Atšķirība starp mitohondriju DNS un kodola DNS

Atšķirība starp mitohondriju DNS un kodola DNS

Kas ir DNS?



Dezoksiribonukleīnskābe (DNS) satur ģenētisko informāciju, kas tiek izmantota kā instrukciju kopums izaugsmei un attīstībai, kā arī dzīvo organismu galīgai darbībai un atražošanai. Tā ir nukleīnskābe un ir viens no četriem galvenajiem makromolekulu veidiem, kas, kā zināms, ir nepieciešami visiem dzīves veidiem1.

Katra DNS molekula sastāv no diviem biopolimēra pavedieniem, kas savijas ap otru, veidojot dubultu spirāli. Šīs divas DNS virknes sauc par polinukleotīdiem, jo ​​tās ir izgatavotas no vienkāršākām monomēru vienībām, ko sauc par nukleotīdiem2.



Katru atsevišķo nukleotīdu veido viena no četrām slāpekli saturošām nukleobāzēm - citozīns (C), guanīns (G), adenīns (A) vai timīns (T) - kopā ar cukuru, ko sauc par dezoksiribozu, un fosfātu grupu.



Nukleotīdi ir savienoti viens ar otru ar kovalentām saitēm starp viena nukleotīda fosfātu un nākamā cukuru. Tas rada ķēdi, kā rezultātā mainās cukura-fosfāta mugurkauls. Divu polinukleotīdu virkņu slāpekļa bāzes ir saistītas ar ūdeņraža saitēm, lai izveidotu divkāršu DNS saskaņā ar stingriem bāzu pāriem (A līdz T un C līdz G)3.

Eikariotu šūnās DNS tiek organizēta struktūrās, ko sauc par hromosomām, katrai šūnai ir 23 hromosomu pāri. Šūnu dalīšanās laikā hromosomas tiek dublētas DNS replikācijas process , ja vien katrai šūnai ir savs pilns hromosomu kopums. Eikariotu organismi, piemēram, dzīvnieki, augi un sēnītes, lielāko daļu savas DNS uzglabā šūnas kodolā un daļu DNS organellos, piemēram, mitohondrijās.4.

Atrodoties dažādos eikariotu šūnas reģionos, starp mitohondriju DNS (mtDNS) un kodola DNS (nDNS) pastāv vairākas būtiskas atšķirības. Pamatojoties uz galvenajām strukturālajām un funkcionālajām īpašībām, šīs atšķirības ietekmē to darbību eikariotu organismos.

Mitohondriju DNS un kodola DNS organizācija un strukturālās atšķirības



Atrašanās vieta →Atrodoties tikai mitohondrijos, mtDNS satur 100-1000 kopijas vienā somatiskajā šūnā. Kodola DNS atrodas katras eikariotu šūnas kodolā (ar dažiem izņēmumiem, piemēram, nervu un sarkanajām asins šūnām), un katrai somatiskajai šūnai parasti ir tikai divas kopijas5.

Struktūra Abi DNS veidi ir divkāršoti. Tomēr nDNS ir lineāra, atvērta gala struktūra, kuru norobežo kodola membrāna. Tas atšķiras no mtDNS, kam parasti ir slēgta, apaļa struktūra un kuru neviena membrāna neapņem

Genoma izmēri →Gan mtDNS, gan nDNS ir savi genomi, taču to izmēri ir ļoti atšķirīgi. Cilvēkiem mitohondriju genoma lielums sastāv tikai no 1 hromosomas, kas satur 16 569 DNS bāzes pārus. Kodola genoms ir ievērojami lielāks nekā mitohondrijs, kas sastāv no 46 hromosomām, kas satur 3,3 miljardus nukleotīdu.



Gēnu kodēšana Vienskaitļa mtDNS hromosoma ir daudz īsāka nekā kodola hromosomas. Tas satur 36 gēnus, kas kodē 37 olbaltumvielas, kas visas ir specifiskas olbaltumvielas, ko izmanto metabolisma procesos, ko veic mitohondriji (piemēram, citrātu skābes cikls, ATP sintēze un taukskābju vielmaiņa). Kodola genoms ir daudz lielāks, un 20 000–25 000 gēnu kodē visus proteīnus, kas nepieciešami tā darbībai, tostarp arī mitohondriju gēnus. Būdami daļēji autonomi organelli, mitohondrijs nevar kodēt visus savus proteīnus. Tomēr tie var kodēt 22 tRNS un 2 rRNS, ko nDNS trūkst.

Funkcionālās atšķirības

Tulkošanas process Tulkošanas process starp nDNS un mtDNS var atšķirties. nDNS seko universālajam kodona modelim , tomēr tas ne vienmēr attiecas uz mtDNS. Dažas mitohondriju kodēšanas sekvences (tripleta kodoni), sekojot olbaltumvielām, neievēro universālo kodona modeli. Piemēram, AUA kodē metionīnu mitohondrijā (nevis izoleicīnā). UGA kodē arī triptofānu (nevis stop kodonu, kā zīdītāju genomā)6.

Transkripcijas process →Gēnu transkripcija mtDNS ir policistroniska, tas nozīmē, ka tiek veidota mRNS ar sekvencēm, kas kodē daudzus proteīnus. Kodola gēnu transkripcijai process ir monocistronisks, kur izveidotajai mRNS ir sekvences, kas kodē tikai vienu olbaltumvielu8.

Genoma mantojums →Kodola DNS ir diploīds, tas nozīmē, ka tā manto DNS gan maternāli, gan paternāli (23 hromosomas no katras no mātes un tēva). Tomēr mitohondriju DNS ir haploīds, un viena hromosoma tiek pārmantota mātes pusē un netiek pakļauta ģenētiskai rekombinācijai9.

Mutācijas ātrums Tā kā nDNS tiek pakļauta ģenētiskai rekombinācijai, tas ir vecāku DNS sajaukums, un tāpēc tas tiek mainīts, mantojot vecākus no viņu pēcnācējiem. Tomēr, tā kā mtDNS tiek pārmantota tikai no mātes, pārnešanas laikā nav izmaiņu, tas nozīmē, ka jebkuras DNS izmaiņas rodas no mutācijām. MtDNS mutācijas ātrums ir daudz lielāks nekā nDNS, kas parasti ir mazāks par 0,3%10.

Atšķirības mtDNS un nDNS pielietojumā zinātnē

MtDNS un nDNS dažādās strukturālās un funkcionālās īpašības ir izraisījušas atšķirības to pielietojumā zinātnē. Pateicoties ievērojami lielākam mutācijas ātrumam, mtDNS ir izmantots kā spēcīgs līdzeklis, lai izsekotu ciltsrakstus un ciltsrakstus caur sievietēm (matrilineage). Ir izstrādātas metodes, kuras tiek izmantotas, lai izsekotu daudzu sugu izcelsmi simtiem paaudžu laikā, un tās ir kļuvušas par filoģenētikas un evolūcijas bioloģijas pamatu.

Atšķirība starp mitohondriju DNS un kodola DNS-1

Sakarā ar augstāku mutāciju līmeni mtDNS attīstās daudz ātrāk nekā kodola ģenētiskie marķierivienpadsmit. MtDNS izmantotajos kodos ir daudz variāciju, kas rodas no mutācijām, no kurām daudzas nav kaitīgas viņu organismiem. Izmantojot šo lielāku mutāciju līmeni un šīs nekaitīgās mutācijas, zinātnieki nosaka mtDNS sekvences un salīdzina tās no dažādiem indivīdiem vai sugām.

Pēc tam tiek izveidots attiecību tīkls starp šīm sekvencēm, kas sniedz novērtējumu par attiecībām starp indivīdiem vai sugām, no kurām tika ņemta mtDNS. Tas dod priekšstatu par to, cik cieši un attālināti katrs ir saistīts - jo vairāk mtDNS mutāciju ir vienādas katrā to mitohondriju genomā, jo vairāk tās ir saistītas.

Sakarā ar zemāku nDNS mutācijas ātrumu tas ir ierobežotāk pielietojams filoģenētikas jomā. Tomēr, ņemot vērā ģenētiskās instrukcijas, kas tai pieder visu dzīvo organismu attīstībai, zinātnieki ir atzinuši to izmantošanu kriminālistikā.

Katram cilvēkam ir unikāls ģenētiskais projekts, pat identiski dvīņi12. Kriminālistikas departamenti var izmantot polimerāzes ķēdes reakcijas (PCR) paņēmienus, izmantojot nDNS, lai salīdzinātu paraugus. Tas ietver nelielu daudzumu nDNS, lai izveidotu kopijas mērķa reģioniem, kurus molekulas sauc par īsiem tandēma atkārtojumiem (STR)13. No šiem STR tiek iegūts ‘profils’ no pierādījumiem, kurus pēc tam var salīdzināt ar zināmiem paraugiem, kas ņemti no lietā iesaistītajām personām.

Cilvēka mtDNS var izmantot arī, lai palīdzētu identificēt personas, kuras izmanto kriminālistiku, tomēr atšķirībā no nDNS, tā nav specifiska vienam indivīdam, bet to var izmantot kopā ar citiem pierādījumiem (piemēram, antropoloģiskiem un netiešiem pierādījumiem), lai identificētu. Tā kā mtDNS vienā šūnā ir lielāks kopiju skaits nekā nDNS, tā spēj identificēt daudz mazākus, bojātus vai noārdītus bioloģiskos paraugus14. Lielāks mtDNS kopiju skaits šūnā nekā nDNS ļauj arī iegūt DNS atbilstību dzīvam radiniekam, pat ja daudzas mātes paaudzes tos atdala no radinieka skeleta atliekām.

Tabulu veidā salīdzinātas galvenās atšķirības starp mitohondriju un kodola DNS

Mitohondriju DNS Kodola DNS
Atrašanās vieta Mitohondrija Šūnu kodols
Kopijas vienā somatiskajā šūnā 100-1 000 2
Struktūra Apļveida un slēgts Lineāra un atvērta
Membrānas apvalks Nav apvilkta ar membrānu Aptver kodola membrāna
Genoma lielums 1 hromosoma ar 16 569 bāzes pāriem 46 hromosomas ar 3,3 miljardiem bāzes pāru
Gēnu skaits 37 gēni 20 000-25 000 gēnu
Mantošanas metode Mātes Mātes un tēva
Tulkošanas metode Daži kodoni neievēro universālo kodona modeli Ievēro universālo kodona modeli
Transkripcijas metode Policistroniska Monocistronic

Populārākas Posts

‘Mana dvēsele manī ir satriekta’

ASV armijas redzamā pirmā melnā virsnieka Martina Delanija celšanās un krišana.

Tieši kā sasmalcināt sīpolu 5 vienkāršos soļos. (Jā, jūsu dzīve kļūs nedaudz vieglāka)

Sīpolu sasmalcināšana ir kā apavu sasiešana: Kad esat apguvis tehniku, varat to gandrīz izdarīt ar aizvērtām acīm. Lai gan - atruna - jums noteikti jātur acis vaļā, kamēr plātāties ar nazi. 1. Nogrieziet sīpola augšpusi. (Beigas ar gabalu, kas izskatās kā aste.) 2. Ielieciet sīpolu uz griešanas dēļa, nogrieziet pusi uz leju un sagrieziet to gareniski. 3. Nomizo ādu. 4. Nolieciet pusi sīpolu līdzenu. Turot nazi leņķī, izgrieziet gareniski vienādi. 5. Izgrieziet vienmērīgi izvietotus griezumus. Tieši tā! Kādi virtuves triki jums ir piedurknē? Ko jūs vēlētos, lai jūs zinātu, kā rīkoties? Apguvis sīpolu sasmalcināšanu? Nākamā nodarbība: Kā salocīt piestiprinātu lapu.

Priekšlikuma stāsts: šī gudrā puiša saderināšanās vista!

Pirms lasāt šo lielisko priekšlikuma stāstu, paņemiet salveti vai sviedru joslu!

Labākie Amazon Prime Day piedāvājumi 2020: 17 mājas, tehnoloģiju un stila zādzības joprojām pastāv

Pārdošana ir beigusies, taču šīs atlaides joprojām notiek. Iegādājieties atlikušos labākos Amazon Prime Day piedāvājumus 2020.

Cik daudz naudas ir jūsu krājkontā?

Izaugot laikmetā pirms interneta, mēs visi iemācījāmies līdzsvarot čeku grāmatiņu. Mūsdienās ir daudz populāru personīgo finanšu lietotņu, piemēram, Mint, Wally un Goodbudget, kas var palīdzēt uzturēt pozitīvu naudas plūsmu. Bet, neskatoties uz visiem mūsu vecāku gudrajiem padomiem un mūsdienu tehnoloģiju rīkiem, kas mums ir pa rokai, cik daudz amerikāņi patiesībā zina, kā ietaupīt naudu? Izrādās, varbūt ne tik daudz. Saskaņā ar nesen veikto Google patērētāju aptauju par Go Banking Rates, vairāk nekā pusei amerikāņu krājkontos ir mazāk nekā 1000 ASV dolāru. Patiesībā: · 62 procentiem ietaupījumi ir mazāki par 1000 ASV dolāriem · 29,1 procentam amerikāņu ir uzkrājumi virs 1000 ASV dolāriem · 28 procentiem ir 0 ASV dolāru uzkrājumi · 20,7 procentiem pat nav krājkontu un tiem, kuriem nav. Saskaņā ar aptauju: 'No cilvēkiem, kuru krājkontā ir kaut kas, visizplatītākais atlikums ir 10 000 ASV dolāru vai vairāk, kas ir šo noguldītāju finansiālās veselības pazīme (14,2 procenti).' Un aptuveni 9 procenti cilvēku, kuriem ir krājkonti, atbildēja, ka viņi tur glabājas tikai tik daudz, lai izpildītu “minimālās bilances prasības” un izvairītos no banku sodiem. Bet

Šovasar labākie jaunie aptieku produkti plauktos

'Glamour' skaistumkopšanas redaktori samazināja labāko aptieku skaistumkopšanas produktu piedāvājumu šovasar, un jūs vēlēsities redzēt ieteikumus.