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Plasmatische und extrachromosomale Vererbung

In diesem Abschnitt werden wir uns mit der plasmatischen und extrachromosomalen Vererbung beschäftigen, die vorrangig in Mitochondrien und Plastiden stattfindet. Diese Form der Vererbung spielt eine entscheidende Rolle in der genetischen Vielfalt und den funktionalen Möglichkeiten der Zellen verschiedener Organismen. Es wird besonders spannend, da diese Mechanismen von den klassischen Mendel’schen Regeln abweichen.

Grundlagen der plasmatischen Vererbung

Plasmatische Vererbung bezieht sich auf die Übertragung von genetischem Material, das sich außerhalb des Zellkerns in speziellen Organellen befindet – nämlich in den Mitochondrien und Plastiden. Diese Organellen tragen eigene DNA, die unabhängig vom Hauptgenom im Zellkern weitergegeben wird. Plastiden und Mitochondrien sind daher semiautonome Einheiten innerhalb der Zelle.

Mitochondriale und plastidäre DNA

Sowohl Mitochondrien als auch Plastiden besitzen eine eigene DNA, die zirkulär und doppelsträngig ist. Diese extrachromosomale DNA enthält Gene, die wichtig für die Funktion dieser Organellen sind, jedoch ist sie nicht umfangreich genug, um alle notwendigen Proteine selbst zu codieren.

  • Mitochondrien-DNA: Typischerweise mütterlich (matroklin) vererbt. Alle Nachkommen einer Mutter erhalten beispielsweise dieselbe mitochondriale DNA, was bei vielen Organismen, einschließlich des Menschen, beobachtet wird.

  • Plastiden-DNA: Ebenfalls oft mütterlich vererbt und spielt eine entscheidende Rolle bei photosynthetisch aktiven Pflanzen, wo sie in den Chloroplasten zu finden ist.

Die ringförmige, mitochondriale DNA.1

Semi-autonome Natur von Mitochondrien und Plastiden

Obwohl Mitochondrien und Plastiden eigene Genome besitzen, sind sie von der Zelle nicht vollständig unabhängig. Ein Großteil der Proteine, die für ihre Funktion erforderlich sind, wird durch Gene im Zellkern codiert. Dies stellt eine interessante Mixtur aus Autonomie und Abhängigkeit dieser Organellen dar.

Besondere Bedeutung der maternalen Vererbung

Bei der Vererbung der mitochondrialen und plastidären DNA ist besonders wichtig, dass diese überwiegend über die mütterliche Linie weitergegeben wird. Das IMPP fragt besonders gerne nach Beispielen und biologischen Bedeutungen dieser Vererbung.

Anwendung und Bedeutung in der Biologie und Medizin

Diese einzigartigen Vererbungsmechanismen haben erhebliche Konsequenzen für die genetische Variation und Evolution von Organismen. Sie ermöglichen spezielle Anpassungen und können z.B. bei der Entwicklung von Resistenz gegen bestimmte Krankheiten eine Rolle spielen.

Biologische Konsequenzen plasmatischer Vererbung

Die extrachromosomale Vererbung führt zu Konsequenzen wie der schnellen Anpassung an Umweltbedingungen, da diese Form der Vererbung es ermöglicht, dass nützliche Mutationen schnell weitergegeben und genutzt werden können.

Zusammenfassung

  • Plasmatische Vererbung bezieht sich auf die Übertragung von genetischem Material außerhalb des Zellkerns, speziell durch Mitochondrien und Plastiden, die ihre eigene DNA besitzen.
  • Mitochondrien-DNA und Plastiden-DNA sind zirkulär und doppelsträngig, wobei die mitochondriale DNA typischerweise mütterlich vererbt wird, was weitreichende Implikationen für genetische Studien und Erbkrankheiten hat.
  • Mitochondrien und Plastiden sind semi-autonome Organellen, die trotz eigener Genome für viele ihrer lebenswichtigen Funktionen auf Proteine angewiesen sind, die durch Gene im Zellkern codiert werden.
  • Die maternale Vererbung von organellerspezifischer DNA ist entscheidend und beeinflusst die Genetik und Evolution von Organismen signifikant, einschließlich Anpassungen an Umweltbedingungen oder Krankheitsresistenzen.
  • Die biologischen Konsequenzen der plasmatischen Vererbung ermöglichen eine schnelle Weitergabe nützlicher Mutationen und sind daher besonders bei der Anpassung an schnell verändernde Umweltbedingungen von Bedeutung.

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Footnotes

  1. Credits Die ringförmige, mitochondriale DNA. Grafik: translation by Knopfkind; layout by jhc, Mitochondrial DNA de, CC BY-SA 3.0↩︎