Mitochondriaal DNA: wat het is, en wat zijn de kenmerken en functies ervan

Als we het hebben over het menselijk genoom, denken we meestal aan de DNA-sequentie in de 23 paren chromosomen in de kern van elke diploïde menselijke cel. We hebben niet helemaal ongelijk, aangezien het deze genetische informatie is die ons zowel als soort als als individuele entiteiten definieert.

Toch is het fascinerend om te horen dat we 300 keer meer genen van microben in ons lichaam hebben dan van ons eigen DNA. Dit cijfer wordt op zichzelf gerechtvaardigd door alleen maar het volgende te zeggen: we hebben 100 keer meer micro-organismen dan cellen eigen in het lichaam, dat wil zeggen ongeveer 100 miljard bacteriën die in ons lichaam leven en over hem.

Naast bacteriële symbiose is er een klein deel van het DNA in de cellen van ons lichaam dat "niet met ons overeenkomt" in zijn geheel. We hebben het over mitochondriaal DNA, een dubbele streng genetisch materiaal buiten ons genoom. Dompel jezelf met ons onder in deze fascinerende reis door mitochondriaal DNA, want we verzekeren je dat we de fundamenten van genetische vooroordelen in de volgende regels zullen doen schudden.

• Gerelateerd artikel: "Mitochondriën: wat ze zijn, kenmerken en functies"

Mitochondriaal DNA: de vreemde genetische structuur

We gaan direct op de zaak in, want ondanks zo'n vreemd fenomeen hebben we veel terrein te bestrijken en een beperkte ruimte. Mitochondriaal DNA wordt gedefinieerd als het genetische materiaal dat aanwezig is in de mitochondriën, dat wil zeggen de organellen die de cel van energie voorzien voor zijn vitale processen.

We zouden kunnen zeggen dat deze genetische informatie "het chromosoom" van de mitochondriën is. DNA in de menselijke cel maar buiten de kern, vreemd concept, toch? Toch is deze structuur heel anders dan de "X" die in ons opkomt als we het hebben over menselijke chromosomen, aangezien we voor een kleine en ronde dubbele DNA-streng, veel eenvoudiger en fundamenteler dan de genetische organisatie die aanwezig is in de kern van de cel.

Om uw eetlust op te wekken, tonen we hieronder een reeks van verschillen tussen mitochondriaal en nucleair DNA die de zeer duidelijke afstand tussen de twee relativeren:

• Binnen het mitochondriale genoom zijn er 37 genen, vergeleken met 20.000-25.000 genen in menselijk nucleair chromosomaal DNA.
• Dit vertaalt zich naar ongeveer 16.500 mitochondriale basenparen of zo, terwijl menselijk DNA ongeveer 3,2 miljard basenparen vormt.
• Deze dubbele cirkelvormige streng van mitochondriaal DNA codeert voor een reeks eiwitten die uniek zijn voor het organel, terwijl de kern veel meer functies heeft.

Zoals we kunnen zien, worden we geconfronteerd met twee structuren die op water en olie lijken. In navolging van dit parallellisme hebben deze laatste twee alleen gemeen dat ze een vloeistof zijn, zoals de kettingen die ons hier aangaan. ze delen alleen hun meest basale structuur: de nucleotiden waaruit het DNA bestaat en de meest basale structuur (die zijn universeel).

Mitochondriale DNA-structuur

Als we eenmaal in perspectief hebben gezet wat mitochondriaal DNA is en hoe het verschilt van het mens, is het tijd om een ​​microscoop te gebruiken om de delen van dit merkwaardige te ontleden structuur.

Allereerst benadrukken we nogmaals dat het mitochondriale genoom Het is samengesteld uit een dubbele DNA-streng, die op een cirkelvormige manier in zichzelf is gesloten. (zoals een slang die in zijn staart bijt). Beide ketens krijgen een speciale naam en behandeling, omdat ze verschillende kenmerken vertonen.

Zo heeft de H (Heavy) keten een hogere sedimentatiecoëfficiënt dan de L (light), een waarde die Dit komt overeen met het feit dat de coderende sequenties van 28 van de 37 genen in dit segment worden gevonden. totalen. We willen van deze ruimte ook geen geavanceerde genetica-klas maken, dus vatten we de functies van de sequenties die in dit DNA aanwezig zijn zo mooi mogelijk samen. De genetische informatie van de mitochondriën codeert voor de volgende verbindingen:

• 2 Ribosomale RNA's: RNA-moleculen die deel uitmaken van ribosomen, die ook in mitochondriën voorkomen.
• 22 transfer-RNA's: essentieel voor eiwitsynthese in de mitochondriën.
• 13 structurele genen, die coderen voor verschillende subeenheden van de enzymcomplexen van het oxidatieve fosforylatiesysteem.

Zoals we kunnen zien, mitochondria is een organel dat tot op zekere hoogte op zichzelf staat, omdat het binnenin ribosomen bevaten kunnen daarom autonoom eiwitten synthetiseren. Nogmaals, we benadrukken de term "tot op zekere hoogte", aangezien menselijke mitochondriën ongeveer 1.500 eiwitten bevatten, waarvan er slechts 13 zijn gecodeerd in het mitochondriale DNA zelf.

De meeste eiwitten in mitochondriën zijn dus afkomstig van de genetische informatie die is gecodeerd in nucleair DNA (chromosomen). van de mens in dit geval), omdat ze worden gesynthetiseerd in de ribosomen van het cytosol (het cellulaire medium) en vervolgens worden ze door het organel voor zichzelf genomen.

• Mogelijk bent u geïnteresseerd in: "Verschillen tussen DNA en RNA"

belangrijkste kenmerken

Nadat we mitochondriaal DNA hebben vergeleken met nucleair DNA bij mensen en de structuur ervan hebben beoordeeld, is de volgende logische stop is om te ontdekken welke kenmerken deze structuur definiëren buiten zijn samenstelling scheikunde. Ga ervoor.

1. polyplasmie

Er zijn meerdere kopieën van dit DNA in de mitochondriën, aangezien deze keten van genetische informatie gewoonlijk wordt geassocieerd met eiwitten in het organel, waardoor een structuur wordt gevormd die "nucleoïde" wordt genoemd. Om ons een idee te geven, er zijn tot ongeveer 10 nucleoïden per mitochondriën, wat zich vertaalt naar ongeveer 10.000 kopieën van mitochondriaal DNA per cel.

2. moederlijke erfenis

Het is fascinerend om te horen dat het mitochondriale DNA dat in elk van deze organellen in ons lichaam aanwezig is, uitsluitend van de moeder wordt geërfd. Dit is zo omdat, bij het binnengaan van de zaadknop, het spermatozoön ondergaat gedeeltelijke afbraak waarbij het de staart en mitochondriën verliest. Dit feit wetende, weten we dat deze geïsoleerde genetische informatie buitengewoon nuttig is als het gaat om het afleiden van relaties in levende wezens.

3. hoge wisselkoers

Mitochondriaal DNA bevindt zich in de "volledige frontlinie", aangezien het zeer dicht bij de ademhalingsmachinerie zit cel, die aanleiding geeft tot de gevreesde vrije radicalen, verbindingen die DNA kunnen beschadigen met bepaalde interacties specifiek. Aldus deze zeer bijzondere structuur heeft een verscheidenheid aan complexe reparatiemachines, waaronder verschillende vormen van recombinatie.

Vanwege deze voortdurende verandering en transformatie wordt geschat dat mitochondriaal DNA een mutatiesnelheid heeft die tot 10 keer hoger is dan die van DNA. Nucleair DNA is natuurlijk een mechanisme van evolutie dat veel sneller gaat dan wat we gewend zijn te zien in de wereld van wezens in leven.

Waar komt mitochondriaal DNA vandaan?

Ter afsluiting van deze rondleiding door de "buitenaardse" genetische informatie die in onze cellen wordt aangetroffen, kunnen we benadrukken dat de theorie van het ontstaan ​​van dit DNA op zijn zachtst gezegd merkwaardig is.

Volgens verschillende experts was de mitochondriën (ongeveer 2.000 miljoen jaar geleden) een vrijlevende aërobe bacterie. Op een gegeven moment overspoelde een anaerobe cel met kern deze eubacterium en integreerde het in zijn cytosol. Er zou dus een symbiotische relatie tot stand komen op basis van een mechanisme dat endocytose wordt genoemd.

Het is duidelijk dat deze vroege bacterie in de loop van de evolutie onderweg veel van zijn genen zou verliezen worden de mitochondriën die we vandaag kennen, die uiteindelijk zouden worden geïntegreerd in het nucleaire DNA van de cel. Deze theorie wordt breed ondersteund, aangezien mitochondriaal DNA verschillende kenmerken deelt met het genoom van prokaryote micro-organismen.

mitochondriën Het is het organel dat verantwoordelijk is voor het genereren van de meeste chemische energie die nodig is om de biochemische reacties van de cel te activeren., dus zonder dat zou het leven zoals we dat nu kennen totaal onmogelijk zijn. Om een ​​beetje metafysisch te worden bij deze laatste noot, is het fascinerend om te bedenken dat een zo anekdotisch feit als een micro-organisme dat een ander opeet, kan de huidige explosie van leven hebben veroorzaakt, waaronder de onze soort.

Samenvatting

Zoals we u aan het begin hebben beloofd, hebben we in deze regels het concept genoom in perspectief geplaatst in het menselijk lichaam, inclusief de oorsprong van het leven en wat ons tot dit punt had kunnen leiden evolutionair.

Toch is het gebruik van deze kennis niet louter speculatief. Mitochondriaal DNA maakt het mogelijk verwantschapsrelaties af te leiden onder de leden van een populatie van levende wezens, en het kennen van deze gegevens is essentieel om instandhoudingsplannen in de soort te kunnen implementeren. Daarnaast zijn er verschillende mitochondriale ziekten die verband houden met mutaties in dit DNA, dus kennis hiervan is de eerste stap om ze aan te pakken.

Bibliografische referenties:

• Mitochondriaal DNA, National Genome Research Institute (NIH). Verzameld op 16 oktober in https://www.genome.gov/es/genetics-glossary/ADN-mitocondrial
• Alberts, B., & Bray, D. (2006). Inleiding tot de celbiologie. Pan-Amerikaanse medische Ed.
• Mitochondriën, National Genome Research Institute (NIH). Verzameld op 16 oktober in https://www.genome.gov/es/genetics-glossary/Mitocondria#:~:text=Las%20mitocondrias%20son%20los%20org%C3%A1nulos, adenosine%20%20trifosfaat%20(ATP).
• Montoya, J., & Attardi, G. (1986). menselijk mitochondriaal DNA. Onderzoek en wetenschap, 118, 60-69.
• Een cel in uw cel: genotypia.com. Verzameld op 16 oktober in https://genotipia.com/mitocondria/