Mitohondrijska DNK: što je to i koje su njegove karakteristike i funkcije

Kada govorimo o ljudskom genomu, obično mislimo na sekvencu DNK sadržanu u 23 para kromosoma unutar jezgre svake diploidne ljudske stanice. Nismo u potpunosti u krivu, budući da je ta genetska informacija ta koja nas definira i kao vrstu i kao pojedinačne entitete.

Ipak, fascinantno je saznati da imamo 300 puta više gena iz mikroba unutar našeg tijela nego iz vlastite DNK. Ova brojka je opravdana sama po sebi već sljedećim: imamo 100 puta više mikroorganizama nego stanica vlastitih u tijelu, odnosno otprilike 100 milijardi bakterija koje žive u našem tijelu i o njemu.

Osim bakterijske simbioze, postoji mali dio DNK unutar stanica našeg tijela koji "ne odgovara nama" u cijelosti. Govorimo o mitohondrijalnoj DNK, dvostruki lanac genetskog materijala izvan našeg genoma. Uronite s nama u ovo fascinantno putovanje mitohondrijskom DNK, jer vas uvjeravamo da ćemo uzdrmati temelje genetskih predrasuda u sljedećim retcima.

• Povezani članak: "Mitohondriji: što su, karakteristike i funkcije"

Mitohondrijska DNA: strana genetska struktura

Idemo izravno na stvar, jer pred takvim čudnim fenomenom, imamo puno prostora za pokrivanje i ograničen prostor. Mitohondrijska DNA je definirana kao genetski materijal prisutan u mitohondrijima, odnosno organelama koje opskrbljuju stanicu energijom za njezine vitalne procese.

Mogli bismo reći da je ta genetska informacija "kromosom" mitohondrija. DNK unutar ljudske stanice, ali izvan jezgre, čudan koncept, zar ne? Unatoč tome, ova se struktura jako razlikuje od "X" koji nam pada na pamet kada govorimo o ljudskim kromosomima, budući da smo prije malog i kružnog dvostrukog lanca DNA, mnogo jednostavnijeg i bazičnijeg od genetske organizacije prisutne u jezgri ćelija.

Da bismo vam otvorili apetit, u nastavku prikazujemo niz razlike između mitohondrijske i nuklearne DNA koje stavljaju u perspektivu vrlo jasnu udaljenost između njih dvoje:

• Unutar mitohondrijskog genoma postoji 37 gena, u usporedbi s 20.000-25.000 gena u kromosomskoj DNK ljudske jezgre.
• To znači otprilike 16 500 mitohondrijskih parova baza, dok ljudski DNK čini oko 3,2 milijarde parova baza.
• Ovaj dvostruki kružni lanac mitohondrijske DNA kodira niz proteina jedinstvenih za organelu, dok jezgra ima mnogo više funkcija.

Kao što vidimo, suočeni smo s dvije strukture koje su poput vode i ulja. Slijedeći ovaj paralelizam, ova posljednja dva imaju zajedničko samo to što su fluid, poput lanaca koji nas ovdje zanimaju. dijele samo svoju najosnovniju strukturu: nukleotide koji čine DNK i najosnovniju strukturu (koja je univerzalni).

Struktura mitohondrijske DNA

Nakon što smo stavili u perspektivu što je mitohondrijska DNK i kako se razlikuje od čovječe, vrijeme je da upotrijebite mikroskop za seciranje dijelova ovog neobičnog struktura.

Prije svega, ponovno naglašavamo da mitohondrijski genom Sastoji se od dvostrukog lanca DNA, koji je kružno zatvoren u sebe. (kao zmija koja grize svoj rep). Oba lanca imaju poseban naziv i tretman, jer imaju različite karakteristike.

Na primjer, H (teški) lanac ima veći koeficijent sedimentacije nego L (laki), vrijednost koja To je u skladu s činjenicom da se kodirajuće sekvence 28 od 37 gena nalaze u ovom segmentu. ukupni iznosi. Također ne želimo pretvoriti ovaj prostor u naprednu genetičku klasu, tako da sažimamo funkcije sekvenci prisutnih u ovoj DNK na najljepši mogući način. Genetske informacije mitohondrija kodiraju sljedeće spojeve:

• 2 Ribosomske RNA: RNA molekule koje su dio ribosoma, a koje se također mogu naći unutar mitohondrija.
• 22 prijenosne RNA: neophodne za sintezu proteina unutar mitohondrija.
• 13 strukturnih gena, koji kodiraju različite podjedinice enzimskih kompleksa sustava oksidativne fosforilacije.

Kao što vidimo, mitohondrij je organela koja je donekle samostalna jer sadrži ribosome, te stoga može autonomno sintetizirati proteine. Opet ističemo izraz “do određene mjere”, budući da ljudski mitohondriji sadrže oko 1500 proteina, od kojih je samo 13 kodirano u samoj mitohondrijskoj DNA.

Dakle, većina proteina u mitohondrijima dolazi iz genetskih informacija kodiranih u nuklearnoj DNK (kromosomima). čovjeka u ovom slučaju), budući da se sintetiziraju u ribosomima citosola (staničnog medija), a zatim ih organela preuzima za sebe.

• Možda će vas zanimati: "Razlike između DNA i RNA"

najvažnije karakteristike

Nakon što smo usporedili mitohondrijsku DNK s nuklearnom DNK kod ljudi i pregledali njenu strukturu, sljedeća logična stanica je otkriti koje karakteristike definiraju ovu strukturu izvan njezinog sastava kemija. Samo napred.

1. poliplazmija

Postoji više kopija ove DNA unutar mitohondrija, budući da je ovaj lanac genetskih informacija obično povezan s proteinima unutar organela, tvoreći strukturu zvanu "nukleoid". Da nam date ideju, postoji do oko 10 nukleoida po mitohondriju, što znači oko 10 000 kopija mitohondrijske DNA po stanici.

2. majčino naslijeđe

Fascinantno je saznati da je mitohondrijska DNK prisutna u svakoj od ovih organela u našim tijelima naslijeđena isključivo od majke. To je tako jer, nakon ulaska u ovulu, spermatozoid prolazi djelomičnu degradaciju u kojoj gubi rep i mitohondrije. Poznavajući tu činjenicu, znamo da je ova izolirana genetska informacija izuzetno korisna kada se radi o zaključivanju odnosa među živim bićima.

3. visok tečaj

Mitohondrijska DNK je na "punoj liniji fronta" jer je vrlo blizu aparata za disanje stanica, što dovodi do strašnih slobodnih radikala, spojeva koji mogu oštetiti DNK određenim interakcijama specifično. Dakle, ova vrlo posebna struktura ima niz složenih strojeva za popravak, uključujući različite oblike rekombinacije.

Zbog te kontinuirane promjene i transformacije, procjenjuje se da mitohondrijska DNA ima do 10 puta veću stopu mutacije od DNA. Nuklearna DNK, naravno, mehanizam evolucije mnogo brži od onoga što smo navikli vidjeti unutar svijeta bića živ.

Odakle dolazi mitohondrijska DNK?

Za kraj ovog obilaska "vanzemaljskih" genetskih informacija pronađenih u našim stanicama, možemo naglasiti da je teorija o nastanku ove DNK, u najmanju ruku, čudna.

Prema različitim stručnjacima, mitohondriji (prije oko 2000 milijuna godina) su bili slobodno živuća aerobna bakterija. U nekom trenutku, anaerobna stanica s jezgrom progutala je ovu eubakteriju, integrirajući je u svoj citosol. Tako bi se uspostavio simbiotski odnos na temelju mehanizma zvanog endocitoza.

Jasno je da bi tijekom evolucije ova rana bakterija usput izgubila mnoge svoje gene sve do postati mitohondriji koje poznajemo danas, koji bi na kraju bili integrirani u nuklearnu DNK ćelija. Ova teorija je široko podržana, budući da mitohondrijska DNA dijeli različite značajke s genomom prokariotskih mikroorganizama.

mitohondrije To je organela zadužena za stvaranje većine kemijske energije potrebne za aktiviranje biokemijskih reakcija u stanici., pa bi bez njega život kakav danas poznajemo bio potpuno nemoguć. Postajemo pomalo metafizički na ovoj zadnjoj bilješci, fascinantno je pomisliti da je činjenica tako anegdotalna kao mikroorganizam koji jede drugoga možda je pokrenuo trenutnu eksploziju života, među kojima je i naš vrsta.

Sažetak

Kao što smo vam obećali na početku, u ovim redovima stavili smo koncept genoma u perspektivu unutar ljudskog tijela, uključujući porijeklo života i ono što nas je moglo dovesti do ove točke evolucijski.

Ipak, upotreba ovog znanja nije samo pretpostavka. Mitohondrijska DNA omogućuje zaključivanje o rodbinskim odnosima među članovima populacije živih bića, a poznavanje ovih podataka je neophodno za provedbu planova očuvanja vrste. Osim toga, postoje razne mitohondrijske bolesti povezane s mutacijama u ovoj DNK, pa je poznavanje toga prvi korak u njihovom rješavanju.

Bibliografske reference:

• Mitohondrijska DNA, Nacionalni institut za istraživanje genoma (NIH). Sabrano 16. listopada u https://www.genome.gov/es/genetics-glossary/ADN-mitocondrial
• Alberts, B. i Bray, D. (2006). Uvod u biologiju stanice. Pan American Medical Ed.
• Mitohondrije, Nacionalni institut za istraživanje genoma (NIH). Sabrano 16. listopada u https://www.genome.gov/es/genetics-glossary/Mitocondria#:~:text=Las%20mitocondrias%20son%20los%20org%C3%A1nulos, adenozin%20%20trifosfat%20(ATP).
• Montoya, J. i Attardi, G. (1986). ljudska mitohondrijska DNA. Istraživanje i znanost, 118, 60-69.
• Stanica unutar vaše stanice: genotypia.com. Sabrano 16. listopada u https://genotipia.com/mitocondria/