主要内容
线粒体和叶绿体DNA的遗传
线粒体和叶绿体DNA及其遗传不遵循孟德尔模式的原因。
介绍
如果你被要求指出含有DNA的细胞器，你会说什么？如果你说细胞核，你肯定会得到全部分数。但是，细胞核不是大多数细胞中的DNA的唯一来源。
相反，DNA也存在于大多数植物和动物细胞的线粒体中，以及植物细胞的叶绿体中。在这里，我们将探讨线粒体和叶绿体DNA是如何遗传的。
线粒体和叶绿体DNA
在线粒体和叶绿体中发现的DNA分子是小而h环状的，很像一个典型细菌的DNA。通常在单个线粒体或叶绿体中有许多DNA副本。
线粒体和叶绿体DNA与细菌DNA的相似是一条支持内共生学说的重要线索，其表明线粒体和叶绿体起源于自由生存的原核细胞。
非核DNA如何被继承？
以下是线粒体和叶绿体DNA与核DNA不同之处：
- 高拷贝数 线粒体或叶绿体具有多个DNA副本，一个典型的细胞具有许多线粒体（在植物细胞的情况下，叶绿体）。因此，细胞通常有许多——通常数千个——线粒体和叶绿体DNA拷贝。
- 随机分离 线粒体和叶绿体（及其携带的基因）在有丝和减数分裂期间随机分布到子细胞。当细胞分裂时，恰好位于分裂沟或细胞板对侧的细胞器将最终位于不同的子细胞中
- 单亲遗传 非核DNA通常是单亲遗传的，这意味着后代只从男性或女性父母那里获得DNA，而不是两者
叶绿体继承：早期实验
在20世纪之末，德国植物学家卡尔科伦斯使用紫茉莉(Mirabilis jalapa)进行了一系列基因实验。 我们现在知道他的工作表明，叶绿体DNA是如何从细胞从母体转移到后代的，尽管科伦斯本人当时不知道
科伦斯的实验
科伦斯所种植的 Mirabilis 植物有三种类型：纯绿色、纯白色或杂色（斑驳的绿色和白色）。绿色和白色的树枝可能会出现在杂色植物上，但杂色的树枝没有出现在绿色或白色的植物上
科伦斯对这种颜色特征很奇怪，他在不同颜色的植物之间进行了一些杂交。他发现
- 提供卵细胞的树枝(雌性)决定了后代的颜色。
- 纯绿色或纯白色的雌性亲本树枝只相应地产生纯绿或纯白的后代。
- 杂色的雌性亲本可以产生全本三种后代，但不能产生任何可以预测的比率。
科伦斯推测，卵细胞细胞质中的某些因素必须决定后代的颜色。实际上是一个不同的德国植物学家，厄温鲍尔，提出细胞质中的叶绿体可能携带遗传因子(基因)
鲍尔认为，在杂色植物中，一些叶绿体一定有突变，导致它们无法变绿（产生色素）。今天，我们知道这个假设是完全正确的！
解释科伦斯的实验结果
叶绿体遗传的概念是如何使杂色植物变斑驳的呢？让我们追踪一个受精卵（1细胞胚胎）与其从卵细胞继承的叶绿体混合物。有些叶绿体是绿色的，而另一些是白色的。当受精卵经过多轮有丝分裂形成胚胎，然后形成一个植物，叶绿体也分裂，并随机分布到每个子细胞。
经过许多细胞分裂，一些细胞含有一套正常的叶绿体，产生绿色块。其他细胞将得到一套纯非功能性叶绿体（产生白色块）。其他将具有正常和非功能性叶绿体的组合，产生一些绿色块，导致纯绿色和纯白色区域
那么母本继承模式呢？植物在发育后期制造生殖细胞，将分支尖端的细胞转化为产生配子的细胞。纯绿色的树枝会使卵细胞具有绿色叶绿体，产生纯绿色的后代。类似地，纯白的分支将产生只含有白色叶绿体的卵细胞，并产生纯白色的后代。
如果树枝是杂色的，它有混合的细胞，有些只有功能性叶绿体，有些只有非功能性叶绿体，有些含有叶绿体混合物。这三种细胞类型都可能产生卵细胞，导致绿色后代、白色后代和变异后代以不可预测的比例出现
线粒体遗传
线粒体，像叶绿体一样，往往只从父母一方或另一方继承（或至少是从父母双方不等地继承）
人类的母本线粒体遗传
由于线粒体是从一个人的母亲继承下来的，它们提供了一种追踪母系祖先的方法（不间断的女性祖先链的血统线）。
要了解线粒体如何连接你和你母亲的母亲的母亲们，想一想你的线粒体来自哪里。你从你母亲那里得到它们，从产生你的卵细胞的细胞质中。母亲从哪儿弄到她的线粒体？从 她 的母亲，即，你的外祖母
如果你继续问这个问题，你可以通过你的家谱向前追溯，跟随你的母系祖先，跟踪你的线粒体DNA的传输路线。
如上图所示，线粒体DNA的遗传模式与核DNA的遗传模式不同。一个人的核DNA是从许多不同的祖先继承的片段的"拼凑"，而一个人的线粒体DNA是通过女性祖先的单一、不间断的线性遗传的。
线粒体突变和人类疾病
线粒体DNA的突变可能导致人类遗传性疾病。例如，线粒体DNA中的大缺失会导致一种称为卡恩斯-赛雷综合征的疾病。这些缺失使线粒体不能进行提取能量的工作。卡恩斯-赛雷综合征可引起肌肉无力，包括那些控制眼睑和眼球运动，以及视网膜退化和心脏病发展等症状
线粒体突变引起的遗传性疾病不会从父亲传染给孩子，因为线粒体仅由母亲提供。事实上，这些疾病通过以下方式之一从母亲传给孩子
- 由线粒体突变引起的疾病患者缺乏正常的线粒体（并且只有异常的，带有突变的线粒体）。在这种情况下，受影响的母亲总是会传给她的孩子携带带有突变的线粒体。
- 当一个人既有正常和异常的线粒体时，后代可能带有线粒体疾病。在这种情况下，正常和带有突变的线粒体在减数分裂间可能随机进入卵子。获得较大比例的突变线粒体的后代可能患有严重疾病，而获得较少突变线粒体的儿童可能有轻度或无疾病