Цитоплазматическая наследственность

Передача генов вне ядра, происходящая в пластидах и митохондриях, называется цитоплазматической наследственностью или нехромосомным, внеядерным наследованием. В этом случае передача признаков по наследству не подчиняется законам Менделя, т.к. ДНК находится вне хромосом.

Что это?

Чтобы понять, какая наследственность называется цитоплазматической, следует вспомнить, что собственную ДНК имеет не только ядро. ДНК также содержится в двух органоидах клетки:

  • в митохондриях – двумембранных органеллах растительной и животной клетки, осуществляющих клеточное дыхание;
  • в пластидах (хлоропластах, лейкопластах, хромопластах) – мембранных органоидах растительной клетки, осуществляющих фотосинтез.

Рис. 1. Митохондрии и пластиды.

Митохондрии и пластиды воспроизводят сами себя. Клетка при потере этих органелл не способна восстановить их самостоятельно. При наличии ДНК в ядре клетка продолжает делиться, но митохондрии или пластиды в дочерних клетках отсутствуют. Например, пластиды эвглены зелёной, помещённой в тёмное место, не размножаются, т.к. клетка становится полностью гетеротрофной. При делении пластиды распределяются между дочерними клетками, а через несколько поколений получаются клетки, которым «не хватило» пластид.

Рис. 2. Передача пластид у эвглены зелёной.

Впервые внеядерное наследование обнаружили независимо друг от друга Эрвин Бауэр и Карл Корренс в 1908-1909 годах.

Виды

В соответствии с органеллами, передающими ДНК, выделяют два вида наследования:

  • пластидное;
  • митохондриальное.

Внеядерное наследование животных передаётся только по материнской линии, т.к. яйцеклетки содержат большое количество цитоплазмы с митохондриями. От отца достаётся только генетический материал, сосредоточенный в ядре. У сперматозоидов митохондрии находятся в жгутике, который растворяется сразу после оплодотворения. Пластиды в редких случаях могут передаваться от отца или одновременно от обоих родителей.

Пластидное наследование хорошо изучено на примере ночной красавицы. Если участки листа растения содержат повреждённые пластиды или не содержат их вовсе, окраска листа будет пятнистой. При скрещивании зелёного материнского растения с пятнистым всё потомство будет зелёным. Однако если скрестить пятнистые материнские растения с зелёными, то всё потомство будет бесцветным, не содержащим хлорофилла, и быстро погибнет.

Пластидное наследование на примере ночной красавицы

Рис. 3. Пластидное наследование на примере ночной красавицы.

В митохондриях человека может содержаться 5-10 кольцевых ДНК. При делении митохондрии копии ДНК спонтанно распределяются между потомками. Повреждение участков ДНК и накопление дефектных митохондрий являются причиной митохондриальных заболеваний (цитопатий), передающихся потомству от матери. Мутации в митохондриальной ДНК наблюдаются гораздо чаще, чем в ядерной.

Часть белков может кодироваться ядерной ДНК, часть – митохондриальной. Поэтому хромосомный и нехромосомный виды наследственности тесно взаимосвязаны. Это приводит к сложным случаям наследования: часть ДНК наследует по законам Менделя, часть – передаётся по материнской линии.

Что мы узнали?

Узнали кратко о цитоплазматической наследственности, которая связана с передачей признаков через ДНК митохондрий или пластид. Наследуются внеядерные или нехромосомные признаки по материнской линии, т.к. митохондрии и пластиды передаются новому поколению яйцеклеткой. Дефекты в ДНК митохондрий могут приводить к различным заболеваниям.

Тест по теме

Предметы