Mitokondriyal DNA: nedir, özellikleri ve işlevleri nelerdir?

İnsan genomu hakkında konuştuğumuzda, genellikle her bir diploid insan hücresinin çekirdeğindeki 23 çift kromozomda bulunan DNA dizisini düşünürüz. Bizi hem tür hem de bireysel varlıklar olarak tanımlayan bu genetik bilgi olduğu için tamamen haksız değiliz.

Yine de, vücudumuzdaki mikroplardan kendi DNA'mızdan aldığımızdan 300 kat daha fazla genimiz olduğunu öğrenmek büyüleyici. Bu rakam, sadece şunu söyleyerek kendi başına haklı çıkar: hücrelerden 100 kat daha fazla mikroorganizmaya sahibiz. yani vücudumuzda yaşayan yaklaşık 100 milyar bakteri ve onun hakkında.

Bakteriyel simbiyozun ötesinde, vücudumuzdaki hücrelerin içinde bütünüyle "bize tekabül etmeyen" küçük bir DNA parçası vardır. Mitokondriyal DNA'dan bahsediyoruz, genomumuzun dışında bulunan çift iplikli bir genetik materyal. Aşağıdaki satırlarda genetik önyargıların temellerini sarsacağımızın garantisini verirken, mitokondriyal DNA'nın bu büyüleyici yolculuğuna bizimle birlikte dalın.

• İlgili makale: "Mitokondri: ne oldukları, özellikleri ve işlevleri"

Mitokondriyal DNA: yabancı genetik yapı

Doğrudan konuya giriyoruz, çünkü böylesine garip bir fenomen karşısında, ele almamız gereken çok yer ve sınırlı bir alanımız var. Mitokondriyal DNA şu şekilde tanımlanır: mitokondride bulunan genetik materyal, yani hücreye yaşamsal süreçleri için enerji sağlayan organeller.

Bu genetik bilginin mitokondrinin "kromozomu" olduğunu söyleyebiliriz. DNA insan hücresinin içinde ama çekirdeğin dışında, garip bir kavram, değil mi? Yine de bu yapı, insan kromozomları denilince akla gelen "X"ten çok farklıdır. çekirdeğinde bulunan genetik organizasyondan çok daha basit ve daha temel olan küçük ve dairesel bir çift DNA sarmalından önce. hücre.

İştahınızı kabartmak için aşağıda bir dizi gösteriyoruz mitokondriyal ve nükleer DNA arasındaki farklar, ikisi arasındaki çok net mesafeyi perspektife koyar.:

• İnsan nükleer kromozomal DNA'sındaki 20.000-25.000 gene kıyasla, mitokondriyal genom içinde 37 gen vardır.
• Bu, yaklaşık 16.500 mitokondriyal baz çifti anlamına gelirken, insan DNA'sı yaklaşık 3.2 milyar baz çifti oluşturur.
• Mitokondriyal DNA'nın bu çift dairesel sarmalı, organele özgü bir dizi proteini kodlarken, nükleer olanın daha birçok işlevi vardır.

Görüldüğü gibi su ve yağ gibi birbirine benzeyen iki yapıyla karşı karşıyayız. Bu paralelliğe göre, bu son ikisinin tek ortak noktası, burada bizi ilgilendiren zincirler gibi bir sıvı olmasıdır. sadece en temel yapılarını paylaşırlar: DNA'yı oluşturan nükleotitler ve en temel yapı (ki bunlar evrensel).

Mitokondriyal DNA yapısı

Mitokondriyal DNA'nın ne olduğunu ve mitokondriyal DNA'dan nasıl farklı olduğunu bir kez perspektife oturttuktan sonra. İnsan, bu meraklı parçayı incelemek için mikroskop kullanmanın zamanı geldi. yapı.

Her şeyden önce, mitokondriyal genomun Kendi üzerine dairesel bir şekilde kapalı olan çift bir DNA sarmalından oluşur. (kuyruğunu ısıran yılan gibi). Her iki zincir de farklı özellikler gösterdikleri için özel bir ad ve işlem alır.

Örneğin, H (Ağır) zinciri L'den (hafif) daha yüksek bir sedimantasyon katsayısına sahiptir; Bu, 37 genin 28'inin kodlama dizisinin bu segmentte bulunması gerçeğiyle tutarlıdır. toplamlar. Biz de bu alanı ileri bir genetik dersi haline getirmek istemiyoruz, bu yüzden bu DNA'da bulunan dizilerin görevlerini en güzel şekilde özetliyoruz. Mitokondrinin genetik bilgisi aşağıdaki bileşikleri kodlar:

• 2 Ribozomal RNA'lar: Ribozomların parçası olan ve mitokondride de bulunabilen RNA molekülleri.
• 22 transfer RNA'lar: mitokondri içinde protein sentezi için gereklidir.
• Oksidatif fosforilasyon sisteminin enzim komplekslerinin farklı alt birimlerini kodlayan 13 yapısal gen.

Gördüğümüz gibi, Mitokondri, içinde ribozomlar bulundurduğu için bir dereceye kadar kendi ayakları üzerinde duran bir organeldir.ve bu nedenle proteinleri otonom olarak sentezleyebilir. İnsan mitokondrisi yaklaşık 1.500 protein içerdiğinden ve bunlardan yalnızca 13'ü mitokondriyal DNA'nın kendisinde kodlandığından, yine "bir dereceye kadar" terimini vurguluyoruz.

Bu nedenle, mitokondrideki proteinlerin çoğu, nükleer DNA'da (kromozomlar) kodlanan genetik bilgiden gelir. çünkü sitozolün (hücresel ortam) ribozomlarında sentezlenirler ve daha sonra organel bunları kendisi için alır.

• İlginizi çekebilir: "DNA ve RNA arasındaki farklar"

en önemli özellikler

İnsanlardaki nükleer DNA ile mitokondriyal DNA'yı karşılaştırdığımızda ve yapısını gözden geçirdiğimizde, Bir sonraki mantıksal durak, bu yapıyı bileşiminin ötesinde hangi özelliklerin tanımladığını keşfetmektir. kimya. Göreyim seni.

1. poliplazmi

Mitokondri içinde bu DNA'nın birden çok kopyası vardır, çünkü bu genetik bilgi zinciri genellikle organel içindeki proteinlerle ilişkilendirilerek "nükleoid" adı verilen bir yapı oluşturur. Bize bir fikir vermesi için, mitokondri başına yaklaşık 10'a kadar nükleoid vardır, bu da hücre başına yaklaşık 10.000 mitokondriyal DNA kopyası anlamına gelir.

2. anne mirası

Vücudumuzdaki bu organellerin her birinde bulunan mitokondriyal DNA'nın yalnızca anneden miras kaldığını öğrenmek büyüleyici. Bunun nedeni, yumurtaya girdikten sonra, Spermatozoon, kuyruğunu ve mitokondriyi kaybettiği kısmi bozulmaya uğrar.. Bu gerçeği bilerek, bu izole edilmiş genetik bilginin, canlılardaki ilişkilerden çıkarım yapmak söz konusu olduğunda son derece yararlı olduğunu biliyoruz.

3. yüksek döviz kuru

Mitokondriyal DNA, solunum mekanizmasına çok yakın olduğu için "tam ön safta" yer alır. belirli etkileşimlerle DNA'ya zarar verebilecek bileşikler olan korkunç serbest radikallere yol açan hücre özel. Böylece bu çok özel yapı çeşitli rekombinasyon biçimleri de dahil olmak üzere çeşitli karmaşık onarım makinelerine sahiptir.

Bu sürekli değişim ve dönüşüm nedeniyle mitokondriyal DNA'nın, DNA'nın 10 katına kadar daha yüksek bir mutasyon oranına sahip olduğu tahmin edilmektedir. Nükleer DNA, elbette, varlıklar dünyasında görmeye alışık olduğumuzdan çok daha hızlı bir evrim mekanizmasıdır. canlı.

Mitokondriyal DNA nereden geliyor?

Hücrelerimizde bulunan "yabancı" genetik bilgi turunu sonlandırmak için, bu DNA'nın ortaya çıkışı teorisinin en hafif tabirle merak uyandırdığını vurgulayabiliriz.

Çeşitli uzmanlara göre mitokondri (yaklaşık 2.000 milyon yıl önce) serbest yaşayan aerobik bir bakteriydi.. Bir noktada, anaerobik çekirdekli bir hücre bu öbakteriyi yutarak sitozolüne entegre etti. Böylece endositoz adı verilen bir mekanizmaya dayalı olarak simbiyotik bir ilişki kurulacaktır.

Açıktır ki, evrim süreci boyunca bu erken bakteri, genlerinin çoğunu kaybedecektir. bugün bildiğimiz mitokondri haline gelecek ve sonunda dünyanın nükleer DNA'sına entegre olacaktır. hücre. Mitokondriyal DNA, prokaryotik mikroorganizmaların genomu ile çeşitli özellikleri paylaştığından, bu teori geniş çapta desteklenmektedir.

mitokondri Hücrenin biyokimyasal reaksiyonlarını aktive etmek için gerekli kimyasal enerjinin çoğunu üretmekle görevli organeldir., yani onsuz, bugün bildiğimiz şekliyle hayat tamamen imkansız olurdu. Bu son notu biraz metafizik hale getirerek, bir gerçeğin bir anekdot kadar anekdot olduğunu düşünmek büyüleyici. Mikroorganizmaların bir başkasını yemesi, aralarında bizim de yer aldığımız mevcut yaşam patlamasını tetiklemiş olabilir. türler.

Özet

Başta size söz verdiğimiz gibi, bu satırlarda genom kavramını bir perspektife oturttuk. yaşamın kökeni ve bizi bu noktaya neyin getirmiş olabileceği de dahil olmak üzere insan vücudunun içinde evrimsel.

Yine de, bu bilginin kullanımları yalnızca varsayımsal değildir. Mitokondriyal DNA akrabalık ilişkilerinin çıkarımını sağlar bir canlı popülasyonunun üyeleri arasında ve bu verilerin bilinmesi, türlerde koruma planlarını uygulayabilmek için esastır. Ek olarak, bu DNA'daki mutasyonlarla bağlantılı çeşitli mitokondriyal hastalıklar vardır, bu yüzden bunları bilmek, bunlarla mücadele etmenin ilk adımıdır.

Bibliyografik referanslar:

• Mitokondriyal DNA, Ulusal Genom Araştırma Enstitüsü (NIH). 16 Ekim'de toplandı https://www.genome.gov/es/genetics-glossary/ADN-mitocondrial
• Alberts, B. ve Bray, D. (2006). Hücre biyolojisine giriş. Pan American Medical Ed.
• Mitokondri, Ulusal Genom Araştırma Enstitüsü (NIH). 16 Ekim'de toplandı https://www.genome.gov/es/genetics-glossary/Mitocondria#:~:text=Las%20mitocondrias%20son%20los%20org%C3%A1nulos, adenozin%20%20trifosfat%20(ATP).
• Montoya, J. ve Attardi, G. (1986). insan mitokondriyal DNA'sı. Soruşturma ve Bilim, 118, 60-69.
• Hücrenizin içindeki bir hücre: genotypia.com. 16 Ekim'de toplandı https://genotipia.com/mitocondria/