水稻基因组中的tRNA和rRNA基因

植物细胞核DNA、叶绿体DNA和线粒体DNA的比较

近年来，随着基因克隆和DNA序列分析技术的发展，叶绿体DNA和线粒体DNA

的研究有了长足的进步。植物一般都有三套遗传信息指导它的整个生命活动，即

核染色体DNA(nDNA)、叶绿体DNA(cpDNA)和线粒体DNA(mtDNA)，它们在

组织结构、遗传方式、表达调控等方面互有差别，又协同作用共同控制着植物的生长和发育。

1 组织结构

植物细胞的大部分DNA是在核内，并与组蛋白稳定结合组成染色体，控制着大

部分性状，起着主导作用。高等植物nDNA含量大约在0.5～200pg之间，不同

植物相差很大。植物nDNA中很大比例的胞嘧啶由5-甲基胞嘧啶取代，有40%～90%是由重复的DNA组成。植物的大多数nDNA的浮力密度在1.69～1.71g/cm3范围内，G+C的含量为30%～51%左右。

在高等植物中，cpDNA一般以共价、闭合、环形双链(cccDNA)的形式存在，是

多拷贝的。cpDNA比nDNA和mtDNA有较强的保守性，其大小在各种植物中

相近，一般在120～190kb之间。它与nDNA不同，分子较小，不含有5-甲基胞

嘧啶，而且不与组蛋白结合成复合体，是裸露的，容易复性，存在为数极少的重

复顺序，与原核生物的DNA类似。cpDNA的浮力密度约为1.697g/cm3，G+C的

含量为36%～40%。cpDNA在结构上最突出的特点是有一对22kb的反向重复顺

序(inverted repeat sequence)，将环形的cpDNA分割成大单拷贝区和小单拷贝区。

植物mtDNA较大，大小范围为200～2500kb，其复杂性远大于其它生物，在同

一科植物中(如葫芦科)基因组大小差异可达7～8倍。植物mtDNA通常呈环状，

是双链的。植物mtDNA的浮力密度约1.706g/cm3，这相当于大约47%的G+C。

大多数植物mtDNA具有多基因组结构，由一个主基因组和通过重组由它衍生的一系列大小不同的分子组成。 2 遗传方式

线粒体DNA的转录与翻译控制研究

线粒体是细胞内的一个独立粒子，它在细胞内负责获得细胞需要的能量，为细胞提供ATP分子。线粒体是细胞发生动态变化的重要部分，也是细胞内能量代谢通路的核心。线粒体DNA（mtDNA）是线粒体内的一个圆形质粒，它是自发生命以来人类至今所有物种共有的，其结构和功能与细胞核DNA不同。线粒体内的基因转录和翻译起到了控制细胞内环节的重要作用。现在我将就线粒体DNA的转录与翻译控制研究进行详细的论述。

一、线粒体基因组

线粒体基因组是目前已确认的有细胞质遗传作用的最重要的基因库，它由一组DNA分子组成。线粒体基因组是一种圆形分子，其中包含了具有遗传信息的一些基因。这些基因编码了一些不同种类的RNA和蛋白质，在细胞里发挥着重要的生物学功能。线粒体基因组的总长度为16086个碱基对（bp），含有37个基因，其中13个是编码蛋白质的基因，22个是编码tRNA的基因，以及2个是编码rRNA的基因。

二、线粒体基因组的转录

线粒体基因组转录是指在线粒体内将DNA中的信息转换为RNA过程。线粒体基因组中的转录是通过一个类似于细胞核中的RNA聚合酶来完成的，称为mtRNA聚合酶。mtRNA聚合酶是由线粒体DNA和蛋白质组成的一个复合物。其中的蛋白质能够影响mtRNA聚合酶的活性，并能够调节mtRNA聚合酶与DNA之间的相互作用。线粒体DNA上的核心区域编码了mtRNA聚合酶所需的一小部分转录因子和调节因子，这些因子能够参与转录过程。

线粒体的转录与细胞核内的转录原理是相似的，都需要一个转录的起始子和终止子来控制线粒体RNA基因的表达。线粒体RNA基因的起始子通常是在ATP酶和tRNA基因之间。转录自起始子的mtRNA在达到一定长度时可具有不同的起始对和终止对。这种通过改变起始对和终止对位置选择性转录产生的策略是神经鞘质性（neurosporal）真菌的典型特征。

三、线粒体基因组的翻译

一，基本概念

1．C值矛盾(C value paradox)

C值：某生物单倍体基因组DNA的总量。C值大小往往与种系进化的复杂性不一致的现象，即基因组大小与遗传复性之间没有必然的联系，某些较低等的生物C值却很大。

生物进化程度高低与C 值不成明显相关（非线性）

亲缘关系相近的生物C值相差较大。

2．内含子（intron）：结构基因中可转录但在mRNA成熟之前又被剪切的核苷酸区段，即DNA与成熟mRNA中的非对应区段，结构基因在DNA中的氨基酸非编码区间隔基因中的间隔区。

3．外显子（Exon）：DNA上与成熟mRNA对应的核苷酸区段，结构基因在DNA中氨基酸编码区。

4．冈崎片段：DNA复制不连续合成链中形成的短DNA片段。

5．操纵子：操纵子是由在功能上彼此相关的几个结构基因和控制区构成。后者包括启动子和操纵基因操纵子只在原核生物中存在，操纵基因受调节基因产物的控制。

6．RNAi（RNA干涉/扰）

通过双链RNA（dsRNA）介导特异性降解靶mRNA，使同源的靶基因发生沉默，即序列特异性转录基因沉默（PTGS），从而诱使细胞表现出特异基因缺失的表型。RNA现象普遍存在于从真菌到植物，从无脊椎动物到哺乳动物的各种生物中。

7.无义突变

DNA的突变引起mRNA中密码子改变为一种终止密码，蛋白质合成提前终止，产生不完整的，无正常活性肽链。

8.同义突变

密码子的第三个碱基突变，不改变编码氨基酸（沉默突变）

9.错义突变

DNA的突变引起mRNA中密码子改变为编码另一种氨基酸的密码。

密码子的第一，二为碱基改变导致对应的氨基酸改变。

10.DNA半保留复制

DNA在复制过程中，每条链分别作为模板合成新链，产生互补的两条链，这样新形成的两个DNA分子与原来的DNA分子的碱基顺序完全一样。因此，每个子代分子的一条链来自亲代DNA，另一条链则是新合成的，这种复制方式呗称为DNA的半保留复制。

判断题

⼀、1、在⼀个混杂的群体中，表现型相同的个体，基因型也⼀定相同。（ F ）

2、根椐分离规律，杂种相对遗传因⼦发⽣分离，纯种的遗传因⼦不分离。（ F ）

3、常染⾊质着⾊较浅，呈松散状，分布在靠近核的中⼼部分，是遗传的惰性部位。（F）

4、在不同的杜鹃花中，体细胞的染⾊体数分别为26, 39，52，78，104，156，说明杜鹃花的染⾊体基数是13。（T ）

5、镰⼑型细胞贫⾎病是由于⾎红蛋⽩分⼦中的β链发⽣突变所致，这种突变属于移码突变。（ F ）

6、真核类基因的编码顺序由若⼲⾮编码区域隔开，使阅读框不连续，这种基因称为断裂基因，或者说真核类基因的外显⼦被不能表达的内含⼦⼀⼀隔开，这样的基因称为断裂基因。（ T ）7、三体的遗传表现与⼆倍体不同，当⼀个显性三体（AAa）与隐性⼆倍体（aa）进⾏则交，后代的显性个体与隐性个体的分离⽐为5：1。（ F ）8、同⼀基因在同种不同个体中可以向不同的⽅向突变，产⽣⼀个以上的等位基因。因此，每个基因突变⽅向是漫⽆边际的。（ F ）

⼆、1、在细胞分裂将结束时，核内出现⼀个到⼏个核仁，核仁总是出现在次缢痕处，所以次缢痕⼜叫核仁形成区，所有的次缢痕都可叫核仁形成区。（ F ）2、减数分裂中，染⾊体数⽬减半发⽣在后期Ι，如果从DNA含量上看，达到单倍化的程度发⽣在后期Ⅱ。（T ）

3、马铃薯的2n=48，是个四倍体，曾获得马铃薯的单倍体，经细胞学检查，发现该单倍体在减数分裂时形成12个⼆价体，可知马铃薯是个同源四倍体。（ T ）4、同⼀基因在同种不同个体中可以向不同的⽅向突变，产⽣⼀个以上的等位基因。因此，每个基因突变⽅向是漫⽆边际的。（F ）5、在遗传学上充分研究的⽣物中，连锁群的数⽬总是与它的体细胞的染⾊体数⽬相同的。（ F ）

6、⽟⽶从雌雄同株转变为雌雄异株，是基因突变的结果。（ T ）

7、果蝇属XY型性决定的⽣物，但它的雌雄性别通常取决于X染⾊体数与常染⾊体组数的⽐值即性指数（ T ）