12. Цитоплазматическая наследственность

Введение

Хромосомная теория наследственности показала важную роль ядра и хромосом в явлениях наследования. На ранних этапах развития генетики стало очевидно, что наследование некоторых признаков зависит от нехромосомных компонентов клетки и не подчиняется законам Менделя. Наследование, в котором основой являются элементы или компоненты цитоплазмы, называют цитоплазматическим.

Митохондриальное и пластидное наследование

Митохондрии и пластиды имеют собственную ДНК, поэтому способны самовоспроизводиться. Если клетка утрачивает митохондрии и пластиды, она не сможет их восстановить. Например, у эвглены зеленой в клетке находится около 100 хлоропластов, когда она в темноте переходит к гетеротрофному питанию, ее пластиды не размножаются. Эвглена продолжает делиться, но из-за нехватки света через несколько поколений появляются особи, которым не хватило хлоропластов. Это приводит к тому, что у потомков эти органоиды отсутствуют (рис. 1).

Первыми заявившими о пластидном наследованиив 1908–1909 годах, независимо друг от друга, были ученые Карл Корренс и Эрвин Бауэр. 

Они исследовали наследование пестроты цветов растения ночная красавица и сделали вывод, что этот признак наследуется через цитоплазму (рис. 4).

Позже их вывод подтвердился на других объектах. Долгое время считалось, что их исследования указывали лишь на отклонение от законов Менделя.

Характерной чертой цитоплазматической наследственности является наследование по материнской линии, так как митохондрии и пластиды содержатся в большом количестве в яйцеклетке, поскольку там много цитоплазмы. В сперматозоидах обычно этих органоидов нет и цитоплазмы немного. Но в сперматозоидах присутствуют митохондрии, т. к. они обеспечивают их движение, при слиянии с яйцеклеткой в нее попадает только ядро, содержащее генетический материал. В образовавшейся зиготе находятся митохондрии и пластиды от материнского организма. Это было доказано в лабораторных экспериментах с животными двух линий, содержащих разные по типу митохондриальные ДНК. При скрещивании животных с митохондриальной ДНК типа А и животными с митохондриальной ДНК типа В потомство получает митохондриальную ДНК от материнского организма (рис. 5).

Если проследить распределение последовательностей митохондриальной ДНК в больших семьях человека, митохондриальная ДНК также наследуется по материнской линии.

Хромосомная и нехромосомная наследственность

Хромосомная и нехромосомная наследственность может взаимодействовать, что приводит к более сложным случаям наследования. Например, большинство белков митохондрий закодировано в ядерных генах и наследуется по правилам Менделя, другая, меньшая, часть белков митохондрий закодирована в генах ДНК самих митохондрий и наследуется по материнской линии. В митохондриях есть гены ферментов клеточного дыхания, а также гены, обуславливающие устойчивость к некоторым неблагоприятным факторам.

Другие случаи цитоплазматического наследования

В цитоплазме бактерий есть плазмиды, кольцевые ДНК, которые находятся отдельно от основной ДНК бактериальной клетки (рис. 6).

В клетке эукариот, например дрожжей, находится молекула ДНК, которая обеспечивает устойчивость к токсическим веществам (рис. 7).

Список литературы

1. Теремов А.В., Петросова Р.А. Биология. Биологические системы и процессы. 10 класс. – М.: 2011. – 223 с.

2. Сивоглазов В.И. и др. Биология. Общая биология. 10-11класс. Базовый уровень. – 6-е изд., доп. – М.: Дрофа, 2010. – 384 с.

3. Каменский А.А., Криксунов Е.А., Пасечник В.В. Биология. Общая биология. 10-11 класс. – М.: Дрофа, 2005. – 367 с.

4. Пономарева И.Н. и др. Биология. 10 класс. Базовый уровень. – 2-е изд., перераб. - М.: 2010. – 224 с.

5. Захаров В.Б. и др. Биология. Общая биология. Профильный уровень. 10 класс. – М.: 2010. – 352 с.

Дополнительные рекомендованные ссылки на ресурсы сети Интернет

1. Интернет портал «activestudy.info» (Источник)

2. Интернет портал «distant-lessons.ru» (Источник)

Домашнее задание

1. Что такое цитоплазматическая наследственность?

2. Назовите виды цитоплазматической наследственности.

3. Какая характерная черта цитоплазматической наследственности?