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线粒体和质体的遗传系统
大家公认线粒体和质体起源于被有核细胞内吞的细菌。作为这
一过去进化的证明,不同类型的细胞器官都含有它但良已的基因组
和生物合成机制来合成RNA和细胞器蛋白质。线粒体和质体从来不
是随便的制造出来的,而是随着已有的线粒体和质体的生长分化出
现的。平均起来,每一个细胞在每一代必须加倍,然后分配到子细
胞中。即使未分裂的细胞也必须补充作为细胞连续周转一部分的已
退化的细胞成分,或者随着需要的增加产生额外的细胞。细胞生长
和增殖的过程是复杂的,因为线粒体和质体的蛋白质在两个地方编
码:核基因组和在它们自己细胞分离的基因组,
怎样选择胞液中的蛋白质和脂质进人线粒体和叶绿体的问题。
这里我们讨论细胞基因组是怎样保持的和它对细胞生源论的贡献。
线粒体和叶绿体含有完整的遗传体系
线粒体和质体的生物合成需要两个独立的遗传体系。大部分线
粒体和叶绿体中的蛋白质是被专门的在核DNA中的基因编码的。被
胞液中的核糖体合成后这些蛋白质从胞液中进人到细胞内。其他的
细胞蛋白质被细胞DNA编码,在细胞内核糖体合成,利用mRNA的延
长指定它们氨基酸的顺序。在胞液和细胞内蛋白质的运输好像是单
向的,因为还没发现从线粒体和叶绿体运到胞液中的蛋白质。也有
例外发生,当一个细胞要经历细胞凋亡时。蛋白质从线粒体内膜释
放到线粒体外是一个信号通路的一部分,它可以触发细胞程序死亡
。
细胞器DNA的转录、蛋白质合成和DNA复制在基因组
所在的位置进行:在线粒体的矩阵(matrix)中和叶绿体的基质中。
尽管调节这些遗传过程的蛋白质对细胞器来说是独特的,但它们多
数是由核基因组编码的。细胞器的蛋白质合成机器更像是细菌而不
是真核生物。在叶绿体中这种类似更明显。例如,叶绿体的核糖体
无论是结构还是对抗生素(如氯霉素、链稼素、赤霉素、四环素)的
敏感性方面都与大肠杆菌的核糖体很相像。
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