Μιτοχονδριακό DNA: τι είναι και ποια είναι τα χαρακτηριστικά και οι λειτουργίες του

Όταν μιλάμε για το ανθρώπινο γονιδίωμα, συνήθως σκεφτόμαστε την αλληλουχία DNA που περιέχεται στα 23 ζεύγη χρωμοσωμάτων στον πυρήνα κάθε διπλοειδούς ανθρώπινου κυττάρου. Δεν κάνουμε εντελώς λάθος, αφού αυτή η γενετική πληροφορία είναι που μας καθορίζει τόσο ως είδος όσο και ως μεμονωμένες οντότητες.

Ωστόσο, είναι συναρπαστικό να μαθαίνουμε ότι έχουμε 300 φορές περισσότερα γονίδια από μικρόβια μέσα στο σώμα μας παρά από το δικό μας DNA. Αυτός ο αριθμός δικαιολογείται από μόνος του λέγοντας μόνο το εξής: έχουμε 100 φορές περισσότερους μικροοργανισμούς από κύτταρα δικά μας στο σώμα, δηλαδή περίπου 100 δισεκατομμύρια βακτήρια που ζουν μέσα στο σώμα μας και για αυτόν.

Πέρα από τη βακτηριακή συμβίωση, υπάρχει ένα μικρό τμήμα DNA μέσα στα κύτταρα του σώματός μας που «δεν μας αντιστοιχεί» στο σύνολό του. Μιλάμε για μιτοχονδριακό DNA, μια διπλή έλικα γενετικού υλικού έξω από το γονιδίωμά μας. Βυθιστείτε μαζί μας σε αυτό το συναρπαστικό ταξίδι μέσω του μιτοχονδριακού DNA, καθώς σας διαβεβαιώνουμε ότι θα κλονίσουμε τα θεμέλια των γενετικών προκαταλήψεων στις παρακάτω γραμμές.

instagram story viewer

Σχετικό άρθρο: "Μιτοχόνδρια: τι είναι, χαρακτηριστικά και λειτουργίες"

Μιτοχονδριακό DNA: η ξένη γενετική δομή

Μπαίνουμε κατευθείαν στο θέμα, γιατί μπροστά σε ένα τόσο περίεργο φαινόμενο, έχουμε πολύ έδαφος να καλύψουμε και περιορισμένο χώρο. Το μιτοχονδριακό DNA ορίζεται ως το γενετικό υλικό που υπάρχει στα μιτοχόνδρια, δηλαδή τα οργανίδια που παρέχουν ενέργεια στο κύτταρο για τις ζωτικές του διαδικασίες.

Θα μπορούσαμε να πούμε ότι αυτή η γενετική πληροφορία είναι «το χρωμόσωμα» των μιτοχονδρίων. DNA μέσα στο ανθρώπινο κύτταρο αλλά έξω από τον πυρήνα, περίεργη ιδέα, σωστά; Ακόμα κι έτσι, αυτή η δομή είναι πολύ διαφορετική από το "Χ" που έρχεται στο μυαλό όταν μιλάμε για ανθρώπινα χρωμοσώματα, καθώς είμαστε πριν από μια μικρή και κυκλική διπλή έλικα DNA, πολύ πιο απλή και βασική από τη γενετική οργάνωση που υπάρχει στον πυρήνα του κύτταρο.

Για να σας ανοίξουμε την όρεξη, σας παρουσιάζουμε παρακάτω μια σειρά από διαφορές μεταξύ μιτοχονδριακού και πυρηνικού DNA που έθεσαν σε προοπτική την πολύ σαφή απόσταση μεταξύ των δύο:

Μέσα στο μιτοχονδριακό γονιδίωμα υπάρχουν 37 γονίδια, σε σύγκριση με 20.000-25.000 γονίδια στο ανθρώπινο πυρηνικό χρωμοσωμικό DNA.
Αυτό μεταφράζεται σε περίπου 16.500 ζεύγη μιτοχονδριακών βάσεων περίπου, ενώ το ανθρώπινο DNA αποτελεί περίπου 3,2 δισεκατομμύρια ζεύγη βάσεων.
Αυτή η διπλή κυκλική αλυσίδα μιτοχονδριακού DNA κωδικοποιεί μια σειρά πρωτεϊνών μοναδικών για το οργανίδιο, ενώ η πυρηνική έχει πολλές περισσότερες λειτουργίες.

Όπως μπορούμε να δούμε, αντιμετωπίζουμε δύο δομές που είναι σαν το νερό και το λάδι. Ακολουθώντας αυτόν τον παραλληλισμό, αυτά τα δύο τελευταία έχουν μόνο κοινό το ότι είναι ένα ρευστό, όπως οι αλυσίδες που μας αφορούν εδώ. Μοιράζονται μόνο την πιο βασική δομή τους: τα νουκλεοτίδια που συνθέτουν το DNA και την πιο βασική δομή (που είναι Παγκόσμιος).

Δομή μιτοχονδριακού DNA

Αφού θέσουμε σε προοπτική τι είναι το μιτοχονδριακό DNA και πώς διαφέρει από το άνθρωπος, είναι καιρός να χρησιμοποιήσουμε ένα μικροσκόπιο για να ανατέμνουμε τα μέρη αυτού του περίεργου δομή.

Πρώτα από όλα, τονίζουμε ξανά ότι το μιτοχονδριακό γονιδίωμα Αποτελείται από μια διπλή έλικα DNA, η οποία είναι κλειστή στον εαυτό της με κυκλικό τρόπο. (σαν φίδι που δαγκώνει την ουρά του). Και οι δύο αλυσίδες λαμβάνουν ειδική ονομασία και μεταχείριση, καθώς παρουσιάζουν διαφορετικά χαρακτηριστικά.

Για παράδειγμα, η αλυσίδα H (βαριά) έχει υψηλότερο συντελεστή καθίζησης από την L (ελαφριά), μια τιμή που Αυτό είναι σύμφωνο με το γεγονός ότι οι κωδικοποιητικές αλληλουχίες των 28 από τα 37 γονίδια βρίσκονται σε αυτό το τμήμα. σύνολα. Επίσης, δεν θέλουμε να μετατρέψουμε αυτόν τον χώρο σε μια προηγμένη γενετική τάξη, επομένως συνοψίζουμε τις λειτουργίες των αλληλουχιών που υπάρχουν σε αυτό το DNA με τον καλύτερο δυνατό τρόπο. Οι γενετικές πληροφορίες των μιτοχονδρίων κωδικοποιούν τις ακόλουθες ενώσεις:

2 Ριβοσωμικά RNA: Μόρια RNA που αποτελούν μέρος των ριβοσωμάτων, τα οποία μπορούν επίσης να βρεθούν στα μιτοχόνδρια.
22 RNA μεταφοράς: απαραίτητα για τη σύνθεση πρωτεϊνών στα μιτοχόνδρια.
13 δομικά γονίδια, τα οποία κωδικοποιούν διαφορετικές υπομονάδες των ενζυμικών συμπλεγμάτων του συστήματος οξειδωτικής φωσφορυλίωσης.

Οπως μπορούμε να δούμε, Τα μιτοχόνδρια είναι ένα οργανίδιο που στέκεται μόνο του σε κάποιο βαθμό, καθώς περιέχει ριβοσώματα στο εσωτερικό τουκαι επομένως, μπορεί να συνθέσει πρωτεΐνες αυτόνομα. Και πάλι, τονίζουμε τον όρο «σε κάποιο βαθμό», καθώς τα ανθρώπινα μιτοχόνδρια περιέχουν περίπου 1.500 πρωτεΐνες, από τις οποίες μόνο οι 13 κωδικοποιούνται στο ίδιο το μιτοχονδριακό DNA.

Έτσι, οι περισσότερες από τις πρωτεΐνες στα μιτοχόνδρια προέρχονται από τη γενετική πληροφορία που κωδικοποιείται στο πυρηνικό DNA (χρωμοσώματα). του ανθρώπου σε αυτή την περίπτωση), αφού συντίθενται στα ριβοσώματα του κυτοσώματος (το κυτταρικό μέσο) και στη συνέχεια το οργανίδιο τα παίρνει για τον εαυτό του.

Μπορεί να σας ενδιαφέρει: "Διαφορές μεταξύ DNA και RNA"

πιο σημαντικά χαρακτηριστικά

Μόλις συγκρίνουμε το μιτοχονδριακό DNA με το πυρηνικό DNA στον άνθρωπο και έχουμε αναθεωρήσει τη δομή του, το Η επόμενη λογική στάση είναι να ανακαλύψουμε ποια χαρακτηριστικά καθορίζουν αυτή τη δομή πέρα από τη σύνθεσή της χημεία. Καν 'το.

1. πολυπλασμία

Υπάρχουν πολλά αντίγραφα αυτού του DNA μέσα στα μιτοχόνδρια, καθώς αυτή η αλυσίδα γενετικών πληροφοριών συνδέεται συνήθως με πρωτεΐνες μέσα στο οργανίδιο, σχηματίζοντας μια δομή που ονομάζεται «νουκλεοειδές». Για να μας δώσετε μια ιδέα, υπάρχουν έως και 10 περίπου νουκλεοειδή ανά μιτοχόνδρια, που μεταφράζεται σε περίπου 10.000 αντίγραφα μιτοχονδριακού DNA ανά κύτταρο.

2. μητρική κληρονομιά

Είναι συναρπαστικό να μαθαίνουμε ότι το μιτοχονδριακό DNA που υπάρχει σε καθένα από αυτά τα οργανίδια στο σώμα μας κληρονομείται αποκλειστικά από τη μητέρα. Αυτό συμβαίνει επειδή, κατά την είσοδο στο ωάριο, το σπερματοζωάριο υφίσταται μερική αποικοδόμηση κατά την οποία χάνει την ουρά και τα μιτοχόνδρια. Γνωρίζοντας αυτό το γεγονός, γνωρίζουμε ότι αυτή η μεμονωμένη γενετική πληροφορία είναι εξαιρετικά χρήσιμη όταν πρόκειται για συμπέρασμα σχέσεων σε ζωντανά όντα.

3. υψηλή συναλλαγματική ισοτιμία

Το μιτοχονδριακό DNA βρίσκεται στην «πλήρη πρώτη γραμμή» καθώς βρίσκεται πολύ κοντά στον αναπνευστικό μηχανισμό κύτταρο, το οποίο δημιουργεί τις επίφοβες ελεύθερες ρίζες, ενώσεις που μπορούν να βλάψουν το DNA με ορισμένες αλληλεπιδράσεις ειδικός. Έτσι, αυτή η πολύ ιδιαίτερη δομή έχει μια ποικιλία πολύπλοκων μηχανημάτων επισκευής, συμπεριλαμβανομένων διαφόρων μορφών ανασυνδυασμού.

Λόγω αυτής της συνεχούς αλλαγής και μετασχηματισμού, εκτιμάται ότι το μιτοχονδριακό DNA έχει ρυθμό μετάλλαξης έως και 10 φορές υψηλότερο από αυτό του DNA. Το πυρηνικό DNA, φυσικά, ένας μηχανισμός εξέλιξης πολύ πιο γρήγορος από αυτό που έχουμε συνηθίσει να βλέπουμε στον κόσμο των όντων ζωντανός.

Από πού προέρχεται το μιτοχονδριακό DNA;

Για να κλείσουμε αυτή την περιήγηση στις «εξωγήινες» γενετικές πληροφορίες που βρίσκονται στα κύτταρά μας, μπορούμε να τονίσουμε ότι η θεωρία της εμφάνισης αυτού του DNA είναι, τουλάχιστον, περίεργη.

Σύμφωνα με διάφορους ειδικούς, τα μιτοχόνδρια (περίπου 2.000 εκατομμύρια χρόνια πριν) ήταν ένα ελεύθερο αερόβιο βακτήριο. Κάποια στιγμή, ένα αναερόβιο εμπύρηνο κύτταρο κατέκλυσε αυτό το ευβακτήριο, ενσωματώνοντάς το στο κυτοσόλι του. Έτσι, θα δημιουργηθεί μια συμβιωτική σχέση με βάση έναν μηχανισμό που ονομάζεται ενδοκυττάρωση.

Σαφώς, κατά τη διάρκεια της εξέλιξης αυτό το πρώιμο βακτήριο θα έχανε πολλά από τα γονίδιά του στην πορεία μέχρι γίνουν τα μιτοχόνδρια που γνωρίζουμε σήμερα, τα οποία θα κατέληγαν να ενσωματωθούν στο πυρηνικό DNA του κύτταρο. Αυτή η θεωρία υποστηρίζεται ευρέως, καθώς το μιτοχονδριακό DNA μοιράζεται διάφορα χαρακτηριστικά με το γονιδίωμα των προκαρυωτικών μικροοργανισμών.

μιτοχόνδρια Είναι το οργανίδιο που είναι υπεύθυνο για την παραγωγή του μεγαλύτερου μέρους της χημικής ενέργειας που είναι απαραίτητη για την ενεργοποίηση των βιοχημικών αντιδράσεων του κυττάρου., οπότε χωρίς αυτό, η ζωή όπως την ξέρουμε σήμερα θα ήταν εντελώς αδύνατη. Γίνοντας λίγο μεταφυσικός σε αυτήν την τελευταία νότα, είναι συναρπαστικό να πιστεύουμε ότι ένα γεγονός τόσο ανέκδοτο όσο ένα μικροοργανισμός που τρώει έναν άλλον μπορεί να έχει πυροδοτήσει την τρέχουσα έκρηξη της ζωής, μεταξύ των οποίων είναι και η δική μας είδος.

Περίληψη

Όπως σας υποσχεθήκαμε στην αρχή, σε αυτές τις γραμμές θέσαμε την έννοια του γονιδιώματος σε προοπτική μέσα στο ανθρώπινο σώμα, συμπεριλαμβανομένης της προέλευσης της ζωής και τι θα μπορούσε να μας οδηγήσει σε αυτό το σημείο εξελικτική.

Ωστόσο, οι χρήσεις αυτής της γνώσης δεν είναι απλώς εικασιακές. Μιτοχονδριακό DNA επιτρέπει να συναχθούν οι συγγενικές σχέσεις μεταξύ των μελών ενός πληθυσμού έμβιων όντων και η γνώση αυτών των δεδομένων είναι απαραίτητη για να μπορέσουμε να εφαρμόσουμε σχέδια διατήρησης στο είδος. Επιπλέον, υπάρχουν διάφορες μιτοχονδριακές ασθένειες που συνδέονται με μεταλλάξεις σε αυτό το DNA, οπότε γνωρίζοντας ότι είναι το πρώτο βήμα για την αντιμετώπισή τους.

Βιβλιογραφικές αναφορές:

Μιτοχονδριακό DNA, Εθνικό Ινστιτούτο Έρευνας Γονιδιώματος (NIH). Συλλογή στις 16 Οκτωβρίου σε https://www.genome.gov/es/genetics-glossary/ADN-mitocondrial
Alberts, B., & Bray, D. (2006). Εισαγωγή στην κυτταρική βιολογία. Pan American Medical Ed.
Μιτοχόνδρια, Εθνικό Ινστιτούτο Έρευνας Γονιδιώματος (NIH). Συλλογή στις 16 Οκτωβρίου σε https://www.genome.gov/es/genetics-glossary/Mitocondria#:~:text=Las%20mitocondrias%20son%20los%20org%C3%A1nulos, αδενοσίνη%20%20τριφωσφορική%20(ATP).
Montoya, J., & Attardi, G. (1986). ανθρώπινο μιτοχονδριακό DNA. Investigation and Science, 118, 60-69.
Ένα κύτταρο μέσα στο κύτταρο σας: genotypia.com. Συλλογή στις 16 Οκτωβρίου σε https://genotipia.com/mitocondria/