Fisch-Mitochondrien-DNA (mit Diagramm)

In diesem Artikel diskutieren wir schlecht über das Thema und die Struktur der mitochondrialen DNA von Fischen.

Gegenstand der Fischmitochondrien-DNA:

In Eukaryoten ist DNA in den Chromosomen (im Inneren des Zellkerns) vorhanden, und neben dem Chromosom ist DNA auch in zwei Organellen, Mitochondrien (Tiere und Pflanzen) und Chloroplasten (in grünen Pflanzen) vorhanden. Diese Organellen sind wesentliche Bestandteile des Zytoplasmas der eukaryotischen Zellen.

Die mitochondriale DNA ist ebenfalls in einem Chromosom organisiert, das kreisförmig ist und dem Chromosom der Bakterien sehr ähnlich ist. Beim Menschen ist die als myoklonische Epilepsie und rauhe rote Fasern (MERRF) bekannte Erkrankung auf die Vererbung mitochondrialer Mutationen bei heteroplasmatischen Individuen zurückzuführen.

Eine Person, deren Organellen mehr als ein Allel haben, wird als heteroplasmatisch bezeichnet. Bei dieser Krankheit ist die Zelle nicht in der Lage, eine ausreichende Menge an ATP zu produzieren, daher wird der Zelltod aufgrund von Energiemangel verursacht.

Die Mitochondrien von Tier- und Pflanzenzellen sind die Energie erzeugenden Organellen, während die Chloroplasten die photosynthetischen Organellen sind und nur in Pflanzen vorkommen. Ein einzigartiges Merkmal, das Mitochondrien und Chloroplasten von anderen Organellen unterscheidet, besteht darin, dass sie ihre eigenen Genome enthalten.

Die in den Organellen vorhandene DNA wird häufig als extra chromosomale Gene bezeichnet und ist ein Beispiel für die zusätzliche nukleare Vererbung. Es gibt drei Arten von extra nuklearer Vererbung: mütterliche Wirkung, Gene, die in zytoplasmatischen Organellen (mütterliche Vererbung) liegen und infektiöse Vererbung. Die Vererbung des Genoms / der Gene des Mitochondriums verhält sich auf nicht-Mendelsche Weise positiv.

Mitochondrien sind wurstförmige Strukturen in der lebenden Zelle. Sie sind von zwei Membranen umgeben. Die innere Membran bildet langgestreckte Beutel, Cristae genannt, die sich in das Innere des Mitochondriums erstrecken (Abb. 39.1). Die Innenseiten der inneren Membran und die Außenseite der äußeren Membran sind mit kleinen Partikeln bedeckt.

Die inneren Membranteilchen bestehen aus Basis, Stiel und Kopf, während die Partikel der äußeren Membran keine Basis und Stiel haben. In Cristae werden Zucker und Phosphate in einer Reihe von chemischen Reaktionen, die als oxidative Phosphorylierung bezeichnet werden, in CO 2 und Wasser gespalten.

Die Funktion des Mitochondriums besteht darin, ATP mit hoher Energie zu erzeugen. Dies geschieht durch ein komplexes Verfahren, bei dem Elektronenpaare von der äußeren Membran zu den inneren Membranpartikeln und durch eine Reihe von vier Komplexen geleitet werden. DPNH übergibt die Elektronen an den Komplex I. Succinat überträgt die Elektronen an den Komplex II.

In beiden Fällen gelangen die Elektronen von der Basis der Teilchen in den Halm, wo sie an den Komplex III übergeben werden. Als nächstes bewegen sich die Elektronen zum Complex IV im Partikelkopf (Abb. 39.2, 39.3). Letztendlich werden, wie für die Atmungskette typisch, zwei Elektronen von einem Sauerstoffmolekül aufgenommen und abgeführt.

Die ATP-Produktion erfolgt durch große Enzymkomplexe, die in die innere Mitochondrienmembran eingebettet sind. Einige Komponenten dieser Komplexe werden durch Gene im Mitochondriengenom bestimmt, andere durch Gene im Kern. Die Zusammenstellung dieser Komplexe erfordert eine enge Interaktion zwischen diesen beiden Genomen.

Die Mutationen der Mitochondrien- und Chloroplasten-Gene zeigen andere maternale Wirkungen als die nukleare Vererbung. Diese Cytoplasma-Organellen werden normalerweise mit dem Eizytoplasma vom mütterlichen Elternteil vererbt. Dies wird als mütterliches Erbe bezeichnet.

Gene in der Cytoplasma-Organelle werden heute umfassend untersucht, um festzustellen, wie sie funktionieren und wie sie mit den Kerngenen interagieren. Sie sind nützliche Werkzeuge zur Erforschung der Evolution. Die mitochondriale Fisch-DNA wurde in phylogenetischen Studien intensiv eingesetzt.

Struktur der mitochondrialen DNA oder des mitochondrialen Chromosoms:

Im Gegensatz zum Kerngenom ist das mitochondriale Genom (Gene) von Tieren sehr effizient. Die mt-DNA hat Gene und diese mitochondrialen Gene haben keine Introns, so dass keine Junk-DNA vorhanden ist und kein Intron-Splicing erforderlich ist, bevor das Protein kodiert wird.

Ein weiterer Unterschied zum Kerngenom besteht darin, dass es keine wiederholten Sequenzen im mitochondrialen Genom gibt. Die Kontrollregion variiert aufgrund von Tandemwiederholungen oft in der Länge. Eine Ausnahme bilden die Jakobsmuscheln, von denen viele Spezies innerhalb des mt-DNA-Genoms mehrere bis zu 1, 4 kb große, wiederholte Sequenzen aufweisen, die folglich eine Länge von über 30 kb haben können.

Das mitochondriale Genom von Fischen ist wie jedes andere mitochondriale Tiergenom fast immer in einem einzigen kreisförmigen Chromosom organisiert, das dem in Bakterien gefundenen Chromosom sehr ähnlich ist (Abb. 39.4). Die Restriktionskarte und Genorganisation von Protopterus dolloi des mitochondrialen Genoms ist bekannt.

Es besteht aus 13 Genen, die für Proteine ​​kodieren. Zwei Gene sind für die Codierung der kleinen 12S- und der größeren 16S-rRNA (ribosomale RNA), 22 Gene für die Codierung von Transfer-RNA-Molekülen (tRNA) und ein nichtcodierender Abschnitt der DNA, der als Initiationsstelle für die mt-DNA-Replikation und -RNA dient Transkription. Dies wird als Kontrollregion bezeichnet.

Die Größe des mitochondrialen Chromosoms variiert von Spezies zu Spezies, ist jedoch innerhalb der Spezies konstant. Eine signifikante genetische Differenzierung von sechs verschiedenen Halotypen wurde in der Mitochondrien-DNA unter Atlantiklachs (Salmo salar L) in Dänemark und sieben anderen europäischen Lachspopulationen durch Amplifikationsanalyse durch RPLF unter Verwendung von vier Restriktionsendonukleasen-Assays gefunden.

Die mitochondriale Fisch-DNA wurde in phylogenetischen Studien intensiv eingesetzt.

Mitochondriale Genome enthalten nur eine kleine Anzahl von Genen, aber die meisten Zellen enthalten viele Mitochondrien, so dass Mitochondrien-DNA einen signifikanten Anteil der gesamten DNA in einer Zelle enthalten kann. Die Mutationsrate in der mtDNA von Tieren ist höher als in der Kern-DNA (etwa 5- bis 10-fach höher).

Dies bedeutet, dass die Entwicklung in der mtDNA größer ist als in der Kern-DNA, und dieses Merkmal ist für uns von Bedeutung, wenn wir nach genetischen Markern suchen, die Änderungen in der jüngeren Vergangenheit widerspiegeln.