线粒体和叶绿体基因简介
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线粒体是生物氧化的场所,呼吸链中的某些蛋白质或酶的编码基因就在mDNA(线粒体DNA)上。线粒体还能独立合成一些蛋白质,因为线粒体有自己的rRNA、tRNA和核糖体,可以表达自己的基因。现在已知的线粒体基因组至少含有tRNA基因、rRNA基因、细胞色素氧化酶基因、ATP酶基因、细胞色素还原酶基因、一些抗药性基因等。
在蛋白质合成过程中,mRNA上的密码子和tRNA上的反密码子是对应的。已知21种氨基酸有64种对应的密码子,按照摆动学说(wobble hypothesis),最少需要32种tRNA才能完全识别mRNA中的61个密码子。但在线粒体中,tRNA的种类显然小于此数目(如人的线粒体tRNA只有22种),而且,已有实验证明,细胞质的tRNA没有进入线粒体参与蛋白质的合成。这些事实表明,在线粒体基因表达过程中的密码系统与通用的密码系统有所差别。
通过近几年的研究发现,哺乳动物 mtDNA的遗传密码与通用的遗传密码有以下区别。
①UGA不是终止信号,而是色氨酸的密码。因此,线粒体 RNA-Trp可以识别UGG和UGA两个密码子。
②多肽内部的甲硫氨酸由AUG和AUA两个密码子编码;而起始甲硫氨酸由AUG、 AUA、AU和AUC四个密码子编码。
叶绿体DNA为双链环状分子,一般周长为40~45μm,相对分子质量约9×107Da。高等植物细胞每个叶绿体DNA含量在6.9×10-14~8×10-5g的范围。
每个叶绿体含有的叶绿体DNA往往是多拷贝的,一般每个叶绿体含10~50份拷贝,这与叶片的发育程度有关,最高的达到900份拷贝,所以,虽然叶绿体DNA只占细胞总DNA的百分之几,但叶绿体DNA的量还是较丰富的。叶绿体基因可以分为两大类:一类是有关叶绿体遗传系统的;另一类是编码光合系统的。