O que é herança citoplasmática? - Ciência - 2023

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o herança citoplasmática É a transferência de genes presentes no citoplasma celular que não estão ligados aos cromossomos 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 20 (1908). Enquanto Correns trabalhava com a planta conhecida como Maravilla del Perú ou Clavellina (Mirabilis Jalapa), observaram que a herança da coloração das folhas dessa planta parecia ser independente do fenótipo paterno.

A herança desse traço, que não obedecia às leis da genética mendeliana, parecia depender exclusivamente do genótipo da mãe; Como resultado, ele propôs a hipótese de que essas características provinham de organelas ou agentes presentes no citoplasma do óvulo.

Passados mais de 100 anos desta descoberta, e apesar do desenvolvimento da genética molecular, o conhecimento sobre o como e o porquê dos mecanismos de herança extracelular são parcialmente incertos e os estudos para os esclarecer relativamente escassos.

Herança citoplasmática vs herança Mendeliana

Herança mendeliana

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

Suas hipóteses sobre hereditariedade e suas teorias foram testadas 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 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.

Quando a composição genética de ambos os pais (genótipo) é conhecida, as leis de Mendel são usadas para prever (nem sempre se aplicam) a proporção e 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 considerada não mendeliana porque a transmissão dos genes não envolve o núcleo, que é a organela considerada na genética clássica 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 10.000 por células femininas ou óvulos (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 do que o DNA nuclear, evoluindo mais rápido do que o DNA nuclear.

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

Desta forma, o material genético mitocondrial só é herdado da mãe (herança citoplasmática). Por isso, entende-se que a herança extracelular ou citoplasmática é uniparental.

Com isso, obtém-se uma expressão fenotípica difícil de explicar do ponto de vista mendeliano, mutações que não têm expressão fenotípica, bem como diferentes patologias.

Organelas

Mitocôndria

As mitocôndrias são as organelas mais óbvias e notáveis no citoplasma celular das células eucarióticas. Eles têm a função de produzir energia para a célula. Uma característica interessante dessas organelas é a já mencionada sobre sua origem materna. Enquanto outra característica peculiar é que eles apresentam seu próprio DNA.

Cloroplastos

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

Como as mitocôndrias, eles têm seu próprio DNA e podem se multiplicar dentro da célula sem a ajuda da divisão celular. Da mesma forma, sua herança se dá pela mãe, ou seja, durante a reprodução, apenas a célula-ovo fornece os cloroplastos.

Evolução

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

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

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

Entre os fatos que dão peso a essa teoria estão as peculiaridades já mencionadas de que essas organelas possuem seu próprio DNA, podendo se replicar de forma independente dentro da célula e sem sua ajuda.

Vale ressaltar que os pesquisadores afirmam 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 cogumelos. Ocorre quando uma sequência de gene substitui outra sequência homóloga. Durante a divisão meiótica, quando há recombinação homóloga de sítios heterozigotos, ocorre uma incompatibilidade entre as bases.

Na tentativa de corrigir essa incompatibilidade, a célula faz com que um alelo substitua o outro, causando uma herança não-Mendeliana chamada de conversão gênica.

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 do hospedeiro.

Impressão genômica

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

Essa incorporação permanecerá nas células reprodutivas masculinas e femininas dos progenitores e será mantida por meio de divisões celulares mitóticas nas células corporais dos organismos descendentes.

Outros processos de herança não mendeliana são o mosaicismo e o distúrbio de repetição de trinucleotídeos.

Referências

Herança extranuclear - Herança não mendeliana de genes de organela. Recuperado de medicine.jrank.org.
Herança não mendeliana. Wikipedia. Recuperado de en.wikipedia.org.
Herança mitocondrial. Encyclopedia.com. Recuperado de encyclopedia.com.
G.H. Beale (1966). O papel do citoplasma na hereditariedade. Proceedings of the Royal Society B.
Herança extranuclear. Wikipedia. Recuperado de en.wikipedia.org.
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Impressão genômica. Recuperado de en.wikipedia.org.