Мітохондріальна ДНК: що це таке, які її характеристики та функції

Коли ми говоримо про геном людини, ми зазвичай думаємо про послідовність ДНК, що міститься в 23 парах хромосом у ядрі кожної диплоїдної клітини людини. Ми не зовсім помиляємося, оскільки саме ця генетична інформація визначає нас і як вид, і як окремих сутностей.

І все-таки захоплююче дізнатись, що ми маємо в 300 разів більше генів мікробів усередині нашого тіла, ніж генів нашої власної ДНК. Ця цифра сама по собі виправдовується лише тим, що ми маємо в 100 разів більше мікроорганізмів, ніж клітин власні в організмі, тобто приблизно 100 мільярдів бактерій, що живуть всередині нашого тіла про нього.

Крім бактеріального симбіозу, в клітинах нашого тіла є невелика частина ДНК, яка «не відповідає нам» повністю. Мова йде про мітохондріальну ДНК, подвійний ланцюг генетичного матеріалу поза нашим геномом. Пориньте разом з нами в цю захоплюючу подорож мітохондріальною ДНК, оскільки ми запевняємо вас, що ми похитнемо основи генетичних упереджень у наступних рядках.

• Пов'язана стаття: «Мітохондрії: що це таке, характеристики та функції»

Мітохондріальна ДНК: чужорідна генетична структура

Ми переходимо безпосередньо до справи, тому що перед обличчям такого дивного явища у нас є багато місця для охоплення та обмежений простір. Мітохондріальна ДНК визначається як генетичний матеріал, присутній в мітохондріях, тобто органелах, які забезпечують клітину енергією для її життєвих процесів.

Ми могли б сказати, що ця генетична інформація є «хромосомою» мітохондрій. ДНК всередині клітини людини, але поза ядром, дивна концепція, чи не так? Незважаючи на це, ця структура дуже відрізняється від «X», який спадає на думку, коли ми говоримо про людські хромосоми, оскільки ми перед невеликою та кільцевою подвійною ланцюгом ДНК, набагато простішою та базовішою, ніж генетична організація, присутня в ядрі клітина.

Щоб збудити ваш апетит, ми показуємо серію нижче відмінності між мітохондріальною та ядерною ДНК, які ставлять у перспективу дуже чітку відстань між ними:

• У мітохондріальному геномі є 37 генів, у порівнянні з 20 000-25 000 генів у ядерній хромосомній ДНК людини.
• Це означає приблизно 16 500 пар основ мітохондрій або близько того, тоді як ДНК людини становить приблизно 3,2 мільярда пар основ.
• Цей подвійний кільцевий ланцюг мітохондріальної ДНК кодує серію білків, унікальних для органели, тоді як ядерна органела виконує набагато більше функцій.

Як бачимо, перед нами дві структури, які схожі на воду і нафту. Дотримуючись цього паралелізму, ці останні два мають спільне лише те, що вони є рідиною, як ланцюги, які нас тут стосуються. вони мають спільну лише базову структуру: нуклеотиди, з яких складається ДНК, і базову структуру (яка є універсальний).

Структура мітохондріальної ДНК

Після того як ми розглянули, що таке мітохондріальна ДНК і чим вона відрізняється від людині, настав час використати мікроскоп, щоб розібрати частини цього цікавого структура.

Перш за все, ми ще раз підкреслюємо, що мітохондріальний геном Він складається з подвійного ланцюга ДНК, який замкнутий на собі кільцевим способом. (як змія кусає хвіст). Обидва ланцюги отримують особливу назву та особливу обробку, оскільки вони мають різні характеристики.

Наприклад, H (важкий) ланцюг має вищий коефіцієнт седиментації, ніж L (легкий), значення, яке Це узгоджується з тим фактом, що кодуючі послідовності 28 із 37 генів знаходяться в цьому сегменті. підсумки. Ми також не хочемо перетворювати цей простір на клас просунутої генетики, тому ми узагальнюємо функції послідовностей, присутніх у цій ДНК, якнайкраще. Генетична інформація мітохондрій кодує такі сполуки:

• 2 Рибосомальні РНК: молекули РНК, що входять до складу рибосом, які також можна знайти в мітохондріях.
• 22 транспортні РНК: необхідні для синтезу білка в мітохондріях.
• 13 структурних генів, які кодують різні субодиниці ферментних комплексів системи окисного фосфорилювання.

Як бачимо, Мітохондрії - це органели, які певною мірою є самостійними, оскільки містять рибосоми всередині, а отже, може синтезувати білки автономно. Знову ж таки, ми наголошуємо на терміні «до певної міри», оскільки мітохондрії людини містять близько 1500 білків, з яких лише 13 закодовані в самій мітохондріальній ДНК.

Таким чином, більшість білків у мітохондріях походять із генетичної інформації, закодованої в ядерній ДНК (хромосомах). людини в даному випадку), оскільки вони синтезуються в рибосомах цитозолю (клітинного середовища), а потім органела забирає їх собі.

• Вас може зацікавити: «Відмінності між ДНК і РНК»

найважливіші особливості

Після того як ми порівняли мітохондріальну ДНК з ядерною ДНК у людей і переглянули її структуру, Наступна логічна зупинка — виявити, які характеристики визначають цю структуру поза її складом хімія. Действуй.

1. поліплазмія

У мітохондріях є кілька копій цієї ДНК, оскільки цей ланцюжок генетичної інформації зазвичай пов’язаний з білками всередині органел, утворюючи структуру під назвою «нуклеоїд». Щоб дати нам ідею, на одну мітохондрію припадає приблизно 10 нуклеоїдів, що означає приблизно 10 000 копій мітохондріальної ДНК на клітину..

2. материнська спадщина

Захоплююче дізнатися, що мітохондріальна ДНК, присутня в кожній із цих органел по всьому нашому тілу, успадковується виключно від матері. Це тому, що, потрапляючи в яйцеклітину, сперматозоїд піддається частковій деградації, під час якої він втрачає хвіст і мітохондрії. Знаючи цей факт, ми знаємо, що ця ізольована генетична інформація надзвичайно корисна, коли справа доходить до висновку про зв’язки між живими істотами.

3. високий обмінний курс

Мітохондріальна ДНК знаходиться на «передовій лінії», оскільки вона знаходиться дуже близько до дихальних механізмів клітини, що породжує страшні вільні радикали, сполуки, які можуть пошкодити ДНК певними взаємодіями конкретні. Таким чином, це дуже особлива структура має різноманітні складні механізми ремонту, включаючи різні форми рекомбінації.

Завдяки цій безперервній зміні та трансформації, за підрахунками, мітохондріальна ДНК має частоту мутацій у 10 разів вища, ніж у ДНК. Ядерна ДНК, звичайно, механізм еволюції набагато швидший, ніж те, що ми звикли бачити у світі істот живий.

Звідки береться мітохондріальна ДНК?

На завершення цього огляду «чужої» генетичної інформації, знайденої в наших клітинах, ми можемо підкреслити, що теорія появи цієї ДНК, щонайменше, цікава.

На думку різних експертів, мітохондрія (близько 2000 мільйонів років тому) була вільноживучою аеробною бактерією.. У якийсь момент анаеробна клітина з ядром поглинула цю еубактерію, інтегрувавши її у свій цитозоль. Таким чином, симбіотичні відносини будуть встановлені на основі механізму, який називається ендоцитозом.

Очевидно, що в ході еволюції ця рання бактерія втратить багато своїх генів, поки стати мітохондріями, які ми знаємо сьогодні, які в кінцевому підсумку будуть інтегровані в ядерну ДНК клітина. Ця теорія широко підтримується, оскільки мітохондріальна ДНК має різні особливості з геномом прокаріотичних мікроорганізмів.

мітохондрії Це органела, відповідальна за генерацію більшої частини хімічної енергії, необхідної для активації біохімічних реакцій клітини., тому без нього життя, яке ми знаємо сьогодні, було б абсолютно неможливим. Вдаючись до метафізики на останній ноті, захоплююче думати, що такий анекдотичний факт, як мікроорганізм, який поїв іншого, міг спровокувати нинішній вибух життя, серед якого є і наше видів.

Резюме

Як ми і обіцяли вам на початку, у цих рядках ми розглянули концепцію геному в перспективі всередині людського тіла, включаючи походження життя та те, що могло привести нас до цієї точки еволюційний.

Проте використання цих знань не є лише припущенням. Мітохондріальна ДНК дозволяє зробити висновок про спорідненість серед членів популяції живих істот, і знання цих даних є важливим для реалізації планів збереження виду. Крім того, існують різні мітохондріальні захворювання, пов’язані з мутаціями в цій ДНК, тому знання про це є першим кроком до їх вирішення.

Бібліографічні посилання:

• Мітохондріальна ДНК, Національний інститут дослідження геному (NIH). Зібрано 16 жовтня в с https://www.genome.gov/es/genetics-glossary/ADN-mitocondrial
• Альбертс Б. та Брей Д. (2006). Вступ до клітинної біології. Pan American Medical Ed.
• Мітохондрії, Національний дослідницький інститут геному (NIH). Зібрано 16 жовтня в с https://www.genome.gov/es/genetics-glossary/Mitocondria#:~:text=Las%20mitocondrias%20son%20los%20org%C3%A1nulos, аденозин%20%20трифосфат%20(АТФ).
• Монтойя Дж. та Аттарді Г. (1986). мітохондріальна ДНК людини. Дослідження та наука, 118, 60-69.
• Клітина всередині вашої клітини: genotypia.com. Зібрано 16 жовтня в с https://genotipia.com/mitocondria/