Biologie

E-learning jako vzdělávací nástroj školy 3. tisíciletí

  • Full Screen
  • Wide Screen
  • Narrow Screen
  • Increase font size
  • Default font size
  • Decrease font size

Mimojaderná dědičnost

Email Tisk PDF
Jedná se o dědičnost genetické informace , která je uložená v buňce mimo jádro, v buněčných organelách, a proto i tyto organely jsou nositelem genetických informací. Jsou to především mitochondrie a u rostlinných buněk také plastidy. 
Dlouhou dobu se o mimojaderné dědičnosti nevědělo, ale v průběhu genetického výzkumu se začaly stále více objevovat některé anomálie, které se při studiu jaderné genetické informace nedaly vysvětlit. Již v 70. letech minulého století bylo zřejmé, že existuje také genetická informace zakódována v molekulách DNA v mitochondriálních organelách.
Mitochondriová DNA (M-DNA, mt-DNA) i plastidová DNA (P-DNA, cp-DNA) mají některé shodné vlastnosti. Oba tyto typy DNA jsou v daných organelách přítomny ve formě volně uložených molekul, nikoli ve formě chromatinového komplexu s histony, jak je tomu u chromozomové DNA. M-DNA i P-DNA mají kružnicovou strukturu, podobně jako v nepravém jádře (nukleoid) prokaryotických buněk (bakterií a archeí).

V M-DNA a v P-DNA jsou obsaženy především geny, jejichž funkce je úzce spjata s funkcí dané buněčné organely, u M-DNA se jedná např. o genetickou informaci podmiňující syntézu enzymů, uplatňujících se v dýchacím řetězci při buněčném dýchání.

Řada mitochondriálních enzymů je však podmíněna jadernými geny, podobně také tvorba plastidových enzymů je podmíněna genetickou informací jaderných chromozomů. Jedná se pravděpodobně o důsledek evolučního přenosu původně mitochondriálních a plastidových genů z těchto buněčných organel do buněčného jádra. Mitochodnrie i plastidy patří k tzv. semiautonomním organelám, které so du buňky dostaly procesem sekundární endosymbiózy.

Matroklinita

Mimojaderná dědičnost, ať už mitochondriální nebo plastidová, má některé shodné rysy, které ji odlišují od dědičnosti znaků podmíněných geny na jaderných chromozomech. Jedním z nápadných projevů mimojaderné dědičnosti u vývojově vyšších organismů je matroklinita. Označuje se tak dědění vlastností vždy výhradně po matce. Matroklinita se vyskytuje u všech těch organismů, u kterých se pohlavní buňky samčí a samičí od sebe výrazně odlišují svým obsahem cytoplazmy (typické např. u člověka). Velmi nápadnou matroklinní dědičnost vykazují některé poruchy ve tvorbě chlorofylu u rostlin, tzv. panašování. 
Dalším nápadným rysem mimojaderné dědičnosti bývá skutečnost, že při vzájemném křížení fenotypově rozdílných jedinců nelze v potomstvu nalézt žádné charakteristické, a především stálé štěpné poměry, a že sledovaný znak není ve vazbovém vztahu k žádnému ze známých znaků podmíněných jadernými geny.

Somatické štěpení

Náhodné rozdělování a rozchod dceřiných buněčných organel do dceřiných buněk při buněčném dělení může někdy vést k tomu, že do jedné dceřiné buňky přejdou společně všechny příslušné organely s dominantními alelami daného mimojaderně podmíněného znaku, zatímco ve druhé dceřiné buňce jsou pak obsaženy pouze organely s alelami recesivními. Vznikající dceřiné buňky se pak fenotypem daného znaku od sebe odlišují. V buněčných pletivech tak může docházet k soamtickému štěpení fenotypově rozdílných buněk. Tímto způsobem vzniká např. nepravidelné panašování u rostlin, kdy se na zelených listech obejvují bílé nebo nažloutlé okrsky buněčných pletiv bez chlorofylu. Buňky těchto bílých nebo nažloutlých listových skvrn obsahují vesměs jen plastidy s nefunkčními alelami příslušného genu.

Plazmidová dědičnost

V buňkách bakterií existují, kromě chromozomu představovaného jednou molekulou kružnicové DNA, ještě další menší molekuly DNA s cyklickou strukturou, volně uložené v cytoplazmě. Jedná se o tzv. plazmidy. Obsahují zpravidla 2 až několik set genů (délka 0,5 až 70 µm). Replikují se nezávisle (mohou být přítomny v různém počtu kopií). Život bakterií není obvykle na jejich přítomnosti závislý, pokud však jsou v buňce přítomné, jejich genrtická informace se fenotypobvě projevuje. Dnes jsou známy různé skupiny plazmidů, které udělují buňkám, v nichž se nacházejí, různé, velmi významné vlastnosti. Pravděpodobně nejvýznamnější jsou plazmidy, které podmiňují vznik odolnosti, tzv. rezistence, bakterií vůči několika různým antibiotikům současně, jedná se o tzv. R-plazmidy, nebo plazmidy, díky jejichž genetické informaci jsou některé bakterie schopny vužívat jako zdroj uhlíku a energie tak neobvyklé látky, jakými jsou třeba kafr, toluen, ropné uhlovodíky apod.
Plazmidová DNA již byla zjištěna i v buňkách některých eukaryotických organismů, např. u jednobuněčných hub (kvasinky), u rostlin (kukuřice) i u živočichů (octomilka, Drosophila melanogaster.

Plazmidy jsou velmi proměnlivé, mohou přecházet do jiných buněk včetně eukaryotických), a to buď přímo (transformace) nebo prostřednictvím virů (transdukce). Plazmidy se dnes také významně využívají v genovém inženýrství jako velmi vhodné vektory pro vnášení cizorodé DNA do geneticky nepříbuzných buněk. Bakterie tak mohou rozšiřovat svou genetickou informaci o celé nové geny, získávat nové vlastnosti a přizpůsobivost, což je jejich značnou výhodou v evoluci.

 

Opakovací otázky:

  1. V kterých kompartmentech mimo jádro může u eukaryot probíhat mimojaderná dědičnost?
  2. Vysvětli proces sekundární endoysymbiózy a jeho důsledky.
  3. Jakým pojmem se označuje dědění vlastností vždy výhradně po matce?
  4. Co jsou to plazmidy? V kterých buňkách je najdeme a jaké mohou mít vlastnosti?



Navigace: 4. ročník Dědičnost Mimojaderná dědičnost