Mitochondriálna DNA: čo to je a aké sú jej vlastnosti a funkcie

Keď hovoríme o ľudskom genóme, zvyčajne máme na mysli sekvenciu DNA obsiahnutú v 23 pároch chromozómov v jadre každej diploidnej ľudskej bunky. Nemýlime sa, pretože práve táto genetická informácia nás definuje ako druh aj ako jednotlivé entity.

Napriek tomu je fascinujúce zistiť, že v našom tele máme 300-krát viac génov z mikróbov ako z našej vlastnej DNA. Toto číslo je samo osebe odôvodnené len tým, že hovoríme: máme 100-krát viac mikroorganizmov ako buniek vlastné v tele, teda približne 100 miliárd baktérií žijúcich v našom tele a o ňom.

Okrem bakteriálnej symbiózy existuje v bunkách nášho tela malá časť DNA, ktorá nám vo svojej celistvosti „nezodpovedá“. Hovoríme o mitochondriálnej DNA, dvojité vlákno genetického materiálu externého nášho genómu. Ponorte sa s nami do tejto fascinujúcej cesty mitochondriálnou DNA, pretože vás uisťujeme, že v nasledujúcich riadkoch otrasieme základmi genetických predsudkov.

• Súvisiaci článok: "Mitochondrie: čo sú, vlastnosti a funkcie"

Mitochondriálna DNA: cudzia genetická štruktúra

Ideme priamo do veci, pretože zoči-voči takémuto zvláštnemu javu máme veľa priestoru na pokrytie a obmedzený priestor. Mitochondriálna DNA je definovaná ako genetický materiál prítomný v mitochondriách, to znamená organely, ktoré dodávajú bunke energiu pre jej životne dôležité procesy.

Mohli by sme povedať, že táto genetická informácia je „chromozómom“ mitochondrií. DNA vo vnútri ľudskej bunky, ale mimo jadra, zvláštny koncept, však? Napriek tomu je táto štruktúra veľmi odlišná od „X“, ktorá prichádza na myseľ, keď hovoríme o ľudských chromozómoch, keďže sme pred malým a kruhovým dvojvláknom DNA, oveľa jednoduchším a základnejším ako genetická organizácia prítomná v jadre bunka.

Na povzbudenie chuti do jedla uvádzame nižšie sériu rozdiely medzi mitochondriálnou a jadrovou DNA, ktoré dávajú do perspektívy veľmi jasnú vzdialenosť medzi nimi:

• V mitochondriálnom genóme je 37 génov v porovnaní s 20 000-25 000 génmi v ľudskej jadrovej chromozomálnej DNA.
• To znamená približne 16 500 mitochondriálnych párov báz, zatiaľ čo ľudská DNA tvorí asi 3,2 miliardy párov báz.
• Toto dvojité kruhové vlákno mitochondriálnej DNA kóduje sériu proteínov jedinečných pre organelu, zatiaľ čo jadrový má oveľa viac funkcií.

Ako vidíme, čelíme dvom štruktúram, ktoré sú ako voda a olej. Po tomto paralelizme majú tieto posledné dve spoločné len to, že sú tekutinou, ako sú reťazce, ktoré sa nás tu týkajú. zdieľajú iba svoju najzákladnejšiu štruktúru: nukleotidy, ktoré tvoria DNA a najzákladnejšiu štruktúru (ktoré sú univerzálny).

Mitochondriálna štruktúra DNA

Keď sme uviedli do perspektívy, čo je mitochondriálna DNA a ako sa líši od človek, je čas použiť mikroskop na pitvu častí tohto zvedavca štruktúru.

V prvom rade znovu zdôrazňujeme, že mitochondriálny genóm Skladá sa z dvojitého vlákna DNA, ktoré je na sebe uzavreté kruhovým spôsobom. (ako keď si had hryzie chvost). Obidva reťazce dostávajú špeciálny názov a zaobchádzanie, pretože majú odlišné vlastnosti.

Napríklad reťazec H (ťažký) má vyšší sedimentačný koeficient ako L (ľahký), čo je hodnota, ktorá To je v súlade so skutočnosťou, že v tomto segmente sa nachádzajú kódujúce sekvencie 28 z 37 génov. súčty. Tiež nechceme zmeniť tento priestor na pokročilú triedu genetiky, takže zhrnieme funkcie sekvencií prítomných v tejto DNA tým najlepším možným spôsobom. Genetická informácia mitochondrií kóduje nasledujúce zlúčeniny:

• 2 Ribozomálne RNA: Molekuly RNA, ktoré sú súčasťou ribozómov, ktoré možno nájsť aj v mitochondriách.
• 22 transferových RNA: nevyhnutné pre syntézu proteínov v mitochondriách.
• 13 štruktúrnych génov, ktoré kódujú rôzne podjednotky enzýmových komplexov systému oxidačnej fosforylácie.

Ako môžeme vidieť, mitochondria je organela, ktorá do určitej miery stojí sama o sebe, keďže vo vnútri obsahuje ribozómya preto môže autonómne syntetizovať proteíny. Opäť zdôrazňujeme termín „do určitej miery“, keďže ľudské mitochondrie obsahujú asi 1500 proteínov, z ktorých iba 13 je kódovaných v samotnej mitochondriálnej DNA.

Väčšina proteínov v mitochondriách teda pochádza z genetickej informácie zakódovanej v jadrovej DNA (chromozómoch). v tomto prípade človeka), pretože sú syntetizované v ribozómoch cytosólu (bunkové médium) a potom si ich organela vezme pre seba.

• Mohlo by vás zaujímať: "Rozdiely medzi DNA a RNA"

najdôležitejšie vlastnosti

Keď sme porovnali mitochondriálnu DNA s jadrovou DNA u ľudí a preskúmali sme jej štruktúru Ďalšou logickou zastávkou je zistiť, aké charakteristiky definujú túto štruktúru nad rámec jej zloženia chémia. Ísť na to.

1. polyplazmia

V mitochondriách existuje viacero kópií tejto DNA, pretože tento reťazec genetickej informácie je zvyčajne spojený s proteínmi v organele, čím sa vytvára štruktúra nazývaná "nukleoid". Aby sme mali predstavu, v jednej mitochondrii je až asi 10 nukleoidov, čo znamená asi 10 000 kópií mitochondriálnej DNA na bunku.

2. materské dedičstvo

Je fascinujúce zistiť, že mitochondriálna DNA prítomná v každej z týchto organel v našom tele je dedená výlučne od matky. Je to tak preto, že pri vstupe do vajíčka spermie podstúpi čiastočnú degradáciu, pri ktorej stratí chvost a mitochondrie. Keď poznáme túto skutočnosť, vieme, že táto izolovaná genetická informácia je mimoriadne užitočná, pokiaľ ide o odvodzovanie vzťahov medzi živými bytosťami.

3. vysoký výmenný kurz

Mitochondriálna DNA je v „úplnej prednej línii“, pretože je veľmi blízko k dýchaciemu aparátu bunka, ktorá vedie k vzniku obávaných voľných radikálov, zlúčenín, ktoré môžu určitými interakciami poškodiť DNA špecifické. Takže táto veľmi špeciálna štruktúra má celý rad komplexných opravárenských strojov vrátane rôznych foriem rekombinácie.

V dôsledku tejto neustálej zmeny a transformácie sa odhaduje, že mitochondriálna DNA má rýchlosť mutácií až 10-krát vyššiu ako DNA. Jadrová DNA, samozrejme, mechanizmus evolúcie oveľa rýchlejší, než aký sme zvyknutí vidieť vo svete bytostí nažive.

Odkiaľ pochádza mitochondriálna DNA?

Aby sme uzavreli túto prehliadku „mimozemskej“ genetickej informácie nachádzajúcej sa v našich bunkách, môžeme zdôrazniť, že teória vzniku tejto DNA je prinajmenšom kuriózna.

Podľa rôznych odborníkov bola mitochondria (asi pred 2 000 miliónmi rokov) voľne žijúca aeróbna baktéria. V určitom bode anaeróbna bunka s jadrom pohltila túto eubaktériu a integrovala ju do svojho cytosólu. Takto by sa vytvoril symbiotický vzťah založený na mechanizme nazývanom endocytóza.

Je zrejmé, že v priebehu evolúcie by táto skorá baktéria stratila mnoho zo svojich génov sa stali mitochondriami, ktoré poznáme dnes a ktoré by sa nakoniec integrovali do jadrovej DNA bunka. Táto teória je široko podporovaná, pretože mitochondriálna DNA zdieľa rôzne znaky s genómom prokaryotických mikroorganizmov.

mitochondrie Je to organela, ktorá je zodpovedná za generovanie väčšiny chemickej energie potrebnej na aktiváciu biochemických reakcií bunky., takže bez nej by bol život, ako ho poznáme dnes, úplne nemožný. Trochu metafyzický na túto poslednú poznámku, je fascinujúce myslieť si, že skutočnosť tak neoficiálna ako napr. mikroorganizmus požierajúci iný mohol spustiť súčasnú explóziu života, medzi ktoré patrí aj náš druhov.

Zhrnutie

Ako sme vám sľúbili na začiatku, v týchto riadkoch sme uviedli pojem genóm na pravú mieru vo vnútri ľudského tela, vrátane pôvodu života a toho, čo nás k tomuto bodu mohlo priviesť evolučné.

Využitie týchto poznatkov však nie je len dohadné. Mitochondriálna DNA umožňuje usudzovať na príbuzenské vzťahy medzi členmi populácie živých bytostí a znalosť týchto údajov je nevyhnutná na to, aby bolo možné realizovať plány ochrany druhov. Okrem toho existujú rôzne mitochondriálne choroby spojené s mutáciami v tejto DNA, takže vedieť, že je to prvý krok, ako sa s nimi vysporiadať.

Bibliografické odkazy:

• Mitochondriálna DNA, Národný inštitút pre výskum genómu (NIH). Zhromaždené 16. októbra v https://www.genome.gov/es/genetics-glossary/ADN-mitocondrial
• Alberts, B. a Bray, D. (2006). Úvod do bunkovej biológie. Pan American Medical Ed.
• Mitochondrie, Národný inštitút pre výskum genómu (NIH). Zhromaždené 16. októbra v https://www.genome.gov/es/genetics-glossary/Mitocondria#:~:text=Las%20mitocondrias%20son%20los%20org%C3%A1nulos, adenozín%20%20trifosfát%20(ATP).
• Montoya, J. a Attardi, G. (1986). ľudská mitochondriálna DNA. Investigation and Science, 118, 60-69.
• Bunka vo vašej bunke: genotypia.com. Zhromaždené 16. októbra v https://genotipia.com/mitocondria/