WAS IST ZYTOPLASMATISCHE VERERBUNG? - BIOLOGIE - 2025

Die zytoplasmatische Vererbung ist der Transfer von Genen in der Zytoplasmazelle, die nicht mit den Chromosomen des Kerns verbunden sind. Diese Art der Vererbung wird auch als Fremdvererbung bezeichnet und ist Teil der verschiedenen vererbten Muster, die als Nicht-Mendelsche bekannt sind.

Es wurde vom deutschen Botaniker und Genetiker Carl Erich Correns zu Beginn des 20. Jahrhunderts (1908) entdeckt. Während Correns mit der als Maravilla del Perú oder Clavellina (Mirabilis jalapa) bekannten Pflanze arbeitete, stellte er fest, dass die Vererbung der Färbung der Blätter dieser Pflanze unabhängig vom väterlichen Phänotyp zu sein schien.

Mendelsche und nicht-Mendelsche Vererbungsmuster. Entnommen und bearbeitet von: Ghadisu.

Das Erbe dieses Merkmals, das nicht den Gesetzen der Mendelschen Genetik entsprach, schien ausschließlich vom Genotyp der Mutter abzuhängen; Infolgedessen schlug er die Hypothese vor, dass diese Merkmale von Organellen oder Wirkstoffen stammen, die im Zytoplasma der Eizelle vorhanden sind.

Nach mehr als 100 Jahren dieser Entdeckung und trotz der Entwicklung der Molekulargenetik ist das Wissen über das Wie und Warum der Mechanismen der extrazellulären Vererbung teilweise ungewiss und die Studien zu ihrer Klärung relativ knapp.

Zytoplasmatische Vererbung vs. Mendelsche Vererbung

Mendelsche Erbschaft

Dies ist die bekannteste Form unter den verschiedenen Erbprozessen. Es wurde von Gregor Mendel, einem Mönch und Wissenschaftler, vorgeschlagen, der Mitte des 19. Jahrhunderts (1865-1866) in Heinzendorf, dem ehemaligen österreichischen Reich, das heute als Hynčice (Tschechische Republik) bekannt ist, geboren und Anfang des 20. Jahrhunderts wiederentdeckt wurde.

Seine Hypothesen über Vererbung und seine Theorien wurden geprüft und dienten als Grundlage für viele andere Theorien. Seine Entdeckungen sind die Grundlage dessen, was heute als klassische Genetik bekannt ist.

Die Mendelsche Vererbung zeigt an, dass jeder Elternteil eines von zwei möglichen Allelen für die Expression eines Merkmals bereitstellt. Diese Allele befinden sich im Zellkern von Fortpflanzungszellen (genetisches Material), was darauf hinweist, dass die Mendelsche Vererbung biparental ist.

Wenn das Erbgut beider Elternteile (Genotyp) bekannt ist, werden Mendelsche Gesetze verwendet, um den Anteil und die Verteilung der beobachtbaren Merkmale (Phänotypen) vorherzusagen (nicht immer anzuwenden). Die Mendelsche Vererbung gilt für die meisten Organismen, die sich sexuell vermehren.

Zytoplasmatische oder extrazelluläre Vererbung

Diese Art der Vererbung wurde 1906 vom Botaniker Carl Correns entdeckt. Es wird als nicht-Mendelsch angesehen, da die Übertragung von Genen nicht den Kern betrifft, der die Organelle ist, die in der klassischen Genetik für die Aufnahme des gesamten erblichen genetischen Materials verantwortlich ist.

In diesem Fall tritt Vererbung aufgrund bestimmter Organellen wie Mitochondrien und Chloroplasten auf, die ihr eigenes genetisches Material enthalten und sich in der Zelle vermehren können.

Im Fall von Mitochondrien, die in Zahlen nahe 10.000 pro weiblichen Zellen oder Eizellen (mit mehreren Kopien ihres Genoms) vorliegen können, können sie sich unabhängig von der Zellteilung replizieren.

Diese Art der Replikation ermöglicht es Mitochondrien, höhere Mutationsraten als Kern-DNA zu haben und sich schneller als Kern-DNA zu entwickeln.

Während des Fortpflanzungsprozesses, insbesondere bei der Befruchtung, werden die in den männlichen Fortpflanzungszellen vorhandenen Mitochondrien von der Zygote ausgeschlossen (sie haben nur einige hundert davon), während die der Eizelle erhalten bleiben.

Auf diese Weise wird das mitochondriale Erbgut nur über die Mutter vererbt (zytoplasmatische Vererbung). Darunter versteht sich, dass die extrazelluläre oder cytoplasmatische Vererbung uniparental ist.

Infolgedessen wird eine phänotypische Expression erhalten, die aus Mendelscher Sicht schwer zu erklären ist, Mutationen, die keine phänotypische Expression aufweisen, sowie unterschiedliche Pathologien.

Organellen

Mitochondrien

Mitochondrien sind die offensichtlichsten und bemerkenswertesten Organellen im zellulären Zytoplasma eukaryotischer Zellen. Sie haben die Funktion, Energie für die Zelle zu produzieren. Ein interessantes Merkmal dieser Organellen ist das bereits erwähnte ihrer mütterlichen Herkunft. Ein weiteres besonderes Merkmal ist, dass sie ihre eigene DNA präsentieren.

Teile eines Mitochondriums. Entnommen und bearbeitet von Kelvinsong; modifiziert von Sowlos.

Chloroplasten

Chloroplasten. Von Gmsotavio aus Wikimedia Commons

Chloroplasten sind charakteristische Organellen von eukaryotischen Zellen und Organismen, die Chlorophyll enthalten. Seine Hauptfunktion ist die Photosynthese, um Zucker zu produzieren.

Wie Mitochondrien haben sie ihre eigene DNA und können sich ohne Hilfe der Zellteilung innerhalb der Zelle vermehren. Ebenso erfolgt seine Vererbung durch die Mutter, dh während der Fortpflanzung liefert nur die Eizelle die Chloroplasten.

Evolution

Die 1967 von der amerikanischen Biologin Lynn Margulis vorgeschlagene Theorie zur Endosymbiose zeigt den Ursprung und die Entwicklung eukaryotischer Zellen aus der langfristigen endosymbiotischen Beziehung zwischen prokaryotischen und angestammten eukaryotischen Organismen.

Nach Margulis sind Organellen wie Chloroplasten und Mitochondrien prokaryotischen Ursprungs (Cyanobakterien bzw. Proteobakterien). Andere Organismen haben Chloroplasten und Mitochondrien eingebaut, phagozytiert oder verschlungen.

Nach dem Einbau verdauten oder verarbeiteten die eukaryotischen Vorläufer diese Prokaryoten (Chloroplasten und Mitochondrien), die in der Wirtszelle verblieben, nicht und wurden nach Millionen von Jahren der Evolution zu Organellen der eukaryotischen Zelle.

Zu den Tatsachen, die dieser Theorie Gewicht verleihen, gehören die oben genannten Besonderheiten, dass diese Organellen ihre eigene DNA haben und sich unabhängig innerhalb der Zelle und ohne deren Hilfe replizieren können.

Es ist erwähnenswert, dass die Forscher behaupten, dass Endosymbiose, das Vorhandensein von DNA in diesen Organen, die hohe Replikations- und Mutationsrate von Chloroplasten und Mitochondrien sowie die zytoplasmatische Vererbung die Vorläufer sind und für den großen Komplexitätssprung verantwortlich sind. und Entwicklung des Lebens.

Andere Formen der nicht-Mendelschen Vererbung

Genumwandlung

Es ist üblich, während der Kreuzung zwischen Pilzen zu beobachten. Es tritt auf, wenn eine Gensequenz eine andere homologe Sequenz ersetzt. Während der meiotischen Teilung tritt bei einer homologen Rekombination heterozygoter Stellen eine Fehlpaarung zwischen den Basen auf.

Bei dem Versuch, diese Fehlpaarung zu korrigieren, bewirkt die Zelle, dass ein Allel das andere ersetzt und eine nicht-Mendelsche Vererbung verursacht, die als Genumwandlung bezeichnet wird.

Infektiöses Erbe

Viren sind an dieser Art der Vererbung beteiligt. Diese Infektionserreger infizieren die Wirtszelle und verbleiben im Zytoplasma, wodurch ihr Genom in das Wirtsgenom eingefügt wird.

Genomische Prägung

Diese Art der nicht-Mendelschen Vererbung tritt auf, wenn von Methan und Histonen abgeleitete Alkinverbindungen durch Methylierung am DNA-Molekül beteiligt sind, und dies alles ohne irgendeine Art von Modifikation in der genetischen Sequenz.

Dieser Einbau verbleibt in den männlichen und weiblichen Fortpflanzungszellen der Vorläufer und wird durch mitotische Zellteilungen in den Körperzellen der Nachkommen erhalten.

Andere Prozesse der nicht-Mendelschen Vererbung sind Mosaikismus und Trinukleotid-Wiederholungsstörung.

Verweise

1. Extranukleäre Vererbung - Nicht-Mendelsche Vererbung von Organellengenen. Von Medicine.jrank.org wiederhergestellt.
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