WAT IS CYTOPLASMATISCHE OVERERVING? - BIOLOGIE - 2025

De cytoplasmatische overerving is de overdracht van genen in de cytoplasma-cel die niet zijn gekoppeld aan de chromosomen van de kern. Dit type overerving wordt ook wel buitenlandse overerving genoemd en maakt deel uit van de verschillende erfelijke patronen die bekend staan ​​als niet-Mendeliaans.

Het werd aan het begin van de 20e eeuw (1908) ontdekt door de Duitse botanicus en geneticus Carl Erich Correns. Terwijl Correns werkte met de plant die bekend staat als Maravilla del Perú of Clavellina (Mirabilis jalapa), merkte hij op dat de overerving van de verkleuring van de bladeren van deze plant onafhankelijk leek te zijn van het vaderlijke fenotype.

Mendeliaanse en niet-Mendeliaanse overervingspatronen. Genomen en bewerkt uit: Ghadisu.

De overerving van deze eigenschap, die niet in overeenstemming was met de wetten van de Mendeliaanse genetica, leek uitsluitend af te hangen van het genotype van de moeder; Als resultaat stelde hij de hypothese voor dat deze eigenschappen afkomstig waren van organellen of agentia die aanwezig waren in het cytoplasma van de zaadknop.

Na meer dan 100 jaar van deze ontdekking, en ondanks de ontwikkeling van moleculaire genetica, is de kennis over het hoe en waarom van de mechanismen van extracellulaire overerving gedeeltelijk onzeker en zijn de studies om ze op te helderen relatief schaars.

Cytoplasmatische overerving versus Mendeliaanse overerving

Mendeliaanse overerving

Dit is de bekendste vorm onder de verschillende erfelijke processen. Het werd voorgesteld door Gregor Mendel, een monnik en wetenschapper geboren in Heinzendorf, het voormalige Oostenrijkse rijk, momenteel bekend als Hynčice (Tsjechië), in het midden van de 19e eeuw (1865-1866) en herontdekt in het begin van de 20e eeuw.

Zijn hypothesen over erfelijkheid en zijn theorieën werden getest en dienden als basis voor vele andere theorieën. Zijn ontdekkingen vormen de basis van wat tegenwoordig bekend staat als klassieke genetica.

Mendeliaanse overerving geeft aan dat elke ouder een van de twee mogelijke allelen biedt om een ​​eigenschap tot uitdrukking te brengen; Deze allelen worden aangetroffen in de kern van voortplantingscellen (genetisch materiaal), wat aangeeft dat Mendeliaanse overerving biparentaal is.

Wanneer de genetische samenstelling van beide ouders (genotype) bekend is, worden Mendeliaanse wetten gebruikt om de proportie en distributie van waarneembare eigenschappen (fenotypes) te voorspellen (niet altijd van toepassing). Mendeliaanse overerving is van toepassing op de meeste organismen die zich seksueel voortplanten.

Cytoplasmatische of extracellulaire overerving

Dit type erfenis werd in 1906 ontdekt door botanicus Carl Correns. Het wordt als niet-Mendeliaans beschouwd omdat de overdracht van genen niet de kern omvat, wat het organel is dat in de klassieke genetica wordt beschouwd als verantwoordelijk voor het bevatten van al het erfelijke genetisch materiaal.

In dit geval treedt erfelijkheid op als gevolg van bepaalde organellen, zoals mitochondriën en chloroplasten, die hun eigen genetisch materiaal bevatten en die zich in de cel kunnen voortplanten.

In het geval van mitochondriën, die in aantallen van bijna 10.000 per vrouwelijke cel of eitje aanwezig kunnen zijn (met meerdere kopieën van hun genoom), kunnen ze onafhankelijk van celdeling repliceren.

Dit type replicatie zorgt ervoor dat mitochondriën hogere mutatiesnelheden hebben dan nucleair DNA, en sneller evolueren dan nucleair DNA.

Tijdens het voortplantingsproces, met name bij de bevruchting, worden de mitochondriën die aanwezig zijn in de mannelijke voortplantingscellen uitgesloten van de zygote (ze hebben er maar een paar honderd), terwijl die van de eicel behouden blijven.

Op deze manier wordt het mitochondriale genetische materiaal alleen via de moeder geërfd (cytoplasmatische overerving). Hiermee wordt begrepen dat de extracellulaire of cytoplasmatische overerving uniparentaal is.

Als resultaat hiervan wordt een fenotypische expressie verkregen die moeilijk te verklaren is vanuit het Mendeliaanse standpunt, mutaties die geen fenotypische expressie hebben, evenals verschillende pathologieën.

Organellen

Mitochondriën

Mitochondria zijn de meest voor de hand liggende en opmerkelijke organellen in het cellulaire cytoplasma van eukaryote cellen. Ze hebben de functie om energie voor de cel te produceren. Een interessant kenmerk van deze organellen is de reeds genoemde van hun moederlijke oorsprong. Een ander bijzonder kenmerk is dat ze hun eigen DNA presenteren.

Delen van een mitochondrion. Genomen en bewerkt vanuit Kelvinsong; gewijzigd door Sowlos.

Chloroplasten

Chloroplast. Door Gmsotavio, van Wikimedia Commons

Chloroplasten zijn karakteristieke organellen van eukaryote cellen en organismen die chlorofyl bevatten. De belangrijkste functie is om fotosynthese uit te voeren, om suikers te produceren.

Net als mitochondriën hebben ze hun eigen DNA en kunnen ze zich binnen de cel vermenigvuldigen zonder hulp van celdeling. Evenzo vindt zijn erfenis plaats via de moeder, dat wil zeggen dat tijdens de voortplanting alleen de oocell de chloroplasten levert.

Evolutie

De in 1967 door de Amerikaanse bioloog Lynn Margulis voorgestelde theorie over endosymbiose, geeft de oorsprong en evolutie van eukaryote cellen aan, vanuit de langdurige endosymbiotische relatie tussen prokaryote en voorouderlijke eukaryote organismen.

Volgens Margulis zijn organellen zoals chloroplasten en mitochondriën van prokaryote oorsprong (respectievelijk cyanobacteriën en proteobacteriën). Andere organismen hebben chloroplasten en mitochondriën opgenomen, gefagocyteerd of overspoeld.

Nadat ze ze hadden opgenomen, verteerden of verwerkten de eukaryotische voorlopers deze prokaryoten (chloroplasten en mitochondriën), die in de gastheercel bleven, en na miljoenen jaren van evolutie, werden ze de organellen van de eukaryote cel.

Een van de feiten die aan deze theorie gewicht geven, zijn de eerder genoemde eigenaardigheden dat deze organellen hun eigen DNA hebben en dat ze onafhankelijk en zonder hulp in de cel kunnen repliceren.

Het is vermeldenswaard dat de onderzoekers beweren dat endosymbiose, de aanwezigheid van DNA in deze organen, de hoge snelheid van replicatie en mutatie van chloroplasten en mitochondriën, evenals cytoplasmatische overerving, de voorlopers zijn en verantwoordelijk voor de grote sprong in complexiteit. en evolutie van het leven.

Andere vormen van niet-Mendeliaanse overerving

Gene conversie

Het is gebruikelijk om te observeren tijdens het kruisen tussen paddenstoelen. Het treedt op wanneer een gensequentie een andere homologe sequentie vervangt. Tijdens de meiotische deling, wanneer er homologe recombinatie van heterozygote sites is, treedt een mismatch op tussen de basen.

Bij het proberen om deze mismatch te corrigeren, zorgt de cel ervoor dat het ene allel het andere vervangt, wat leidt tot niet-Mendeliaanse overerving die genconversie wordt genoemd.

Infectieuze overerving

Virussen nemen deel aan dit type overerving. Deze infectieuze agentia infecteren de gastheercel en blijven in het cytoplasma en brengen hun genoom in het gastheergenoom in.

Genomische inprenting

Dit type niet-Mendeliaanse overerving vindt plaats wanneer alkynverbindingen afgeleid van methaan, en histonen, door methylering bij het DNA-molecuul betrokken zijn, dit alles zonder enige vorm van wijziging in de genetische sequentie.

Deze opname zal in de mannelijke en vrouwelijke voortplantingscellen van de voorlopers blijven en zal worden gehandhaafd door mitotische celdelingen in de lichaamscellen van de afstammende organismen.

Andere processen van niet-Mendeliaanse overerving zijn mozaïcisme en trinucleotideherhalingsstoornis.

Referenties

1. Extranucleaire overerving - niet-mendeliaanse overerving van organelgenen. Opgehaald van medicine.jrank.org.
2. Niet-Mendeliaanse overerving. Wikipedia. Opgehaald van en.wikipedia.org.
3. Mitochondriale overerving. Encyclopedia.com. Opgehaald van encyclopedia.com.
4. GH Beale (1966). De rol van het cytoplasma bij erfelijkheid. Proceedings of the Royal Society B.
5. Extranucleaire overerving. Wikipedia. Opgehaald van en.wikipedia.org.
6. Gene conversie. Opgehaald van en.wikipedia.org.
7. Genomische inprenting. Opgehaald van en.wikipedia.org.