Genetica mitocondriale animale

I mitocondri producono molecole di ATP ricche di energia e sono gli unici organelli della cellula animale ad avere il proprio sistema genetico. Il mitocondrio attuale si pensa che si sia evoluto da un batterio aerobio, che ha formato un'associazione reciprocamente benefica, o simbiotica con il suo predatore. Nel corso del tempo, molti geni di questo batterio, sono stati trasferiti al DNA nucleare della cellula ospite, e altri geni sono stati persi, lasciando indietro un piccolo ma indipendente DNA mitocondriale.

Alcune cellule, come le cellule muscolari, possono contenere centinaia di mitocondri. Mentre altri, come i globuli rossi, non ne contengono. Ogni mitocondrio, può contenere fino a 10 copie del DNA mitocondriale.

Il DNA mitocondriale è una molecola circolare chiusa che varia in lunghezza da 14, 000 a 20, 000 coppie di basi in cellule animali rispetto ai milioni di coppie di basi presenti nel DNA nucleare. Questo DNA mitocondriale codifica solo un numero relativamente piccolo di biomolecole RNAs ribosomali 16S e 12S, fino a 25 RNAs transfer e 13 proteine della catena respiratoria. Il DNA nucleare codifica per le restanti proteine richieste per la funzione mitocondriale.

Circa il 93%del DNA mitocondriale codifica per le proteine, a differenza del DNA nucleare, dove solo l'1%circa corrisponde a regioni codificanti. Ciò è parzialmente dovuto al fatto che gli introni, che rappresentano una caratteristica regolare del DNA eucariotico, sono assenti nel DNA mitocondriale. Diverse sequenze del codice genetico vengono tradotte in modo diverso, a seconda del tipo di DNA.

Per esempio, il codone UGA codifica per triptofano nel DNA mitocondriale mentre è un codone di arresto nel DNA nucleare. Il DNA mitocondriale ha un tasso di evoluzione più rapido di quello del DNA nucleare, a causa del tasso di mutazione del DNA mitocondriale che è dieci volte superiore;questo perché il DNA mitocondriale non è protetto da istoni come quello del DNA nucleare ed è esposto a specie di ossigeno reattivo generate durante le reazioni mitocondriali. Inoltre, dispone anche di macchinari per la riparazione del DNA meno efficienti.

Il trasferimento del DNA mitocondriale avviene sempre dalla madre alla prole. Questo è noto come eredità materna. L'eredità materna si verifica perché, dopo la fecondazione, i pochi mitocondri presenti nello sperma sono degradati.

Mentre i molti mitocondri nell'ovulo, rimangono presenti nell'embrione e vengono trasmessi a tutte le cellule della prole.