چرا ژنوم میتوکندری منشا کل ژنوم انسان است

2308 بازدید آخرین به روز رسانی: 27 اردیبهشت 1402 زمان مطالعه: 9 دقیقه

میتوکندری اندامک غشایی است که تقریباً در سیتوپلاسم تمام سلول های یوکاریوتی وجود دارد و وظیفه اصلی آن تولید مقادیر زیادی انرژی به شکل آدنوزین تری فسفات (ATP) است.

فهرست مطالب این نوشته

میتوکندری چیست؟

میتوکندری ها را اغلب نیروگاه های سلولی می نامند. این اندامک ها به تبدیل انرژی از غذا به انرژی قابل استفاده برای سلول کمک می کنند. علاوه بر تولید انرژی، میتوکندری وظایف مهم دیگری را در سلول انجام می دهد.

میتوکندری تقریباً در همه انواع سلول های انسانی وجود دارد و برای بقای انسان حیاتی است. علاوه بر تولید انرژی، میتوکندری ها کلسیم را برای فعالیت های پیام رسانی سلولی ذخیره می کنند، در بدن گرما تولید می کنند و از رشد سلولی و مرگ برنامه ریزی شده سلولی (آپوپتوز) حمایت می کنند.

تعداد میتوکندری ها در هر سلول بسیار متفاوت است. به عنوان مثال، در انسان، گلبول های قرمز حاوی میتوکندری نیستند، در حالی که سلول های کبد و سلول های ماهیچه ای می توانند حاوی صدها یا حتی هزاران میتوکندری باشند. تنها ارگانیسم یوکاریوتی که میتوکندری ندارد، گونه ای از “اکسیمونادها” به نام (Oxymonad Monocercomonoides) است. میتوکندری ها بر خلاف سایر اندامک های سلولی دارای دو غشای مجزا و یک ژنوم هستند و با شکافت دوتایی تکثیر می شوند. این ویژگی ها نشان می دهد که میتوکندری ها تاریخچه تکاملی مشترکی با پروکاریوت ها (جانداران تک سلولی) دارند.

تصویر ۱: براساس شواهد موجود، میتوکندری‌ها از ورود باکتری‌های هوازی به سلول‌های یوکاریوت اولیه و همزیستی در این سلول‌ها به وجود آمده‌اند.

ساختار میتوکندری

میتوکندری ها معمولاً گرد و بیضی شکل هستند و قطر آنها 0.5 تا 10 میکرومتر است. این اندامک ها تنها در صورت رنگ آمیزی زیر میکروسکوپ قابل مشاهده هستند. همانطور که در بالا ذکر شد، برخلاف سایر اندامک ها، میتوکندری ها دارای دو غشاء (داخلی و بیرونی) هستند. وجود این غشاء در میتوکندری، مناطق و فضاهایی را در درون این اندامک ایجاد می کند که هر یک از این فضاها محل اجرای وظایف مهم در سلول هستند. برخی از بخش های اصلی میتوکندری عبارتند از:

غشای خارجی : مولکول های کوچک می توانند آزادانه از غشای خارجی عبور کنند. این غشای خارجی حاوی پروتئین هایی به نام “پورین” است که کانال هایی را در غشای خارجی تشکیل می دهند که از طریق آن پروتئین ها می توانند وارد میتوکندری یا خارج شوند. غشای خارجی نیز میزبان تعدادی آنزیم با عملکردهای مختلف است.

فضای بین دو غشا : این ناحیه بین غشاهای داخلی و خارجی قرار دارد. فضای بین دو غشا با ترکیباتی مانند آب، نمک، یون، پروتئین، قند، چربی و غیره پر می شود.

غشای داخلی : این غشاء حاوی پروتئین هایی است که نقش های متفاوتی دارند. از آنجایی که هیچ پورینی در غشای داخلی وجود ندارد، این غشاء برای اکثر مولکول ها نفوذ ناپذیر است. مولکول ها فقط می توانند از طریق انتقال دهنده های غشایی خاص از غشای داخلی عبور کنند. غشای داخلی جایی است که بیشتر ATP در داخل آن تولید می شود.

کریستا (Cristae): برجستگی چین های غشای داخلی هستند. این چین‌ها سطح غشا را افزایش می‌دهند و به عبارت دیگر فضای واکنش‌های شیمیایی در غشای داخلی میتوکندری را افزایش می‌دهند.

ماتریس (ماتریکس) : ماتریس یا بستر میتوکندری مایعی است که فضای داخلی غشای داخلی را پر می کند. در ماتریکس آنزیم های مهم برای تولید ATP و فرآیندهای تنفس سلولی وجود دارد. DNA میتوکندری در ماتریکس قرار می گیرد.

تصویر ۲: ساختمان میتوکندری

سلول های مختلف تعداد میتوکندری های متفاوتی دارند. به عنوان مثال، گلبول های قرمز بالغ هیچ میتوکندری ندارند، در حالی که سلول های کبدی می توانند بیش از 2000 میتوکندری داشته باشند. سلول هایی که برای انجام فعالیت های خود به انرژی زیادی نیاز دارند، میتوکندری بیشتری نیز دارند. به عنوان مثال، حدود 40 درصد از سیتوپلاسم سلول های عضله قلب توسط میتوکندری ها اشغال شده است تا انرژی بیشتری تولید کند.

اگرچه میتوکندری ها اغلب به صورت اندامک های بیضی شکل به تصویر کشیده می شوند، اما دائماً در حال تقسیم شدن و جوانه زدن برای تولید میتوکندری های جدید هستند. بنابراین، در واقعیت، این اندامک ها در شبکه های در حال رشد و تغییر دیده می شوند. همچنین در اسپرم ها، میتوکندری ها در قسمت میانی خود به شکل مارپیچی درآمده و انرژی لازم برای حرکت دم اسپرم را تامین می کنند.

ژنوم میتوکندری

اگرچه بیشتر DNA هر سلول یوکاریوتی در هسته آن ذخیره می شود، میتوکندری ها مجموعه منحصر به فرد خود را از DNA دارند. بر اساس مطالعات انجام شده بر روی ژنوم میتوکندری، مشخص شده است که DNA میتوکندری (mtDNA) شباهت بیشتری به DNA باکتری دارد.

mtDNA حاوی دستورالعمل تعدادی از پروتئین ها و سایر عملکردهای حیاتی سلولی در 37 ژن است. ژنوم انسان که در هسته سلول های بدن ذخیره می شود، حدود 3.3 میلیارد جفت باز دارد، در حالی که mtDNA از ژنوم کمتر از 17000 جفت باز تشکیل شده است.

در طول تولید مثل، نیمی از DNA کودک از پدر و نیمی دیگر از مادر می آید. با این حال، کودک هنوز mtDNA خود را از مادر دریافت می کند. به همین دلیل، mtDNA برای ردیابی دودمان ژنتیکی در مطالعات تکاملی بسیار مفید است.

تصویر ۳: مقایسه ژنوم هسته سلولی و ژنوم میتوکندری

وظایف میتوکندری چیست؟

اگرچه شناخته شده ترین نقش میتوکندری تولید انرژی است، اما این اندامک ها وظایف مهم دیگری را نیز در سلول انجام می دهند. در واقع، تنها حدود 3 درصد از ژن های یک سلول برای ساختن میتوکندری برای تولید انرژی آن استفاده می شود. اکثر سلول ها از عملکردهای میتوکندری دیگری برای بقا استفاده می کنند که بر اساس نوع سلول متفاوت است. در ادامه تعدادی از نقش ها و عملکردهای میتوکندری را بیان خواهیم کرد:

تولید انرژی

ATP، یک ماده شیمیایی آلی پیچیده که در همه اشکال موجودات زنده یافت می شود، اغلب به عنوان واحد مولکولی سوخت سلولی در نظر گرفته می شود زیرا انرژی را برای فرآیندهای متابولیک فراهم می کند. بیشتر ATP در میتوکندری توسط مجموعه ای از واکنش ها به نام “چرخه اسید سیتریک” یا “چرخه کربس” تولید می شود. تولید انرژی بیشتر در چین های غشای میتوکندری داخلی صورت می گیرد.

میتوکندری انرژی شیمیایی حاصل از دریافت غذا را به نوعی انرژی تبدیل می کند که سلول می تواند از آن استفاده کند. این فرآیند “فسفوریلاسیون اکسیداتیو” نامیده می شود.

چرخه کربس یک ماده شیمیایی به نام NADH تولید می کند. NADH ها توسط آنزیم های تعبیه شده در پشته ها برای تولید ATP استفاده می شوند. در مولکول های ATP انرژی به شکل پیوندهای شیمیایی ذخیره می شود. هنگامی که این پیوندهای شیمیایی در ATP شکسته می شوند، انرژی ذخیره شده در آنجا آزاد می شود و برای انجام فرآیندهای سلولی مختلف استفاده می شود.

تصویر ۴: تولید انرژی در میتوکندری؛ میتوکندری‌ها با استفاده از مواد حاصل از واکنش‌های متابولیکی مواد غذایی در بدن و استفاده از آن‌ها در چرخه‌ کربس انرژی مورد نیاز سلول‌ها را تولید می‌کنند.

مرگ برنامه ریزی شده سلولی

مرگ برنامه ریزی شده سلولی که به عنوان آپوپتوز نیز شناخته می شود، بخش مهمی از چرخه سلولی است. مقاومت سلول ها اغلب با افزایش سن کاهش می یابد و غشای سلولی آنها شکسته و از بین می رود. میتوکندری نقش تعیین کننده ای در تصمیم گیری برای مرگ سلول ها دارد.

میتوکندری پروتئین سیتوکروم C را آزاد می کند، این پروتئین باعث فعالیت کاسپاز می شود. کاسپاز یکی از آنزیم های اصلی است که در تخریب سلول ها در طول آپوپتوز نقش دارد.

از آنجایی که برخی از بیماری ها مانند سرطان با فرآیندهای آپوپتوز تداخل می کنند، تصور می شود که میتوکندری ها نقش مهمی در این بیماری ها ایفا می کنند.

تصویر ۵: مراحل مرگ برنامه‌ریزی شده سلولی

ذخیره کلسیم

کلسیم برای تعدادی از فرآیندهای سلولی بسیار مهم است. به عنوان مثال، آزاد شدن کلسیم به داخل سلول می تواند باعث فعالیت انتقال دهنده های عصبی در نورون ها یا هورمون های غدد درون ریز شود. کلسیم برای عملکرد ماهیچه ها، لقاح و لخته شدن خون و برخی دیگر از فرآیندهای سلولی ضروری است.

نقش های دیگری که کلسیم در سلول ایفا می کند شامل تنظیم متابولیسم سلولی، سنتز استروئیدها و سیگنال دهی هورمون است. با توجه به اهمیت کلسیم در فرآیندهای حیاتی، غلظت این یون در سلول دارای پارامترهای خاصی است. میتوکندری ها با جذب سریع یون های کلسیم و حفظ آن ها تا زمان نیاز، در تنظیم غلظت کلسیم نقش دارند.

تولید گرما

بدن از راه های زیادی برای گرم نگه داشتن خود استفاده می کند، یکی از این راه ها استفاده از بافتی به نام «بافت چربی قهوه ای» است. طی فرآیندی به نام “نشت پروتون”، میتوکندری می تواند از بافت چربی قهوه ای گرما تولید کند. نشت پروتون به عنوان “ترموژنز بدون لرز” (تولید گرما بدون ایجاد لرز) نیز شناخته می شود. نوزادان بیشترین مقدار بافت چربی قهوه ای را دارند که با افزایش سن کاهش می یابد.

تصویر ۶: مقایسه تعداد میتوکندری در بافت چربی قهوه‌ای و سفید

بیماری های میتوکندری

DNA موجود در میتوکندری بیشتر از بقیه ژنوم سلول در معرض آسیب است. در واقع، رادیکال های آزاد که می توانند به DNA آسیب برسانند، در طول سنتز ATP تولید می شوند. علاوه بر این، میتوکندری ها فاقد مکانیسم های محافظتی موجود در هسته سلول هستند.

با این حال، بیشتر بیماری های میتوکندری توسط جهش های DNA هسته ای ایجاد می شوند که بر محصولاتی که به میتوکندری ختم می شوند تأثیر می گذارد. این جهش ها می توانند ارثی باشند یا به صورت خود به خود در فرد ایجاد شوند.

وقتی میتوکندری ها از کار می افتند، انرژی سلول ها تمام می شود. بنابراین، علائم اختلال عملکرد میتوکندری بسته به نوع سلول می تواند بسیار متفاوت باشد. سلول هایی که به مقادیر زیادی انرژی نیاز دارند، مانند سلول های عضله قلب و سلول های عصبی، در اثر اختلال عملکرد میتوکندری آسیب بیشتری می بینند.

از آنجایی که میتوکندری ها عملکردهای مختلفی را در بافت های مختلف انجام می دهند، عملکرد نادرست آنها می تواند صدها بیماری مختلف را در بدن ایجاد کند. یکی از ویژگی های بیماری های میتوکندری این است که جهش های یکسان در mtDNA ممکن است باعث بیماری های یکسان نشود. بیماری هایی که علائم متفاوتی دارند اما در اثر جهش های یکسان ایجاد می شوند «ژنوکپی» نامیده می شوند.

از سوی دیگر، بیماری هایی که علائم مشابهی دارند اما در اثر جهش در ژن های مختلف ایجاد می شوند، «فنوکوپی» نامیده می شوند. نمونه ای از فنوکپی سندرم لی است که می تواند در اثر جهش های مختلف در انسان ایجاد شود.

علائم بیماری های میتوکندری بسیار متفاوت است، برخی از انواع این علائم عبارتند از:

هماهنگی و ضعف عضلانی

مشکلات بینایی یا شنوایی

ناتوانی های یادگیری

بیماری قلبی، کبدی یا کلیوی

مشکلات دستگاه گوارش

مشکلات عصبی

از جمله زوال عقل

اختلال عملکرد میتوکندری، چه ارثی و چه اکتسابی، در چندین بیماری از جمله بیماری آلزایمر و پارکینسون نقش دارد. به نظر می رسد که تجمع جهش در mtDNA در طول عمر یک ارگانیسم نقش مهمی در پیری و همچنین در ایجاد برخی سرطان ها و سایر بیماری ها دارد. از آنجایی که میتوکندری ها جزء کلیدی آپوپتوز (مرگ برنامه ریزی شده سلولی) هستند که معمولاً برای خلاص شدن از بدن از سلول هایی که دیگر مفید نیستند یا به درستی کار نمی کنند استفاده می شود، اختلال عملکرد میتوکندری مرگ را مهار می کند. تبدیل به یک سلول می شود که می تواند نقش مهمی در ایجاد سرطان داشته باشد.

سایر شرایطی که تصور می‌شود برخی از اختلالات میتوکندری در آن نقش دارند عبارتند از:

بیماری پارکینسون

بیماری آلزایمر

اختلال دوقطبی

روان‌گسیختگی

سندرم خستگی مزمن

بیماری هانتینگتون

دیابت

اوتیسم

تصویر ۷: مقایسه میتوکندری در فرد سالم نسبت به میتوکندری در فرد دچار آلزایمر که به دلیل افزایش اکسیژن‌های فعال، میتوکندری دچار آسیب شده است.

وراثت میتوکندریایی

در بسیاری از موجودات، ژنوم میتوکندری از مادر به ارث می رسد. این به این دلیل است که تخمک مادر بیشتر سیتوپلاسم خود را به جنین منتقل می کند و میتوکندری های به ارث رسیده از اسپرم پدر معمولا از بین می روند. بسیاری از بیماری های میتوکندری اغلب ارثی و در برخی موارد اکتسابی هستند. بیماری های ارثی می توانند ناشی از جهش های ارثی در DNA هسته ای مادر یا پدر یا mtDNA مادر باشند.

تصویر ۸: نحوه وراثت میتوکندریایی

وراثت مادری mtDNA برای تحقیق در مورد تکامل و چگونگی مهاجرت انسان ها در طول تاریخ بسیار مهم است. انتقال ژن‌های میتوکندری توسط مادر باعث می‌شود شباهت‌های به ارث رسیده از فرزندان در طول نسل‌ها ردیابی شوند. تحقیقات نشان داده است که قطعاتی از ژنوم میتوکندری که توسط میتوکندری سلول ها در بدن همه انسان های زنده امروزی حمل می شود را می توان به ژنوم یک اجداد مشترک (زنی که تقریباً 150000 200000 سال پیش می زیست) ردیابی کرد.

دانشمندان بر این باورند که این زن در میان زنان دیگر زندگی می‌کرده است، اما یک فرآیند جهش ژنتیکی خاص (نوسان‌های بالقوه در فرکانس‌های ژنی که بر ترکیب ژنتیکی جمعیت‌های کوچک تأثیر می‌گذارد) باعث شد mtDNA او به‌طور تصادفی در طول زمان برتر از سایر زنان جمعیت شود. تنوع mtDNA که توسط نسل‌های بعدی بشر به ارث رسیده است به محققان کمک کرده است تا منشا جغرافیایی و همچنین زمان مهاجرت در جمعیت‌های مختلف انسانی را کشف کنند.

میتوکندری و پیری

در سال های اخیر، محققان در مطالعات مختلف به بررسی رابطه بین عملکرد میتوکندری و پیری پرداخته اند. نظریه های مختلفی پیرامون پیری وجود دارد و نظریه پیری “رادیکال آزاد میتوکندریایی” در دهه گذشته بسیار محبوب شده است.

این نظریه بیان می کند که گونه های فعال اکسیژن (ROS) در میتوکندری به عنوان یک محصول جانبی تولید انرژی تولید می شوند. این ذرات که بار الکتریکی بالایی دارند به DNA، چربی ها و پروتئین ها آسیب می رسانند.

به دلیل آسیب های ناشی از گونه های فعال اکسیژن، قسمت های عملکردی میتوکندری آسیب می بیند. هنگامی که میتوکندری دیگر نمی تواند به درستی کار کند، گونه های اکسیژن فعال بیشتری تولید می شود و باعث آسیب بیشتر به بخش های مختلف میتوکندری می شود.

اگرچه ارتباط بین فعالیت میتوکندری و پیری ثابت شده است، اما همه دانشمندان به یک نتیجه نرسیده اند. نقش دقیق میتوکندری در روند پیری هنوز نامشخص است.

اگر خواندن مقاله بالا برای شما مفید بود، آموزش ها و مطالب زیر نیز پیشنهاد می شود:

^^

منابع:

Medical News Today
Britannica

شکوفه دلخواهی (+)

شکوفه دلخواهی کارشناس ارشد نانوبیوتکنولوژی است. فعالیت‌های علمی و کاری او در زمینه تکنیک‌های زیست فناوری و طراحی نانوزیست‌حسگر بوده و اکنون در مجله فرادرس آموزش‌های زیست‌شناسی می‌نویسد.

مطالب مرتبط

برچسب‌ها

ساختار و منشا میتوکندری

میتوکندری چیست؟

میتوکندری در سلول، اندامکی است که وظیفه آن تنفس سلولی و نوعی وسیله انتقال انرژی است که با عمل فسفوریلاسیون اکسیداتیو باعث می شود انرژی شیمیایی موجود در غذا به شکل پیوندهای فسفات پرانرژی (آدنوزین تری فسفات) ذخیره شود. این اندامک در تمام سلول های هوازی-تنفسی وجود دارد به جز باکتری هایی که آنزیم های تنفسی آنها در غشای سیتوپلاسمی جایگزین شده است.

نام “میتوکندریون” ترکیبی از دو کلمه یونانی Mito به معنی زنجیره و chondrion به معنای دانه است. زیرا این اندامک اغلب در سیتوپلاسم تمام سلول های یوکاریوتی به صورت رشته ها یا دانه های ریز وجود دارد. میتوکندری محل اکسیداسیون سلولی است. در طی این فرآیند دی اکسید کربن تولید می شود و همان دی اکسید کربنی است که از سلول خارج می شود.

میتوکندری مانند یک کارخانه، انرژی سلول را تولید می کند. میتوکندری مربوط به بافت یونی پستانداران است که ماتریکس و غشای آن در زیر میکروسکوپ الکترونی قابل مشاهده است. این اندامک متصل به غشاء است که در اکثر سلول های یوکاریوتی وجود دارد (سلول های یوکاریوتی سلول هایی هستند که DNA آنها در هسته سلول قرار دارد و در اکثر گیاهان، حیوانات، قارچ ها و سایر اشکال موجودات زنده تشکیل می شوند).

ساختار میتوکندری

شکل میتوکندری ها متغیر است، اما اغلب رشته ای یا دانه ای هستند. میتوکندری می تواند در مراحل خاصی از عملکرد خود به اشکال دیگر تبدیل شود. برای مثال، یک میتوکندری بلند ممکن است در یک انتها متورم شده و شبیه یک چاقو باشد. (مثلاً در سلول های کبد چند ساعت پس از مصرف غذا) یا می تواند تخلیه شود و شکل راکت تنیس به خود بگیرد. گاهی اوقات میتوکندری ها توخالی می شوند و قسمت مرکزی شفافی دارند. اما پس از مدتی تمامی این تغییرات به حالت اول باز می گردد.

ابعاد میتوکندری ها نیز متغیر است و در اکثر سلول ها ضخامت آنها به 50 میکرومتر و طول آنها به 7 میکرومتر می رسد. اما بسته به شرایط محیطی و مرحله عملکرد سلول متفاوت خواهد بود. در سلول های هم نوع یا دارای عملکرد مشترک، اندازه ثابتی دارند.

غشای خارجی: ضخامت آن حدود 60 تا 75 آنگستروم است و نوعی غشای بیولوژیکی با ساختار سه لایه است. این غشاء صاف و بدون چین است و ریبوزوم به آن متصل نیست، گاهی اوقات توسط شبکه آندوپلاسمی احاطه شده است، اما ارتباط بین این دو هرگز دیده نشده است.

محفظه بیرونی: در زیر غشای خارجی، فضایی در حدود 200 تا 100 آنگستروم وجود دارد که به آن اتاق بیرونی می گویند. که از دو قسمت تشکیل شده است: فضای بین دو غشا و فضای داخل تاج ها یا تاج ها یا قشرها. اما در بعضی جاها غشاهای داخلی و خارجی به هم چسبیده و اندازه این فضا تقریباً صفر می شود.

در این نواحی در مجاورت دو غشا، تراکم ریبوزوم های سیتوپلاسمی مشاهده می شود. به همین دلیل، این مناطق جایی در نظر گرفته می شود که پروتئین های لازم از سیتوزول به میتوکندری منتقل می شود. در این اتاق ترکیباتی مانند آب، نمک ها و یون های معدنی، پروتئین ها، قندها و چربی ها، SO2، O2، ATP و ADP وجود دارد. مقدار آب بر اندازه پشته ها و در نتیجه تولید ATP تاثیر می گذارد.

غشای داخلی: ضخامت آن مانند غشای خارجی است، اما ترکیب شیمیایی آن متفاوت است. دارای چین های زیادی است که به آنها پلیسه، تاج یا کریستا می گویند. برخلاف سلول های گیاهی، این چین ها در سلول های حیوانی منظم قرار گرفته اند.

محفظه داخلی: فضای داخلی میتوکندری که توسط غشای داخلی پوشانده شده است، محفظه داخلی نامیده می شود. که از ماده زمینه ای با سوبسترای مشابه از نظر ترکیب و خصوصیات عمومی سیتوزول تشکیل شده و دارای آنزیم ها و ریبوزوم های خاص خود است (70S شبیه سلول های پروکاریوتی). تعداد DNA بسته به نوع و سن سلول متفاوت است و مانند پروکاریوت ها حاوی مقدار زیادی سیتوزین و گوانین است، بنابراین در برابر حرارت مقاوم است.

ژنوم میتوکندری

مطالعات نشان می دهد که سنتز DNA در میتوکندری انجام می شود. بر اساس این مطالعه، ما وجود DNA را در میتوکندری کشف کردیم. علاوه بر همانندسازی RNA و سنتز DNA، سنتز پروتئین نیز در میتوکندری انجام می شود. این فرآیند توسط آنزیم ها و مولکول های خاص خود اندام انجام می شود. DNA میتوکندری اکثر موجودات دایره ای است. محل DNA در ماتریکس میتوکندری است و گاهی اوقات به غشای داخلی میتوکندری متصل می شود. ژنوم میتوکندری اکثر سلول های جانوری از 15000 تا 20000 جفت نوکلئوتید تشکیل شده است و ژنوم میتوکندری در پستانداران حدود 105 برابر کوچکتر از ژنوم هسته است.

محصولات کدگذاری شده توسط DNA میتوکندری شامل RNA های ریبوزومی میتوکندری، tRNA ها و برخی از پروتئین های راه هوایی است. برخی از پروتئین های میتوکندری نیز در هسته کدگذاری می شوند و پس از ساخته شدن در سیتوزول وارد اندامک می شوند. یک مثال فرضی از یک صفت تعیین شده توسط ژنوم میتوکندری، جهت پیچش صدف در حلزون است که به دنبال توارث سیتوپلاسمی است. در واقع این صفات از طریق ژنوم میتوکندری منتقل می شود که همراه با میتوکندری در سیتوپلاسم وارد تخمک می شود و وراثت در اکثر آنها تک والدینی است.

منشا میتوکندری

در این مورد سه مورد در نظر گرفته شد:

1- ساخت میتوکندری جدید:

حفره های سیتوپلاسمی برای ایجاد میتوکندری تشکیل می شوند که با جوانه زدن و تغییرات در غشای پلاسمایی همراه است. جوانه ها رشد می کنند و سلول ها در آنها تشکیل می شوند، بنابراین کریستا تشکیل می شود.

2- تبدیل غشای پلاسمایی به میتوکندری:

مطالعات روی سلول های کبد موش و طناب عصبی خرچنگ نشان می دهد که میتوکندری از غشای پلاسمایی چین خورده و شبکه آندوپلاسمی ایجاد می شود. در برخی موارد، میتوکندری ها از لایه بندی غشای هسته ای به وجود می آیند. برخی بر این باورند که میتوکندری ها در ابتدا باکتری هایی بودند که با سلول های یوکاریوتی همزیستی داشتند.

3- همانندسازی میتوکندریایی:

وجود DNA، RNA و پروتئین ها، همراه با سیستم سنتز فسفولیپید و مسیرهای متابولیکی پیچیده، همه شواهدی برای منشا میتوکندری از میتوکندری های قبلی هستند.

سرعت سنتز میتوکندری توسط هسته کنترل می شود، هر میتوکندری حاوی یک یا چند مولکول DNA است که در قسمت مرکزی آن قرار دارد. مقدار RNA در میتوکندری حداقل 20 برابر DNA است و تقریباً همه انواع tRNA در آن وجود دارند. وجود mRNA و ریبوزوم در میتوکندری نشان می دهد که سنتز پروتئین به طور کامل در داخل میتوکندری انجام می شود.

پیشنهادی: درباره سلول و سازمان بندی آن بیشتر بخوانید

در کتاب زیست شناسی پیش دانشگاهی می خوانیم که کلمه ژنوم به کل محتوای DNA یک موجود زنده اطلاق می شود. بنابراین، ژنوم شامل محتویات DNA هسته ای و DNAهای سیتوپلاسمی (میتوکندری و کلروپلاست) است. «نظام جلیلیان» دبیر زیست شناسی خرمشهر در مقاله ای در فصلنامه رشد آموزش زیست شناسی به بررسی ژنوم میتوکندری حیوان و انسان پرداخت.
در ابتدای این مقاله: “در اکثر حیوانات، ژنوم میتوکندری از 16 تا 20 جفت کیلوباز تشکیل شده است، البته اندازه ژنوم حیواناتی مانند Cynorhabditis elegans و نوعی دوکفه ای خارج از این محدوده است. در ظاهر، ژنوم میتوکندری جانوران اغلب به شکل DNA حلقوی است و چندین نسخه از آن در هر میتوکندری یافت می شود.در یک نوع گل سرخ، ژنوم میتوکندری از دو مولکول DNA دایره ای نابرابر و متفاوت تشکیل شده است که یکی از آنها 11153 و دیگری 12672 جفت باز طول دارد. تعداد نسخه های این دو مولکول DNA دایره ای در داخل میتوکندری این جانور بی مهره نابرابر است. و در هر میتوکندری معمولاً بین دو تا ده نسخه از DNA حلقوی وجود دارد. هر یک از این mtDNAهای حلقوی از 16569 جفت باز تشکیل شده است. مطالعات میکروسکوپ الکترونی نشان داده است که این mtDNAهای دایره ای می توانند به صورت جداگانه وجود داشته باشند یا می توانند به صورت جفت یا چندتایی مانند زنجیره به هم متصل شوند. mtDNA انسان به عنوان اولین ژنوم میتوکندری در سال 1981 توالی یابی شد.
متن کامل این مقاله در فصلنامه رشد آموزش زیست شناسی، شماره 86، بهار 2013 منتشر شده است.