Vis mitochondriaal DNA (met diagram)

In dit artikel bespreken we het onderwerp en de structuur van mitochondriaal DNA van vissen.

Subject-Matter of Fish Mitochondriaal DNA:

In Eukaryoten is DNA aanwezig in de chromosomen (binnenkern) en naast chromosoom is DNA ook aanwezig in twee organellen, mitochondria (dieren en planten) en chloroplasten (in groene planten). Deze organellen zijn essentiële componenten van het cytoplasma van de eukaryote cellen.

Het mitochondriaal DNA is ook georganiseerd in een chromosoom, dat een cirkelvormige vorm heeft en nauw overeenkomt met het chromosoom van de bacterie. Bij mensen is de ziekte die bekend staat als myoklonische epilepsie en rafelige rode vezels (MERRF) het gevolg van overerving van mitochondriale mutaties bij heteroplasmatisch individu.

Een individu wiens organellen meer dan één allel hebben, wordt heteroplasmatisch genoemd. Bij deze ziekte is de cel niet in staat om voldoende hoeveelheid ATP te produceren en daarom wordt celdood veroorzaakt door gebrek aan energie.

De mitochondria van dierlijke en plantaardige cellen zijn de energie genererende organellen, terwijl de chloroplasten de fotosynthetische organellen zijn en alleen in planten voorkomen. Een uniek kenmerk dat mitochondriën en chloroplasten van andere organellen onderscheidt, is dat ze hun eigen genomen bevatten.

Het DNA dat aanwezig is in de organellen is vaak bekend als extra chromosomale genen en is het voorbeeld van extra nucleaire overerving. Er zijn drie soorten extra nucleaire overerving: maternaal effect, genen die voorkomen in cytoplasmische organellen (maternale overerving) en infectieuze overerving. De overerving van het genoom / de genen van mitochondrion gedraagt ​​zich positief op niet-Mendeliaanse wijze.

Mitochondria zijn een worstvormige structuur in de levende cel. Ze zijn omgeven door twee membranen. Het binnenmembraan vormt langwerpige zakken genaamd cristae die zich uitstrekken naar het binnenste van het mitochondrion (figuur 39.1). De binnenkant van het binnenmembraan en buiten het buitenmembraan zijn bedekt met kleine deeltjes.

De binnenmembraandeeltjes zijn samengesteld uit basis, steel en kop, terwijl de deeltjes van het buitenmembraan verstoken zijn van basis en stengel. In cristae worden suiker en fosfaten afgebroken tot CO ₂ en water in series van chemische reacties die bekend staan ​​als oxidatieve fosforylering.

De functie van het mitochondrion is om ATP met hoge energie te produceren. Het doet dit door middel van een complexe procedure waarbij elektronenparen worden doorgegeven van het buitenmembraan naar de binnenmembraandeeltjes en door een reeks van vier complexen. DPNH overhandigt de elektronen aan Complex I. Succinaat brengt elektronen over in Complex II.

In beide gevallen gaan de elektronen van de basis van de deeltjes in de stengel waar ze vervolgens worden overgedragen aan Complex III. Vervolgens gaan de elektronen verder naar het Complex IV in de kop van het deeltje (Fig. 39.2, 39.3). Uiteindelijk, zoals typerend voor de ademhalingsketen, worden twee elektronen geaccepteerd en afgevoerd door een zuurstofmolecuul.

De productie van ATP wordt uitgevoerd door grote enzymcomplexen die zijn ingebed in het mitochondriale binnenmembraan. Sommige van de componenten van deze complexen worden bepaald door genen in het mitochondriale genoom, anderen door genen in de kern. Het samenstellen van deze complexen vereist een nauwe interactie tussen deze twee genomen.

De mutaties van de mitochondriale en chloroplast-genen tonen maternale effecten die anders zijn dan de nucleaire overerving. Deze organellen van het cytoplasma worden gewoonlijk geërfd met het ei-cytoplasma van de moeder-moeder. Dit staat bekend als maternale overerving.

Genen in het cytoplasma-organel worden tegenwoordig uitgebreid bestudeerd om te bepalen hoe ze werken en hoe ze een interactie aangaan met de nucleaire genen. Ze zijn nuttige hulpmiddelen bij het bestuderen van evolutie. Het mitochondriale DNA van vissen is uitgebreid gebruikt in fylogenetische studies.

Structuur van mitochondriaal DNA of mitochondriaal chromosoom:

In tegenstelling tot het nucleaire genoom is het mitochondriaal genoom (genen) van dieren zeer efficiënt. Het MT-DNA heeft genen en deze mitochondriale genen hebben geen introns, dus er is geen rommel-DNA en er is geen behoefte aan het splitsen van intron vóór het coderen van eiwit.

Er is nog een verschil met het nucleaire genoom dat er geen repetitieve sequenties zijn in het mitochondriale genoom; het regelgebied varieert vaak in lengte als gevolg van tandemherhalingen. Uitzondering op deze regel zijn de sint-jakobsschelpen waarvan vele soorten meerdere grote tot 1, 4 kb herhaalde sequenties binnen het mt-DNA-genoom vertonen, die zich bijgevolg tot meer dan 30 kb in lengte kunnen uitstrekken.

Vis mitochondriaal genoom, net als andere dierlijke mitochondriale genoom, is bijna altijd georganiseerd in een enkele cirkelvormige chromosoom, zeer vergelijkbaar met het chromosoom gevonden in bacteriën (Fig. 39.4). De restrictiekaart en genorganisatie van Protopterus dolloi van mitochondriaal genoom is bekend.

Het bestaat uit 13 genen die coderen voor eiwitten. Twee genen zijn voor het coderen voor het kleine 12S en het grotere l6S rRNA (ribosomaal RNA), 22 genen zijn voor het coderen van transfer-RNA-moleculen (tRNA) en een niet-coderend gedeelte van het DNA dat als de initiatieplaats voor mt-DNA-replicatie en RNA fungeert transcriptie. Dit staat bekend als het controlegebied.

De grootte van het mitochondriale chromosoom varieert van soort tot soort, maar is constant binnen soorten. Significante genetische differentiatie van zes verschillende halo-types is gevonden in het mitochondriale DNA tussen Atlantische zalm (Salmo salar L) in Denemarken en zeven andere Europese zalmpopulatie door middel van amplificatieanalyse door RPLF met behulp van vier restrictie-endonucleasen assay.

Het mitochondriale DNA van vissen is uitgebreid gebruikt in fylogenetische studies.

Mitochondriale genomen bevatten slechts een klein aantal genen, maar de meeste cellen bevatten veel mitochondriën, dus mitochondriaal DNA kan een significante fractie van het totale DNA in een cel omvatten. De snelheid van mutatie in dierlijk mtDNA is hoger dan in het nucleaire DNA (ongeveer 5 tot 10 keer hoger).

Dit betekent dat de evolutie groter is in mtDNA dan in het nucleaire DNA, en dit kenmerk is van belang voor ons wanneer we op zoek zijn naar genetische markers die veranderingen in het recentere verleden weerspiegelen.