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12.12: Héritage extranucléaire
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Non-nuclear Inheritance
 
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12.12: Non-nuclear Inheritance

12.12: Héritage extranucléaire

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.

La plupart de l’ADN se trouve dans le noyau d’une cellule. Cependant, certains organites dans le cytoplasmâ cellulaire — tels que les chloroplastes et les mitochondries — ont également leur propre ADN. Ces organites reproduisent leur ADN indépendamment de l’ADN nucléaire de la cellule dans laquelle ils résident. L’héritage non nucléaire décrit l’héritage des gènes de structures autres que le noyau.

Les mitochondries sont présentes dans les plantes et les cellules animales. Ils sont considérés comme les « centrales » des cellules eucaryotes parce qu’ils décomposent le glucose pour former l’énergie qui alimente l’activité cellulaire. L’ADN mitochondrial se compose d’environ 37 gènes, et beaucoup d’entre eux contribuent à ce processus, appelé phosphorylation oxydative.

Les chloroplastes se trouvent dans les plantes et les algues et sont les sites de photosynthèse. La photosynthèse permet à ces organismes de produire du glucose à partir de la lumière du soleil. L’ADN de chloroplaste se compose d’environ 100 gènes, dont beaucoup sont impliqués dans la photosynthèse.

Contrairement à l’ADN chromosomique dans le noyau, le chloroplaste et l’ADN mitochondrial ne respectent pas l’hypothèse mendéle que la moitié du matériel génétique d’un organisme provient de chaque parent. C’est parce que les spermatozoïdes ne contribuent généralement pas l’ADN mitochondrial ou chloroplaste aux zygotes pendant la fécondation.

Alors qu’un spermatozoïde contribue principalement à un ensemble haploïde de chromosomes nucléaires au zygote, une cellule d’ovules apporte ses organites en plus de ses chromosomes nucléaires. Les zygotes (et les chloroplastes dans les cellules végétales) reçoivent généralement des mitochondries et des chloroplastes uniquement à partir de la cellule d’œuf; c’est ce qu’on appelle l’héritage maternel. L’héritage maternel est un type d’héritage non nucléaire, ou extranucléaire.

Pourquoi les mitochondries et les chloroplastes ont-elles leur propre ADN? L’explication dominante est la théorie endosymbiotique. La théorie endosymbiotique indique que les mitochondries et les chloroplastes étaient autrefois des procaryotes indépendants. À un moment donné, ils ont rejoint les cellules eucaryotes hôtes et sont entrés dans une relation symbiotique, une relation qui profite aux deux parties.


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