DNA Lục Lạp Chức Năng Của Lục Lạp - Tài Liệu Text - 123doc

1. Trang chủ >
2. Khoa Học Tự Nhiên >
3. Sinh học >

DNA lục lạp Chức năng của lục lạp

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.55 MB, 20 trang )

phức hệ LHCI nằm bao quanh lõi PSC cũng liên kết với cả hai dạng chl-a và chl-b. Các protein LHC có cấu trúc trimer đều tìm thấy ở các PSI và PSII

2.2.3 DNA lục lạp

Thực vật có ba loại lục lạp khác nhau tuỳ thuộc vào hợp chất mà chúng có như tinh bột, các sắc tố hoặc các chất béo. Cả ba loại này đều có chứa phân tử DNADNAcp với kích thước thay đổi từ 85 đến 292 kb ở tảo và 120 đến 160 kb ở thực vật bậc cao. Đặc biệt ở một số thực vật như tảo xanh Acetabularia, DNAcp lớn đến2000 kb. Phân tử DNAcp của một số thực vật đã được xác định trình tự nucleotide. Lục lạp thuốc lá Nicotiana tobacum có DNAcp gồm 155.844 bp tương ứng vớikhoảng 150 gen. Số lượng phân tử DNAcp trong mỗi tế bào phụ thuộc vào số lục lạp trong một tế bào và số DNAcp trong mỗi lục lạp. Ví dụ, tế bào tảo đơn bàoChlamydomonas reinhardtii chỉ có một lục lạp chứa khoảng 100 phân tử DNAcp. Số gen phân bố trên DNAcp bao gồm gen mã cho RNAr, RNAt, protein ribosome vàmột số polypeptide tham gia phản ứng quang hợp, hấp thụ năng lượng ánh sáng mặt trời.

2.2.4 Chức năng của lục lạp

Lục lạp là bào quan thực hiện chức năng quang hợp trong tế bào thực vật. Ánh sáng mặt trời ở dạng các quang tử photon được hấp thụ bởi các sắc tố quang hợp, các điện tửđược giải phóng, chuyền qua chuỗi vận chuyển điện tử qua đó ATP được tổng hợp. Lục lạp đóng vai trò vơ cùng quan trọng trong đời sống thực vật vì lục lạp chính là nơi thựchiện q trình quang hợp. Quang hợp là một trong những chức năng sinh học quan trọng bậc nhất của thực vật.Hình 20: Vai trò của lục lạp Hình 21: Sơ đồ quang hợp16Nhờ chlorophyll chứa trong lục lạp mà cây xanh có thể hấp thụ được năng lượng ánh sáng mặt trời ở dạng foton và biến chúng thành năng lượng hoá học trong phân tửATP và được dùng để tổng hợp các chất hữu cơ khác nhau. Nếu như ti thể bằng phương thức oxy photphorin hoá, sử dụng và chuyển hoá năng lượng cótrong các phần tử thức ăn, thì quang hợp là quá trình ngược lại, hấp thụ và chuyển hố năng lượng ánh sáng mặt trời tích vào phân tử thức ăn, vì vậy về phương diện cấu trúc và chức năng thìlục lạp và ti thể về nguyên tắc chung chúng rất giống nhau.Hình 22: Mối liên hệ giữa ti thể và lục lạp về năng lượngQuá trình quang hợp thực hiện trong lục lạp có mấy giai đoạn sau: Hấp thụ năng lượng ánh sáng foton nhờ dàn anten chlorophyll và chuyển chúng qua dãy chuyền điệntử và cuối cùng vào ADP và ADP biến thành ATP nhờ phức hệ ATP – synthetaza quang photphorin hoá, RNAon 1955. Quang phân nước: H2O – 2H++ O2-trong đó proton hydro được chuyển sang hệ thống NADPH Tegawa 1963 và giải phóng oxy O2. Q trình này được gọi là phản ứng Hill. Liên kết CO2của khơng khí với đường có mạch 5 cácbon ribulozo – 1,5 diphotphat hình thành hợp chất 6 cacbonvà phân giải chúng thành 2 phân tử axit 3–photphoglixeric Calvin 1962. Liên kết hydro với axit photphoglixeric qua NADPH và khử axit này thành aldehyt photphoglixeric; cácđường trio này sẽ được trùng hợp để tạo thành các đường hexo đồng hoá CO2và tái sinh ribulo chu trình Calvin. Phản ứng tổng kết của quang hợp là: CO2+ H2O  C6H12O6Giai đoạn 1 và 2 được gọi là giai đoạn sáng và được thực hiện trong cấu trúc màng tilacoid của lục lạp nhờ hệ thống quang hợp I và II. Còn giai đoạn 3 và 4 được gọi là giaiđoạn tối và được thực hiện trong chất nền của lục lạp và không cần đến ánh sáng và nhờ năng lượng từ ATP và NADPH do phản ứng sáng cung cấp. Theo thuyết hố thẩm thấuchemiosmotic thì điện tử được truyền đi tạo nên dòng vận chuyển ion H+qua màng tilacoid nhờ đó tạo nên sự khác biệt về pH và điện thế hoạt động đã xúc tiến quá trình tổnghợp ATP. 2.2.5 Sự hình thành lục lạp trong tế bàoQua các thế hệ tế bào tính liên tục của lục lạp là do lục lạp có khả năng tự sinh sản bằng cách phân chia và người ta cũng đã chứng minh rằng lục lạp được hình thành chỉbằng cách phân chia từ lục lạp có trước. Khả năng tự phân chia của lục lạp là do lục lạp có hệ thống di truyền tự lập riêng có DNA và hệ tổng hợp protein tự lập có chứa riboxomcác loại RNA. Riboxom của lục lạp giống riboxom của Procaryote DNA của lục lạp cúng có cấu tạo giống DNA của Procaryote vi khuẩn lam có cấu trúc vòng, khơng chứa histoncó chiều dài tối đa 150μm với hàm lượng 10-15 - 10-16g. DNA của lục lạp chứa thông tin mã hoá cho một số protein mà lục lạp tự tổng hợp trên riboxom của mình. Còn các proteinkhác do tế bào cung cấp. DNA lục lạp - là nhân tố di truyền ngoài nhiễm sắc thể. Người ta cho rằng trong q trình tiến hố chủng loại, lục lạp được hình thành là kết quả của sựcộng sinh của một số loài vi khuẩn lam trong tế bào. 3.Giả thuyết về sự hình thành ti thể và lục lạp trong tế bào nhân chuẩnTrước đây, có giả thuyết cho rằng, trong q trình tiến hóa của tế bào thì ti thể có nguồn gốc từ sự phân hóa của màng sinh chất ăn sâu vào tế bào chất, vế sau ăn sâuvà phức tạp hóa hệ thống mào và trở thành một bào quan độc lập.Bằng chứng chứng minh giả thuyết là nhiều loại vi khuẩn có cấu trúc mezoxom là một thànhphần của màng sinh chất gấp nếp, ăn sâu vào tế bào chất, có chứa các enzim và các yếu tố tham gia vào quá trình hơ hấp hiếu khí - được coi là hình ảnh của ti thểnguyên thủy.Hiện nay, người ta công nhận giả thuyết cộng sinh về nguồn gốc và chủng loại ti thể. Sự xuất hiện ti thể trong tế bào nhân thực là kết quả của quá trình cộngsinh của dạng vi khuẩn hiếu khí với tế bào. Dẫn chứng được đưa ra ở đây là ti thể có chứa DNA giống với DNA của vi khuẩn, riboxom của ti thể có kích thước và rRNAgiống với của vi khuẩn, cơ chế tổng hợp protein trong ti thể có nhiều đặc điểm giống với vi khuẩn.Tương tự như ở ti thể, khi theo dõi quá trình phát sinh chủng loại người ta quan sát thấy sự phức tạp hóa dần dần trong cấu trúc lục lạp. Ở vi khuẩn, cấu trúc dùng đểhấp thụ và chuyển hóa năng lượng ánh sáng mặt trời là màng sinh chất có chứa sắc tố quang hợp. Ở vi khuẩn lam, hệ thống màng có chức năng quang hợp là màngthylacoid đã được tách khỏi màng bởi một lớp tế bào chất, trong màng này có chứa chlorophyll. Đến tảo lục, tuy đã phân hóa nhưng vẫm có cấu trúc đơn giản, nghĩa làchưa có hệ thống grana. Bắt đầu từ rêu và dương xỉ đã có dạng điển hình của lục lạp thực vật bậc cao.Hiện nay, người ta công nhận giả thuyết cộng sinh về nguồn gốc và chủng loại ti thể, lục lạp. Sự xuất hiện ti thể, lục lạp trong tế bào nhân thực là kết quả củaquá trình cộng sinh của dạng vi khuẩn hiếu khí hoặc vi khuẩn quang hợp với tế bào. Dẫn chứng được đưa ra ở đây là ti thể có chứa DNA giống với DNA của vi khuẩn,riboxom của ti thể có kích thước và rRNA giống với của vi khuẩn, đồng thời cơ chế tổng hợp protein trong ti thể, lục lạp có nhiều đặc điểm giống với vi khuẩn.Hình 23: Con đường tiến hóa hình thành ti thể, lục lạp trong có thể nhân chuẩnHình 24: Mối liên hệ tiến hóa của các nhóm sinh vật trong việc hình thành ti thể và lục lạpIII. Di truyền của các gen trong ti thể và lục lạp Trong tế bào chất cũng có những gen được gọi là gen ngoài nhân hay gen ngoài NSThay gen tế bào chất. Bản chất của các gen này cũng là DNA, có mặt trong ti thể và lục lạp. Lượng DNA trong ti thể và lục lạp ít hơn nhiều sơ với lượng DNA trong NST.Chúng đều là các phân tử xoắn kép, trần, mạch vòng, tương tự DNA của vi khuẩn. Ở nhiều loài thực vật, DNA lục lạp có hàm lượng GC khác biệt với DNA trong nhân vàDNA ti thể, DNA lục lạp lớn hơn DNA ti thể động vật từ 8 đến 9 lần. Số lượng gen trên DNA lục lạp chưa được xác định nhiều, những gen được xác định liên quan trực tiếp vớikiểu hình của lục lạp.Các gen trong ti thể và lục lạp cũng có khả năng bị đột biến: DNA của lục lạp bị đột biến làm mất khả năng sinh diệp lục tạo ra cây bạch tạng ở dạng thể khảm.Năm 1909, C. Correns một trong ba tác giả tái phát hiện các quy luật Mendel, đã phát hiện ra hiện tượng di truyền không tuân theo quy luật Mendel được gọi là ditruyền ngoài nhân hay di truyền qua tế bào chất. Khi ông đem lai hai lồi hoa loa kèn xanh có mầm màu xanh với hoa loa kèn vàng có mầm màu vàng ơng thấy:1.P ♀ Loa kèn xanh x ♂Loa kèn vàng ↓F1Tất cả loa kèn xanh2.P ♀ Loa kèn vàng x ♂ Loa kèn xanh ↓F1Tất cả loa kèn vàngNhư vậy, đặc tính di truyền là tuỳ thuộc vào cây cái, nếu cây loa kèn cái có màu xanh sẽ cho cây lai loa kèn xanh, nếu cây loa kèn cái có màu vàng sẽ cho cây lai loa kènvàng. Điều đó chỉ có thể do nỗn của cây cái quyết định, noãn và hạt phấn cây đực đều chứa bộ thể nhiễm sắc như nhau, nhưng khác nhau ở chỗ nỗn chứa nhiều tế bào chấtcòn hạt phấn thì hầu như khơng có tế bào chất.Đối với các cơ thể sinh sản hữu tính dị giao tử - giao tử đực khác giao tử cái ở chỗ giao tử cái chứa rất nhiều tế bào chất và trong tế bào chất chứa các bào quannhư: ty thể, lục lạp là các bào quan có chứa ADN xem phần trên. ADN bào quan không chỉ khác biệt với ADN thể nhiễm sắc chứa trong nhân ở chỗ là ADN trầndạng vòng mà còn ở chỗ chúng khơng tạo thành cặp tương đồng và như vậy gen khơng có alen, do đó sự di truyền của chúng không tuân theo quy luật phân ly củaMendel.Đối với động vật khi ta dùng lừa cái lai với ngựa đực ta được con lai là con bacđơ, còn dùng lừa đực lai với ngựa cái ta được con lai là con la. Hai con vật lainày rất khác nhau về nhiều tính trạng. Đối với cơ thể dị giao tử di truyền tế bào chất còn được gọi là di truyền theo mẹ.Di truyền tế bào chất được áp dụng rộng rãi trong công tác chọn giống cây trồng, vật nuôi, cũng như trong pháp y và công nghệ di truyền.TÀI LIỆU THAM KHẢO1. PGS.TS Nguyễn Như Hiền, Giáo trình sinh học tế bào, Nxb giáo dục 2. Phạm Thành Hổ, Di truyền học, Nxb giáo dục3. Đỗ Thị Ngọc Liên, giáo trình sinh học màng tế bào, Nxb ĐHQG 4. Nguyễn Thành Đạt, vi sinh vật học,Nxb ĐHSP4.www.prism.gatech.edu7Egh19b1510glycolys.htm 5.micro.magnet.fsu.edu

Xem Thêm

Tài liệu liên quan

• Sinh học tế bào
  • 20
  • 1,861
  • 9

Tải bản đầy đủ (.docx) (20 trang)

Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

(3.96 MB) - Sinh học tế bào-20 (trang) Tải bản đầy đủ ngay ×