Хлоропласты геномы

Реальность более сложна, поскольку определенные полипептиды хлоропластов кодируются ядерными генами и синтезируются на цитоплазматических рибосомах 805-типа (или эукариот). Эти пептиды затем транспортируются в хлоропласты и в известных случаях превращаются в активные формы после отщепления небольшого участка. Поэтому значение генома хлоропластов представляется не совсем ясно. [c.238]

У эукариот различают четыре осн. класса Р., отвечающих соотв. за транскрипцию генов рибосомных РНК, матричных РНК, транспортных и др. низкомолекулярных РНК, а также за транскрипцию генома субклеточных органелл (митохондрий, хлоропластов). [c.268]

В.5. Локализация генов, кодирующих компоненты хлоропластов [c.238]

Как интегрировать чужеродный ген в ДНК хлоропластов [c.388]

Первичная структура рибосомной 23S РНК Е. соИ также была установлена как ее прямым химико-энзиматическим анализом, так и путем секвенирования ДНК ее клонированного гена (рис. 44). Одновременно и некоторое время спустя были секвенированы также высокополй-мерные РНК большой рибосомной субчастицы ряда других организмов, а также хлоропластов и митохондрий, которые дали материал Для сравнительно-эволюционного анализа. Весь арсенал методов, примененный в случае 16S РНК, был использован для изучения вторичной структуры 23 S РНК, и были найдены принципиально те же закономерности и особенности. Схема модели вторичной структуры 23S РНК Е. соН дана на рис. 45. Как и в 16S РНК, около половины или более остатков цепи 23S РНК оказываются вовлеченными в двойные спирали. Всего можно насчитать несколько более 100 индивидуальных спиралей. Наиболее ярким отличием от 16S РНК является, по-видимому, комплементарное спаривание 5 -конца 23S РНК с ее З -концом довольно стабильная совершенная двойная спираль из 8 пар нуклеотидов удерживает оба конца вместе, в значительной мере фиксируя общую свернутость цепи в конечную компактную структуру. Как и в 16S РНК, пары G U не редкость в спиралях 23S РНК. Кроме того, в спиралях имеются пары G А и, [c.77]

Хотя сведения о ядерном геноме и пластоме хлоропластов а также о механизмах регуляции работы генов при синтезе белков в хлоропластах и других частях клеток накапливаются очень быстро, воплощение генно-инженерных возможностей в практику — дело будущего, отстоящего на десятилетия. Отметим также, что для решения проблемы продуктивности особое внимание уделяется сегодня развитию фундаментальной фотобиологии. Предполагается, что в будущем эти знания воплотятся в практику. Пока этого не произошло, производство топлива из биомассы должно опираться на обычное сельское и лесное хозяйство. [c.51]

Хлоропласты и митохондрии, как бьшо показано, действительно могут синтезировать некоторые собственные белки. При этом для вьшолнения этой задачи некоторые гены должны переместиться в ядро клетки, где они взаимодействуют с ядерной ДНК. Этим объясняется тот факт, что ни хлоропласты, ни митохондрии не могут более существовать независимо. [c.260]

В каком месте клетки находятся цитоплазматические гены Известно три места их локализации митохондрия, хлоропласты и некоторые участки, связанные с мембранами [174, 175]. Примером последнего могут служить клетки штаммов-убийц у дрожжей. Клетки, содержащие признак убийц , выделяют токсин, убивающий чувствительные по отношению к нему клетки, в то время как сами устойчивы к этому токсину. Соответствующие гены переносятся при помощи не ДНК, а двухцепочечной РНК, причем они чем-то напоминают колициногенные факторы кишечных бактерий. Сходные частицы (fe-факторы) обнаруживаются у Parame ium i[176]. [c.269]

Особенностью этих растений является то, что генетически измененный материал не содержится в плодах. Это стало возможным при введении чужеродных генов в хлоропласты, а не в геном растения, как обычно. Руководитель исследований, профессор Ральф Бок считает, что этот способ позволит расширить область применения растений. [c.181]

Несмотря на то что ввести нужные гены в хлоропласты гораздо труднее, этот способ имеет ряд преимуществ. Одно из них заключается в том, что чужеродная ДНК из хлоропластов не может попасть в пыльцу. Это полностью исключает возможность неконтролируемого переноса ГМ-мате-риала. [c.181]

Кроме клонирования и использования генов, непосредственно участвующих в процессах фотосинтеза, были идентифицированы гены, контролирующие количество хлоропластов в клетке. Использование таких генов также приводит к изменению уровня фотосинтеза. Другой подход основан на увеличении содержания хлорофилла в каждом хлоропласте. Были получены модифицированные белки, специфически связывающие хлорофилл а/Ъ, и было показано, что повышенная экспрессия таких белков в трансгенных растениях приводит к значительному увеличению биомассы. [c.69]

Оба типа органелл, обеспечивающих преобразование энергии в клетке, имеют смешанное хозяйство . Большая часть белков этих органелл импортируется из окружающей цитоплазмы, где их синтез представляет собой конечную стадию экспрессии ядерных генов. Но в каждой органелле происходит также и свой собственный синтез белка. В случае митохондрий этот процесс направлен на синтез небольшого числа белков, каждый из которых — компонент олигомерного комплекса, состоящего из нескольких импортируемых из цитоплазмы белковых субъединиц, как показано на рис. 22.1. В случае хлоропластов эндогенная экспрессия генов органеллы может приводить к синтезу большего числа белков. [c.282]

Особые РНК-полимеразы обеспечивают транскрипцию клеточных органелл эукариот — хлоропластов и митохондрий. В составе хлоропластной ДНК обнаружены гены, гомологичные генам, кодирующим а-, - и -субъединицы РНК-полимеразы Е. oli. Это, а также сходство нуклеотидной последовательности промоторов бактерий и хлоропластов свидетельствует о том, что РНК-полимераза хлоропластов должна быть сходна с РНК-полимеразой бактерий. РНК-полимеразы митохондрий состоят, по-видимому, всего из одной субъединицы, подобно РНК-полимеразам, кодируемым некоторыми бактериофагами, такими, как ТЗ и Т7. РНК-полимераза митохондрий дрожжей сходна с РНК-полнмеразами этих фагов по аминокислотной последовательности. Ген, кодирующий митохондриальную РНК-полимеразу, располагается в ядре. [c.136]

Один из возможных способов увеличения фотосинтеза и, следовательно, продуктивности растений состоит в клонировании хлоро-пластных генов в клетках бактерий и их переносе в растения. Известно, что хлоропласты и прокариотические клетки сходны по ряду признаков. На основании этого возникла симбиотическая гипотеза происхождения хлоропластов, впервые выдвинутая А. С. Фамин-циньпл (1886). Согласно этой гипотезе, клетки прокариот и хлоропласты сходны. В них присутствуют кольцевые ДНК, 708-рибо-сомы синтез белков начинается с одной и той же аминокислоты — N-формилметионина, а синтез белка подавляется хлорамфенико-лом, а не циклогексимидом, как у эукариот. Позже было показано, что ДНК-зависимая РНК-полимераза Е. соН связывается с определенными участками ДНК хлоропластов шпината. [c.150]

Биосинтез белков в клетках листьев зависит от экспрессии генетической информации трех различных геномов ядра, хлоропластов и митохондрий. Эта генетическая информация проявляется через три генетические системы, включающие ДНК, ДНК-полимеразу, РНК-полимеразу и аппарат белкового синтеза (рибосомы, транспортные РНК, ферментный набор...). Ядерные гены подчиняются закону двуродительского наследования, тогда как гены органелл имеют исключительно материнское наследование. Именно эти носители генетической информации с их собственными законами передачи определяют структуру и свойства белков листьев, а также содержание в них белков, липидов, волокон и т. п. Более подробные сведения о передаче и проявлении генетической информации в хлоропластах можно получить из литературных источников [25, 27, 1П , как и по тем же вопросам применительно к митохондриям [67]. [c.237]

Биологические макромолекулы, надмолекулярные структуры, клеточные органоиды, клетки, организмы, популяции — сложные системы, т. е. совокупности элементов, взаимодействующих друг с другом. Изучение явлений жизни исходит из исследований этих взаимодействий. Вместе с тем физическое рассмотрение сложной системы не может не основываться на изучении составляющих е элементов, взятых порознь, вплоть до молекулярного уровня организации. Сами взаимодействия определяются природой этих элементов. Соответственно мы имеем дело с ферментом и геном, с аксоном и миофибрилдой, с митохондрией и хлоропластом. Эти элементы более сложных систем в свою очередь представляют собой сложные системы. Анализ явлений жизни на всех уровнях организации требует подходов, согласующихся с представлениями общей теории систем. [c.512]

С ПОМОЩЬЮ этого метода были транспортированы гены в хлоропласты и митохондрии. На поверхность микрочастиц можно осадить плазмидную ДНК, растворенную в буфере. Это позволяет повысить частоту трансформации гтутем увеличения количества плазмидной ДНК однако следует иметь в виду, что слишком большие ее количества могут оказаться губительными для клетки. [c.381]

Подавляющее большинство генов растений локализованы в ядерной ДНК, однако хлоро-пласты и митохондрии тоже содержат гены, кодирующие ряд важных и уникальных функций. При этом не все белки, присутствующие в этих органеллах, закодированы в их ДНК. Некоторые из них кодируются ядерной ДНК, синтезируются в цитоплазме, а затем с помошью специального механизма импортируются в соответствующую органеллу. Есть два способа введения специфического чужеродного белка в митохондрии или хлоропласты. Один способ — это слияние гена, кодирующего чужеродный белок, и последовательности сигнального пептида, направляющего белки в органеллы. Такая конструкция может быть [c.383]

У большинства высших растений в каждой клетке листа присутствует примерно 100 хлоропла-стов и каждый хлоропласт содержит примерно 100 копий хлоропластной ДНК. Для стабильной генетической трансформации хлоропластов с целью изменения их функциональных характеристик необходимо вводить чужеродные гены в хлоропластную, а не в хромосомную ДНК, длина которой примерно в 10" -10 раз больше. Кроме того, необходимо, чтобы чужеродные гены присутствовали во всех из примерно 10" молекул хлоропластной ДНК, содержащихся в одной клетке. [c.384]

Вначале чужеродные гены вводили в ДНК хлоропластов в составе плазмидного вектора, несущего неселективную чужеродную ДНК и селективный маркер, например ген устойчивости к антибиотику, фланкированные специфическими последовательностями хлоропластной ДНК (рис. 17.7). Такая стратегия была весьма эффективной, однако нередко селективный маркер мешал экспрессии фланкирующих хлоропластных генов. Чтобы решить эту проблему, разработали стратегию, в которой селективный маркер и чужеродный ген не были физически связаны друг с другом. Для этого растения табака трансформировали смесью одинаковых количеств двух разных плазмид одна содержала селективный маркер (ген устойчивости к спектиномицину), фланкированный ДНК из одного участка хлоропластной ДНК, а вторая — чужеродный ген (ген устойчивости к канамицину), фланкированный последовательностями из другого участка [c.385]

Количество синтезируемого в растениях протоксина попытались увеличить, осуществив экспрессию полностью измененного гена протоксина под контролем промотора гена малой субъединицы рибулозобисфосфат-карбоксила-зы, помещенного после хлоропластной сигнальной последовательности этого фермента, таким образом, чтобы сверхпродуцируемый протоксин был локализован в хлоропластах. Эта стратегия привела к радикальному повышению уровня экспрессии гена протоксина, так что на долю протоксина стало приходиться до 1% всех белков листа. В другом эксперименте ген протоксина вводили непосредственно в хлоропластную ДНК растения-хозяина. Это дает следующие преимущества. Во-первых, вводимый ген не нужно модифицировать, поскольку транскрипционный и трансляционный аппараты хлоропластов относятся к прокариотическому типу. Во-вторых, на одну клетку приходится много хлоропластов, а на один хлоропласт - много копий хлоропластной ДНК, поэтому ген протоксина присутствует в больщом числе копий, и эффективность его экспрессии повышается. В-третьих, хлоропласты передаются только через [c.392]

Пластида (Plastid) Органелла растительных клеток (например, хлоропласт). Многие пластиды имеют собственный геном. [c.556]

Хлоропласты-это лишь один из видов близко родственных органелл, называемых пластадами. Всем пластидам свойствен ряд общих черт прежде всего они имеют собственный небольшой геном и окружены оболочкой, пред- [c.182]

Хотя точно не известно, чем определяется превращение пропластиды в ту или иную форму пластид, очевидно, что существенную роль в регуляции этого процесса играет ядериый геном. Ядерные мутации могут изменять направление развития пропластид-например, вместо хромопластов будут образовываться хлоропласты или наоборот,-либо блокировать их развитие, и тогда будут получаться различные формы лейкопластов или же незрелые хлоропласты с аномальной пигментацией, которые свойственны многим декоративным растениям. [c.184]

Проведя оценку существующих сортов культур как потенциальных продуцентов биомассы, мы можем улучшать их путем применения новых способов разведения, изучения их фотосин-тетических возможностей и размножения растений нетрадиционными способами. Реализовать эти возможности в будущем поможет использование технологии рекомбинантных ДНК. Для продвижения вперед в этой области нам необходимо 1) разработать методы выявления положительных изменений в фотосинтезе и приспособить сложные лабораторТные тесты для работы в полевых условиях 2) предложить методы усиления генетической изменчивости 3) понять, как организован геном растений и хромосома хлоропласта и как регулируется их работа 4) выявить типы изменений, которые могут быть в них вызваны S) разработать новые способы селекции, направленные на ускорение размножения и генетическую стабилизацию сортов. [c.50]

Эукариоты имеют истинное ядро. Оно содержит преобладающую 4a ib генома эукариотической клетки. Геном в основном представлен набором хромосом, которые в ходе процесса, называемого митозом, удваиваются и распределяются между дочерними клетками. В хромосомах ДНК находится в связи с гистонами. В эукариотической клетке имеются и другие органеллы, содержащие ДНК,-митохондрии и (у растений) хлоропласты, но в этих органеллах находится лишь очень малая часть клеточного генома, которая представлена молекулами ДНК, замкнутыми в кольцо. Рибосомы в эукариотической клетке более крупные (80S), чем у прокариот. [c.11]

При индуцированном мутагенезе мутации но генам или локу-сам, определяющим основные диагностические признаки Т. spel-ta, Т. spaero o um и Т. сошрас1пт, по-видимому, происходят независимо от мутаций так называемых малых генов, генов, контролирующих биохимические признаки и от изменений ДНТ и РНК хлоропластов. [c.118]

РНК-полимеразы митохондрий и хлоропластов имеют, по-видимому, меньшие размеры и отличаются от ядерных ферментов. Безусловно, геном этих органелл намного меньше клеточного генома, и собственным полимеразам нужно транскрибировать только ограниченное число генов следовательно, и транскрипционный контроль у них может быть более простым. Эти ферменты могут быть аналогичны фаговым полимеразам, отвечающим за транскрипцию только определенных единичных генов и не способных отвечать на более сложные сигналы. Ни один из этих ферментов до сих пор не очищен в количествах, достаточных для тестирования в системе in vitro. [c.138]

Универсальная последовательность обнаружена в ядерных генах многих эукариот. Насколько нам известно, она имеется у всех высщих эукариот, поэтому можно предполагать существование общего механизма удаления интронов из РНК. Однако правило СТ-АС не распространяется на интроны митохондрий и хлоропластов, а также на гены дрожжевой тРНК по крайней мере в этих случаях механизмы сплайсинга могут иметь существенные различия (гл. 26). [c.256]

Вопрос о том, какая из родительских органелл является носителем определенного генетического признака, нетривиален. Поскольку известно, что единственная органелла в клетках высших животных, содержащая ДНК,-это митохондрия, то, вероятно, она и служит единственным хранилищем внеядерного генетического материала. Однако у растений и у некоторых одноклеточных эукариот имеются и хлоропласты, и митохондрии. И опять-таки это единственные органеллы, о которых известно, что они содержат ДНК вероятно (хотя и не доказано), гены, кодирующие признаки, подчиняющиеся неменделевскому наследованию, располагаются в одной из этих органелл. Однако может быть не ясно, в какой именно из этих органелл локализован опреде- [c.281]

Данные о происхождении компонентов, необходимых для экспрессии генов в митохондриях дрожжей, приведены в табл. 22.3. В целом аналогичная картина наблюдается в митохондриях других видов организмов и в хлоропластах. В митохондриях дрожжевых клеток можно выделить восемь мРНК, и они транскрибируются с помощью РНК-полимеразы, которая (предположительно) кодируется ядерными генами. Только мРНК, транскрибируемые с митохондриальных генов, могут транслироваться внутри митохондрии, и, с другой стороны, это единственное место в клетке, где эти мРНК могут экспрессироваться. [c.283]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология