Algunos organelos tienen ADN

Algunos organelos tienen ADN

Conceptos clave

• Las mitocondrias y los cloroplastos tienen genomas que muestran herencia no mendeliana. Típicamente ellos son heredados maternalmente.
• Los genomas de los organelos pueden sufrir segregación somática en vegetales.
• Las comparaciones del ADN mitocondrial humano sugieren que este desciende de una población única que existió hace ~200,000 años en África.

La primera evidencia para la presencia de genes fuera del núcleo fue provista por herencia no mendelianas en plantas (observada a principios del siglo XX, justo después de redescubrir la herencia mendeliana). La herencia no mendeliana está definida por el fallo de una pareja para mostrar la segregación mendeliana de los caracteres de los padres, indicando además la presencia de genes que están fuera del núcleo y no son distribuibles hacia los gametos o a las células hijas en la segregación meiótica o mitótica. La figura 5.9 muestra que esto sucede cuando las mitocondrias son heredadas a partir de los padres macho y la hembra y tienen diferentes alelos, de tal manera que una célula hija puede recibir una distribución no balanceada de mitocondrias a partir de solamente un padre (ver el capítulo Replicones extra cromosomales). Esto también es cierto para los cloroplastos en algunas plantas; tanto la mitocondria como los cloroplastos contienen genomas con genes funcionales. La forma extrema de la herencia no mendeliana es la herencia uniparental, la cual ocurre cuando el genotipo de solamente un padre es heredado y el del otro padre no pasa a la descendencia. En ejemplos menos extremos, un genotipo parental excede el otro genotipo en la descendencia. En animales y la mayoría de las plantas es la madre cuyo genotipo es preferentemente (o únicamente) heredado. Este efecto es a veces escrito como herencia maternal. El punto importante es que el genotipo de los organelos aportado por el padre de un sexo en particular predomina, como se ha visto en tasas de segregación anormales cuando se da un cruzamiento entre un mutante y un tipo silvestre. Esto contrasta con el patrón mendeliano esperado, el cual ocurre cuando cruzamientos recíprocos muestran las contribuciones de ambos padres para ser igualmente heredados.

La desviación en los genotipos parentales establecidos en, o pronto después, de la formación de un cigoto. Hay varias posibles causas. La contribución de la información materna o paterna a los organelos a los cigotos pueden ser desiguales; en el caso más extremo, las contribuciones son iguales, pero la información provista por uno de los padres no persiste. Las combinaciones de ambos efectos son posibles. Cualquiera que sea la causa, la representación desigual de la información de uno de los dos padres contrasta con la información genética nuclear, la cual deriva igualmente desde cualquier padre.

Algunas herencias no mendelianas resultan de la presencia de genomas de ADN que son heredados independientemente de los genes nucleares, en mitocondrias y cloroplastos. En efecto, el genoma de los organelos es una molécula de ADN que ha sido físicamente secuestrada en una parte aislada de la célula y está sujeto a su propia forma de expresión y regulación. Un genoma de organelo puede codificar algunos O todos los ARNt y ARNr usados dentro de ese organelo, pero codifica solamente algunos de los polipéptidos necesarios para el funcionamiento normal del organelo. Los otros polipéptidos están codificados en el núcleo, expresados vía el aparato citoplasmático de síntesis de proteínas, e importados dentro del organelo.

Los genes que no residen dentro del núcleo son descritos generalmente como genes extra nucleares; ellos son transcritos y traducidos en el mismo organelo compartimento (la mitocondria o el cloroplasto) a los cuales fueron llevados.

Al contrario, los genes nucleares son expresados por medio de la síntesis proteica citoplasmática. (La expresión herencia citoplásmica a veces es usada para describir la herencia de los genes en los organelos. Esta expresión no se usará aquí porque es importante distinguir entre los procesos en el citosol en general y aquellos específicos de los organelos).

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