为什么我们仍保留线粒体DNA

Question

如题所述

Answer 1

几十年来，有关线粒体保留自身基因的可能原因，科学家提出了一些假说，但都一直存在争论。
分析显示，线粒体保留的基因与其自身结构的建造有关，否则就有被细胞核放置错位的风险。而且，这些基因所在的DNA通过一种非常古老的形态紧密连结起来，从而不会被分解。威廉姆斯和约翰斯顿认为，这种通常不会在我们自身DNA中存在的设计，很可能就是防止线粒体基因在线粒体制造能量时不被分解的原因所在。
在线粒体内部制造能量——以三磷酸腺苷(ATP)的形式——的时候，同时会产生自由基。自由基也是受到辐射损伤的常见副产物。从本质上来说，线粒体制造能量的同时也会伴随一定的损伤，而线粒体本身也能够承受这样的损伤。“在这种极端的环境下，你需要有专业的工作者，因为细胞核并不一定能胜任这项工作，”威廉姆斯说道。
研究人员还观察到，线粒体基因的丢失在真核生物界内呈现出相同的模式。这或许告诉我们，演化可能以同样的路径进行了许多次，而且并不总是随机的过程。在细胞内部环境中，不同生物体线粒体基因丢失情况的演变变得几乎是可预知的。“如果我们能够利用好过去历史中的演化数据，就可以对未来发生的情况作出预测，为合成生物学和疾病探索提供巨大的可能性，”约翰斯顿说道。
通过自己开发的算法，研究人员下一步的计划是探索线粒体疾病发生的原因。这类疾病通常会带来灾难性后果。尽管这项研究还不能完全解决我们为什么还保留线粒体DNA的问题，但论文作者称，研究结果的确为争论中的许多不同观点找到了一个中间地带。

Answer 2

这句话是错误的，因为线粒体和叶绿体是半自主性细胞器，半自主性细胞器的概念：自身含有遗传表达系统(自主性)；但编码的遗传信息十分有限，其RNA转录、蛋白质翻译、自身构建和功能发挥等必须依赖核基因组编码的遗传信息(自主性有限)。 很多学者把线粒体和叶绿体的遗传信息系统称为真核细胞的第二遗传信息系统，或核外基因及其表达体系。这是因为研究发现，线粒体和叶绿体中除有DNA外，还有RNA(mRNA、tRNA、rRNA)、核糖体、氨基酸活化酶等。说明这两种细胞器都具有独立进行转录和转译的功能。也就是说，线粒体和叶绿体都具有自身转录RNA和翻译蛋白质的体系。但迄今为止，人们发现叶绿体仅能合成13种蛋白质，线粒体能够合成的蛋白质也只有60多种，而参与组成线粒体和叶绿体的蛋白质却分别有上千种。这说明，线粒体和叶绿体中自身编码合成的蛋白质并不多，它们中的绝大多数蛋白质是由核基因编码，在细胞质核糖体上合成的。也就是说，线粒体和叶绿体的自主程度是有限的，它们对核遗传系统有很大的依赖性。因此，线粒体和叶绿体的生长和增殖是受核基因组及自身的基因组两套遗传信息系统控制的，所以它们都被称为半自主性细胞器。线粒体DNA和可以自我复制，复制也是以半保留方式进行的。用3H嘧啶核苷标记证明，线粒体DNA复制的时间主要在细胞周期的S期及G2期，而且DNA先复制，随后线粒体分裂。叶绿体DNA复制的时间在G1期。它们的复制都受核的控制，复制所需的DNA聚合酶都是由核DNA编码，在细胞质核糖体上合成的。