Mitokondriaalne DNA: mis see on ning millised on selle omadused ja funktsioonid

Inimese genoomist rääkides mõtleme tavaliselt DNA järjestusele, mis sisaldub iga diploidse inimraku tuumas 23 kromosoomipaaris. Me ei eksi täielikult, sest just see geneetiline teave määratleb meid nii liigi kui ka üksikute üksustena.

Siiski on põnev teada saada, et meie kehas on mikroobidest 300 korda rohkem geene kui meie enda DNA-s. See arv on iseenesest põhjendatud, öeldes: meil on 100 korda rohkem mikroorganisme kui rakke kehas omavad, st ligikaudu 100 miljardit meie kehas elavat bakterit ja tema kohta.

Lisaks bakteriaalsele sümbioosile on meie keharakkudes väike osa DNA-st, mis "ei vasta meile" tervikuna. Me räägime mitokondriaalsest DNA-st, meie genoomi välise geneetilise materjali kaheahelaline ahela. Sukelduge koos meiega sellele põnevale teekonnale läbi mitokondriaalse DNA, sest me kinnitame teile, et kõigutame järgmistes ridades geneetiliste eelarvamuste aluseid.

• Seotud artikkel: "Mitokondrid: mis need on, omadused ja funktsioonid"

Mitokondriaalne DNA: võõras geneetiline struktuur

Läheme otse asja juurde, sest sellise kummalise nähtuse ees on meil palju maad, mida katta ja ruumi on piiratud. Mitokondriaalne DNA on määratletud kui mitokondrites leiduv geneetiline materjal, st organellid, mis annavad rakule energiat selle elutähtsate protsesside jaoks.

Võime öelda, et see geneetiline teave on mitokondrite "kromosoom". DNA inimese rakus, kuid väljaspool tuuma, kummaline kontseptsioon, eks? Sellegipoolest erineb see struktuur väga X-st, mis inimese kromosoomidest rääkides meelde tuleb, kuna me oleme enne väikest ja ringikujulist DNA kaksikahelat, mis on palju lihtsam ja aluselisem kui geneetiline korraldus, mis on olemas DNA tuumas. kamber.

Isu äratamiseks näitame allpool mitmeid erinevused mitokondriaalse ja tuuma DNA vahel, mis panevad perspektiivi nende kahe vahelise väga selge vahemaa:

• Mitokondriaalses genoomis on 37 geeni, võrreldes 20 000–25 000 geeniga inimese tuuma kromosomaalses DNA-s.
• See tähendab umbes 16 500 mitokondriaalset aluspaari, samas kui inimese DNA moodustab umbes 3,2 miljardit aluspaari.
• See mitokondriaalse DNA topeltringikujuline ahel kodeerib organellile ainulaadseid valke, samas kui tuumal on palju rohkem funktsioone.

Nagu näeme, seisame silmitsi kahe struktuuriga, mis on nagu vesi ja õli. Sellest paralleelsusest lähtudes on neil kahel viimasel ühist ainult see, et nad on vedelikud, nagu ahelad, mis meid siin puudutavad. neil on ainult kõige põhilisem struktuur: DNA moodustavad nukleotiidid ja kõige põhilisem struktuur (mis on universaalne).

Mitokondriaalne DNA struktuur

Kui oleme võtnud perspektiivi, mis on mitokondriaalne DNA ja kuidas see erineb inimene, on aeg kasutada mikroskoopi selle uudishimuliku osade lahkamiseks struktuur.

Esiteks rõhutame uuesti, et mitokondriaalne genoom See koosneb kahekordsest DNA ahelast, mis on ringikujuliselt enda külge suletud. (nagu madu hammustab saba). Mõlemad ketid saavad erinimetuse ja -kohtlemise, kuna neil on erinevad omadused.

Näiteks H (raske) ahela settimistegur on kõrgem kui L (kerge) ahelal. See on kooskõlas tõsiasjaga, et selles segmendis leidub 37 geenist 28 kodeerivat järjestust. kogusummad. Samuti ei taha me muuta seda ruumi arenenud geneetikaklassiks, seega võtame selles DNA-s esinevate järjestuste funktsioonid kokku võimalikult kenal viisil. Mitokondrite geneetiline informatsioon kodeerib järgmisi ühendeid:

• 2 Ribosomaalsed RNA-d: RNA molekulid, mis on osa ribosoomidest ja mida võib leida ka mitokondritest.
• 22 ülekande-RNA-d: oluline valkude sünteesiks mitokondrites.
• 13 struktuurgeeni, mis kodeerivad oksüdatiivse fosforüülimise süsteemi ensüümkomplekside erinevaid alaühikuid.

Nagu näeme, mitokondrid on organell, mis seisab mingil määral iseseisvalt, kuna sisaldab sees ribosoomeja seetõttu suudab ta valke autonoomselt sünteesida. Jällegi rõhutame mõistet "teatud määral", kuna inimese mitokondrid sisaldavad umbes 1500 valku, millest ainult 13 on kodeeritud mitokondriaalses DNA-s.

Seega pärineb suurem osa mitokondrites leiduvatest valkudest tuuma DNA-s (kromosoomides) kodeeritud geneetilisest informatsioonist. antud juhul inimese puhul), kuna need sünteesitakse tsütosooli (rakukeskkonna) ribosoomides ja seejärel võtab organell need endale.

• Teid võivad huvitada: "Erinevus DNA ja RNA vahel"

kõige olulisemad omadused

Kui oleme võrrelnud mitokondriaalset DNA-d inimese tuuma DNA-ga ja selle struktuuri üle vaadanud, Järgmine loogiline peatus on avastada, millised omadused määratlevad seda struktuuri väljaspool selle koostist keemia. Tee seda.

1. polüplasmia

Mitokondrites on mitu selle DNA koopiat, kuna see geneetilise teabe ahel on tavaliselt seotud organellide valkudega, moodustades struktuuri, mida nimetatakse "nukleoidiks". Et anda meile idee, ühes mitokondris on kuni umbes 10 nukleoidi, mis tähendab umbes 10 000 mitokondriaalse DNA koopiat raku kohta.

2. emapoolne pärand

On põnev teada saada, et kõigis nendes organellides kogu meie kehas esinev mitokondriaalne DNA pärineb ainult emalt. Seda seetõttu, et munaraku sisenemisel spermatosoidid läbivad osalise lagunemise, mille käigus ta kaotab saba ja mitokondrid. Seda fakti teades teame, et see eraldatud geneetiline teave on elusolendite suhete järeldamisel äärmiselt kasulik.

3. kõrge vahetuskurss

Mitokondriaalne DNA on "täielikul eesliinil", kuna see on hingamismasinatele väga lähedal rakk, mis tekitab kardetud vabu radikaale, ühendeid, mis võivad teatud interaktsioonidega DNA-d kahjustada spetsiifiline. Seega see väga eriline struktuur omab mitmesuguseid keerukaid remondimasinaid, sealhulgas erinevaid rekombinatsiooni vorme.

Selle pideva muutumise ja transformatsiooni tõttu on mitokondriaalse DNA mutatsioonikiirus hinnanguliselt kuni 10 korda kõrgem kui DNA oma. Tuuma DNA on muidugi palju kiirem evolutsioonimehhanism kui see, mida oleme harjunud nägema olendite maailmas elus.

Kust pärineb mitokondriaalne DNA?

Selle meie rakkudes leiduva "tulnuka" geneetilise teabe ringkäigu lõpetuseks võime rõhutada, et selle DNA tekkimise teooria on pehmelt öeldes uudishimulik.

Erinevate ekspertide sõnul oli mitokondrid (umbes 2000 miljonit aastat tagasi) vabalt elav aeroobne bakter.. Mingil hetkel neelas anaeroobne tuumarakk selle eubakteri, integreerides selle oma tsütosooli. Seega luuakse sümbiootiline suhe, mis põhineb mehhanismil, mida nimetatakse endotsütoosiks.

On selge, et evolutsiooni käigus kaotab see varane bakter palju oma geene saada mitokondriteks, mida me täna tunneme ja mis lõpuks integreeruvad tuuma DNA-sse kamber. Seda teooriat toetatakse laialdaselt, kuna mitokondriaalsel DNA-l on prokarüootsete mikroorganismide genoomiga erinevaid tunnuseid.

mitokondrid See on organell, mis vastutab suurema osa keemilise energia genereerimise eest, mis on vajalik raku biokeemiliste reaktsioonide aktiveerimiseks., nii et ilma selleta oleks elu sellisena, nagu me seda praegu tunneme, täiesti võimatu. Natuke metafüüsiliseks muutudes on põnev mõelda, et nii anekdootlik fakt kui mikroorganism, kes sööb teist, võis vallandada praeguse eluplahvatuse, mille hulgas on ka meie liigid.

Kokkuvõte

Nagu me teile alguses lubasime, oleme nendes ridades pannud genoomi kontseptsiooni perspektiivi inimkeha sees, sealhulgas elu päritolu ja see, mis võis meid selleni viia evolutsiooniline.

Siiski ei ole nende teadmiste kasutamine pelgalt oletuslik. Mitokondriaalne DNA võimaldab järeldada sugulussuhteid elusolendite populatsiooni liikmete hulgas ning nende andmete teadmine on liigi kaitseplaanide elluviimiseks hädavajalik. Lisaks on selle DNA mutatsioonidega seotud mitmesugused mitokondriaalsed haigused, nii et selle teadmine on esimene samm nende vastu võitlemiseks.

Bibliograafilised viited:

• Mitokondriaalne DNA, National Genome Research Institute (NIH). Kogutud 16. oktoobril aastal https://www.genome.gov/es/genetics-glossary/ADN-mitocondrial
• Alberts, B. ja Bray, D. (2006). Sissejuhatus rakubioloogiasse. Pan American Medical Ed.
• Mitokondrid, National Genome Research Institute (NIH). Kogutud 16. oktoobril aastal https://www.genome.gov/es/genetics-glossary/Mitocondria#:~:text=Las%20mitocondrias%20son%20los%20org%C3%A1nulos, adenosiin%20%20trifosfaat%20(ATP).
• Montoya, J. ja Attardi, G. (1986). inimese mitokondriaalne DNA. Uurimine ja teadus, 118, 60-69.
• Rakk teie rakus: genotypia.com. Kogutud 16. oktoobril aastal https://genotipia.com/mitocondria/