Ketika kita berbicara tentang genom manusia, kita cenderung memikirkan urutan DNA yang terkandung dalam 23 pasang kromosom di dalam nukleus setiap sel manusia diploid. Kita tidak sepenuhnya salah, karena informasi genetik inilah yang mendefinisikan kita baik sebagai spesies maupun sebagai entitas individu.
Namun, sangat menarik untuk mengetahui bahwa kita memiliki gen mikroba 300 kali lebih banyak dalam tubuh kita daripada DNA kita sendiri. Angka ini dibenarkan dengan sendirinya hanya dengan mengatakan sebagai berikut: kita memiliki mikroorganisme 100 kali lebih banyak daripada sel kita sendiri di dalam tubuh, yaitu sekitar 100 triliun bakteri yang hidup di dalam dan di tubuh kita.
Di luar simbiosis bakteri, ada sebagian kecil DNA di dalam sel-sel tubuh kita yang “tidak sesuai dengan kita” secara keseluruhan. Kita berbicara tentang DNA mitokondria , untai ganda materi genetik di luar genom kita. Benamkan diri Anda bersama kita dalam perjalanan yang menakjubkan ini melalui DNA mitokondria, karena kita meyakinkan Anda bahwa kita akan mengguncang fondasi prakonsepsi genetik di baris berikut.
- Artikel terkait: “Mitokondria: apa itu, karakteristik, dan fungsinya”
DNA mitokondria: Struktur Genetik Asing
Kita masuk langsung ke masalah ini, karena dalam menghadapi fenomena aneh seperti itu, kita memiliki banyak tanah untuk ditutup dan ruang terbatas. DNA mitokondria didefinisikan sebagai materi genetik yang ada di mitokondria, yaitu organel yang menyediakan energi ke sel untuk proses vitalnya .
Kita dapat mengatakan bahwa informasi genetik ini adalah “kromosom” mitokondria. DNA di dalam sel manusia tetapi di luar nukleus, konsep yang aneh, bukan? Meski begitu, struktur ini sangat berbeda dari “X” yang muncul di benak kita ketika kita berbicara tentang kromosom manusia, karena kita berurusan dengan rantai ganda DNA yang kecil dan melingkar, jauh lebih sederhana dan lebih mendasar daripada organisasi genetik yang ada di dalamnya. .nukleus sel.
Untuk membangkitkan selera Anda, kita tunjukkan di bawah ini serangkaian perbedaan antara DNA mitokondria dan DNA inti yang menempatkan jarak yang sangat jelas antara keduanya ke dalam perspektif :
- Dalam genom mitokondria ada 37 gen, dibandingkan dengan 20.000-25.000 gen dalam DNA kromosom nuklir manusia.
- Ini berarti sekitar 16.500 pasangan basa mitokondria atau lebih, sementara DNA manusia mengambil sekitar 3,2 miliar pasangan basa.
- Rantai ganda melingkar DNA mitokondria ini mengkodekan serangkaian protein yang unik untuk organel, sedangkan yang nukleus memenuhi lebih banyak fungsi.
Seperti yang bisa kita lihat, kita menghadapi dua struktur yang seperti air dan minyak. Mengikuti paralelisme ini, dua yang terakhir ini hanya memiliki kesamaan sebagai cairan, seperti halnya rantai yang menjadi perhatian kita di sini hanya berbagi struktur paling dasar: nukleotida yang membentuk DNA dan struktur paling dasar (yang bersifat universal).
Struktur DNA mitokondria
Setelah kita memahami apa itu DNA mitokondria dan bagaimana perbedaannya dari manusia, sekarang saatnya menggunakan mikroskop untuk membedah bagian-bagian dari struktur yang aneh ini.
Pertama, kita sekali lagi menekankan bahwa genom mitokondria terdiri dari untai ganda DNA, yang menutup dirinya sendiri secara melingkar (seperti ular yang menggigit ekornya). Kedua rantai tersebut mendapat nama dan perlakuan khusus, karena memiliki karakteristik yang berbeda.
Misalnya, rantai H (Berat) memiliki koefisien sedimentasi yang lebih tinggi daripada rantai L (ringan), nilai yang sesuai dengan fakta bahwa urutan pengkodean dari 28 dari 37 total gen ditemukan di segmen ini. Kita juga tidak ingin mengubah ruang ini menjadi kelas genetika tingkat lanjut, jadi kita merangkum fungsi urutan yang ada dalam DNA ini dengan cara yang sebaik mungkin. Informasi genetik mitokondria mengkodekan senyawa berikut:
- 2 RNA ribosom: mereka adalah molekul RNA yang merupakan bagian dari ribosom, yang juga dapat ditemukan di dalam mitokondria.
- 22 RNA transfer: penting untuk sintesis protein di dalam mitokondria.
- 13 gen struktural, yang mengkodekan subunit yang berbeda dari kompleks enzim dari sistem fosforilasi oksidatif.
Seperti yang dapat kita lihat, mitokondria adalah organel yang mandiri sampai batas tertentu, karena mengandung ribosom di dalamnya , dan oleh karena itu, dapat mensintesis protein secara mandiri. Sekali lagi, kita menekankan istilah “sampai batas tertentu”, karena mitokondria manusia mengandung sekitar 1.500 protein, yang hanya 13 di antaranya yang dikodekan dalam DNA mitokondria itu sendiri.
Jadi, sebagian besar protein dalam mitokondria berasal dari informasi genetik yang dikodekan dalam DNA inti (dalam hal ini kromosom manusia), karena mereka disintesis dalam ribosom sitosol (media sel) dan kemudian diambil oleh organel. diri.
- Anda mungkin tertarik: “Perbedaan antara DNA dan RNA”
Fitur paling penting
Setelah kita membandingkan DNA mitokondria dengan DNA nuklir pada manusia dan telah meninjau strukturnya, perhentian logis berikutnya adalah menemukan karakteristik apa yang menentukan struktur ini di luar komposisi kimianya. Pergi untuk itu.
1. Poliplasma
Ada banyak salinan DNA ini di dalam mitokondria, karena rantai informasi genetik ini biasanya dikaitkan dengan protein di dalam organel, membentuk struktur yang disebut “nukleoid”. Sebagai gambaran, ada sekitar 10 nukleoid per mitokondria, yang berarti sekitar 10.000 salinan DNA mitokondria per sel .
2. Warisan ibu
Sangat menarik untuk mengetahui bahwa DNA mitokondria yang ada di masing-masing organel ini di seluruh tubuh kita hanya diwarisi oleh ibu. Hal ini terjadi karena, saat memasuki sel telur, sperma mengalami degradasi parsial di mana ia kehilangan ekor dan mitokondrianya . Mengetahui data ini, kita tahu bahwa informasi genetik yang terisolasi ini sangat berguna untuk menyimpulkan hubungan makhluk hidup.
3. Nilai tukar tinggi
DNA mitokondria berada di “front perang”, karena sangat dekat dengan mesin respirasi seluler, yang memunculkan radikal bebas yang ditakuti, senyawa yang dapat merusak DNA dengan interaksi spesifik tertentu. Dengan demikian, struktur yang sangat khusus ini memiliki mesin perbaikan yang bervariasi dan kompleks, yang mencakup berbagai bentuk rekombinasi .
Karena perubahan dan transformasi yang terus-menerus ini, diperkirakan DNA mitokondria memiliki tingkat mutasi hingga 10 kali lebih tinggi daripada DNA nuklir, tentu saja, mekanisme evolusi yang jauh lebih cepat daripada yang biasa kita lihat di dunia manusia. makhluk hidup.
Dari mana DNA mitokondria berasal?
Untuk menutup perjalanan informasi genetik “alien” yang ditemukan dalam sel kita, kita dapat menekankan bahwa teori kemunculan DNA ini, paling tidak, membuat penasaran.
Menurut berbagai ahli, mitokondria (sekitar 2 miliar tahun yang lalu) adalah bakteri aerobik yang hidup bebas . Pada titik tertentu, sel berinti anaerobik menelan eubacterium ini, mengintegrasikannya ke dalam sitosolnya. Dengan demikian, hubungan simbiosis akan dibangun berdasarkan mekanisme yang disebut endositosis.
Jelas, sepanjang evolusi bakteri primordial ini akan kehilangan banyak gennya di sepanjang jalan untuk menjadi mitokondria yang kita kenal sekarang, yang pada akhirnya akan diintegrasikan ke dalam DNA inti sel. Teori ini sudah mapan, karena DNA mitokondria berbagi berbagai sifat dengan genom mikroorganisme prokariotik.
Mitokondria adalah organel yang bertanggung jawab untuk menghasilkan sebagian besar energi kimia yang diperlukan untuk mengaktifkan reaksi biokimia sel , jadi tanpanya, kehidupan seperti yang kita kenal sekarang tidak akan mungkin sama sekali. Menempatkan diri kita sedikit metafisik dalam catatan terakhir ini, sangat menarik untuk berpikir bahwa suatu peristiwa yang bersifat anekdot seperti mikroorganisme yang memakan mikroorganisme lain dapat memicu ledakan kehidupan saat ini, di antaranya adalah spesies kita.
Ringkasan
Seperti yang kita janjikan di awal, dalam baris-baris ini kita telah memberikan perspektif konsep genom dalam tubuh manusia, termasuk asal usul kehidupan dan apa yang membawa kita ke titik evolusi ini.
Namun, penggunaan pengetahuan ini tidak hanya bersifat dugaan. DNA mitokondria memungkinkan untuk menyimpulkan hubungan kekerabatan antara anggota populasi makhluk hidup, dan mengetahui data ini sangat penting untuk dapat menerapkan rencana konservasi dalam spesies. Selain itu, ada berbagai penyakit mitokondria yang terkait dengan mutasi pada DNA ini, jadi mengetahuinya adalah langkah pertama untuk mengatasinya.
Referensi bibliografi:
- DNA mitokondria, National Genome Research Institute (NIH). Diperoleh 16 Oktober dari https://www.genome.gov/es/genetics-glossary/ADN-mitochondrial
- Alberts, B., & Bray, D. (2006). Pengantar biologi sel. Ed. Medis Panamerika.
- Mitokondria, Institut Penelitian Genom Nasional (NIH). Diakses tanggal 16 Oktober di https://www.genome.gov/es/genetics-glossary/Mitocondria#:~:text=Las%20mitochondria%20son%20los%20org%C3%A1nulos,trifosfato%20de%20adenosina%20 (ATP ).
- Montoya, J., & Attardi, G. (1986). DNA mitokondria manusia. Penelitian dan Sains, 118, 60-69.
- Sel di dalam sel Anda: genotipia.com. Dikumpulkan pada 16 Oktober di https://genotipia.com/mitocondria/