DNA ty thể của cá (Có sơ đồ)

Trong bài viết này, chúng tôi không thảo luận về chủ đề và cấu trúc của DNA ty thể của cá.

Đối tượng của DNA ty thể của cá:

Ở Eukaryote, DNA có trong nhiễm sắc thể (bên trong nhân) và ngoài nhiễm sắc thể, DNA cũng có mặt trong hai bào quan, ty thể (động vật và thực vật) và lục lạp (ở thực vật xanh). Các bào quan này là thành phần thiết yếu của tế bào chất của các tế bào nhân chuẩn.

DNA ty thể cũng được tổ chức trong một nhiễm sắc thể, có hình tròn và gần giống với nhiễm sắc thể của vi khuẩn. Ở người, căn bệnh được gọi là động kinh cơ và sợi đỏ rách (MERRF) là do di truyền các đột biến ty thể ở cá thể dị hợp tử.

Một cá thể có bào quan có nhiều hơn một alen được gọi là dị hợp tử. Trong bệnh này, tế bào không thể sản xuất đủ lượng ATP do đó gây chết tế bào do thiếu năng lượng.

Ty thể của tế bào động vật và thực vật là các bào quan tạo năng lượng trong khi lục lạp là các bào quan quang hợp và chỉ xảy ra ở thực vật. Một đặc điểm độc đáo phân biệt ty thể và lục lạp với các bào quan khác là chúng có chứa bộ gen của riêng chúng.

DNA có trong các bào quan thường được gọi là gen nhiễm sắc thể thêm và là ví dụ về sự di truyền hạt nhân thêm. Có ba loại di truyền hạt nhân phụ: hiệu ứng của mẹ, gen cư trú trong bào quan tế bào chất (di truyền của mẹ) và di truyền. Sự di truyền của bộ gen / gen của ty thể hành xử tích cực trong thời trang phi Mendel.

Ty thể là cấu trúc hình xúc xích trong tế bào sống. Chúng được bao quanh bởi hai màng. Màng bên trong hình thành các túi kéo dài gọi là cristae kéo dài vào bên trong ty thể (Hình 39.1). Mặt trong của màng trong và ngoài màng ngoài được phủ các hạt nhỏ.

Các hạt màng bên trong bao gồm gốc, thân và đầu trong khi các hạt của màng ngoài không có gốc và thân. Trong cristae, đường và phốt phát được phân hủy thành CO ₂ và nước trong một loạt các phản ứng hóa học được gọi là phosphoryl hóa oxy hóa.

Chức năng của ty thể là tạo ra ATP năng lượng cao. Nó thực hiện điều này bằng thủ tục phức tạp trong đó các cặp electron được truyền dọc từ màng ngoài đến các hạt màng bên trong và thông qua một loạt bốn phức hợp. DPNH bàn giao các electron cho Phức hợp I. Succine chuyển các electron sang Phức hợp II.

Trong cả hai trường hợp, các electron chuyển từ gốc của các hạt vào thân cây, sau đó chúng được bàn giao cho Tổ hợp III. Tiếp theo, các electron chuyển sang Phức hợp IV trong phần đầu của hạt (Hình 39.2, 39.3). Cuối cùng, như là điển hình của chuỗi hô hấp, hai điện tử được chấp nhận và mang đi bởi một phân tử oxy.

Việc sản xuất ATP được thực hiện bởi các phức hợp enzyme lớn được nhúng trong màng trong của ty thể. Một số thành phần của các phức hợp này được xác định bởi các gen trong bộ gen của ty thể, một số khác, bởi các gen trong nhân. Việc lắp ráp các phức hợp này đòi hỏi sự tương tác chặt chẽ giữa hai bộ gen này.

Các đột biến của gen ti thể và lục lạp cho thấy tác dụng của mẹ khác với di truyền hạt nhân. Các bào quan tế bào chất này thường được di truyền với tế bào chất trứng từ cha mẹ. Điều này được gọi là thừa kế của mẹ.

Các gen trong cơ quan tế bào chất được nghiên cứu rộng rãi ngày nay để xác định cách chúng hoạt động và cách chúng tương tác với các gen hạt nhân. Chúng là những công cụ hữu ích trong nghiên cứu về sự tiến hóa. DNA ty thể của cá đã được sử dụng rộng rãi trong các nghiên cứu phát sinh gen.

Cấu trúc của DNA ti thể hoặc nhiễm sắc thể ty thể:

Trái ngược với bộ gen hạt nhân, bộ gen của ty thể (gen) của động vật rất hiệu quả. DNA mt có gen và các gen ti thể này không có intron nên không có DNA rác và không cần phải ghép intron trước khi mã hóa protein.

Có một sự khác biệt khác với bộ gen hạt nhân là không có trình tự lặp lại trong bộ gen của ty thể; vùng điều khiển thường khác nhau về chiều dài do lặp lại song song. Ngoại lệ cho quy tắc này là sò điệp, nhiều loài trong đó thể hiện một số chuỗi lặp lại lớn lên đến 1, 4 kb trong bộ gen DNA mt, do đó có thể kéo dài đến hơn 30 kb.

Bộ gen của ty thể cá, giống như bộ gen của ty thể động vật khác, hầu như luôn được tổ chức thành một nhiễm sắc thể tròn đơn, rất giống với nhiễm sắc thể tìm thấy ở vi khuẩn (Hình 39.4). Bản đồ hạn chế và tổ chức gen của Protopterus dolloi của bộ gen ty thể được biết đến.

Nó bao gồm 13 gen mã hóa cho protein. Hai gen là để mã hóa cho 12S nhỏ và rRNA lớn hơn (RNA ribosome), 22 gen là để mã hóa các phân tử RNA chuyển (tRNA) và một phần không mã hóa của DNA đóng vai trò là nơi bắt đầu sao chép DNA và RNA phiên mã. Đây được gọi là khu vực kiểm soát.

Kích thước của nhiễm sắc thể ty thể thay đổi từ loài này sang loài khác, nhưng không đổi trong loài. Sự khác biệt di truyền đáng kể của sáu loại quầng khác nhau đã được tìm thấy trong DNA ty thể giữa cá hồi Đại Tây Dương (Salmo salar L) ở Đan Mạch và bảy quần thể cá hồi châu Âu khác bằng phân tích khuếch đại bởi RPLF bằng cách sử dụng bốn xét nghiệm endonuclease hạn chế.

DNA ty thể của cá đã được sử dụng rộng rãi trong các nghiên cứu phát sinh gen.

Bộ gen của ty thể chỉ chứa một số lượng nhỏ gen nhưng hầu hết các tế bào đều chứa nhiều ty thể nên DNA ty thể có thể chiếm một phần đáng kể trong tổng số DNA trong một tế bào. Tỷ lệ đột biến ở mtDNA động vật cao hơn DNA hạt nhân (cao hơn khoảng 5 đến 10 lần).

Điều này có nghĩa là sự tiến hóa trong mtDNA lớn hơn DNA hạt nhân và tính năng này có tầm quan trọng đối với chúng ta khi chúng ta tìm kiếm các dấu hiệu di truyền sẽ phản ánh những thay đổi trong quá khứ gần đây.