Czym jest dziedziczenie cytoplazmatyczne?



The dziedziczenie cytoplazmatyczne jest to transfer genów obecnych w cytoplazmie komórkowej, które nie są połączone z chromosomami jądra. Ten rodzaj dziedziczenia jest również nazywany dziedziczeniem pozuklearnym i jest częścią różnych dziedzicznych wzorców znanych jako niemendlowskie.

Został odkryty przez niemieckiego botanika i genetyka Carla Ericha Corrensa na początku XX wieku (1908). Podczas gdy Correns pracował z rośliną znaną jako Maravilla del Perú lub Clavellina (Mirabilis jalapa), zaobserwował, że dziedziczenie zabarwienia liści tej rośliny wydaje się być niezależne od fenotypu ojcowskiego.

Dziedzictwo tej postaci, które nie było zgodne z prawami genetyki mendlowskiej, wydawało się zależeć wyłącznie od genotypu matki; w wyniku tego zaproponował hipotezę, że cechy te pochodzą od organelli lub czynników obecnych w cytoplazmie zalążka.

Po ponad 100 latach tego odkrycia i pomimo rozwoju genetyki molekularnej wiedza na temat tego, w jaki sposób i dlaczego pozakomórkowe mechanizmy dziedziczenia są częściowo niepewne, a badania wyjaśniające je stosunkowo rzadko.

Indeks

  • 1 Dziedziczenie cytoplazmatyczne a dziedziczenie mendlowskie
    • 1.1 Dziedziczenie mendlowskie
    • 1.2 Dziedziczenie cytoplazmatyczne lub zewnątrzkomórkowe
  • 2 Organelle
    • 2.1 Mitochondria
    • 2.2 Chloroplasty
  • 3 Ewolucja
  • 4 Inne formy dziedziczenia nie Mendlowskiego
    • 4.1 Konwersja genu
    • 4.2 Dziedziczenie zakaźne
    • 4.3 Odcisk genomowy
  • 5 referencji

Dziedziczenie cytoplazmatyczne a dziedziczenie mendlowskie

Dziedzictwo mendlowskie

Jest to najbardziej znana forma spośród różnych dziedzicznych procesów. Został zaproponowany przez Gregora Mendla, mnicha i naukowca urodzonego w Heinzendorfie, byłym imperium austriackim, obecnie znanym jako Hynčice (Czechy), w połowie XIX wieku (1865-1866) i odkrytym na początku XX wieku.

Jego hipotezy dotyczące dziedziczenia i jego teorii zostały udowodnione i posłużyły za podstawę wielu innych teorii. Ich odkrycia są podstawą tego, co obecnie znane jest jako genetyka klasyczna.

Dziedziczenie mendlowskie wskazuje, że każdy rodzic lub rodzic zapewnia jeden z dwóch możliwych alleli dla wyrażenia cechy; allele te znajdują się w jądrze komórek rozrodczych (materiał genetyczny), co wskazuje, że mendlowskie dziedzictwo jest dwójkowe.

Gdy znany jest skład genetyczny obojga rodziców (genotyp), prawa mendlowskie służą do przewidywania (a nie zawsze zastosowania) proporcji i rozkładu obserwowalnych cech (fenotypów). Dziedziczenie mendlowskie dotyczy większości organizmów, które rozmnażają się płciowo.

Dziedziczenie cytoplazmatyczne lub zewnątrzkomórkowe

Ten rodzaj dziedziczenia został odkryty w 1906 r. Przez botanika Carla Corrensa. Jest uważany za nie-mendlowski, ponieważ transmisja genów nie obejmuje jądra, które jest organellą uważaną w genetyce klasycznej za odpowiedzialną za przechowywanie całego materiału genetycznego dziedzicznego.

W tym przypadku dziedziczność występuje z powodu pewnych organelli, takich jak mitochondria i chloroplasty, które zawierają własny materiał genetyczny i które mogą się rozmnażać w komórce.

W przypadku mitochondriów, które mogą być obecne w liczbach bliskich 10 tys. Na żeńskie komórki lub zalążki (z wieloma kopiami ich genomu), mogą replikować niezależnie od podziału komórki.

Ten typ replikacji pozwala mitochondriom uzyskać wyższe szybkości mutacji niż jądrowy DNA, ewoluując szybciej niż to.

Podczas procesu rozrodczego, szczególnie w zapłodnieniu, mitochondria obecne w męskich komórkach rozrodczych są wyłączone z zygoty (mają ich tylko kilkaset), podczas gdy te z zalążków są utrzymywane.

W ten sposób mitochondrialny materiał genetyczny jest dziedziczony tylko drogą matczyną (dziedziczenie cytoplazmatyczne). Rozumie się przez to, że dziedziczenie zewnątrzkomórkowe lub cytoplazmatyczne jest jednorodne.

W wyniku tego uzyskujemy ekspresję fenotypową trudną do wyjaśnienia z punktu widzenia Mendla, mutacje, które nie mają ekspresji fenotypowej, jak również różne patologie.

Organelle

Mitochondria

Mitochondria są najbardziej widocznymi i niezwykłymi organellami cytoplazmy komórkowej komórek eukariotycznych. Mają funkcję wytwarzania energii dla komórki. Interesującą cechą tych organelli jest ta, o której wspomniano już o ich matczynym pochodzeniu. Podczas gdy inną osobliwą cechą jest to, że prezentują własne DNA.

Chloroplasty

Chloroplasty są charakterystycznymi organellami komórek eukariotycznych i organizmów zawierających chlorofil. Jego główną funkcją jest fotosynteza, wytwarzanie cukrów.

Jako mitochondria mają swoje własne DNA i mogą się rozmnażać w komórce bez pomocy podziału komórkowego. Podobnie, jego dziedziczenie odbywa się drogą matki, to znaczy podczas reprodukcji tylko komórka jajowa tworzy chloroplasty.

Ewolucja

Teoria zaproponowana w 1967 r. Przez amerykańskiego biologa Lynn Margulis na temat endosymbiozy wskazuje na pochodzenie i ewolucję komórek eukariotycznych na podstawie długoterminowej relacji endosymbiotycznej między organizmami prokariotycznymi a eukariontami przodków.

Według Margulis, organelle, takie jak chloroplasty i mitochondria, mają pochodzenie prokariotyczne (odpowiednio sinice i proteobakterie). Inne organizmy włączały, fagocytowały lub obejmowały chloroplasty i mitochondria.

Po ich włączeniu, eukariotyczne prekursory nie trawiły ani nie przetwarzały tych prokariotów (chloroplastów i mitochondriów), które pozostały w komórce gospodarza i po milionach lat ewolucji stały się organellami komórki eukariotycznej.

Wśród faktów, które przywiązują wagę do tej teorii, są już wspomniane osobliwości, że te organelle mają swoje własne DNA i że mogą replikować niezależnie wewnątrz komórki i bez pomocy tego.

Warto wspomnieć, że naukowcy twierdzą, że endosymbioza, obecność DNA w tych organizmach, wysoka szybkość replikacji i mutacji chloroplastów i mitochondriów, a także dziedziczenie cytoplazmatyczne, są prekursorami i odpowiedzialnymi za wielki skok złożoności i ewolucja życia.

Inne formy dziedziczenia nie Mendlowskiego

Konwersja genu

Często obserwuje się podczas krzyżowania grzybów. Występuje, gdy sekwencja genu zastępuje inną sekwencję homologiczną. Podczas podziału mejotycznego, gdy następuje homologiczna rekombinacja miejsc heterozygotycznych, istnieje rozbieżność między zasadami.

Próbując skorygować to niedopasowanie, komórka powoduje, że jeden allel zastępuje drugi, powodując nie Mendlowskie dziedziczenie zwane konwersją genów.

Zakaźne dziedzictwo

W tego typu dziedziczeniu uczestniczą wirusy. Te czynniki zakaźne infekują komórkę gospodarza i pozostają w cytoplazmie przez wstawienie ich genomu do genomu gospodarza.

Odcisk genomowy

Ten typ niemendlowskiego dziedziczenia występuje, gdy obejmuje, przez metylację, związki alkinowe pochodzące z metanu i histonów, do cząsteczki DNA, wszystko to bez jakiejkolwiek modyfikacji w sekwencji genetycznej..

To włączenie pozostanie w męskich i żeńskich komórkach rozrodczych przodków i będzie utrzymywane przez podziały komórek mitotycznych w komórkach organizmu potomnych organizmów.

Inne nieendlowskie procesy dziedziczenia to mozaicyzm i zaburzenia powtarzania trinukleotydów.

Referencje

  1. Dziedziczenie pozanuklearne - nieendendowskie dziedziczenie genów organelli. Źródło: medicine.jrank.org.
  2. Dziedziczenie niemendlowskie. Wikipedia. Źródło z en.wikipedia.org.
  3. Dziedziczenie mitochondrialne. Encyclopedia.com. Odzyskany z encyklopedii.com.
  4. G.H. Beale (1966). Rola cytoplazmy w dziedziczności. Postępowanie Towarzystwa Królewskiego B.
  5. Dziedziczenie pozajądrowe. Wikipedia. Źródło z en.wikipedia.org.
  6. Konwersja genu Źródło z en.wikipedia.org.
  7. Imprinting genomowy. Źródło z en.wikipedia.org.