O que é herança citoplasmática?

A herança citoplasmática é a transferência de genes presentes no citoplasma da célula que não estão ligadas aos cromossomas do núcleo. Esse tipo de herança também é chamado de herança estrangeira e faz parte dos diferentes padrões herdados conhecidos como não mendelianos.

Foi descoberto pelo botânico e geneticista alemão Carl Erich Correns no início do século XX (1908). Enquanto Correns trabalhava com a planta conhecida como Maravilla del Perú ou Clavellina ( Mirabilis jalapa ), ele observou que a herança da coloração das folhas desta planta parecia ser independente do fenótipo paterno.

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Padrões de herança mendeliana e não mendeliana. Retirado e editado de: Ghadisu [CC BY-SA 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)].

A herança desse caráter, que não estava em conformidade com as leis da genética mendeliana , parecia depender exclusivamente do genótipo da mãe; Depois disso, ele hipotetizou que essas características provinham de organelas ou agentes presentes no citoplasma do óvulo.

Após mais de 100 anos dessa descoberta, e apesar do desenvolvimento da genética molecular, o conhecimento sobre como e por que os mecanismos de herança extracelular são parcialmente incertos e há estudos para esclarecê-los relativamente escassos.

Herança citoplasmática vs herança mendeliana

A herança mendeliana

Esta é a forma mais conhecida entre os diferentes processos hereditários. Foi proposto por Gregor Mendel , monge e cientista nascido em Heinzendorf, um antigo império austríaco, agora conhecido como Hynčice (República Tcheca), em meados do século XIX (1865-1866) e redescoberto no início do século XX.

Suas hipóteses sobre herança e suas teorias foram comprovadas e serviram de base para muitas outras teorias. Suas descobertas são a base do que hoje é conhecido como genética clássica.

A herança Mendeliana indica que cada pai ou mãe fornece um dos dois alelos possíveis para que uma característica seja expressa; Esses alelos são encontrados no núcleo das células reprodutivas (material genético), indicando que a herança mendeliana é biparental.

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Quando a composição genética de ambos os pais (genótipo) é conhecida, as leis mendelianas servem para prever (nem sempre se aplica) a proporção e a distribuição de características observáveis ​​(fenótipos). A herança mendeliana se aplica à maioria dos organismos que se reproduzem sexualmente .

Herança citoplasmática ou extracelular

Esse tipo de herança foi descoberto em 1906 pelo botânico Carl Correns. É considerado não mendeliano porque a transmissão de genes não envolve o núcleo, que é a organela considerada na genética clássica como responsável por conter todo o material genético hereditário.

Nesse caso, a herança ocorre devido a certas organelas, como mitocôndrias e cloroplastos , que contêm seu próprio material genético e que podem se reproduzir dentro da célula.

No caso das mitocôndrias, que podem estar presentes em números próximos a 10 mil por células ou óvulos femininos (com várias cópias de seu genoma), elas podem se replicar independentemente da divisão celular.

Esse tipo de replicação permite que as mitocôndrias tenham taxas de mutação mais altas que as do DNA nuclear, evoluindo mais rapidamente que isso.

Durante o processo reprodutivo, especificamente na fertilização, as mitocôndrias presentes nas células reprodutivas masculinas são excluídas do zigoto (elas possuem apenas algumas centenas delas), enquanto as do óvulo são mantidas.

Dessa forma, o material genético mitocondrial é herdado apenas pela mãe (herança citoplasmática). Entende-se por isso que a herança extracelular ou citoplasmática é uniparental.

Como resultado, obtém-se uma expressão fenotípica difícil de explicar do ponto de vista mendeliano, mutações que não possuem expressão fenotípica, bem como diferentes patologias.

Organelas

Mitocôndrias

As mitocôndrias são as organelas mais óbvias e notáveis ​​do citoplasma celular de células eucarióticas . Eles têm a função de produzir energia para a célula. Uma característica interessante dessas organelas é a já indicada de sua origem materna. Enquanto outra característica peculiar é que eles apresentam seu próprio DNA .

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Partes de uma mitocôndria. Tirada e editada por Kelvinsong; modificado por Sowlos [CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)].

Cloroplastos

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Cloroplasto Por Gmsotavio [CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0) ou GFDL (http://www.gnu.org/copyleft/fdl.html)], do Wikimedia Commons

Os cloroplastos são organelas características de células eucarióticas e organismos que contêm clorofila. Sua principal função é realizar a fotossíntese , produzir açúcares.

Como as mitocôndrias, elas têm seu próprio DNA e podem se multiplicar dentro da célula sem a ajuda da divisão celular. Da mesma forma, sua herança é por via materna, ou seja, durante a reprodução, apenas a ovocélula fornece os cloroplastos.

Evolução

A teoria proposta em 1967 pela bióloga americana Lynn Margulis sobre endossimbiose, indica a origem e evolução das células eucarióticas, com base na relação endossimbiótica de longo prazo entre organismos procarióticos e eucarióticos ancestrais.

Segundo Margulis, organelas como cloroplastos e mitocôndrias são de origem procariótica (cianobactérias e proteobactérias, respectivamente). Outros organismos incorporaram cloroplastos e mitocôndrias fagocitados ou abrangidos.

Após incorporá-los, os precursores eucarióticos não digeriram ou processaram esses procariontes (cloroplastos e mitocôndrias), que permaneceram na célula hospedeira e, após milhões de anos de evolução, tornaram-se os organelos da célula eucariótica.

Entre os fatos que dão peso a essa teoria estão as peculiaridades já mencionadas de que essas organelas têm seu próprio DNA e que podem se replicar independentemente dentro da célula e sem sua ajuda.

Vale ressaltar que os pesquisadores argumentam que a endossimbiose, a presença de DNA nesses órgãos, a alta taxa de replicação e mutação de cloroplastos e mitocôndrias, bem como a herança citoplasmática, são os precursores e responsáveis ​​pelo grande salto de complexidade. e evolução da vida.

Outras formas de herança não-Mendeliana

Conversão de genes

É comum observar durante o cruzamento entre fungos. Ocorre quando uma sequência de genes substitui outra sequência homóloga. Durante a divisão meiótica, quando existe recombinação homóloga de sítios heterozigotos, existe uma incompatibilidade entre as bases.

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Ao tentar corrigir essa incompatibilidade, a célula faz com que um alelo substitua o outro, causando a herança não-Mendeliana chamada conversão de genes.

Herança Infecciosa

Os vírus participam desse tipo de herança. Esses agentes infecciosos infectam a célula hospedeira e permanecem no citoplasma, inserindo seu genoma no genoma hospedeiro.

Impressão genômica

Esse tipo de herança não-Mendeliana ocorre quando, por metilação, compostos alcinos derivados de metano e histonas, estão envolvidos na molécula de DNA, tudo isso sem nenhum tipo de modificação na sequência genética.

Esta incorporação permanecerá nas células reprodutoras masculinas e femininas dos pais e será mantida através de divisões celulares mitóticas nas células corporais dos organismos descendentes.

Outros processos de herança não mendelianos são o mosaicismo e a desordem de repetição de trinucleotídeos.

Referências

  1. Herança extranuclear – Herança não mendeliana de genes de organelas. Recuperado de medicine.jrank.org.
  2. Herança não Mendeliana. Wikipedia Recuperado de en.wikipedia.org.
  3. Herança mitocondrial. Encyclopedia.com Recuperado de encyclopedia.com.
  4. GH Beale (1966). O papel do citoplasma na hereditariedade. Anais da Royal Society B.
  5. Herança extranuclear. Wikipedia Recuperado de en.wikipedia.org.
  6. Conversão de genes Recuperado de en.wikipedia.org.
  7. Impressão genômica. Recuperado de en.wikipedia.org.

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