Di truyền học phân tử các bào quan

Các bộ gene lạp thể (cpDNA) Là bào quan có khả năng tự tái sinh ở tế bào thực vật. Sự phân chia của các bào quan này về về các tế bào con trong phân bào là không đều như sự phân chia của nhiễm sắc thể trong nguyên phân và giảm phân. Chúng có số lượng lớn và phân chia ngẫu nhiên về các tế bào con nên mỗi tế bào có thể chứa nhiều hoặc ít lục lạp. DNA của lục lạp được ký hiệu là cpDNA (Chloroplast DNA). Bộ gene nàyở dạng DNA vòng tròn, thường...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Di truyền học phân tử các bào quan Di truyền học phân tử các bào quan1. Các bộ gene lạp thể (cpDNA)Là bào quan có khả năng tự tái sinh ở tếbào thực vật. Sự phân chia của các bàoquan này về về các tế bào con trongphân bào là không đều như sự phân chiacủa nhiễm sắc thể trong nguyên phân vàgiảm phân. Chúng có số lượng lớn vàphân chia ngẫu nhiên về các tế bào connên mỗi tế bào có thể chứa nhiều hoặcít lục lạp.DNA của lục lạp được ký hiệu làcpDNA (Chloroplast DNA). Bộ gene nàyở dạng DNA vòng tròn, thường dài hơnDNA của ty thể 8-9 lần. Trong lục lạpcòn tìm thấy bộ máy sinh tổng hợpprotein khác rất nhiều với hệ thốngtrong tế bào chất của Eukaryotanhưng giống với bộ máy sinh tổng hợpprotein của Prokaryota.Mặc dù sự di truyền của lục lạp đượcphát hiện rất sớm, nhưng trong mộtthời gian dài sự hiểu biết chi tiết về cácgene của lục lạp không có bước tiếnđáng kể. Các nghiên cứu phân tử đã gópphần chủ yếu cho sự phân tích chi tiếtcác gene ở các bào quan. Ngoài cácnghiên cứu ở Mirabilis jalapa vàChlamydomonas, bản đồ chi tiếtcpDNA của thực vật Marchantiapolymorphađã được xây dựng.CpADN điển hình dài khoảng 120-200 kb tùy loài thực vật. ỞMarchantia, kích thước phân tử là 121kb.Trên cpDNA của Marchantia có tấtcả 136 gene gồm 4 loại mã hóa tổnghợp rRNA, 31 loại mã hóa tổng hợptRNA và khoảng 90 gene tổng hợpprotein. Trong số 90 gene mã hóa tổnghợp protein, có 20 gene mã hóa tổng hợpenzyme cho quang hợp và chuỗi chuyềnđiện tử. Các gene mã hóa cho các chứcnăng dịch mã chiếm khoảng một nữa bộgene của lục lạp và bao gồm các proteinvà các RNA cần thiết cho dịch mã bêntrong lục lạp.Thực tế DNA của lục lạp, ty thể vànhân tế bào có sự phối hợp chặt chẽtrong việc tạo ra các tiểu phần củanhững protein được sử dụng bên tronglục lạp. Ribulose-1,5-biphosphatecarboxylase/ oxygenase là enzyme dồidào nhất của lục lạp. Nó xúc tác 2phản ứng cạnh tranh nhau, cố địnhCO2 và bước đầu tiên của quang hô hấp(photorespiration) với sự tạo raglycolate. Enzyme gồm 8 tiểu phần lớnLS (large unit) giống nhau và 8 tiểu phầnnhỏ giống nhau được mã hóa tương ứngbởi các gene của lục lạp và nhân tế bào.Tiểu phần lớn LS mang trung tâm xúctác, còn vai trò của các tiểu phần nhỏchưa rõ. Gene LS nằm trên cpDNAcủa một số thực vật như bắp,Chlamydomonas reinhardii, thuốc lá,Euglena... Trong tất cả các trườnghợp, gene LS hiện diện 1 bản sao cho1 DNA của lục lạp. Ngược lại, cácgene của tiểu phần nhỏ được tìm thấy ởcác trình tự DNA của nhân tế bào với sốbản sao ít.2. Các bộ gene ty thể (mtDNA)Bào quan ti thể có ở tất cả các tế bàocủa Eukaryote. Bộ gene của ti thể đượcký hiệu là mtDNA (Mitochodrial DNA).mtDNA mã hóa cho sự tổng hợp nhiềuthành phần của ti thể như hệ thống 2loại rRNA, 22-25 loại tRNA và nhiềuloại protein có trong thành phần màngbên trong ti thể. Trong khi đó, phần lớnprotein của ribosom của ti thể thì do cácgene ở trong nhân xác định.Bộ gene của ti thể có hai chức năng chủyếu:- Mã hóa cho một số protein tham giachuỗi chuyền điện tử- Mã hóa cho hệ thống sinh tổng hợpprotein gồm một số protein, tất cả cáctRNA và cả 2 loại rRNA.Tuy nhiên trong cả hai trường hợp,những cấu phần còn lại của hệ thốngđược mã hóa do các gene nhân và đượcdịch mã ở bào tương (cytosol) rồichuyển vào ti thể.Như vậy, việc nghiên cứu các gene củati thể cho thấy tế bào Eukaryote khônglục lạp có ít nhất 2 hệ thống sinh tổnghợp protein độc lập tương đối nhưngluôn hợp tác chặt chẽ với nhau. Ở cácEukaryote có lục lạp thì 3 hệ thống sinhtổng hợp protein độc lập tương đốinhưng hợp tác với nhau. Cả 2 bào quanty thể và lục lạp tham gia trực tiếp vàochuyển hóa năng lượng của tế bào.Di truyền tế bào chất là hiện tượngdi truyền do các gene nằm trênnhiễm sắc thể ở ngoài nhân quy định.