Mitokondrioiden DNA: mitä se on ja mitkä ovat sen ominaisuudet ja toiminnot

Kun puhumme ihmisen genomista, ajattelemme yleensä DNA-sekvenssiä, joka sisältyy kunkin diploidisen ihmissolun ytimessä oleviin 23 kromosomipariin. Emme ole täysin väärässä, koska juuri tämä geneettinen tieto määrittelee meidät sekä lajina että yksittäisinä kokonaisuuksina.

Silti on kiehtovaa huomata, että kehossamme on 300 kertaa enemmän geenejä mikrobeista kuin omasta DNA: stamme. Tätä lukua perustellaan jo pelkästään sanomalla seuraavaa: meillä on 100 kertaa enemmän mikro-organismeja kuin soluja elimistön sisällä eli noin 100 miljardia bakteeria, jotka elävät kehossamme ja hänestä.

Bakteerisymbioosin lisäksi kehomme soluissa on pieni osa DNA: ta, joka "ei vastaa meitä" kokonaisuudessaan. Puhumme mitokondrioiden DNA: sta, genomimme ulkopuolinen geneettisen materiaalin kaksoisjuoste. Uppoudu kanssamme tälle kiehtovalle matkalle mitokondrioiden DNA: n läpi, sillä vakuutamme sinulle, että ravistelemme geneettisten ennakkokäsitysten perustaa seuraavilla riveillä.

• Aiheeseen liittyvä artikkeli: "Mitokondriot: mitä ne ovat, ominaisuudet ja toiminnot"

Mitokondrio-DNA: vieras geneettinen rakenne

Menemme suoraan asiaan, koska tällaisen oudon ilmiön edessä meillä on paljon katettavaa ja rajallinen tila. Mitokondrio-DNA määritellään seuraavasti mitokondrioissa oleva geneettinen materiaali eli organellet, jotka antavat solulle energiaa sen elintärkeisiin prosesseihin.

Voisimme sanoa, että tämä geneettinen tieto on mitokondrioiden "kromosomi". DNA ihmissolun sisällä, mutta ytimen ulkopuolella, outo käsite, eikö? Siitä huolimatta tämä rakenne on hyvin erilainen kuin "X", joka tulee mieleen, kun puhumme ihmisen kromosomeista, koska olemme ennen pientä ja pyöreää DNA: n kaksoisjuostetta, joka on paljon yksinkertaisempi ja emäksisempi kuin DNA: n ytimessä oleva geneettinen organisaatio. solu.

Näytämme alla sarjan ruokahalusi herättämiseksi mitokondrioiden ja tuman DNA: n väliset erot, jotka asettivat perspektiiviin näiden kahden välisen erittäin selkeän etäisyyden:

• Mitokondrioiden genomissa on 37 geeniä verrattuna 20 000-25 000 geeniin ihmisen ydinkromosomaalisessa DNA: ssa.
• Tämä tarkoittaa noin 16 500 mitokondrioiden emäsparia, kun taas ihmisen DNA muodostaa noin 3,2 miljardia emäsparia.
• Tämä mitokondrioiden DNA: n kaksinkertainen pyöreä juoste koodaa sarjaa proteiineja, jotka ovat ainutlaatuisia organelleille, kun taas tumalla on monia muita toimintoja.

Kuten näemme, kohtaamme kaksi rakennetta, jotka ovat kuin vesi ja öljy. Tämän rinnakkaisuuden jälkeen näille kahdelle viimeksi mainitulle on yhteistä vain se, että ne ovat nestettä, kuten meitä täällä koskevat ketjut. niillä on vain yhteinen perusrakenne: DNA: n muodostavat nukleotidit ja perusrakenne (jotka ovat universaali).

Mitokondrioiden DNA: n rakenne

Kun olemme saaneet perspektiiviin, mikä mitokondrio-DNA on ja miten se eroaa ihmisen, on aika käyttää mikroskooppia tämän uteliaan osien leikkaamiseen rakenne.

Ensinnäkin, korostamme uudelleen, että mitokondrioiden genomi Se koostuu DNA: n kaksoisjuosteesta, joka sulkeutuu itsestään ympyrämäisesti. (kuin käärme puree häntäänsä). Molemmat ketjut saavat erityisen nimen ja kohtelun, koska niillä on erilaisia ​​ominaisuuksia.

Esimerkiksi H-ketjulla (raskas) on suurempi sedimentaatiokerroin kuin L-ketjulla (kevyt), joka on Tämä on yhdenmukainen sen tosiasian kanssa, että 28 geenistä 37:stä koodaavat sekvenssit löytyvät tästä segmentistä. yhteensä. Emme myöskään halua muuttaa tätä tilaa edistyneen genetiikan luokaksi, joten teemme yhteenvedon tässä DNA: ssa olevien sekvenssien toiminnoista parhaalla mahdollisella tavalla. Mitokondrioiden geneettinen informaatio koodaa seuraavia yhdisteitä:

• 2 Ribosomaaliset RNA: t: RNA-molekyylejä, jotka ovat osa ribosomeja, joita löytyy myös mitokondrioista.
• 22 siirto-RNA: ta: välttämätön proteiinisynteesille mitokondrioissa.
• 13 rakennegeeniä, jotka koodaavat oksidatiivisen fosforylaatiojärjestelmän entsyymikompleksien eri alayksiköitä.

Kuten voimme nähdä, mitokondrio on organelli, joka seisoo jossain määrin yksinään, koska se sisältää ribosomeja, ja siksi se voi syntetisoida proteiineja itsenäisesti. Jälleen korostamme termiä "jossain määrin", koska ihmisen mitokondrioissa on noin 1500 proteiinia, joista vain 13 on koodattu itse mitokondrioiden DNA: han.

Siten suurin osa mitokondrioiden proteiineista tulee ydin-DNA: han (kromosomeihin) koodatusta geneettisestä tiedosta. tässä tapauksessa ihmisestä), koska ne syntetisoidaan sytosolin (soluväliaineen) ribosomeissa ja sitten organelli ottaa ne itselleen.

• Saatat olla kiinnostunut: "DNA: n ja RNA: n erot"

tärkeimmät ominaisuudet

Kun olemme vertailleet mitokondrio-DNA: ta ihmisen tuman DNA: han ja tarkistaneet sen rakenteen, seuraava looginen pysähdys on selvittää, mitkä ominaisuudet määrittelevät tämän rakenteen sen koostumuksen lisäksi kemia. Anna palaa.

1. polyplasmia

Tästä DNA: sta on useita kopioita mitokondrioissa, koska tämä geneettisen tiedon ketju liittyy yleensä organellissa oleviin proteiineihin, jolloin muodostuu "nukleoidiksi kutsuttu" rakenne. Antaaksemme meille idean, mitokondrioissa on jopa noin 10 nukleoidia, mikä tarkoittaa noin 10 000 kopiota mitokondrio-DNA: ta per solu.

2. äidin perinnöstä

On kiehtovaa oppia, että näissä kaikissa kehossamme oleva mitokondrio-DNA on peritty yksinomaan äidiltä. Tämä johtuu siitä, että saapuessaan munasoluun siittiö hajoaa osittain, jolloin se menettää hännän ja mitokondriot. Kun tiedämme tämän tosiasian, tiedämme, että tämä eristetty geneettinen tieto on erittäin hyödyllistä, kun on kyse elävien olentojen suhteista.

3. korkea vaihtokurssi

Mitokondrio-DNA on "täydellä etulinjalla", koska se on hyvin lähellä hengityskoneistoa solu, joka synnyttää pelättyjä vapaita radikaaleja, yhdisteitä, jotka voivat vahingoittaa DNA: ta tietyillä vuorovaikutuksilla erityisiä. Näin ollen tämä hyvin erityinen rakenne on useita monimutkaisia ​​korjauskoneita, mukaan lukien erilaiset rekombinaatiot.

Tämän jatkuvan muutoksen ja transformaation vuoksi mitokondrioiden DNA: n mutaationopeuden arvioidaan olevan jopa 10 kertaa suurempi kuin DNA: n. Ydin-DNA on tietysti paljon nopeampi evoluutiomekanismi kuin mitä olemme tottuneet näkemään olentojen maailmassa elossa.

Mistä mitokondrioiden DNA tulee?

Tämän soluistamme löytyvän "muukalaisen" geneettisen tiedon kiertueen päätteeksi voimme korostaa, että teoria tämän DNA: n syntymisestä on vähintäänkin utelias.

Eri asiantuntijoiden mukaan mitokondrio (noin 2000 miljoonaa vuotta sitten) oli vapaasti elävä aerobinen bakteeri. Jossain vaiheessa anaerobinen tumallinen solu nielaisi tämän eubakteerin ja integroi sen sytosoliinsa. Siten symbioottinen suhde muodostuisi endosytoosiksi kutsutun mekanismin perusteella.

On selvää, että evoluution aikana tämä varhainen bakteeri menettäisi monet geeneistään matkan varrella muuttuvat mitokondrioiksi, jotka tunnemme tänään ja jotka lopulta integroituisivat sen ydin-DNA: han solu. Tätä teoriaa tuetaan laajalti, koska mitokondrio-DNA: lla on erilaisia ​​​​piirteitä prokaryoottisten mikro-organismien genomin kanssa.

mitokondriot Se on organelli, joka tuottaa suurimman osan kemiallisesta energiasta, joka tarvitaan solun biokemiallisten reaktioiden aktivoimiseen., joten ilman sitä elämä sellaisena kuin sen nykyään tunnemme, olisi täysin mahdotonta. Hieman metafyysisenä tämän viimeisen sävelen suhteen, on kiehtovaa ajatella, että niinkin anekdoottinen tosiasia kuin mikro-organismi, joka syö toista, on saattanut laukaista nykyisen elämän räjähdyksen, johon kuuluu myös meidän lajit.

Yhteenveto

Kuten olemme alussa luvanneet, näillä riveillä olemme laittaneet genomin käsitteen perspektiiviin ihmiskehon sisällä, mukaan lukien elämän alkuperä ja mikä olisi voinut johtaa meidät tähän pisteeseen evolutiivista.

Silti tämän tiedon käyttö ei ole vain arvailua. Mitokondrioiden DNA mahdollistaa sukulaissuhteiden päättelemisen elävien olentojen populaation jäsenten keskuudessa, ja näiden tietojen tunteminen on välttämätöntä lajin suojelusuunnitelmien toteuttamiseksi. Lisäksi on olemassa useita mitokondriosairauksia, jotka liittyvät mutaatioihin tässä DNA: ssa, joten sen tietäminen on ensimmäinen askel niiden torjumiseksi.

Bibliografiset viittaukset:

• Mitokondriaalinen DNA, National Genome Research Institute (NIH). Kerätty 16. lokakuuta https://www.genome.gov/es/genetics-glossary/ADN-mitocondrial
• Alberts, B. ja Bray, D. (2006). Johdatus solubiologiaan. Pan American Medical Ed.
• Mitokondriot, National Genome Research Institute (NIH). Kerätty 16. lokakuuta https://www.genome.gov/es/genetics-glossary/Mitocondria#:~:text=Las%20mitocondrias%20son%20los%20org%C3%A1nulos, adenosiini%20%20trifosfaatti%20(ATP).
• Montoya, J., & Attardi, G. (1986). ihmisen mitokondrio-DNA. Investigation and Science, 118, 60-69.
• Solu solusi sisällä: genotypia.com. Kerätty 16. lokakuuta https://genotipia.com/mitocondria/