Генетика
<<  Народные движения в России во 2-й пол. XVIII в Миграции животных 10 класс  >>
Лекция 2 Генетическая система пластид
Лекция 2 Генетическая система пластид
Как формируются ткани растений, содержащие хлоропласты
Как формируются ткани растений, содержащие хлоропласты
Формирование и взаимопревращение пластид
Формирование и взаимопревращение пластид
Пропластида
Пропластида
Предыстория…
Предыстория…
История обнаружения ДНК в пластидах Исследование изолированных пластид
История обнаружения ДНК в пластидах Исследование изолированных пластид
Гистохимия 1951-1956
Гистохимия 1951-1956
1957 г Электронная микроскопия Рут Сэджер у хламидомонады увидела
1957 г Электронная микроскопия Рут Сэджер у хламидомонады увидела
1958 г. Авторадиография – показано включение в пластиды Н3-тимидина
1958 г. Авторадиография – показано включение в пластиды Н3-тимидина
1961 г. Рис и Плаут обнаружили в хлоропластах хламидомонады фибриллы
1961 г. Рис и Плаут обнаружили в хлоропластах хламидомонады фибриллы
Нуклеоиды хлоропластов – пластидные «ядра»
Нуклеоиды хлоропластов – пластидные «ядра»
По крайней мере у некоторых низших водорослей ДНК образует нуклеоиды с
По крайней мере у некоторых низших водорослей ДНК образует нуклеоиды с
Особенности организации растительных нуклеоидов (часть 1)
Особенности организации растительных нуклеоидов (часть 1)
Кольцевые нуклеоиды пластид одноклеточной водоросли Heterosigma
Кольцевые нуклеоиды пластид одноклеточной водоросли Heterosigma
Особенности организации растительных нуклеоидов (часть 2)
Особенности организации растительных нуклеоидов (часть 2)
(A) Линейная молекула хпДНК
(A) Линейная молекула хпДНК
Каковы молекулы
Каковы молекулы
Максимальные уровни хлоропластной ДНК в листьях на свету
Максимальные уровни хлоропластной ДНК в листьях на свету
Сравнение пластомов некоторых высших растений, для которых установлена
Сравнение пластомов некоторых высших растений, для которых установлена
Вариации размеров однокопийных районов и инвертированных повторов
Вариации размеров однокопийных районов и инвертированных повторов
1976 г. – первая физическая карта хлоропластного генома кукурузы
1976 г. – первая физическая карта хлоропластного генома кукурузы
Генетическая карта пластидной ДНК табака -1986 год
Генетическая карта пластидной ДНК табака -1986 год
Пластидная ДНК сосны
Пластидная ДНК сосны
Пластидная ДНК Chlamydomonas
Пластидная ДНК Chlamydomonas
Пластидный геном водоросли Nephroselmis olivacea содержит больше всего
Пластидный геном водоросли Nephroselmis olivacea содержит больше всего
Перечень известных генов некоторых секвенированных геномов
Перечень известных генов некоторых секвенированных геномов
30S субъединица (12 генов из 24 – в пластидной ДНК) rps2 rps3 rps4
30S субъединица (12 генов из 24 – в пластидной ДНК) rps2 rps3 rps4
За 20 лет (1986-2006) полностью секвенировано 58 пластидных геномов:
За 20 лет (1986-2006) полностью секвенировано 58 пластидных геномов:
Генетическая компетентность пластид разных систематических групп
Генетическая компетентность пластид разных систематических групп
РНК-полимераза пластид кодируется четырьмя генами rpo
РНК-полимераза пластид кодируется четырьмя генами rpo
Ядерный rbcS
Ядерный rbcS
Итак, за 50 лет: построены полные карты нуклеотидных
Итак, за 50 лет: построены полные карты нуклеотидных

Презентация на тему: «Как могут меняться размеры растений». Автор: UnNuclear. Файл: «Как могут меняться размеры растений.ppt». Размер zip-архива: 1271 КБ.

Как могут меняться размеры растений

содержание презентации «Как могут меняться размеры растений.ppt»
СлайдТекст
1 Лекция 2 Генетическая система пластид

Лекция 2 Генетическая система пластид

Методы обнаружения ДНК в пластидах (краткая история)

Параметры пластидной ДНК. Нуклеоиды – пластидные ядра

Первичная структура ДНК пластид

Генетическая компетентность пластид

2 Как формируются ткани растений, содержащие хлоропласты

Как формируются ткани растений, содержащие хлоропласты

Клетка меристемы ( 15?m )

Клетка мезофилла (65 ?m)

Превращение меристематической клетки ячменя с 10 пропластидами диаметром 1 ?m в мезофильную клетку листа с 65 хлоропластами диаметром 6-8 ?m

3 Формирование и взаимопревращение пластид

Формирование и взаимопревращение пластид

Лейкопласт

Хромопласт

Хлоропласт

Пропластида

4 Пропластида

Пропластида

Этиопласт

Лейкопласт Хлоропласт Хромопласт запасание фотосинтез окрашивание

Алейропласт Амилопласт Элайопласт

5 Предыстория…

Предыстория…

В конце 18 века итальянец Компаретти: «пластиды – гранулы растительной клетки». 1846 год Нэгели наблюдал деление пластид у водоросли нителла 1858 г. Трекул первый зарисовал пластиды Термин пластиды появился в конце 19 века

6 История обнаружения ДНК в пластидах Исследование изолированных пластид

История обнаружения ДНК в пластидах Исследование изолированных пластид

1938 – осаждение хлоропластов из листьев шпината, выделено вещество нуклеопротеиновой природы . Начало 50-х годов: в этой фракции были найдены азотистые основания ДНК и РНК в хлоропластах – 0.1-0.2% от сухого веса пластид

7 Гистохимия 1951-1956

Гистохимия 1951-1956

РНК была обнаружена при окраске пиронином в хромопластах моркови и при окраске азуром в этиопластах кукурузы Окраска на ДНК по Фельгену не всегда давала положительный результат Таким образом, гистохимически ДНК не всегда обнаруживалась, что привело к поиску других, более чувствительных методов

Красители: пиронин, метиловый зеленый, азур, краситель Фельгена

8 1957 г Электронная микроскопия Рут Сэджер у хламидомонады увидела

1957 г Электронная микроскопия Рут Сэджер у хламидомонады увидела

рибосомоподобные частицы диаметром 100-150 А, позднее они были найдены в хлоропластах высших растений и у других водорослей При предварительной обработке РНКазой частицы не выявлялись

9 1958 г. Авторадиография – показано включение в пластиды Н3-тимидина

1958 г. Авторадиография – показано включение в пластиды Н3-тимидина

(водоросли Acetabularia), через несколько лет включение Н3- тимидина - в пластиды табака Тритий включается только в пластиды из молодых листьев

1961г. - Совместное применение ЭМ и АВТР (меченые основания) помогло показать синтез ДНК в пропластидах папоротника, а также синтез ДНК+РНК в этиопластах кукурузы

10 1961 г. Рис и Плаут обнаружили в хлоропластах хламидомонады фибриллы

1961 г. Рис и Плаут обнаружили в хлоропластах хламидомонады фибриллы

диаметром 25-30А, исчезавшие при обработке ДНКазой и удивительно напоминавшие бактериальную хромосому. Подобные нити были найдены позднее и у других растений (1962) Электронная микроскопия привела к обнаружению в пластидах ДНК в виде фибрилл и РНК в виде рибосомоподобных гранул

11 Нуклеоиды хлоропластов – пластидные «ядра»

Нуклеоиды хлоропластов – пластидные «ядра»

Dapi-окраска

Cyanidioschyzon merolae – красная водоросль

Фазово-контрастные изображения

Целые клетки

Blue indicates DNA and red indicates the chlorophyll autofluorescence on the thylakoid. cpn, chloroplast nucleoids; mtn, mitochondrial nucleoids; n, nuclei. Bar in (F) = 3 µm for (A) to (F).

Изолированные пластиды

Субфракция хп-нуклеоидов

12 По крайней мере у некоторых низших водорослей ДНК образует нуклеоиды с

По крайней мере у некоторых низших водорослей ДНК образует нуклеоиды с

помощью гистоноподобных белков

Одна и та же клетка

Флуоресцентная иммунолокализация белка HC в нуклеоидах пластид

Dapi-окраска

У

13 Особенности организации растительных нуклеоидов (часть 1)

Особенности организации растительных нуклеоидов (часть 1)

1. Нуклеоиды – это несколько копий пластидной ДНК, плотно упакованных в большие нуклеопротеиновые частицы 2. Нуклеоиды можно видеть во флуоресцентном микроскопе после окрашивания тканей ДНК-интеркалирующими флуоресцентными красителями, например DAPI (4,6-diamidino-2-phenylindole) 3.Число, форма и размеры нуклеоидов варьируют в зависимости от вида: - число нуклеоидов в клетке обычно 5-10 (может быть от 1 до 100) - у водорослей и высших растений описано 5 вариантов формы нуклеодиов – от сферической до кольцеобразной; 4. Количество пластомных копий на нуклеоид зависит от вида растений и от стадии дифференцировки пластид: - пропластиды часто содержат только один нуклеоид; - зрелые пластиды могут содержать более 10-12 нуклеоидов; 5. Нуклеоид и, вероятнее всего, каждая отдельная ДНК-копия, связаны с мембранами пластид: с тилакоидной мембраной и с внутренней мембраной пластиды;

14 Кольцевые нуклеоиды пластид одноклеточной водоросли Heterosigma

Кольцевые нуклеоиды пластид одноклеточной водоросли Heterosigma

akashiwo

Токсическая водоросль, распространена повсеместно в прибрежной зоне

15 Особенности организации растительных нуклеоидов (часть 2)

Особенности организации растительных нуклеоидов (часть 2)

6. Изолированные нуклеоиды сохраняют транскрипционную активность in vitro: это свидетельствует о том, что транскрипционный аппарат тесно связан с ДНК пластид; 7. Совершенно неясно, как контролируется число геномных копий, которые «упаковываются» в один нуклеоид; 8. Обнаружено несколько ДНК-связывающих нуклеоидных белков, самый изученный Н1р - гистоноподобный 9. Число нуклеоидов на клетку определяется ядерными генами; признак может мутировать

В норме у Chlamydomonas ~ 7 нуклеоидов Получены мутанты c резко увеличенным или уменьшенным числом нуклеоидов:

14-23 нуклеоидов

1 нуклеоид мутант MOC

16 (A) Линейная молекула хпДНК

(A) Линейная молекула хпДНК

(B) Два мономера хпДНК – линейный и кольцевой (C) Димер хпДНК (180 µm). (D) Линейные молекулы хпДНК

Хлоропластная ДНК хламидомонады

17 Каковы молекулы

Каковы молекулы

Хлоропластные ДНК чаще всего - кольцевые (эвглена, 1971). Длина кольца – от 36 до 62 микрон Длина кольца постоянна для каждого вида растений, обычно 44-46 мкм. Обнаруживаются также линейные молекулы, димеры, сцепленные димеры У табака и арабидопсиса обнаружены мультимеры: 6-10 геномных копий

Сколько их в клетке ? Копий пластидной ДНК на органеллу 20-1000 Пластид в клетке несколько сот Число пластидных геномов на клетку – от 2000 до 50000 В хромопластах геномных копий намного меньше В онтогенезе число пластидных ДНК копий может меняться в 10-30 раз .

18 Максимальные уровни хлоропластной ДНК в листьях на свету

Максимальные уровни хлоропластной ДНК в листьях на свету

19 Сравнение пластомов некоторых высших растений, для которых установлена

Сравнение пластомов некоторых высших растений, для которых установлена

полная нуклеотидная последовательность

Растение-паразит (не фотосинтезирует)

LSC

IR

19799

22735

Epifagus

virginiana

70028 п.Н.

SSC

4759

IR

22735

20 Вариации размеров однокопийных районов и инвертированных повторов

Вариации размеров однокопийных районов и инвертированных повторов

хлоропластных ДНК покрытосеменных: Pelargonium hortorum, Spinacia oleracea, Coriandrum sativum

Кориандр

21 1976 г. – первая физическая карта хлоропластного генома кукурузы

1976 г. – первая физическая карта хлоропластного генома кукурузы

Физическая карта дает представление о размере генома и потенциальной кодирующей способности, но не о конкретных генах

22 Генетическая карта пластидной ДНК табака -1986 год

Генетическая карта пластидной ДНК табака -1986 год

Хлоропластная ДНК

23 Пластидная ДНК сосны

Пластидная ДНК сосны

24 Пластидная ДНК Chlamydomonas

Пластидная ДНК Chlamydomonas

Кольцо показывает гены и ORFs неизвестной функции. Наружное кольцо – гены с известной или предполагаемой функцией

25 Пластидный геном водоросли Nephroselmis olivacea содержит больше всего

Пластидный геном водоросли Nephroselmis olivacea содержит больше всего

генов – 127

7 генов хп ДНКNephroselmis есть только у этой водоросли: это РНК компонент РНКазы P (rnpB), ген trnS(cga), 5 белок-кодирующих генов

Из них

Гены ycf81 и ftsi раньше обнаруживались только у бактерий

26 Перечень известных генов некоторых секвенированных геномов

Перечень известных генов некоторых секвенированных геномов

27 30S субъединица (12 генов из 24 – в пластидной ДНК) rps2 rps3 rps4

30S субъединица (12 генов из 24 – в пластидной ДНК) rps2 rps3 rps4

rps7 rps8 rps11 rps12i rps14 rps15 rps16i rps18 rps19 50S субъединица (9 генов из 34 – в пластидной ДНК) rpl2I rpl14 rpl16i rpl20 rpl21 rpl22 rpl23 rpl32 rpl33 rpl36

Гены белков рибосом пластид

!

Гены рибосомальных белков пластид собраны в опероны

12 генов пластид собраны в самый большой хлоропластный кластер ctl23

Только немногие пластидные гены транскрибируются моноцистронно (например, psba, rbcL), все остальные по полицистронному типу (как у прокариот)

28 За 20 лет (1986-2006) полностью секвенировано 58 пластидных геномов:

За 20 лет (1986-2006) полностью секвенировано 58 пластидных геномов:

40 – семенных растений 5 – зеленых водорослей 4 - красных водорослей 9 – других организмов (водоросли, токсоплазмы и пр.)

29 Генетическая компетентность пластид разных систематических групп

Генетическая компетентность пластид разных систематических групп

Вид

тРНК гены: 25-35 (17)

рРНК гены: 3-5

Белок-кодирующие гены: 21-133

11

65

Обший размер генома, т.п.н.

ТРНК гены

РРНК гены

Белок- кодирующие гены

Неизвест- ные ORFs

Marchantia polymorpha (1986)

121.024

32

4

55

30

Nicotiana tabacum (1986)

155.844 155.939

30 30

4 5

55 78

30 6

Oryza sativa (1989)

134.525

30 + 3 псевд

4

56

35

Zea mays (1995)

140.387

30

4

70

Epifagus virginiana (1992)

70.028

17 + 5 псевд

4

21

Pinus thunbergii 1994

119.707

32

4

62

Euglena gracilis (1993)

143.170

27

3

51

Более 10

Porphyra purpurea (1995)

191.028

35

3

133

Cyanophora paradoxa (1995)

135.599

33

3

192

192

Odontella sinensis (1995)

119.704

25

3

174

174

30 РНК-полимераза пластид кодируется четырьмя генами rpo

РНК-полимераза пластид кодируется четырьмя генами rpo

Гены rpo E.coli гибридизуются с ДНК пластид, что помогло обнаружить и локализовать rpo гены в хпДНК

РНК-полимераза

E. Сoli

Хлоропласт

N и С- части ?'-субъединицы кодируются разными генами

4 субъединицы а2??'

5 субъединиц а2??'?''

rpoA rpoB rpoC1 rpoC2

rpoA rpoB rpoC

31 Ядерный rbcS

Ядерный rbcS

Хлоропластный rbcL

Гены мембран тилакоидов: гены ФС1; (5 генов psa) гены ФС2; (12 генов psb). ген psbА один из наиболее изученных, так как связывается с атразином и др. гербицидами. цитохромный комплекс b/f (5 из 7 кодируются хп геномом) ATФ-синтаза (два комплекса, 5 и 4 субъединицы; хп геном кодирует по 3 субъединицы каждого комплекса).

Гены NADH- дегидрогеназы Выявлены участки, кодирующие посл-ти, гомологичные белкам дыхат. цепи митохондрий. Эти гены активно транскрибируются, но роль их в хп пока неясна. У хп водорослей эти гены не найдены!

РДФК (RBC) - основной белок стромы хлоропластов состоит из одинаковых 8 больших и 8 малых субъединиц. Белок кодируется двумя геномами:

У бурых и красных водорослей оба гена кодируются пластидной ДНК

SS – малая субъединица 12-15 kd

LS – большая субъединица 50-55 kd

32 Итак, за 50 лет: построены полные карты нуклеотидных

Итак, за 50 лет: построены полные карты нуклеотидных

последовательностей хлоропластной ДНК для 88 разных в систематическом отношении групп растений ( год назад – 58!) идентифицировано на этих картах множество генов, относящихся к разным функциональным группам; выяснены особенности группировки этих генов в кластеры.

«Как могут меняться размеры растений»
http://900igr.net/prezentacija/biologija/kak-mogut-menjatsja-razmery-rastenij-199427.html
cсылка на страницу
Урок

Биология

136 тем
Слайды
900igr.net > Презентации по биологии > Генетика > Как могут меняться размеры растений