KAJ JE CITOPLAZEMSKA DEDNOST? - BIOLOGIJA - 2025

Citoplazemskega dedovanje je prenos genov v citoplazmi celic, ki niso povezani z kromosomih jedra. To vrsto dedovanja imenujemo tudi tuje dedovanje in je del različnih podedovanih vzorcev, znanih kot ne-mendelijski.

Odkril ga je nemški botanik in genetik Carl Erich Correns v začetku 20. stoletja (1908). Medtem ko je Correns sodeloval z rastlino, znano kot Maravilla del Perú ali Clavellina (Mirabilis jalapa), je opazil, da se zdi, da je dednost obarvanosti listov te rastline neodvisna od očetovskega fenotipa.

Mendelski in nemendelski vzorci dedovanja. Vzeto in urejeno iz: Ghadisu.

Dediščina te lastnosti, ki ni bila v skladu z zakoni mendelske genetike, je bila videti izključno odvisna od genotipa matere; Kot rezultat tega je predlagal hipotezo, da te lastnosti izvirajo iz organelov ali agentov, prisotnih v citoplazmi ovule.

Po več kot 100 letih tega odkritja in kljub razvoju molekularne genetike je znanje o tem, kako in zakaj mehanizmi zunajcelične dednosti delno negotovo, študije za njihovo razjasnitev pa razmeroma malo.

Citoplazemsko dedovanje v primerjavi z Mendelovim nasledstvom

Mendeljevo dedovanje

To je najbolj znana oblika med različnimi dednimi postopki. Predlagal ga je Gregor Mendel, menih in znanstvenik, rojen v Heinzendorfu, nekdanjem avstrijskem cesarstvu, trenutno znanem kot Hynčice (Češka), sredi 19. stoletja (1865-1866) in je bil ponovno odkrit v začetku 20. stoletja.

Njegove hipoteze o dednosti in njegove teorije so bile preizkušene in so služile kot osnova za številne druge teorije. Njegova odkritja so osnova tistega, kar danes poznamo kot klasično genetiko.

Mendeljevo dedovanje pomeni, da vsak starš zagotovi enega od dveh možnih alelov za izražanje lastnosti; Te alele najdemo v jedru reproduktivnih celic (genetski material), kar kaže, da je Mendelijevo dedovanje dvoparentalno.

Ko je znana genetska sestava obeh staršev (genotip), se uporabljajo Mendelijevi zakoni za napovedovanje (ne vedno velja) deleža in porazdelitve opaznih lastnosti (fenotipi). Mendeljevo dedovanje velja za večino organizmov, ki se razmnožujejo spolno.

Citoplazemska ali zunajtelesna dednost

To vrsto dedovanja je odkril leta 1906 botanik Carl Correns. Šteje se, da ni mendelski, ker prenos genov ne vključuje jedra, kar je organela, ki se v klasični genetiki šteje za odgovorno, da vsebuje ves dedni genetski material.

V tem primeru pride do dedovanja zaradi nekaterih organelov, kot so mitohondriji in kloroplasti, ki vsebujejo lasten genetski material in se lahko razmnožujejo znotraj celice.

V primeru mitohondrijev, ki so lahko prisotni v številkah blizu 10 000 na ženske celice ali ovule (z več kopijami svojega genoma), se lahko posnemajo neodvisno od delitve celic.

Ta vrsta razmnoževanja omogoča, da imajo mitohondriji višjo stopnjo mutacije kot jedrska DNK, razvijajo pa se hitreje kot jedrska DNK.

Med reproduktivnim procesom, zlasti pri oploditvi, so mitohondrije, prisotne v moških reproduktivnih celicah, izključene iz zigote (teh jih je le nekaj sto), medtem ko se ohranijo ovule.

Na ta način se mitohondrijski genetski material podeduje le preko matere (citoplazemska dednost). S tem se razume, da je zunajtelesno ali citoplazemsko dedovanje enostransko.

Kot rezultat tega dobimo fenotipski izraz, ki ga je težko razložiti z mendeljskega vidika, mutacije, ki nimajo fenotipske izraženosti, pa tudi različne patologije.

Organele

Mitohondrije

Mitohondrije so najbolj očitne in opazne organele v celični citoplazmi evkariontskih celic. Imajo funkcijo proizvajanja energije za celico. Zanimiva značilnost teh organelov je že omenjena njihova materinska izvornost. Druga značilnost je, da predstavljajo svoj DNK.

Deli mitohondrija. Posneto in urejeno iz Kelvinsonga; modificiral Sowlos.

Kloroplasti

Kloroplast. Avtor Gmsotavio z Wikimedia Commons

Kloroplasti so značilne organele evkariontskih celic in organizmov, ki vsebujejo klorofil. Njegova glavna funkcija je izvajati fotosintezo, proizvajati sladkorje.

Tako kot mitohondriji imajo tudi svojo DNK in se lahko razmnožujejo znotraj celice brez pomoči celične delitve. Prav tako je njegovo dedovanje prek matere, to je, da med razmnoževanjem samo oocell zagotavlja kloroplaste.

Evolucija

Teorija, ki jo je leta 1967 ameriška biologinja Lynn Margulis predlagala o endosimbiozi, nakazuje nastanek in razvoj evkariontskih celic iz dolgoročnega endosimbiotičnega razmerja med prokariotskimi in prednikovimi evkariotskimi organizmi.

Po Margulisu so organele, kot so kloroplasti in mitohondriji, prokariotskega izvora (cianobakterije in proteobakterije). Drugi organizmi, vključeni, fagocitozni ali zajeti kloroplasti in mitohondriji.

Po vključitvi jih evkariontski prekurzorji niso prebavili ali predelali teh prokariotov (kloroplastov in mitohondrijev), ki so ostali v gostiteljski celici in so po milijonih letih evolucije postali organele evkariontske celice.

Med dejstvi, ki tej teoriji dajejo težo, so že omenjene posebnosti, da imajo ti organeli svojo DNK in da se lahko samostojno razmnožujejo znotraj celice in brez njene pomoči.

Omeniti velja, da raziskovalci trdijo, da so endosimbioza, prisotnost DNK v teh organih, visoka hitrost podvajanja in mutacije kloroplastov in mitohondrijev, pa tudi citoplazemska dednost, predhodniki in odgovorni za velik preskok v zapletenosti. in evolucijo življenja.

Druge oblike ne-mendeljskega dedovanja

Pretvorba genov

Običajno je opazovati med križanjem med gobami. Pojavi se, ko gensko zaporedje nadomesti drugo homologno zaporedje. Med meiotično delitvijo, ko pride do homologne rekombinacije heteroroznih mest, se med osnovami pojavi neskladje.

Ko poskuša odpraviti to neskladje, celica povzroči, da en alel nadomešča drugega, kar povzroča ne-mendelijsko dedovanje, imenovano pretvorba genov.

Nalezljivo dedovanje

Pri tej vrsti dedovanja sodelujejo virusi. Ti nalezljivi povzročitelji okužijo gostiteljsko celico in ostanejo v citoplazmi in vstavijo svoj genom v gostiteljski genom.

Genomski odtis

Ta vrsta ne-mendelovega dedovanja se pojavi, ko se alkinske spojine, pridobljene iz metana, in histoni, vključijo v molekulo DNA z metilacijo, vse to brez kakršnih koli sprememb v genskem zaporedju.

Ta vključitev bo ostala v moških in ženskih reproduktivnih celicah potomcev in se bo ohranjala z mitotskimi celičnimi delitvami v telesnih celicah potomcev.

Drugi procesi ne-mendelovega dedovanja so mozaicizem in motnja ponavljanja trinukleotidov.

Reference

1. Ekstrauklearno dedovanje - nemendelsko dedovanje organov iz genov. Pridobljeno iz medicine.jrank.org.
2. Nemendelsko dedovanje. Wikipedija. Pridobljeno s strani en.wikipedia.org.
3. Mitohondrijska dediščina. Encyclopedia.com. Pridobljeno iz encyclopedia.com.
4. GH Beale (1966). Vloga citoplazme pri dednosti. Zbornik kraljevega društva B.
5. Ekstrauklearno dedovanje. Wikipedija. Pridobljeno s strani en.wikipedia.org.
6. Pretvorba genov. Pridobljeno s strani en.wikipedia.org.
7. Genomski odtis. Pridobljeno s strani en.wikipedia.org.