DNA: den fremmede genetiske struktur

Vi går direkte ind i sagen, for over for et så mærkeligt fænomen har vi meget jord at dække og begrænset plads. Mitokondrielt DNA er defineret som det genetiske materiale, der findes i mitokondrierne, det vil sige organellerne, der leverer energi til cellen til dens vitale processer.

Vi kan sige, at denne genetiske information er "kromosomet" i mitokondrierne. DNA inde i den menneskelige celle, men uden for kernen, mærkeligt koncept, ikke? Alligevel er denne struktur meget forskellig fra det "X", der kommer til at tænke på, når vi taler om menneskelige kromosomer, da vi er foran en lille og cirkulær dobbeltstreng af DNA, meget enklere og mere grundlæggende end den genetiske organisation, der er til stede i kernen af celle.

For at vække din appetit viser vi nedenfor en række af forskelle mellem mitokondrie- og nuklear DNA, der sætter den meget klare afstand mellem de to i perspektiv:

• Inden for mitokondriegenomet er der 37 gener sammenlignet med 20.000-25.000 gener i humant nuklear kromosomalt DNA.
• Dette oversættes til omkring 16.500 mitokondrielle basepar eller deromkring, mens menneskeligt DNA udgør omkring 3,2 milliarder basepar.
• Denne dobbelte cirkulære streng af mitokondrielt DNA koder for en række proteiner, der er unikke for organellen, mens den nukleare har mange flere funktioner.

Som vi kan se, står vi over for to strukturer, der ligner vand og olie. Efter denne parallelisme har disse to sidste kun det til fælles at være en væske, ligesom de kæder, der vedrører os her. de deler kun deres mest basale struktur: nukleotiderne, der udgør DNA og den mest basale struktur (som er universel).

Mitokondriel DNA-struktur

Når vi har sat i perspektiv, hvad mitokondrielt DNA er, og hvordan det adskiller sig fra menneske, er det tid til at bruge et mikroskop til at dissekere delene af denne nysgerrige struktur.

Først og fremmest understreger vi igen det mitokondrielle genom Den er sammensat af en dobbeltstreng af DNA, som er lukket om sig selv på en cirkulær måde. (som en slange, der bider i halen). Begge kæder får et særligt navn og behandling, da de har forskellige egenskaber.

For eksempel har H (tung) kæden en højere sedimentationskoefficient end L (let), en værdi, der Dette er i overensstemmelse med det faktum, at de kodende sekvenser for 28 af de 37 gener findes i dette segment. totaler. Vi ønsker heller ikke at gøre dette rum til en avanceret genetikklasse, så vi opsummerer funktionerne af de sekvenser, der er til stede i dette DNA på den pæneste måde som muligt. Den genetiske information af mitokondrierne koder for følgende forbindelser:

• 2 Ribosomale RNA'er: RNA-molekyler, der er en del af ribosomer, som også kan findes i mitokondrier.
• 22 transfer RNA'er: afgørende for proteinsyntese i mitokondrierne.
• 13 strukturelle gener, som koder for forskellige underenheder af enzymkomplekserne i det oxidative phosphoryleringssystem.

Som vi kan se, mitokondrier er en organel, der til en vis grad står for sig selv, da den indeholder ribosomer indeniog kan derfor syntetisere proteiner autonomt. Igen understreger vi udtrykket "til en vis grad", da menneskelige mitokondrier indeholder omkring 1.500 proteiner, hvoraf kun 13 er kodet i selve mitokondrielle DNA.

De fleste af proteinerne i mitokondrier kommer således fra den genetiske information, der er kodet i nuklear DNA (kromosomer). af mennesket i dette tilfælde), da de syntetiseres i ribosomerne i cytosolen (cellemediet), og derefter tager organellen dem for sig selv.

• Du kan være interesseret i: "Forskelle mellem DNA og RNA"

vigtigste funktioner

Når vi har sammenlignet mitokondrielt DNA med nuklear DNA hos mennesker og har gennemgået dets struktur, Næste logiske stop er at opdage, hvilke egenskaber der definerer denne struktur ud over dens sammensætning kemi. Gå efter det.

1. polyplasmi

Der er flere kopier af dette DNA i mitokondrierne, da denne kæde af genetisk information normalt er forbundet med proteiner i organellen, der danner en struktur kaldet "nukleoid". For at give os en idé, der er op til omkring 10 nukleoider pr. mitokondrier, hvilket oversættes til omkring 10.000 kopier af mitokondrielt DNA pr. celle.

2. moderens arv

Det er fascinerende at lære, at mitokondrie-DNA, der er til stede i hver af disse organeller i hele vores kroppe, udelukkende arves fra moderen. Dette er tilfældet, fordi, når man kommer ind i ægløsningen, spermatozoen gennemgår delvis nedbrydning, hvor den mister halen og mitokondrierne. Når vi kender denne kendsgerning, ved vi, at denne isolerede genetiske information er yderst nyttig, når det kommer til at udlede relationer i levende væsener.

3. høj valutakurs

Mitokondrielt DNA er på "fuld frontlinje", da det er meget tæt på vejrtrækningsmaskineriet celle, som giver anledning til de frygtede frie radikaler, forbindelser der kan beskadige DNA med visse interaktioner bestemt. Således denne meget specielle struktur har en række komplekse reparationsmaskiner, herunder forskellige former for rekombination.

På grund af denne kontinuerlige ændring og transformation anslås det, at mitokondrielt DNA har en mutationshastighed op til 10 gange højere end DNA's. Nuklear DNA, selvfølgelig, en mekanisme for udvikling meget hurtigere end hvad vi er vant til at se i væsenernes verden i live.

Hvor kommer mitokondrie-DNA fra?

For at afslutte denne rundvisning af den "fremmede" genetiske information, der findes i vores celler, kan vi understrege, at teorien om fremkomsten af ​​dette DNA mildest talt er nysgerrig.

Ifølge forskellige eksperter var mitokondrierne (for omkring 2.000 millioner år siden) en fritlevende aerob bakterie. På et tidspunkt opslugte en anaerob celle med kerne denne eubakterie og integrerede den i dens cytosol. Et symbiotisk forhold ville således blive etableret baseret på en mekanisme kaldet endocytose.

Det er klart, at i løbet af evolutionen ville denne tidlige bakterie miste mange af sine gener undervejs indtil blive de mitokondrier, som vi kender i dag, som ville ende med at blive integreret i kerne-DNA'et celle. Denne teori er bredt understøttet, da mitokondrielt DNA deler forskellige funktioner med genomet af prokaryote mikroorganismer.

mitokondrier Det er organellen, der har ansvaret for at generere det meste af den kemiske energi, der er nødvendig for at aktivere cellens biokemiske reaktioner., så uden det ville livet, som vi kender det i dag, være totalt umuligt. Når man bliver lidt metafysisk på denne sidste tone, er det fascinerende at tænke på, at et faktum så anekdotisk som et mikroorganisme spiser en anden kan have udløst den nuværende eksplosion af liv, blandt hvilke er vores arter.

Resumé

Som vi har lovet dig i begyndelsen, har vi i disse linjer sat begrebet genom i perspektiv inde i menneskekroppen, inklusive livets oprindelse og hvad der kunne have ført os til dette punkt evolutionær.

Alligevel er brugen af ​​denne viden ikke kun formodede. Mitokondrielt DNA gør det muligt at udlede slægtskabsforhold blandt medlemmerne af en population af levende væsener, og at kende disse data er afgørende for at kunne implementere bevaringsplaner i arten. Derudover er der forskellige mitokondrielle sygdomme forbundet med mutationer i dette DNA, så at vide, at det er det første skridt at tackle dem.

Bibliografiske referencer:

• Mitochondrial DNA, National Genome Research Institute (NIH). Afhentet den 16. oktober i https://www.genome.gov/es/genetics-glossary/ADN-mitocondrial
• Alberts, B., & Bray, D. (2006). Introduktion til cellebiologi. Pan American Medical Ed.
• Mitokondrier, National Genome Research Institute (NIH). Afhentet den 16. oktober i https://www.genome.gov/es/genetics-glossary/Mitocondria#:~:text=Las%20mitocondrias%20son%20los%20org%C3%A1nulos, adenosin%20%20triphosphat%20(ATP).
• Montoya, J., & Attardi, G. (1986). humant mitokondrie-DNA. Undersøgelse og Videnskab, 118, 60-69.
• En celle inde i din celle: genotypia.com. Afhentet den 16. oktober i https://genotipia.com/mitocondria/