Plastid Kloroplast DNAsı

Plastid cpDNA boyutları

• 70,000 bp (70 kb) - ~2,000,000 bp (2,000 kb), çoğunlukla 250,000 bp (250 kb)den küçük

• Kara bitkilerinde 120 – 170 kb

70 kb - Epifagus

~2,000 kb (?) - Acetabularia

cpDNAs

boyutları

From Kloppstech, Westhof et al.

Angiosperm’lerde Kloroplast

Kromozomu Organizasyonu

• İnverted tekrarlar (IRa ve IRb) büyük veya

küçük tek kopyalı bölgeler (LSC ve SSC,)

• IR ler daima rRNA (rrn) genleri taşır, fakat

diğer genleri de içerirler

• Her iki iplikte kodlanan ~125 gen bulunmuştur

çoğu üstüste biner

cpDNA Gen İçeriği

2 işlevsel gruptan oluşurlar:

1. Genetik yapı ile ilgili genler (replikasyon,

transkripsiyon,translasyon)

2. Fotosentez ile ilgili genler

Protein yıkımı, karbonhidrat sentezi ve solunum

ile ilgili(klororespirasyon) genler de bulunur.

Gen tayini, veya "Gen-Protein

ilişkileri"

İki temel yaklaşım vardır:

protein ---> DNA

DNA --> protein

Gen nomenklatürü

Bakteri sistemi gibi, küçük harfler ve genelde işlevle ilgili. Çok

alt ünite varsa onlar büyük harflerle açıklanır.

Örnek:

psa genleri fotosistem I için (psaA, psaB, vb.)

psb genleri fotosistem II (psbA, psbB, vb.)

Uymayan örnek:

rbc genleri ribulose-1,5-bisphosphate karboksilaz

(RuBPCase)

- RuBPCase iki alt ünitesi var, büyük ve küçük

- rbcL ve rbcS; rbcL genleri cpDNA’ de , rbcS ise nukleusta

kodlanır.

cpDNA’nın kara bitkileri ve alglerde

karşılaştırması

1. IR bölgesi uzunluğu farklı bitkilerde farklılıklar gösterir.

2. Bazı bitkilerde IR yoktur (örnek Leguminosae).

3. Gen sıralarında değişiklikler vardır.

4. Gen içeriği kara bitkileri ve Chlamydomonas arasında çok az farklılık gösterir.

Yeşil olmayan alglerde Cp Genomu

İlkel kırmızı alglerde (rhodophytes) veya

(chromophytes)’de (Chl a/c-içeren kahverengi

veya altın algler) cp genomu farklılıklar gösterir.

– Daha fazla gen içerir (2x daha fazlası, ~250),

yeşil bitkilerde bu genlerin çoğu nukleustadır.

– Bazen daha büyük halkasl yapılar içeriler.

Dinoflagellat’lar, cp genlerinin çoğu küçük

plazmidler üzerindedir.

Porphyra

Rhodophyte

Ceratium

Dinophysis

“Dinos”

Chrysophytes - Chromophyte

Kloroplast Origini ve Evolüsyon

• Plastid genomu evolüsyon sırasında oldukça

korunmuştur (Nukleus ve mitokondri DNA’sı ile

karşılaştırılırsa).

• Endosimbiyotik birlikler ökaryotik hücreyi

oluşturur. "Endosimbiyotik Hipotez“.

• Cyanobakteri’ye benzeyen organizmalar

kloroplast öncüsüdür.

• Endosimbiyont’larda evolüsyon sırasında ya

kaybolmuş veya nukleusa transfer olmuşlardır.

Plastidlerden nukleusa gentransferi ile ilgli

bilgiler:

1. tufA geni (kloroplast translasyon elongasyon faktörü Tu) çoğu yeşil algde cpDNA’dadır, kara bitkilerinde nukleustadır.

2. rpl22 geni (kloroplast ribosomal protein) legumler hariç

tüm bitkilerde cpDNA’dır. Legumlerde nukleustadır.

Analizler onun daha önceleri nukleusta olduğunu

göstermekredir.

3. infA (translasyon inisiyasyon faktörü 1) Angiospermlerin çoğunda nukleusa transfer olmuştur.

Nukleusa gen transferleri halen sürmektedir.

Filogenetik delilller tüm plastid

genomları için ortak atasal tipi

göstermektedir.

Bazen bazı kloroplastlar sekonder olarak

oluşurlar. Chromophyt’ler, dinoflagellat’lar

ve euglenoid’ler bazen 3 ve bazen 4

kloroplast membranı içerirler: dış, iç ve

kloroplast endoplasmik reticulum.

Ökaryotların endosimbiyoz ile oluştuğu

düşünülmektedir.

Cryptomonad’lar, kalıntı

endosimbiontlardır (ökaryotik kırmızı

algler). Nukleus, Nukleomorph olarak

tanımlanır. 3 küçük kromozom (~600 kb)

ile rRNA genleri ile içerirler.

Residual sitoplazmik ribosomları da

endosimbiont içersinde taşırlar.

http://users.rcn.com/jkimball.ma.ultranet/BiologyPages/E/Endosymbiosis.html

Cryptomonad hücre /konak (mavi) ve endosimbiont

kısımlar (kırmızı)

Keeling, 2004, Am. J. Bot. 9:1481

Primer Endosimbiyozis

Se

co

nd

er

En

do

sim

biy

ozis

Tertisiyer veya Serial Endosimbiyozis

Keeling, 2004, Am. J. Bot. 9:1481

Elysia chlorotica

Aktif kloroplastlı

yeşil alg

(Vaucheria).

Kloroplastlar 8 ay

aktif kalır.

Rumpho, M.E., Summer, E.J. & Manhart, J.R. (2000) Solar-Powered Sea

Slugs. Mollusc/Algal Chloroplast Symbiosis. Plant Physiology, 123: 29-38.

Endosimbiyoz, evolüsyonda önemli

rol oynar.

Kloroplast proteinleri nukleus veya kloroplast

genomunda yapılır.