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線粒體和質體的遺傳系統
大家公認線粒體和質體起源于被有核細胞內吞的細菌。作為這
一過去進化的證明,不同類型的細胞器官都含有它但良已的基因組
和生物合成機制來合成RNA和細胞器蛋白質。線粒體和質體從來不
是隨便的制造出來的,而是隨著已有的線粒體和質體的生長分化出
現的。平均起來,每一個細胞在每一代必須加倍,然后分配到子細
胞中。即使未分裂的細胞也必須補充作為細胞連續周轉一部分的已
退化的細胞成分,或者隨著需要的增加產生額外的細胞。細胞生長
和增殖的過程是復雜的,因為線粒體和質體的蛋白質在兩個地方編
碼:核基因組和在它們自己細胞分離的基因組,
怎樣選擇胞液中的蛋白質和脂質進人線粒體和葉綠體的問題。
這里我們討論細胞基因組是怎樣保持的和它對細胞生源論的貢獻。
線粒體和葉綠體含有完整的遺傳體系
線粒體和質體的生物合成需要兩個獨立的遺傳體系。大部分線
粒體和葉綠體中的蛋白質是被專門的在核DNA中的基因編碼的。被
胞液中的核糖體合成后這些蛋白質從胞液中進人到細胞內。其他的
細胞蛋白質被細胞DNA編碼,在細胞內核糖體合成,利用mRNA的延
長指定它們氨基酸的順序。在胞液和細胞內蛋白質的運輸好像是單
向的,因為還沒發現從線粒體和葉綠體運到胞液中的蛋白質。也有
例外發生,當一個細胞要經歷細胞凋亡時。蛋白質從線粒體內膜釋
放到線粒體外是一個信號通路的一部分,它可以觸發細胞程序死亡
。
細胞器DNA的轉錄、蛋白質合成和DNA復制在基因組
所在的位置進行:在線粒體的矩陣(matrix)中和葉綠體的基質中。
盡管調節這些遺傳過程的蛋白質對細胞器來說是獨特的,但它們多
數是由核基因組編碼的。細胞器的蛋白質合成機器更像是細菌而不
是真核生物。在葉綠體中這種類似更明顯。例如,葉綠體的核糖體
無論是結構還是對抗生素(如氯霉素、鏈稼素、赤霉素、四環素)的
敏感性方面都與大腸桿菌的核糖體很相像。
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