Rybi mitochondrialny DNA (z diagramem)

W tym artykule nie rozmawiamy o przedmiocie i strukturze rybich mitochondrialnych DNA.

Przedmiot-substancja mitochondrialnego DNA ryb:

W Eukariotach DNA występuje w chromosomach (jądro wewnętrzne), a oprócz chromosomu DNA występuje także w dwóch organellach, mitochondriach (zwierzęta i rośliny) i chloroplastach (w zielonych roślinach). Te organelle są niezbędnymi składnikami cytoplazmy komórek eukariotycznych.

DNA mitochondrialne jest również zorganizowane w chromosomie, które ma kolisty kształt i jest blisko identyczne z chromosomem bakterii. U ludzi choroba określana jako padaczka miokloniczna i włókna strzępiaste (MERRF) wynikają z dziedziczenia mutacji mitochondrialnych u osób heteroplazmatycznych.

Osoba, której organelle mają więcej niż jeden allel, jest określana jako heteroplazmatyczna. W tej chorobie komórka nie jest w stanie wytworzyć wystarczającej ilości ATP, stąd śmierć komórki jest spowodowana z powodu braku energii.

Mitochondria komórek zwierzęcych i roślinnych są organellami wytwarzającymi energię, podczas gdy chloroplasty są organellami fotosyntetycznymi i występują tylko w roślinach. Jedną z unikalnych cech odróżniających mitochondria i chloroplasty od innych organelli jest to, że zawierają one własne genomy.

DNA obecne w organellach jest często znane jako dodatkowe geny chromosomalne i jest przykładem dodatkowego dziedziczenia jądrowego. Istnieją trzy rodzaje dodatkowego dziedziczenia jądrowego: efekt matczyny, geny rezydujące w organellach cytoplazmatycznych (dziedziczenie macierzyńskie) i dziedziczenie zakaźne. Dziedziczenie genomu / genów mitochondrium zachowuje się pozytywnie w nie-mendlowskiej modzie.

Mitochondria mają kształt kiełbasy w żywej komórce. Otaczają je dwie membrany. Wewnętrzna błona tworzy wydłużone worki zwane Cristis, które rozciągają się do wnętrza mitochondrium (ryc. 39.1). Wewnętrzne części wewnętrznej membrany i zewnętrznej strony zewnętrznej membrany są pokryte małymi cząstkami.

Cząstki błony wewnętrznej składają się z podstawy, łodygi i głowy, natomiast cząstki błony zewnętrznej pozbawione są podstawy i łodygi. W cristae cukier i fosforany są rozkładane na CO ₂ i wodę w serii reakcji chemicznych znanych jako fosforylacja oksydacyjna.

Funkcją mitochondrium jest wytwarzanie ATP o wysokiej energii. Czyni to poprzez złożoną procedurę, w której pary elektronów są przekazywane wzdłuż zewnętrznej membrany do cząstek wewnętrznej membrany i przez serię czterech kompleksów. DPNH przekazuje elektrony kompleksowi I. Bursztynian przenosi elektrony do kompleksu II.

W obu przypadkach elektrony przechodzą od podstawy cząstek do łodygi, gdzie są następnie przekazywane do kompleksu III. Następnie elektrony przesuwają się do kompleksu IV w głowie cząstki (ryc. 39.2, 39.3). Ostatecznie, jak to jest typowe dla łańcucha oddechowego, dwa elektrony są akceptowane i przenoszone przez cząsteczkę tlenu.

Wytwarzanie ATP jest realizowane przez duże kompleksy enzymów wbudowane w wewnętrzną błonę mitochondrialną. Niektóre składniki tych kompleksów są określane przez geny w genomie mitochondrialnym, inne za pomocą genów w jądrze. Złożenie tych kompleksów wymaga ścisłej interakcji między tymi dwoma genomami.

Mutacje genów mitochondrialnych i chloroplastów wykazują skutki matczyne inne niż dziedziczenie jądrowe. Te organelle cytoplazmy są zwykle dziedziczone przez cytoplazmę jajową od matczynego rodzica. Jest to znane jako dziedziczenie macierzyńskie.

Geny w organelli cytoplazmy są obecnie szeroko badane w celu ustalenia, w jaki sposób funkcjonują i jak oddziałują z genami jądrowymi. Są użytecznymi narzędziami w badaniu ewolucji. DNA ryb mitochondrialnych było szeroko stosowane w badaniach filogenetycznych.

Struktura mitochondrialnego DNA lub chromosomu mitochondrialnego:

W przeciwieństwie do genomu jądrowego, genom mitochondrialny (geny) zwierząt jest bardzo wydajny. DNA mt ma geny, a te geny mitochondrialne nie mają intronów, więc nie ma śmieciowego DNA i nie ma potrzeby splicingu intronu przed kodowaniem białka.

Istnieje jeszcze inna różnica w stosunku do genomu jądrowego, że nie ma powtarzających się sekwencji w genomie mitochondrialnym; region kontrolny często różni się długością z powodu powtórzeń tandemowych. Wyjątkiem od tej reguły są przegrzebki, których wiele gatunków wykazuje kilka dużych powtarzających się do 1, 4 kb sekwencji w obrębie genomu mt DNA, które w konsekwencji mogą rozciągać się do ponad 30 kb.

Rybi mitochondrialny genom, podobnie jak inne zwierzęce genomy mitochondrialne, prawie zawsze jest zorganizowany w jeden okrągły chromosom, bardzo podobny do chromosomu znajdującego się w bakteriach (ryc. 39.4). Znana jest mapa restrykcyjna i organizacja genowa protopterus dolloi genomu mitochondrialnego.

Składa się z 13 genów kodujących białka. Dwa geny służą do kodowania małego rSNA 12S i większego genu rSNA (rybosomalnego RNA), 22 geny służą do kodowania przenoszących cząsteczek RNA (tRNA) i jednej niekodującej sekcji DNA, która działa jako miejsce inicjacji replikacji DNA i RNA mt. transkrypcja. Jest to znane jako region kontrolny.

Wielkość chromosomu mitochondrialnego różni się w zależności od gatunku, ale jest stała w obrębie gatunku. Znaczące zróżnicowanie genetyczne sześciu różnych typów halo stwierdzono w mitochondrialnym DNA łososia atlantyckiego (Salmo salar L) w Danii i siedmiu innych populacji łososia w Europie za pomocą analizy amplifikacji za pomocą RPLF z użyciem czterech testów endonukleaz restrykcyjnych.

DNA ryb mitochondrialnych było szeroko stosowane w badaniach filogenetycznych.

Mitochondrialne genomy zawierają tylko niewielką liczbę genów, ale większość komórek zawiera wiele mitochondriów, więc mitochondrialny DNA może stanowić znaczącą część całkowitego DNA w komórce. Szybkość mutacji w mtDNA zwierzęcia jest wyższa niż w jądrowym DNA (około 5 do 10 razy wyższa).

Oznacza to, że ewolucja jest większa w mtDNA niż w jądrowym DNA, a ta cecha jest dla nas ważna, gdy szukamy markerów genetycznych, które będą odzwierciedlały zmiany w niedawnej przeszłości.