cpDNA

葉綠體是地球上綠色植物把光能轉化為化學能的重要細胞器，

基本介紹

• 中文名：葉綠體DNA
• 外文名：chloroplast DNA
• 簡稱：cpDNA
• 性質：重要細胞器

簡介

cpDNA：ctDNA，葉綠體DNA——chloroplast DNA

葉綠體中進行的光合作用是嚴格地受到遺傳控制的。早在20世紀初，人們就已知葉綠體的某些性狀是呈非孟德爾式遺傳的，但直到60年代才發現了葉綠體DNA（chloroplast DNA，ctDNA）。葉綠體基因組是一個裸露的環狀雙鏈DNA分子，其大小在120kb到217kb之間，相當於噬菌體基因組的大小，例如，T4噬菌體的基因組約165kb。一個葉綠體中通常有一個到幾十個葉綠體基因組。葉綠體DNA不含5/—甲基胞嘧啶，這是鑑定ctDNA及其純度的特定指標。

葉綠體基因組中的基因數目多於線粒體基因組，編碼蛋白質合成所需的各種tRNA和rRNA以及大約50多種蛋白質，其中包括RNA聚合酶、核糖體蛋白質、核酮糖1，5—二磷酸核酮糖羥化酶（RuBP酶）的大亞基等。高等植物的葉綠體基因組的長度各異，但均有10～24kb的一段DNA序列的兩份拷貝，互呈反向重複序列（1RA和IRB）。這兩份反向重複序列之間發生重組，形成了一份短的單拷貝序列（short single copy，SSC），把IRA和IRB連線起來，基因組的其餘部分則是長的單拷貝序列（long single copy，LSC）。葉綠體基因組同線粒體基因組一樣，都是細胞里相對獨立的一個遺傳系統。葉綠體基因組可以自主地進行複製，但同時需要細胞核遺傳系統提供遺傳信息。例如，光合系統Ⅱ中的chla/b蛋白質是在細胞質內的80S核糖體上合成後再轉運進葉綠體的；RuBP酶的大亞基是在葉綠體內合成的，但其小亞基則是在細胞質中80S核糖體上合成後轉運進葉綠體，然後同大亞基裝配成有生物學活性的全酶。

葉綠體DNA

特點

菸草和水稻（Oryza sativa）葉綠體全序列分析表明cpDNA基因組成有以下特點：

1.基因組由兩個反向重複序列（IR）和一個短單拷貝序列（short single copy seguence, SSC）及一個長單拷貝序列（long single copy seguence, LSC）組成；

2.IRA和IRB長各10-24Kb，編碼相同，方向相反。

3.cpDNA啟動子和原核生物的相似，有的基因產生單順反子的mRNA，有的為多順反子mRNA；

4.儘管cpDNA大小各不相同，但基因組成是相似的，而且所有基因的數目幾乎是相同的，它們大部分產物是類囊體的成分或和氧化還原反應有關（表20-7）；

5.其tRNA基因（IRA、IRB上各有7個，LSC上有23個，共37個）中有內合子存在，最長者達2526bp，此和原核tRNA不同。有的內合子位於D環上，此和原核tRNA不同。有的內含子位於D環上，此和真核生物核tRNA內含子常位於反密碼子環上也不相同；

6.所有葉綠體基因轉錄的mRNA都由葉綠體核糖體翻譯。

並不是所有的葉綠體都含有IR，IR上含有4種rRNA基因，根據它們排列的情況葉綠體可分為3類：I類是IR 序列，4種rRNA各有2個拷貝，對稱分布在IR上cpDNA也較大，如玉米、菸草、水稻、菠菜、地錢、衣藻（C.Yreinhardi），大部分葉綠體都屬此類。II類：無反向重複IR，而在cpDNA一側16S，23S以正向串聯重複的形式（各3個拷貝）排列。如少數低等植物，裸藻（Euglena gracilis）；III類：無IR和DR，rRNA只有一拷貝，如豌豆（Posum satirum）等。這可能在進化的過程中DNA片段的重複和倒位而造成的。