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12.17:

无核继承

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Non-nuclear Inheritance

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在真核细胞、线粒体和质体中 有一类植物细胞器 其中包括叶绿体 可在细胞质中独立繁殖 同时它们都有自己的一套基因 可以指挥生殖及其他功能。 线粒体和质体DNA是 以小的、环状DNA分子形式存在的 并称为非核或细胞质DNA。 每个细胞器携带许多份相同的DNA 这与细胞核相反,细胞核通常来说 每个染色体仅有两份拷贝。 此外,在细胞分裂期间,细胞器 被随机分裂为新的子细胞 所以被传递的非核DNA 不会遵循某种固定的模式。 在动物和大多数植物繁殖期间 受精卵中的细胞质来自卵子。 精子 卵子 因此,尽管父母双方均对 有核DNA做出同等的贡献,非核DNA 却仅靠母体来传递。 这意味着某些特征,如由线粒体突变 引起的代谢紊乱 可以以母系方式追溯。 此外,植物的一些物理特性 如叶色,是由非核基因控制的 也是单独传下来的。

12.17:

无核继承

大多数DNA存在于细胞核中。然而,细胞质中的一些细胞器 – 如叶绿体和线粒体也有自己的DNA。这些细胞器独立于它们所在细胞的核DNA来复制它们的DNA。非核遗传描述了来自核以外的结构的基因的遗传。

线粒体存在于动植物细胞中。它们被认为是真核细胞的“动力库”,因为它们分解葡萄糖形成能量,为细胞活动提供燃料。线粒体DNA由大约37个基因组成,其中许多基因参与了这一过程,称为氧化磷酸化。

叶绿体存在于植物和藻类中,是光合作用的场所。光合作用允许这些生物体从阳光中产生葡萄糖。叶绿体DNA由约100个基因组成,其中许多基因参与光合作用。

与细胞核中的染色体DNA不同,叶绿体和线粒体DNA不符合孟德尔学派的假设,即生物体的一半遗传物质来自父母双方。这是因为精子细胞在受精过程中通常不会向合子贡献线粒体或叶绿体DNA。

精子细胞主要为合子提供一组单倍体的核染色体,而卵细胞除了提供其核染色体外,还提供其细胞器。合子(和植物细胞中的叶绿体)通常只从卵细胞接收线粒体和叶绿体;这称为母体遗传。母系遗传是一种无核或核外遗传。

为什么线粒体和叶绿体有自己的DNA?普遍的解释是内共生理论。内共生理论认为线粒体和叶绿体曾经是独立的原核生物。在某种程度上,它们加入宿主真核细胞,并进入一种共生关系,这种关系对双方都有利。

Suggested Reading

Miko, I. "Non-nuclear genes and their inheritance." Nature Education 1, no. 1 (2008). [Source]

Patananan, Alexander N., Ting-Hsiang Wu, Pei-Yu Chiou, and Michael A. Teitell. 2016. “Modifying the Mitochondrial Genome.” Cell Metabolism 23 (5): 785–96. [Source]