CO JE TO CYTOPLAZMATICKÁ DĚDIČNOST? - BIOLOGIE - 2025

Cytoplazmatická dědičnost je přenos genů v cytoplasmě buněk, které nejsou spojeny s chromozomech jádra. Tento typ dědičnosti se také nazývá cizí dědičnost a je součástí různých zděděných vzorců známých jako non-Mendelovský.

Objevil jej německý botanik a genetik Carl Erich Correns na začátku 20. století (1908). Zatímco Correns pracoval s rostlinou známou jako Maravilla del Perú nebo Clavellina (Mirabilis jalapa), poznamenal, že dědičnost zbarvení listů této rostliny se zdála nezávislá na otcovském fenotypu.

Mendelovské a nemendelovské dědické vzorce. Převzato a upraveno z: Ghadisu.

Dědičnost této vlastnosti, která nebyla v souladu se zákony Mendelovy genetiky, se zdála záviset výhradně na genotypu matky; Jako výsledek navrhl hypotézu, že tyto vlastnosti pocházejí z organel nebo agentů přítomných v cytoplazmě vajíčka.

Po více než 100 letech tohoto objevu a navzdory vývoji molekulární genetiky jsou znalosti o tom, jak a proč jsou mechanismy extracelulární dědičnosti částečně nejisté, a studie, které je objasňují, jsou relativně vzácné.

Cytoplazmatická dědičnost vs. Mendelova dědičnost

Mendelovské dědictví

Toto je nejznámější forma mezi různými dědičnými procesy. Navrhl jej Gregor Mendel, mnich a vědec narozený v Heinzendorfu, bývalé rakouské říši, v současnosti známá jako Hynčice (Česká republika), v polovině 19. století (1865–1866) a znovuobjevená na počátku 20. století.

Jeho hypotézy o dědičnosti a jeho teoriích byly testovány a sloužily jako základ pro mnoho dalších teorií. Jeho objevy jsou základem toho, co je dnes známé jako klasická genetika.

Mendelovská dědičnost naznačuje, že každý rodič poskytuje jednu ze dvou možných alel pro rys, který má být vyjádřen; Tyto alely se nacházejí v jádru reprodukčních buněk (genetický materiál), což naznačuje, že Mendelova dědičnost je biparentální.

Je-li znám genetický makeup obou rodičů (genotyp), používají se Mendelovy zákony k předpovědi (ne vždy platí) poměru a distribuce pozorovatelných znaků (fenotypů). Mendelovská dědičnost platí pro většinu organismů, které se pohlavně rozmnožují.

Cytoplazmatická nebo extracelulární dědičnost

Tento typ dědictví objevil v roce 1906 botanik Carl Correns. To je považováno za non-Mendelian, protože přenos genů nezahrnuje jádro, což je organela považovaná v klasické genetice za zodpovědnou za uchovávání veškerého dědičného genetického materiálu.

V tomto případě k dědičnosti dochází v důsledku určitých organel, jako jsou mitochondrie a chloroplasty, které obsahují vlastní genetický materiál a které se mohou v buňce množit.

V případě mitochondrií, které mohou být přítomny v počtu téměř 10 000 na ženské buňky nebo vajíčka (s více kopiemi svého genomu), se mohou replikovat nezávisle na buněčném dělení.

Tento typ replikace umožňuje mitochondriím mít vyšší míru mutace než jaderná DNA, která se vyvíjí rychleji než jaderná DNA.

Během reprodukčního procesu, konkrétně při oplodnění, jsou mitochondrie přítomné v mužských reprodukčních buňkách vyloučeny z zygoty (mají pouze několik stovek), zatímco ty z vajíčka jsou udržovány.

Tímto způsobem je mitochondriální genetický materiál zděděn pouze matkou (cytoplazmatická dědičnost). Tím se rozumí, že extracelulární nebo cytoplazmatická dědičnost je nepodstatná.

V důsledku toho se získá fenotypová exprese obtížně vysvětlitelná z Mendelovského hlediska, mutace, které nemají fenotypovou expresi, a různé patologie.

Organely

Mitochondrie

Mitochondrie jsou nejzjevnější a nejvýznamnější organely v buněčné cytoplazmě eukaryotických buněk. Mají funkci produkce energie pro buňku. Zajímavá charakteristika těchto organel je ta, která již byla zmíněna o jejich mateřském původu. Další zvláštní vlastností je, že představují svou vlastní DNA.

Části mitochondrií. Převzato a upraveno z Kelvinsongu; upraveno Sowlosem.

Chloroplasty

Chloroplast. Autor: Gmsotavio, z Wikimedia Commons

Chloroplasty jsou charakteristické organely eukaryotických buněk a organismů, které obsahují chlorofyl. Jeho hlavní funkcí je provádět fotosyntézu, produkovat cukry.

Stejně jako mitochondrie mají svou vlastní DNA a mohou se množit v buňce bez pomoci buněčného dělení. Stejně tak její dědičnost je přes matku, to znamená, že během reprodukce poskytuje chloroplasty pouze oocell.

Vývoj

Teorie navržená v roce 1967 americkým biologem Lynn Margulis o endosymbióze naznačuje původ a vývoj eukaryotických buněk z dlouhodobého endosymbiotického vztahu mezi prokaryotickými a rodovými eukaryotickými organismy.

Podle Margulise jsou organely, jako jsou chloroplasty a mitochondrie, prokaryotického původu (cyanobakterie a proteobaktérie). Jiné organismy včlenily, fagocytovaly nebo pohltily chloroplasty a mitochondrie.

Po jejich začlenění eukaryotické prekurzory tyto prokaryoty (chloroplasty a mitochondrie), které zůstaly v hostitelské buňce, nestrávily ani nezpracovaly, a po milionech let vývoje se staly organely eukaryotické buňky.

Mezi fakta, která dávají této teorii váhu, jsou výše uvedené zvláštnosti, že tyto organely mají svou vlastní DNA a že se mohou replikovat nezávisle v buňce a bez její pomoci.

Za zmínku stojí, že vědci tvrdí, že předchůdci a zodpovědný za velký skok ve složitosti jsou endosymbióza, přítomnost DNA v těchto orgánech, vysoká míra replikace a mutace chloroplastů a mitochondrií, jakož i cytoplazmatická dědičnost. a vývoj života.

Jiné formy nemendelovského dědictví

Genová konverze

Během přechodu mezi houbami je běžné pozorovat. Vyskytuje se, když genová sekvence nahrazuje jinou homologní sekvenci. Během meiotického dělení, kdy dochází k homologní rekombinaci heterozygotních míst, dochází k neshodě mezi bázemi.

Při pokusu o opravu tohoto nesouladu buňka způsobí, že jedna alela nahradí druhou a způsobí tak nemendelovskou dědičnost zvanou genová konverze.

Infekční dědictví

Viry se účastní tohoto typu dědičnosti. Tato infekční agens infikují hostitelskou buňku a zůstávají v cytoplazmě a vkládají svůj genom do hostitelského genomu.

Genomické otiskování

K tomuto typu nemendelovské dědičnosti dochází, když jsou alkylové sloučeniny odvozené od metanu a histonů zapojeny do molekuly DNA methylací, to vše bez jakékoli modifikace genetické sekvence.

Tato inkorporace zůstane v mužských a ženských reprodukčních buňkách progenitorů a bude udržována prostřednictvím mitotických buněčných dělení v tělních buňkách potomstva.

Dalšími procesy nemedelovské dědičnosti jsou mozaika a porucha opakování trinukleotidů.

Reference

1. Extranukleární dědičnost - nemendelovská dědičnost genů organel. Obnoveno z Medicine.jrank.org.
2. Non-Mendelovské dědictví. Wikipedia. Obnoveno z en.wikipedia.org.
3. Mitochondriální dědičnost. Encyclopedia.com. Obnoveno z encyclopedia.com.
4. GH Beale (1966). Role cytoplazmy v dědičnosti. Sborník královské společnosti B.
5. Extranukleární dědičnost. Wikipedia. Obnoveno z en.wikipedia.org.
6. Genová konverze. Obnoveno z en.wikipedia.org.
7. Genomické otiskování. Obnoveno z en.wikipedia.org.