Mimojadrová dedičnosť
MIMOJADROVÁ A MIMOCHROMOZÓMOVÁ DEDIČNOSŤ
Jedná sa o špeciálny typ dedičnosti, ktorý je podmienený mimojadrovým genetickým materiálom. Mimojadrová a mimochromozómová GI sa nachádza:
- V eukaryotických
bunkách
- v mitochondriách: mitochondriálna/mtDNA
- v cloroplastoch: chloroplastová/cpDNA
- V prokaryotických
bunkách
- v plazmidoch
Tento typ dedičnosti predstavuje kruhové, 2-vláknové DNA, ktoré existujú a replikujú sa nezávisle od štruktúry chromozómu. Distribúcia mimojadrových dedičných faktorov pri mitotickom a meiotickom delení je nepravidelná. Mimojadrové bunkové štruktúry sú viazané na fyzickú a genetickú kontinuitu, nemôžu teda vznikať „de novo.“
MITOCHONDRIÁLNA/mt DNA
Je lokalizovaná v mitochondriách.
Najlepšie preštudovanou je mtDNA kvasinky Saccharomyces cerevisiae:
- Je to kruhová, 2-závitnicová DNA, ktorá ľahko superšpiralizuje a počas vlastnej replikácie sa vyskytuje v tvare do seba zapadajúcich kruhov
( ZREŤAZENÉ DIMÉRY )
- Molekulová hmotnosť: 5x107
- Dĺžka: 5µm
- Veľkosť genómu: 75 kb
- Počet génov: 20-50
- Gény
lokalizované na mtDNA rozdeľujeme na:
- gény SYN: kódujú rRNA, tRNA, enzým reverzná transkriptáza; taktiež kódujú bielkoviny potrebné na výstavbu mitochondrií ( tzv. štruktúrne gény )
- gény MIT: kódujú enzýmy potrebné pre mitochondriálny metabolizmus, ako aj bielkoviny potrebné pre transport elektrónov a procesy oxidačnej fosforylácie ( cytochrómoxidáza, ATPáza )
CHLOROPLASTOVÁ/cpDNA
Lokalizovaná v počte 30-40 molekúl v chloroplastoch.
Je to kruhová 2-závitnica o veľkosti 130 kb a molekulovej hmotnosti 108
Kóduje 120-140 génov.
Gény cpDNA kódujú rRNA, tRNA; taktiež sa tu nachádzajú štruktúrne gény kódujúce bielkoviny potrebné pre výstavbu chloroplastu a gény kódujúce enzýmy fotosyntézy ( napr. kľúčový enzým RUBISCO, ktorý má 2 podjednotky:
- Väčšiu zloženú z cpDNA
- Menšiu zloženú z jadrovej DNA
PLAZMIDY
Sú to extrachromozomálne elementy, ktoré sa dokážu replikovať nezávisle od bakteriálneho chromozómu v cytoplazme buniek baktérií.
Štruktúra: kruhová 2-závitnica DNA
Veľkosť: 106-108
V bunkách baktérií sa môže nachádzať 1 alebo viac plazmidov rôznej veľkosti.
Nesú gény:
- Potrebné pre ich vlastnú replikáciu v hostiteľskej bunke
- Potrebné pre ich prenos v hostiteľskej bunke
- Na tvorbu KOLICÍNOV ( bielkovín toxických pre hostiteľské bunky, ale nie pre produkujúcu bunku )
- Vyvolávajúce rezistenciu na antibiotiká alebo ťažké kovy
- Na produkciu antibiotík
Typy plazmidov:
1. DONOROVÉ
Nesú gény transmisie ( prenosu ) a sú schopné prenosu určitej vlastnosti do hostiteľskej
( recipientnej )bunky
a) R-plazmidy ( Plazmidy rezistencie ): sú schopné podmieňovať v hostiteľských bunkách rezistenciu na antibiotiká alebo ťažké kovy
b) Col ( kolicínové ) plazmidy: v bunke navodzujú tvorbu polypeptidových toxínov – kolicínov, bakteriocínov s rôznymi účinkami
c) F-plazmidy ( Plazmidy fertility ): považujú sa za tzv. čisté plazmidy, pretože okrem replikačných a fertilitných génov neobsahujú takmer žiadne gény. Pre ich prenos je potrebný priamy kontakt medzi samčou a samičou bunkou. Dokážu prenášať sami seba, čím sa nefertilné F- bunky menia na fertilné F+ bunky
d) Virulentné plazmidy: spôsobujú patogenitu a virulenciu baktérie v hostiteľskej bunke. Napr. Ti plazmid baktérie Agrobacterium tumefaciens, ktorá indukuje tvorbu nádorových ochorení vyšších rastlín
e) Degradatívne plazmidy: kódujú enzýmy zabezpečujúce rozklad neprirodzených molekúl ( toluén, kys. salicylová )
2. EPIZOMÁLNE PLAZMIDY
Po ich prenose do hostiteľskej bunky sa v nej môžu samostatne replikovať nezávisle od bakteriálneho chromozómu alebo sa do chromozómu zabudujú a spolu s ním sa synchrónne môžu replikovať
3. MIERNE ( TEMPEROVANÉ ) FÁGY
Po preniknutí do bakteriálnej bunky sa zabudujú do bakteriálneho chromozómu a synchrónne sa s ním replikujú, nenastáva infekcia – tzv. LYZOÉNNY STAV alebo sa replikujú samostatne, nezávisle od bakteriálneho chromozómu a spôsobujú infekciu bunky, množenie sa ich kópií v cytoplazme – tzv. LYTICKŹ STAV
4. TRANSPONOVATEĽNÉ ( MOBILNÉ ) ELEMENTY = JUMPING GÉNY
Sú to 1-vláknové úseky DNA, ktoré parazitujú na 2-vláknovej DNA, sú schopné premiestňovania sa po DNA a po ich zabudovaní sa nastáva zmenený fenotypový prejav alebo inaktivácia ( blokovanie ) génu
a) Inserčné sekvencie ( IS ): úseky 1-vláknovej DNA veľké asi 2 kb, ktoré neobsahujú žiadne gény, len gén pre enzým transpozázu, zodpovednú za transpozíciu. Ukončené sú tzv. koncovým opakovaním o veľkosti 9-41 kb
b) Transpozóny ( Tn ): úseky DNA, ktoré obsahujú gény s nejakým fenotypovým prejavom ( napr. gény nesúce rezistenciu na ťažké kovy ) a gén pre traspozázu, zodpovednú za presun. Sú komplexnejšie, ich veľkosť je okolo 2-80 kb. Ukončené sú inverznými opakovaniami o veľkosti 40-1450 bp
c) Bakteriofágy - Bakteriofág Mu: obsahuje väčší počet génov a dosahuje veľkosť 37 kb. Prenáša časť genómu počas normálneho infekčného cyklu ( napr. pre lýzu bunky, pre tvorbu obalových bielkovín hlavičky )
