Žuvų mitochondrijų DNR (su diagrama)

Šiame straipsnyje aptariame žuvų mitochondrijų DNR objektą ir struktūrą.

Žuvų mitochondrijų DNR tema:

Eukariotuose DNR yra chromosomose (branduolio viduje) ir be chromosomos, DNR taip pat yra dviejų organelių, mitochondrijų (gyvūnų ir augalų) ir chloroplastų (žaliųjų augalų). Šie organeliai yra esminiai eukariotinių ląstelių citoplazmos komponentai.

Mitochondrijų DNR taip pat yra organizuota chromosomoje, kuri yra apvali ir glaudžiai identiška bakterijų chromosomai. Žmonėms liga, žinoma kaip miokloninė epilepsija ir pažeistos raudonos spalvos pluoštai (MERRF), yra dėl mitochondrijų mutacijų paveldėjimo heteroplazminiame individe.

Asmuo, kurio organeliai turi daugiau nei vieną alelį, vadinamas heteroplazminiu. Šioje ligoje ląstelė negali gaminti pakankamo ATP kiekio, todėl ląstelių mirtis atsiranda dėl energijos trūkumo.

Gyvūnų ir augalų ląstelių mitochondrijos yra energiją generuojantys organeliai, o chloroplastai yra fotosintetiniai organeliai ir atsiranda tik augaluose. Vienas unikalus bruožas, kuris išskiria mitochondrijas ir chloroplastus iš kitų organelių, yra tai, kad jie turi savo genomus.

Organinėse ląstelėse esanti DNR dažnai vadinama papildomais chromosomų genais ir yra papildomo branduolinio paveldėjimo pavyzdžiai. Yra trys papildomos branduolinio paveldo rūšys: motinos poveikis, citoplazminiuose organeliuose gyvenantys genai (motinos paveldėjimas) ir infekcinis paveldėjimas. Mitochondrijų genomo / genų paveldėjimas teigiamai veikia ne mendelijos būdu.

Mitochondrijos gyvos ląstelės yra dešros formos. Juos supa dvi membranos. Vidinė membrana sudaro pailgas maišas, vadinamas cristae, kurios išeina į mitochondrijų vidų (39.1 pav.). Vidinės membranos vidinės pusės ir išorinė membrana yra padengtos mažomis dalelėmis.

Vidinės membranos dalelės susideda iš pagrindo, kotelio ir galvos, o išorinės membranos dalelės neturi pagrindo ir kotelio. Cristae cukrus ir fosfatai yra suskirstyti į CO ₂ ir vandenį daugeliu cheminių reakcijų, žinomų kaip oksidacinis fosforilinimas.

Mitochondrijų funkcija yra gaminti aukštos energijos ATP. Tai atliekama pagal sudėtingą procedūrą, kurioje elektronų poros iš išorinės membranos patenka į vidines membranines daleles ir per keturių kompleksų seriją. DPNH perduoda elektronus kompleksui I. Sukcinatas perduoda elektronus į kompleksą II.

Abiem atvejais elektronai pereina nuo dalelių pagrindo į kotelį, kur jie tada perduodami į kompleksą III. Toliau elektronai pereina į IV kompleksą dalelės galvoje (39.2 pav., 39.3). Galų gale, kaip yra būdinga kvėpavimo grandinei, du elektronai yra priimami ir nunešiami deguonies molekule.

ATP gamybą vykdo dideli fermentų kompleksai, įterpti į mitochondrijų vidinę membraną. Kai kuriuos šių kompleksų komponentus lemia mitochondrijų genomo genai, kiti - genuose, esančiuose branduolyje. Šių kompleksų surinkimui reikia glaudaus šių dviejų genomų sąveikos.

Mitochondrijų ir chloroplastų genų mutacijos rodo skirtingą motinos poveikį nei branduolinis paveldėjimas. Šios citoplazmos organelės paprastai yra paveldėtos iš motinos tėvo citoplazmos. Tai žinoma kaip motinos paveldėjimas.

Šiandien citoplazmos organelių genai yra plačiai ištirti, siekiant nustatyti, kaip jie veikia ir kaip jie sąveikauja su branduoliniais genais. Jie yra naudingi evoliucijos tyrimo įrankiai. Žuvų mitochondrijų DNR buvo plačiai panaudota filogenetiniuose tyrimuose.

Mitochondrijų DNR arba mitochondrijų chromosomos struktūra:

Priešingai nei branduolinis genomas, gyvūnų mitochondrijų genomas (genai) yra labai veiksmingas. Mt DNR turi genus, o šiuose mitochondrijų genuose nėra intronų, todėl nėra jokios šiukšlių DNR ir nėra reikalo sujungti introną prieš koduojant baltymą.

Yra dar vienas skirtumas nuo branduolinio genomo, kad mitochondrijų genome nėra pakartotinių sekų; kontrolinis regionas dažnai skiriasi ilgio dėl tandeminių pasikartojimų. Šios taisyklės išimtis yra šukutės, kurių daugelyje rūšių mt DNR genome yra kelios didelės iki 1, 4 kb kartos sekos, kurios gali būti ilgesnės nei 30 kb.

Žuvų mitochondrijų genomas, kaip ir kiti gyvūnų mitochondrijų genomai, beveik visada yra suskirstytas į vieną apykaitinę chromosomą, labai panašią į bakterijose randamą chromosomą (39.4 pav.). Yra žinomas mitochondrijų genomo Protopterus dolloi restrikcijos žemėlapis ir genų organizavimas.

Jį sudaro 13 baltymų koduojančių genų. Du genai yra skirti mažiems 12S ir didesniems 6S rRNR (ribosominės RNR) kodavimui, 22 genai yra skirti perduoti RNR molekules (tRNR) ir viena nekoduojanti DNR dalis, kuri veikia kaip pradinės DNR replikacijos ir RNR vieta transkripcija. Tai vadinama kontrolės regionu.

Mitochondrijų chromosomos dydis įvairioms rūšims skiriasi, tačiau rūšis yra pastovi. Reikšmingas šešių skirtingų halo tipų genetinis diferencijavimas aptiktas mitochondrijų DNR tarp Atlanto lašišų (Salmo salar L) Danijoje ir septyniose kitose Europos lašišų populiacijose, naudojant amplifikacijos analizę RPLF, naudojant keturis restrikcijos endonukleazių tyrimus.

Žuvų mitochondrijų DNR buvo plačiai panaudota filogenetiniuose tyrimuose.

Mitochondrijų genomai turi tik nedidelį skaičių genų, tačiau daugelyje ląstelių yra daug mitochondrijų, todėl mitochondrijų DNR gali sudaryti didelę dalį viso DNR ląstelėje. Gyvūnų mtDNR mutacijos greitis yra didesnis nei branduolinėje DNR (apie 5–10 kartų didesnis).

Tai reiškia, kad evoliucija yra didesnė mtDNR, nei branduolinėje DNR, ir ši funkcija mums yra svarbi, kai ieškome genetinių žymenų, kurie atspindės pastarojo meto pokyčius.