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关于叶绿体DNA的介绍

2022.4.13

  chloroplast DNA(cpDNA),存在于叶绿体内的DNA。高等植物叶绿体的DNA为双链共价闭合环状分子,其长度随生物种类而不同,其大小在120kb到217kb之间,相当于噬菌体基因组的大小,例如,T4噬菌体的基因组约165kb。叶绿体DNA不含5-甲基胞嘧啶,这是鉴定cpDNA及其纯度的特定指标。通常一个叶绿体含有10~50个DNA分子。叶绿体内有少量的核糖体,而叶绿体本身也是半自主性细胞器,具有遗传信息的表达系统,可以转录、翻译生成蛋白质,但是叶绿体中绝大多数蛋白质都是由核DNA编码并在细胞质核糖体上合成后再运送到叶绿体各自的功能位点上。

  叶绿体基因组也叫叶绿体DNA(cpDNA),双链环状,每个叶绿体中约含

  12个cpDNA分子。叶绿体具有独立基因组,被认为是内共生起源的细胞器。叶绿体基因组是多拷贝的,具有比较保守的环状结构,但也存在着一些例外。叶绿体基因组主要用于编码与光合作用密切相关的一些蛋白和一些核糖体蛋白。叶绿体基因表达调控是在不同水平上进行的,光和细胞分裂素对叶绿体基因的表达也起着重要的调节作用。

  叶绿体是地球上绿色植物把光能转化为化学能的重要细胞器,叶绿体中进行的光合作用是严格地受到遗传控制的。早在20世纪初,人们就已知叶绿体的某些性状是呈非孟德尔式遗传的,但直到60年代才发现了叶绿体DNA(chloroplast DNA,cpDNA)。

  叶绿体基因组是一个裸露的环状双链DNA分子,其大小在120kb到217kb之间,相当于噬菌体基因组的大小,例如,T4噬菌体的基因组约165kb。一个叶绿体中通常有一个到几十个叶绿体基因组。叶绿体DNA不含5/—甲基胞嘧啶,这是鉴定ctDNA及其纯度的特定指标。

  叶绿体基因组中的基因数目多于线粒体基因组,编码蛋白质合成所需的各种tRNA和rRNA以及大约50多种蛋白质,其中包括RNA聚合酶、核糖体蛋白质、核酮糖1,5—二磷酸核酮糖羟化酶(RuBP酶)的大亚基等。高等植物的叶绿体基因组的长度各异,但均有10~24kb的一段DNA序列的两份拷贝,互呈反向重复序列(IRA和IRB)。这两份反向重复序列之间发生重组,形成了一份短的单拷贝序列(short single copy,SSC),把IRA和IRB连接起来,基因组的其余部分则是长的单拷贝序列(long single copy,LSC)。叶绿体基因组同线粒体基因组一样,都是细胞里相对独立的一个遗传系统。叶绿体基因组可以自主地进行复制,但同时需要细胞核遗传系统提供遗传信息。例如,光合系统Ⅱ中的chla/b蛋白质是在细胞质内的80S核糖体上合成后再转运进叶绿体的;RuBP酶的大亚基是在叶绿体内合成的,但其小亚基则是在细胞质中80s核糖体上合成后转运进叶绿体,然后同大亚基装配成有生物学活性的全酶。

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