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12.12: Hereditariedade Não Nuclear
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Non-nuclear Inheritance
 
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12.12: Non-nuclear Inheritance

12.12: Hereditariedade Não Nuclear

Most DNA resides in the nucleus of a cell. However, some organelles in the cell cytoplasm⁠—such as chloroplasts and mitochondria⁠—also have their own DNA. These organelles replicate their DNA independently of the nuclear DNA of the cell in which they reside. Non-nuclear inheritance describes the inheritance of genes from structures other than the nucleus.

Mitochondria are present in both plants and animal cells. They are regarded as the “powerhouses” of eukaryotic cells because they break down glucose to form energy that fuels cellular activity. Mitochondrial DNA consists of about 37 genes, and many of them contribute to this process, called oxidative phosphorylation.

Chloroplasts are found in plants and algae and are the sites of photosynthesis. Photosynthesis allows these organisms to produce glucose from sunlight. Chloroplast DNA consists of about 100 genes, many of which are involved in photosynthesis.

Unlike chromosomal DNA in the nucleus, chloroplast and mitochondrial DNA do not abide by the Mendelian assumption that half an organism’s genetic material comes from each parent. This is because sperm cells do not generally contribute mitochondrial or chloroplast DNA to zygotes during fertilization.

While a sperm cell primarily contributes one haploid set of nuclear chromosomes to the zygote, an egg cell contributes its organelles in addition to its nuclear chromosomes. Zygotes (and chloroplasts in plant cells) typically receive mitochondria and chloroplasts solely from the egg cell; this is called maternal inheritance. Maternal inheritance is a type of non-nuclear, or extranuclear, inheritance.

Why do mitochondria and chloroplasts have their own DNA? The prevailing explanation is the endosymbiotic theory. The endosymbiotic theory states that mitochondria and chloroplasts were once independent prokaryotes. At some point, they joined host eukaryotic cells and entered a symbiotic relationship—one that benefits both parties.

A maioria do DNA reside no núcleo de uma célula. No entanto, alguns organelos no citoplasma celular⁠—como cloroplastos e mitocôndrias⁠—também têm o seu próprio DNA. Esses organelos replicam o seu DNA independentemente do DNA nuclear da célula em que residem. A herança não nuclear descreve a herança de genes de estruturas diferentes do núcleo.

Mitocôndrias estão presentes em células vegetais e animais. Elas são considerados como as “casas de energia” das células eucarióticas porque quebram a glicose para formar energia que alimenta a atividade celular. O DNA mitocondrial consiste em cerca de 37 genes, e muitos deles contribuem para esse processo, chamado fosforilação oxidativa.

Cloroplastos são encontrados em plantas e algas e são os locais da fotossíntese. A fotossíntese permite que esses organismos produzam glicose a partir da luz solar. O DNA dos cloroplastos consiste em cerca de 100 genes, muitos dos quais estão envolvidos na fotossíntese.

Ao contrário do DNA cromossómico no núcleo, o DNA de cloroplastos e mitocôndrias não respeita o pressuposto Mendeliano de que metade do material genético de um organismo vem de cada progenitor. Isso ocorre porque as células do esperma geralmente não contribuem com DNA mitocondrial ou de cloroplastos para os zigotos durante a fertilização.

Enquanto que uma célula de esperma contribui principalmente com um conjunto haplóide de cromossomas nucleares para o zigoto, um óvulo contribui com os seus organelos para além dos seus cromossomas nucleares. Os zigotos (e cloroplastos em células vegetais) normalmente recebem mitocôndrias e cloroplastos exclusivamente do óvulo; isso é chamado de herança materna. A herança materna é um tipo de herança não nuclear, ou extranuclear.

Por que é que mitocôndrias e cloroplastos têm o seu próprio DNA? A explicação predominante é a teoria endossimbiótica. A teoria endossimbiótica afirma que mitocôndrias e cloroplastos já foram procariotas independentes. A dada altura, eles juntaram-se a células eucarióticas e entraram em uma relação simbiótica—uma que beneficia ambas as partes.


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