12.17: Неядерные наследственность

Большая часть ДНК находится в ядре клетки. Однако некоторые органеллы в цитоплазме клетки, такие как хлоропласты и митохондрии, также имеют собственную ДНК. Эти органеллы реплицируют свою ДНК независимо от ядерной ДНК клетки, в которой они находятся. Неядерное наследование описывает наследование генов от структур, отличных от ядра.

Митохондрии присутствуют как в клетках растений, так и в клетках животных. Они считаются «электростанциями». эукариотических клеток, потому что они расщепляют глюкозу с образованием энергии, которая питает клеточную активность. Митохондриальная ДНК состоит примерно из 37 генов, и многие из них участвуют в этом процессе, называемом окислительным фосфорилированием.

Хлоропласты содержатся в растениях и водорослях и являются участками фотосинтеза. Фотосинтез позволяет этим организмам производить глюкозу из солнечного света. ДНК хлоропластов состоит примерно из 100 генов, многие из которых участвуют в фотосинтезе.

В отличие от хромосомной ДНК в ядре, хлоропластная и митохондриальная ДНК не подчиняются менделевскому предположению о том, что половина генетического материала организма происходит от каждого из родителей. Это связано с тем, что сперматозоиды обычно не вносят ДНК митохондрий или хлоропластов в зиготы во время оплодотворения.

В то время как сперматозоид в первую очередь вносит один гаплоидный набор ядерных хромосом в зиготу, яйцеклетка вносит свои органеллы в дополнение к своим ядерным хромосомам. Зиготы (и хлоропласты в растительных клетках) обычно получают митохондрии и хлоропласты исключительно из яйцеклетки; это называется материнской наследственностью. Материнское наследование - это разновидность неядерного или экстраядерного наследования.

Почему митохондрии и хлоропласты имеют собственную ДНК? Наиболее популярное объяснение - эндосимбиотическая теория. Эндосимбиотическая теория утверждает, что митохондрии и хлоропласты когда-то были независимыми прокариотами. В какой-то момент они присоединились к эукариотическим клеткам-хозяевам и вступили в симбиотические отношения, которые приносят пользу обеим сторонам.

В эукариотической клетке, митохондрия и пластиды, категория органелл растительных клеток, включая хлоропласты, самостоятельно размножаются в цитоплазме и у каждой из них есть свой набор генов, который направляет их воспроизведение и функции. Митохондриальная и пластидная ДНК принимает форму малых, круглых молекул ДНК и называется неядерной или цитоплазматической ДНК. Каждая органелла несёт много идентичных копий её ДНК, в отличие от ядра, где обычно только две копии каждой хромосомы.

Далее, во время деления клетки, органеллы случайным образом сегрегированы в новую дочернюю клетку, таким образом, неядерная ДНК, которая передаётся дальше не соответствует заданной схеме. При воспроизведении у животных и большинства растений, цитоплазма в зиготе происходит из яйца. Таким образом, в то время как оба родителя вносят вклад на равных для ядерной ДНК, не-ядерная ДНК передаётся только от матери.

Это означает, что определенные черты, такие как нарушения обмена веществ в результате мутаций в митохондрии, прослеживаются по материнской линии. Кроме того, некоторые физические характеристики в растениях, такие как цвет листьев, контролируется неядерными генами, а также передаются только от одного родителя.