Mitohondriju DNS: kas tas ir un kādas ir tās īpašības un funkcijas

Kad mēs runājam par cilvēka genomu, mēs parasti domājam par DNS secību, kas atrodas katras diploīdās cilvēka šūnas kodolā esošajos 23 hromosomu pāros. Mēs nekļūdāmies, jo tieši šī ģenētiskā informācija mūs definē gan kā sugu, gan kā atsevišķas vienības.

Tomēr ir aizraujoši uzzināt, ka mūsu ķermenī ir 300 reizes vairāk gēnu no mikrobiem nekā no mūsu pašu DNS. Šis skaitlis pats par sevi ir attaisnojams, sakot: mums ir 100 reizes vairāk mikroorganismu nekā šūnu organismā, tas ir, aptuveni 100 miljardi baktēriju, kas dzīvo mūsu ķermenī un par viņu.

Papildus baktēriju simbiozei mūsu ķermeņa šūnās ir neliela DNS daļa, kas pilnībā "neatbilst mums". Mēs runājam par mitohondriju DNS, divkārša ģenētiskā materiāla virkne, kas ir ārpus mūsu genoma. Iegremdējieties kopā ar mums šajā aizraujošajā ceļojumā caur mitohondriju DNS, jo mēs jums apliecinām, ka turpmākajās rindās mēs satricināsim ģenētisko priekšstatu pamatus.

• Saistīts raksts: "Mitohondriji: kas tie ir, īpašības un funkcijas"

Mitohondriju DNS: sveša ģenētiskā struktūra

Mēs iedziļināmies tieši šajā jautājumā, jo, saskaroties ar tik dīvainu parādību, mums ir daudz zemes, ko segt, un ierobežota telpa. Mitohondriju DNS ir definēta kā ģenētiskais materiāls, kas atrodas mitohondrijās, tas ir, organellās, kas nodrošina šūnu enerģiju tās dzīvībai svarīgos procesos.

Mēs varētu teikt, ka šī ģenētiskā informācija ir mitohondriju "hromosoma". DNS cilvēka šūnā, bet ārpus kodola, dīvains jēdziens, vai ne? Tomēr šī struktūra ļoti atšķiras no "X", kas nāk prātā, kad mēs runājam par cilvēka hromosomām, jo ​​mēs esam pirms nelielas un apļveida DNS dubultās ķēdes, kas ir daudz vienkāršāka un vienkāršāka nekā ģenētiskā organizācija, kas atrodas DNS kodolā. šūna.

Lai rosinātu jūsu apetīti, tālāk mēs parādām virkni atšķirības starp mitohondriju un kodola DNS, kas parāda ļoti skaidru attālumu starp abiem:

• Mitohondriju genomā ir 37 gēni, salīdzinot ar 20 000-25 000 gēnu cilvēka kodola hromosomu DNS.
• Tas nozīmē aptuveni 16 500 mitohondriju bāzes pāru, savukārt cilvēka DNS veido aptuveni 3,2 miljardus bāzes pāru.
• Šī dubultā apļveida mitohondriju DNS virkne kodē proteīnu sēriju, kas ir unikāla organellei, savukārt kodolenerģijai ir daudz vairāk funkciju.

Kā redzam, mēs saskaramies ar divām struktūrām, kas ir kā ūdens un eļļa. Ievērojot šo paralēlismu, šiem diviem pēdējiem ir tikai kopīgs šķidrums, piemēram, ķēdes, kas mūs šeit skar. tiem ir tikai visvienkāršākā struktūra: nukleotīdi, kas veido DNS, un visvienkāršākā struktūra (kas ir universāls).

Mitohondriju DNS struktūra

Kad esam izpētījuši, kas ir mitohondriju DNS un kā tā atšķiras no cilvēks, ir pienācis laiks izmantot mikroskopu, lai atdalītu šīs ziņkārīgās daļas struktūra.

Pirmkārt, mēs vēlreiz uzsveram, ka mitohondriju genoms Tas sastāv no dubultās DNS virknes, kas ir noslēgta apļveida veidā. (kā čūska kož asti). Abas ķēdes saņem īpašu nosaukumu un apstrādi, jo tām ir atšķirīgas īpašības.

Piemēram, H (smagajai) ķēdei ir augstāks sedimentācijas koeficients nekā L (vieglajai) — vērtība, kas Tas atbilst faktam, ka šajā segmentā ir atrodamas 28 no 37 gēniem kodējošās sekvences. kopsummas. Mēs arī nevēlamies pārvērst šo telpu par progresīvu ģenētikas klasi, tāpēc mēs apkopojam šajā DNS esošo sekvenču funkcijas pēc iespējas jaukākā veidā. Mitohondriju ģenētiskā informācija kodē šādus savienojumus:

• 2 Ribosomu RNS: RNS molekulas, kas ir daļa no ribosomām, kuras var atrast arī mitohondrijās.
• 22 pārneses RNS: būtiskas proteīnu sintēzei mitohondrijās.
• 13 strukturālie gēni, kas kodē dažādas oksidatīvās fosforilēšanas sistēmas enzīmu kompleksu apakšvienības.

Kā redzam, mitohondriji ir organelle, kas zināmā mērā stāv pati par sevi, jo tajā ir ribosomas, un tāpēc var autonomi sintezēt olbaltumvielas. Atkal mēs uzsveram terminu “zināmā mērā”, jo cilvēka mitohondrijās ir aptuveni 1500 proteīnu, no kuriem tikai 13 ir kodēti pašā mitohondriju DNS.

Tādējādi lielākā daļa proteīnu mitohondrijās nāk no ģenētiskās informācijas, kas kodēta kodola DNS (hromosomās). šajā gadījumā cilvēka organismā), jo tie tiek sintezēti citozola (šūnu barotnes) ribosomās, un tad organelles tās ņem sev.

• Jūs varētu interesēt: "Atšķirības starp DNS un RNS"

svarīgākās funkcijas

Kad esam salīdzinājuši mitohondriju DNS ar cilvēka kodola DNS un esam pārskatījuši tās struktūru, Nākamā loģiskā pietura ir atklāt, kādas īpašības nosaka šo struktūru ārpus tās sastāva ķīmija. Dari tā.

1. poliplazmija

Mitohondrijās ir vairākas šīs DNS kopijas, jo šī ģenētiskās informācijas ķēde parasti ir saistīta ar olbaltumvielām organellā, veidojot struktūru, ko sauc par "nukleoīdu". Lai dotu mums priekšstatu, katrā mitohondrijā ir līdz aptuveni 10 nukleoīdiem, kas nozīmē apmēram 10 000 mitohondriju DNS kopiju vienā šūnā.

2. mātes mantojums

Ir aizraujoši uzzināt, ka mitohondriju DNS, kas atrodas katrā no šīm organellām visā mūsu ķermenī, ir mantota tikai no mātes. Tas ir tāpēc, ka, nonākot olšūnā, spermatozoīdi daļēji noārdās, zaudējot asti un mitohondrijus. Zinot šo faktu, mēs zinām, ka šī izolētā ģenētiskā informācija ir ārkārtīgi noderīga, lai secinātu attiecības starp dzīvām būtnēm.

3. augsts valūtas kurss

Mitohondriju DNS atrodas "pilnā frontes līnijā", jo tā atrodas ļoti tuvu elpošanas aparātiem šūnu, kas rada šausmīgos brīvos radikāļus, savienojumus, kas var bojāt DNS ar noteiktu mijiedarbību specifisks. Tādējādi šī ļoti īpašā struktūra ir dažādas sarežģītas remonta iekārtas, tostarp dažādas rekombinācijas formas.

Šo nepārtraukto pārmaiņu un transformācijas dēļ tiek lēsts, ka mitohondriju DNS mutāciju ātrums ir līdz pat 10 reizēm lielāks nekā DNS. Kodola DNS, protams, ir daudz ātrāks evolūcijas mehānisms nekā tas, ko esam pieraduši redzēt būtņu pasaulē dzīvs.

No kurienes nāk mitohondriju DNS?

Lai noslēgtu šo mūsu šūnās atrodamās "svešās" ģenētiskās informācijas apskati, mēs varam uzsvērt, ka šīs DNS rašanās teorija ir, maigi izsakoties, ziņkārīga.

Pēc dažādu ekspertu domām, mitohondriji (apmēram pirms 2000 miljoniem gadu) bija brīvi dzīvojoša aeroba baktērija.. Kādā brīdī anaerobā kodola šūna apņēma šo eubaktēriju, integrējot to savā citozolā. Tādējādi simbiotiskas attiecības tiktu izveidotas, pamatojoties uz mehānismu, ko sauc par endocitozi.

Skaidrs, ka evolūcijas gaitā šī agrīnā baktērija zaudēs daudzus no saviem gēniem līdz kļūt par mitohondrijām, ko mēs zinām šodien un kas galu galā tiktu integrēti kodola DNS šūna. Šī teorija tiek plaši atbalstīta, jo mitohondriju DNS ir dažādas iezīmes ar prokariotu mikroorganismu genomu.

mitohondriji Tā ir organelle, kas ir atbildīga par lielākās daļas ķīmiskās enerģijas ģenerēšanu, kas nepieciešama, lai aktivizētu šūnas bioķīmiskās reakcijas., tāpēc bez tā dzīve, kādu mēs to pazīstam šodien, būtu pilnīgi neiespējama. Kļūstot mazliet metafiziski par šo pēdējo noti, ir aizraujoši domāt, ka fakts ir tik anekdotisks kā mikroorganisms, kas ēd citu, var būt izraisījis pašreizējo dzīvības sprādzienu, starp kuriem ir arī mūsu sugas.

Kopsavilkums

Kā mēs jums solījām sākumā, šajās rindās mēs esam izvirzījuši genoma jēdzienu perspektīvā cilvēka ķermeņa iekšienē, ieskaitot dzīvības izcelsmi un to, kas mūs varēja novest līdz šim punktam evolucionārs.

Tomēr šīs zināšanas tiek izmantotas ne tikai pieņēmumos. Mitohondriju DNS ļauj secināt par radniecības attiecībām starp dzīvo būtņu populācijas locekļiem, un šo datu pārzināšana ir būtiska, lai varētu īstenot sugas saglabāšanas plānus. Turklāt ir dažādas mitohondriju slimības, kas saistītas ar šīs DNS mutācijām, tāpēc zināt, ka tas ir pirmais solis, lai tos novērstu.

Bibliogrāfiskās atsauces:

• Mitohondriju DNS, Nacionālais genoma pētniecības institūts (NIH). Savākts 16. oktobrī in https://www.genome.gov/es/genetics-glossary/ADN-mitocondrial
• Alberts, B. un Brejs, D. (2006). Ievads šūnu bioloģijā. Pan American Medical Ed.
• Mitohondriji, Nacionālais genoma pētniecības institūts (NIH). Savākts 16. oktobrī in https://www.genome.gov/es/genetics-glossary/Mitocondria#:~:text=Las%20mitocondrias%20son%20los%20org%C3%A1nulos, adenozīns%20%20trifosfāts%20(ATP).
• Montoija, Dž. un Atardi, G. (1986). cilvēka mitohondriju DNS. Izmeklēšana un zinātne, 118, 60-69.
• Šūna jūsu šūnā: genotypia.com. Savākts 16. oktobrī in https://genotipia.com/mitocondria/