Většina vlastností eukaryotních organizmů vykazuje mendelistickou dědičnost, protože jsou kódovány geny jádra, které segregují při meióze. Méně společného mají vlastnosti určené genetickou informací lokalizovanou mimo jádro buňky. Jedná se o DNA v mitochondriích nebo chloroplastech. Obě sebereplikující organely jsou specializované na kódování enzymů dýchacího řetězce a fotosyntézy a molekul RNA. Každá z těchto organel obsahuje vlastní DNA. DNA je replikována v organelách a je jimi přenášena do dceřinných buněk. Samčí a samičí gamety se totiž liší přítomností cytoplazmy a organel. Organelový genetický systém je oddělený od jádra a vlastnosti jím kódované vykazují modely dědičnosti zcela odlišné od mendelistických poměrů. Organelová dědičnost se také nazývá jako maternální. DNA těchto organel je obvykle ve formě vícenásobně stočené kruhové dvouřetězcové molekuly.
Mitochondriální genom (mtDNA)
- kružnicové (např. u lidí) a lineární molekuly DNA,
- velikost 16 - 18 kb,
- molekulová hmotnost u savců 9–12x106 Da a kvasinek 50x106 Da,
- tvoří 1 – 2 % celkové DNA buňky u rostlin a savců a asi 15 % u kvasinek,
- obsahuje velmi málo nekódujících oblastí a je bez intronů,
- byly zjištěny odchylky od standardního genetického kódu,
- mitochondrie mají svůj vlastní replikační, transkripční a translační aparát,
- každý řetězech dvoušroubovice se transkribuje do jiných produktů,
- lokalizovány geny: geny pro metabolické pochody probíhající v mitochondriích (enzymy oxidativní fosforylace, tRNA a rRNA), geny pro citlivost k některým patogenům, u rostlin geny pro cytoplazmatickou pylovou sterilitu atd.
Chloroplastový genom (ctDNA)
- kružnicová molekula DNA,
- velikost - 120 až 160 kb,
- molekulová hmotnost 100x106 Da,
- tvoří 1-20 % celkové DNA buňky, u kukuřice až 25 %,
- oproti jadernému genomu má nižší zastoupení G – C,
- chloroplasty mají svůj vlastní replikační, transkripční a translační aparát,
- lokalizovány geny: geny pro fotosyntézu, geny odolnosti vůči herbicidům atd.
U mitochondrií a chloroplastů existuje mnoho typů proteinů, které jsou také kódovány geny jaderného genomu. Byly prokázány vzájemné interakce mezi expresí genů jaderného, mitochondriálního a chloroplastového genomu.
Maternální dědičnost
- u zbarvení listů nocenky jalapovité (Mirabilis jalapa). Vyznačuje se tedy dědičností po matce (maternální, matroklinní), kdy donorem cytoplazmy pro potomstvo je matka. Právě tímto je dán rozdíl v reciprokém křížení, které by podle mendelistické genetiky mělo být stejné.
Dědičnost zbarvení listů kódované maternální dědičností
Křížení |
Mateřská forma |
Otcovská forma |
F1 generace |
| 1 | bílé |
bílé |
bílé |
| 2 | bílé |
zelené |
bílé |
| 3 | bílé |
panašované |
bílé |
| 4 | zelené |
bílé |
zelené |
| 5 | zelené |
zelené |
zelené |
| 6 | zelené  |
panašované  |
zelené |
| 7 | panašované |
bílé |
panašované |
| 8 | panašované |
zelené |
panašované |
| 9 | panašované |
panašované |
panašované |
- reciproké křížení produkuje různé výsledky (porovnej např. řádky 2 a 4),
- fenotypy mateřských rodičů v každém případě určuje fenotyp potomků (porovnej sloupec 1 a 3 v tabulce).
Vysvětlení této maternální dědičnosti:
- zelená barva závisí na přítomnosti chloroplastů a pyl (zárodečné buňky) neobsahuje chloroplasty,
- segregace chloroplastů do dceřinných buněk je určen nepravidelným cytoplazmatickým dělením,
- buňky bílých listů obsahují mutantní chloroplasty, které neprodukují chlorofyl.
