Back to chapter

6.14:

مقارنة الجينوم الموجود فى الميتوكوندريا والكلوروبلاست و بدائيات النواة

JoVE Core
Molecular Biology
A subscription to JoVE is required to view this content.  Sign in or start your free trial.
JoVE Core Molecular Biology
Comparing Mitochondrial, Chloroplast, and Prokaryotic Genomes

Languages

Share

البكتريا المتأصلة البدائية فى خلايا الحيوان المفترس و التي في وقت لاحق تطورت إلى ميتوكوندريا مكونة خلايا حقيقية النواة. البكتيريا الزرقاء الضوئية أيضا شكلت علاقات تكافلية مع بعض من هذه الخلايا حقيقية النواة وتطورت في النهاية إلى البلاستيدات الخضراء. جينومات الميتوكوندريا الحالية و البلاستيدات الخضراء هي بقايا جينومات الأجداد بدائية النواة هذه.مقارنة بجينومات الميتوكوندريا جينومات بدائيات النوى الحالية كبيرة مثل في الإشريشيا كولاى،والتي تحتوي على حوالي 5 ملايين ازواج قواعد وتقريبا 5000 جين. جينوم الميتوكوندريا البشري طوله حوالى 17000 أزواج قواعد ويحتوي 37 جينًا بينما جينوم الميتوكوندريا فى Arabidopsis thaliana نبات مزهر لديه أكثر من 350.000 زوج قواعد ولكنه يحتوي فقط على 57 جينًا. مقارنة بجينومات البكتيريا الزرقاء الحالية مثل جينوم synechocystis, الذى به حوالي 3.5 مليون زوج قواعد 00:01:06.880 00:01:10.240 ويحمل تقريبًا 3200 جين, جينوم البلاستيدات الخضراء من بين النباتات الأرضية لديه ما يصل إلى 200000 زوج قواعد ويحتوي على 120 إلى 135 جينًا.على الرغم من أنهم أصغر بكثير كل من جينومات الميتوكوندريا و البلاستيدات الخضراء تشبه جينوم بدائية النواة من نواحى عديدة. الدى إن إيه الخاص بهم لا يرتبط مع بروتينات هيستون وعادة ما تكون دائرية ومزدوجة الأشرطة،مشابه للبلازميدات البكتيرية. مقارنة مع جينوم الميتوكوندريا, جينوم البلاستيدات الخضراء أكثر شبها لجينوم بدائية النواة.كل من جينومات البلاستيدات الخضراء و بدائية النواة بهما تسلسلات دى إن إيه مشابهه تمامًا لمحفزين التضاعف والمُنهيين. بالإضافة إلى ذلك جينومات ميتوكوندريا الحيوان 00:02:00.640 00:02:04.630 أصغر بشكل عام من جينوم الميتوكوندريا في النباتات 00:02:04.630 00:02:07.600 حيث جينومات كلا من البلاستيدات الخضراء وميتوكوندريا النبات لها إنترونات التي هي غائبة في معظم جينومات ميتوكوندريا الحيوان.

6.14:

مقارنة الجينوم الموجود فى الميتوكوندريا والكلوروبلاست و بدائيات النواة

احتفظت جينومات الميتوكوندريا والبلاستيدات الخضراء الحالية ببعض خصائص بدائيات النوى أسلافها واكتسبت أيضاً سمات جديدة أثناء تطورها داخل الخلايا حقيقية النواة. مثل جينومات بدائية النواة، لا ترتبط جينومات الميتوكوندريا والبلاستيدات الخضراء ببروتينات شبيهة بالهيستون ولا تظهر عبوات معقدة في هياكل شبيهة بالكروموسوم، كما لوحظ في حقيقيات النوى. على عكس انقسامات الخلايا الانقسامية التي لوحظت في الخلايا حقيقية النواة، تخضع الميتوكوندريا والبلاستيدات الخضراء للانشطار الثنائي وتفصل الحمض النووي بشكل متساوٍ في العضيات الوليدة كما لوحظ في بدائيات النوى. علاوة على ذلك، الريبوسومات في كل من الميتوكوندريا والبلاستيدات الخضراء حساسة للمضادات الحيوية المضادة للبكتيريا.

تحتوي جينومات بدائية النواة على ملايين الأزواج القاعدية وآلاف الجينات؛ جينومات الميتوكوندريا والبلاستيدات الخضراء، باستثناء عدد قليل من النباتات، &#160؛ أصغر بكثير مع وجود عدد من الأزواج الأساسية بالآلاف مع بضع مئات من الجينات. حدث هذا الاختلاف في حجم الجينوم لأنه، أثناء التطور، تم تصدير أجزاء كبيرة من جينومات الميتوكوندريا البدائية والبلاستيدات الخضراء إلى النواة. جعلها هذا التصدير للجينات معتمدين على الجينوم النووي لتزويدها ببعض البروتينات اللازمة لتكوينها الحيوي.

أدت المسارات التطورية المختلفة التي اتخذتها الحيوانات والنباتات إلى اختلافات كبيرة بين جينومات الميتوكوندريا الحيوانية والميتوكوندريا النباتية والبلاستيدات الخضراء. جينومات الميتوكوندريا الحيوانية أصغر من جينومات الميتوكوندريا النباتية والبلاستيدات الخضراء. أيضاً، على غرار معظم جينومات بدائية النواة، لا تحمل جينومات الميتوكوندريا الحيوانية أي إنترونات. ومع ذلك، توجد الإنترونات في جينومات كل من الميتوكوندريا النباتية والبلاستيدات الخضراء. بالمقارنة مع جينومات الميتوكوندريا، تظهر جينومات البلاستيدات الخضراء تباينًا أقل في الحجم والهيكل وتحتوي أيضاً على المزيد من الجينات. &#160؛ على سبيل المثال، عدد الجينات الموجودة في جينوم البلاستيدات الخضراء لـ Arabidopsis thaliana هو تقريبًا ضعف الجينات الموجودة في جينوم الميتوكوندريا الخاص بها . علاوة على ذلك، فإن جينومات البلاستيدات الخضراء تشبه إلى حد كبير نظيراتها بدائية النواة من جينوم الميتوكوندريا لأنها متشابهة في تسلسلها التنظيمي وترتيب العديد من مجموعات الجينات.

Suggested Reading

  1. Smith, David Roy, and Patrick J. Keeling. "Mitochondrial and plastid genome architecture: reoccurring themes, but significant differences at the extremes." Proceedings of the National Academy of Sciences 112, no. 33 (2015): 10177-10184.
  2.  Shah, VC. "Evolution of Chloroplast Genome." Proc. Indian natn. Sci. Acad. B49 N0 6 (1983): 636-646.