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12.12: Nicht-nukleare Vererbung
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PROTOKOLLE

12.12: Nicht-nukleare Vererbung

Der Großteil der DNA befindet sich im Nucleus einer Zelle. Einige Organellen im Cytoplasma der Zelle verfügen jedoch auch über eine eigene DNA. Zu ihnen gehören z.B. Chloroplasten und Mitochondrien. Diese Organellen replizieren ihre DNA unabhängig von der Kern-DNA der Zelle, in der sie sich befinden. Die nichtnucleare Vererbung beschreibt die Vererbung von Genen von anderen Strukturen als dem Nucleus.

Mitochondrien sind sowohl in Pflanzen als auch in tierischen Zellen vorhanden. Sie gelten als die Kraftwerke der eukaryontischen Zellen, weil sie Glucose zu Energie abbauen. Diese treibt dann die Zellaktivitäten an. Die mitochondriale DNA besteht aus etwa 37 Genen. Viele von ihnen tragen zu diesem Prozess, der als oxidative Phosphorylierung bezeichnet wird, bei.

Chloroplasten kommen in Pflanzen und Algen vor und sind die Orte der Fotosynthese. Die Fotosynthese ermöglicht es diesen Organismen, aus Sonnenlicht Glucose zu produzieren. Die DNA der Chloroplasten besteht aus etwa 100 Genen, von denen viele an der Fotosynthese beteiligt sind.

Im Gegensatz zur chromosomalen DNA im Nucleus unterliegen chloroplastische und mitochondriale DNA nicht der Mendel'schen Annahme, dass die Hälfte des genetischen Materials eines Organismus von jedem Elternteil stammt. Das liegt daran, dass die Spermien während der Befruchtung im Allgemeinen keine mitochondriale oder chloroplastische DNA zu den Zygoten beitragen.

Während eine Samenzelle in erster Linie einen haploiden Satz von Kernchromosomen zur Zygote beiträgt, steuert eine Eizelle zusätzlich zu ihren Kernchromosomen ihre Organellen bei. Zygoten (und Chloroplasten in Pflanzenzellen) empfangen typischerweise Mitochondrien und Chloroplasten ausschließlich von der Eizelle. Man nennt dies mütterliche Vererbung. Die mütterliche Vererbung ist eine Art nicht-nukleare oder extranukleare Vererbung.

Warum besitzen Mitochondrien und Chloroplasten ihre eigene DNA? Die vorherrschende Erklärung ist die endosymbiotische Theorie. Die endosymbiotische Theorie besagt, dass Mitochondrien und Chloroplasten einst unabhängige Prokaryonten waren und sich irgendwann mit eukarotischen Wirtszellen in einer Symbiose verbunden haben, welche für beide Partner vorteilhaft war.


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