Mitokondriellt DNA: vad det är och vad är dess egenskaper och funktioner

När vi talar om det mänskliga genomet tänker vi vanligtvis på DNA-sekvensen som finns i de 23 kromosomparen i kärnan i varje diploid mänsklig cell. Vi har inte helt fel, eftersom det är denna genetiska information som definierar oss både som art och som individuella enheter.

Ändå är det fascinerande att lära oss att vi har 300 gånger fler gener från mikrober inuti våra kroppar än vi har från vårt eget DNA. Denna siffra motiveras av sig själv bara genom att säga följande: vi har 100 gånger fler mikroorganismer än celler egna i kroppen, det vill säga cirka 100 miljarder bakterier som lever inuti vår kropp och om honom.

Utöver bakteriell symbios finns det en liten del av DNA i cellerna i vår kropp som "inte motsvarar oss" i sin helhet. Vi pratar om mitokondrie-DNA, en dubbelsträng av genetiskt material utanför vårt genom. Fördjupa dig med oss ​​i denna fascinerande resa genom mitokondrie-DNA, när vi försäkrar dig att vi kommer att skaka grunden för genetiska förutfattade meningar i följande rader.

• Relaterad artikel: "Mitokondrier: vad de är, egenskaper och funktioner"

Mitokondrie-DNA: den främmande genetiska strukturen

Vi går direkt in i saken, för inför ett så märkligt fenomen har vi mycket mark att täcka och ett begränsat utrymme. Mitokondrie-DNA definieras som det genetiska materialet som finns i mitokondrierna, det vill säga organellerna som ger energi till cellen för dess vitala processer.

Vi skulle kunna säga att denna genetiska information är "kromosomen" i mitokondrierna. DNA inuti den mänskliga cellen men utanför kärnan, konstigt koncept, eller hur? Trots det skiljer sig denna struktur mycket från det "X" som kommer att tänka på när vi talar om mänskliga kromosomer, eftersom vi är före en liten och cirkulär dubbelsträng av DNA, mycket enklare och mer grundläggande än den genetiska organisation som finns i kärnan av cell.

För att väcka aptiten visar vi nedan en serie av skillnader mellan mitokondrie- och nukleärt DNA som sätter i perspektiv det mycket tydliga avståndet mellan de två:

• Inom mitokondriernas genom finns 37 gener, jämfört med 20 000-25 000 gener i mänskligt nukleärt kromosomalt DNA.
• Detta översätts till cirka 16 500 mitokondriella baspar eller så, medan mänskligt DNA utgör cirka 3,2 miljarder baspar.
• Denna dubbla cirkulära sträng av mitokondrie-DNA kodar för en serie proteiner som är unika för organellen, medan den nukleära har många fler funktioner.

Som vi kan se står vi inför två strukturer som är som vatten och olja. Efter denna parallellism har dessa två sistnämnda bara det gemensamt att de är en vätska, som de kedjor som berör oss här. de delar bara sin mest grundläggande struktur: nukleotiderna som utgör DNA och den mest grundläggande strukturen (som är universell).

Mitokondriell DNA-struktur

När vi väl har satt i perspektiv vad mitokondriellt DNA är och hur det skiljer sig från människa, det är dags att använda ett mikroskop för att dissekera delarna av denna nyfikna strukturera.

Först och främst betonar vi det mitokondriella genomet Den består av en dubbelsträng av DNA, som är stängd om sig själv på ett cirkulärt sätt. (som en orm som biter i svansen). Båda kedjorna får ett speciellt namn och en speciell behandling, eftersom de har olika egenskaper.

Till exempel har H (tung) kedjan en högre sedimentationskoefficient än L (lätt), ett värde som Detta överensstämmer med det faktum att de kodande sekvenserna för 28 av de 37 generna finns i detta segment. totalt. Vi vill inte heller förvandla detta utrymme till en avancerad genetikklass, så vi sammanfattar funktionerna hos sekvenserna som finns i detta DNA på bästa möjliga sätt. Den genetiska informationen i mitokondrierna kodar för följande föreningar:

• 2 Ribosomala RNA: RNA-molekyler som ingår i ribosomer, som även finns i mitokondrier.
• 22 överförings-RNA: väsentligt för proteinsyntes i mitokondrierna.
• 13 strukturella gener, som kodar för olika subenheter av enzymkomplexen i det oxidativa fosforyleringssystemet.

Som vi kan se, mitokondrier är en organell som till viss del står för sig själv, eftersom den innehåller ribosomer inuti, och kan därför syntetisera proteiner autonomt. Återigen betonar vi termen "i viss utsträckning", eftersom mänskliga mitokondrier innehåller cirka 1 500 proteiner, varav endast 13 kodas i själva mitokondriella DNA: t.

De flesta proteinerna i mitokondrierna kommer alltså från den genetiska information som kodas i nukleärt DNA (kromosomer). av människan i detta fall), eftersom de syntetiseras i cytosolens ribosomer (cellmediet) och sedan tar organellen dem för sig själv.

• Du kanske är intresserad av: "Skillnader mellan DNA och RNA"

viktigaste egenskaperna

När vi har jämfört mitokondrie-DNA med kärn-DNA hos människor och har sett över dess struktur, Nästa logiska stopp är att upptäcka vilka egenskaper som definierar denna struktur utöver dess sammansättning kemi. Ge järnet.

1. polyplasmi

Det finns flera kopior av detta DNA i mitokondrierna, eftersom denna kedja av genetisk information vanligtvis är associerad med proteiner i organellen och bildar en struktur som kallas "nukleoid". För att ge oss en idé, det finns upp till cirka 10 nukleoider per mitokondrier, vilket översätts till cirka 10 000 kopior av mitokondriellt DNA per cell.

2. moderns arv

Det är fascinerande att lära sig att mitokondriella DNA som finns i var och en av dessa organeller i hela våra kroppar ärvs enbart från modern. Detta beror på att när man kommer in i ägglosset, spermatozoen genomgår partiell nedbrytning där den förlorar svansen och mitokondrierna. Genom att känna till detta vet vi att denna isolerade genetiska information är extremt användbar när det gäller att sluta sig till relationer hos levande varelser.

3. hög växelkurs

Mitokondrie-DNA är på "full front line" eftersom det är mycket nära andningsmaskineriet cell, vilket ger upphov till de fruktade fria radikalerna, föreningar som kan skada DNA med vissa interaktioner specifik. Alltså denna mycket speciella struktur har en mängd komplexa reparationsmaskiner, inklusive olika former av rekombination.

På grund av denna kontinuerliga förändring och transformation uppskattas det att mitokondrie-DNA har en mutationshastighet som är upp till 10 gånger högre än den för DNA. Nukleärt DNA, naturligtvis, en mekanism för utveckling mycket snabbare än vad vi är vana vid att se inom varelsernas värld Levande.

Var kommer mitokondrie-DNA ifrån?

För att avsluta denna rundtur av den "främmande" genetiska information som finns i våra celler, kan vi betona att teorin om uppkomsten av detta DNA är minst sagt nyfiken.

Enligt olika experter var mitokondrierna (för cirka 2 000 miljoner år sedan) en frilevande aerob bakterie. Vid någon tidpunkt slukade en anaerob cell med kärnor denna eubakterie och integrerade den i dess cytosol. Således skulle ett symbiotiskt förhållande etableras baserat på en mekanism som kallas endocytos.

Helt klart, under loppet av evolutionen skulle denna tidiga bakterie förlora många av sina gener på vägen tills bli de mitokondrier som vi känner idag, som skulle sluta integreras i kärn-DNA cell. Denna teori stöds brett, eftersom mitokondrie-DNA delar olika egenskaper med genomet hos prokaryota mikroorganismer.

mitokondrier Det är organellen som ansvarar för att generera det mesta av den kemiska energi som krävs för att aktivera cellens biokemiska reaktioner., så utan det skulle livet som vi känner det idag vara totalt omöjligt. För att bli lite metafysisk på denna sista ton, är det fascinerande att tänka att ett faktum så anekdotiskt som ett mikroorganism som äter en annan kan ha utlöst den nuvarande explosionen av liv, bland vilka är vår arter.

Sammanfattning

Som vi har lovat dig i början har vi i dessa rader satt begreppet genom i perspektiv inuti människokroppen, inklusive livets ursprung och vad som kunde ha lett oss till denna punkt evolutionär.

Ändå är användningen av denna kunskap inte bara gissningsvis. Mitokondriellt DNA gör det möjligt att sluta sig till släktskapsförhållanden bland medlemmarna i en population av levande varelser, och att känna till dessa data är väsentligt för att kunna genomföra bevarandeplaner i arten. Dessutom finns det olika mitokondriella sjukdomar kopplade till mutationer i detta DNA, så att veta att det är det första steget att ta itu med dem.

Bibliografiska referenser:

• Mitokondriellt DNA, National Genome Research Institute (NIH). Hämtas den 16 oktober i https://www.genome.gov/es/genetics-glossary/ADN-mitocondrial
• Alberts, B., & Bray, D. (2006). Introduktion till cellbiologi. Pan American Medical Ed.
• Mitokondrier, National Genome Research Institute (NIH). Hämtas den 16 oktober i https://www.genome.gov/es/genetics-glossary/Mitocondria#:~:text=Las%20mitocondrias%20son%20los%20org%C3%A1nulos, adenosin%20%20trifosfat%20(ATP).
• Montoya, J., & Attardi, G. (1986). mänskligt mitokondrie-DNA. Utredning och vetenskap, 118, 60-69.
• En cell inuti din cell: genotypia.com. Hämtas den 16 oktober i https://genotipia.com/mitocondria/