叶绿体基因组的结构Ct-DNA

叶绿体DNA (cpDNA) 的分子特点

• 裸露的环状双螺旋分子
• 多拷贝
• 单细胞藻类中 GC含量与ct-DNA浮力密度 较核DNA小，高等植物差异不明显。
• [ ] 通常一个叶绿体中可含有一个至几十个叶绿体DNA（ chloroplastDNA， ctDNA or cpDNA） 分子。叶绿体基因组的碱基序列中不含有5′ 甲基胞嘧啶，这一特点可作为鉴定叶绿体ctDNA提纯程度的指标。
• 大多数植物的叶绿体基因组有一个共同的特征：

叶绿体遗传系统与核遗传系统的关系

叶绿体基因组有其自主复制的遗传特性，但同时还需要核遗传系统提供的编码信息 —— 半自主性细胞器。

叶绿体蛋白质的合成可以分为3类：

• 由叶绿体DNA编码
• 由核DNA编码
• 由核DNA与叶绿体DNA共同控制的

叶绿体DNA的几种基本类型

结构上依其重复序列的特点分为：

• Ⅰ型：不存在反向重复 如松科、豆科的叶绿体基因组
• Ⅱ型：含有大反向重复（5－76Kb），把叶绿体基因组分割为大单拷贝区（LSC）和小单拷贝区（SSC），大部分陆生植物和藻类叶绿体基因组属此类。
• Ⅲ型：含有多个串联重复和散布重复，例如伞藻、纤细裸藻等

叶绿体基因组的物理图谱

利用限制性内切酶识别位点作图和整个核苷酸序列分析，表明植物叶绿体基因组DNA含有几乎近于完全相同的叶绿体基因。现以地钱（Liverwort）为例说明。

陆生植物叶绿体基因组一般含有110～120个基因，可分为三大类基因：

①有关叶绿体遗传系统的基因，编码rRNA、 tRNA、核糖体蛋白、起始因子等

②编码光合系统的基因，主要涉及叶绿体功能的基因；

③第三类涉及氨基酸、脂质、色素生物合成的基因等。

其中蛋白质编码基因70～88个，tRNA基因30～32个，rRNA基因4个。4种核糖体rRNA基因以16S、23S、4.5S和5S的次序反向排列在两个重复区中。此外，叶绿体基因组还编码约20个叶绿体核糖体蛋白质、叶绿体RNA聚合酶的几个亚基、光合系统Ⅰ和Ⅱ部分中的几个蛋白质、ATP酶的亚基、在电子传递链中酶复合物的部分成分、核酮糖-1，5-二磷酸羧化酶（RuBP羧化酶）的大亚基。在叶绿体DNA分子上约有30个tRNA基因，其中4个在反向重复区段，有两个插在16S rRNA和23S rRNA之间；其他则分散在整个基因组中。有关数据见叶绿体基因组数据库：ChloroplastDB （http://chloroplast.cbio.psu.edu/）