DNA lục lạp

thế=|nhỏ|Hình 1: Sơ đồ cấu tạo siêu hiển vi của lục lạp với DNA của nó (chú thích số 11).1 = Màng ngoài.

2 = Khoang gian màng.

3 = Màng trong.

4 = Chất nền lục lạp (strôma).

5 = Lumen (xoang tilacôit).

6 = Màng tilacôit.

7 = Chồng hạt (grana).

8 = Lamen.

9 = Hạt tinh bột.

10 = Các ribosome của lục lạp.

11 = DNA lục lạp.

12 = Vi giọt chất béo.
DNA lục lạp (DNA lục lạp) là DNA định vị trong lục lạp của tế bào quang hợp. Nói cách khác, lục lạp có phân tử DNA của riêng nó, thì DNA này gọi là DNA lục lạp.

Thuật ngữ này dịch từ tiếng Pháp là DNA chloroplastique, và từ tiếng Anh là Chloroplast DNA được viết tắt là cpDNA. Ở Việt Nam, từ "DNA lục lạp" trong các tài liệu phổ thông được viết tắt là cpDNA,

Như tên gọi của nó, DNA lục lạp nằm ở lục lạp của tất cả các thực vật quang hợp (cây xanh, tảo lục,...), nhưng cũng có ở một số loài động vật có khả năng quang hợp. Trong lục lạp, chúng phân bố ở chất nền (strôma): lơ lửng hoặc neo vào cấu trúc khác (xem hình).

Tổng quan

DNA lục lạp thuộc loại DNA vòng.
DNA lục lạp mang các gen chứa thông tin di truyền mã hoá các sản phẩm thường dùng cho hoạt động quang hợp của lục lạp, cũng như một số hoạt động khác. Tập hợp tất cả các gen này ở lục lạp tạo nên bộ gen lục lạp (chloroplast genome), thường gọi là plastome. Tuy plastome (bộ gen lục lạp) chỉ là một phần nhỏ so với toàn bộ gen trên nhiễm sắc thể của tế bào, nhưng rất quan trọng cho quang hợp và một số các hoạt động khác của tế bào và cơ thể.
DNA lục lạp mang các thông tin mã hoá được kế thừa theo phương thức di truyền ngoài nhiễm sắc thể. và plastome lần đầu tiên được giải trình tự vào năm 1986 nhờ hai nhóm nghiên cứu của Nhật Bản giải trình tự DNA lục lạp của rêu tản và của thuốc lá. Đến nay, các nhà khoa học đã giải trình tự của hàng trăm DNA lục lạp của nhiều loài thực vật khác nhau, chủ yếu là các loài thực vật trên cạn và một số loài tảo lục.

Cấu trúc phân tử
(Họ Cải).]]

Nói chung, một phân tử DNA lục lạp là một phân tử DNA vòng, gồm khoảng 120 đến 170 Mbp (1 bp = một cặp base). Mỗi phân tử vòng này có chu vi ngoài khoảng 30 - 60 micrômet, với khối lượng khoảng 80 - 130 triệu Daltons.
Theo thuyết nội cộng sinh, thì DNA lục lạp ở thực vật quang hợp có tổ tiên xa xưa là plasmit của vi khuẩn lam cổ đại ở biển, xâm nhập vào thực vật thủy sinh cổ đại, cộng sinh với chúng, rồi cây thủy sinh "lên trên cạn" vào kỉ Silur thuộc đại Cổ sinh. Các gen này mã hóa chủ yếu các prôtêin vi ống và các enzym quang hợp ngay trong lục lạp. Giống như sinh vật nhân sơ, các gen ở đây được tổ chức thành các operon, Phục vụ trực tiếp cho quang hợp, trong plastome có các gen mã hoá 28 prôtêin của màng tylacôit (màng lục lạp) và tiểu đơn vị RUBISCO (Ribulose-1,5-diphosphate carboxylase oxygenase) lớn. tương tự như NADH dehydrogenase trong ty thể.
Tuy có nguồn gốc nội cộng sinh, nhưng plastome ở cây xanh có số lượng ít hơn hẳn "tổ tiên" của nó: mỗi plastome hiện có khoảng 60 - 100 gen, trong khi vi khuẩn lam thường có tới hơn 1500 gen. Hiện tượng này được giải thích là phần lớn gen tổ tiên đã sáp nhập vào bộ gen ở nhân trong quá trình chuyển gen nội sinh (endosymbiotic gene transfer) nhiều lần, kéo dài qua nhiều triệu năm tiến hoá. Ở cây trên cạn, khoảng 11 - 14% DNA trong nhân đã được xác minh là có nguồn gốc từ plastome chuyển vào, thậm chí ở chi Arabidopsis có tới 18% - tức là ứng với khoảng 4.500 gen cấu trúc.

Xem thêm

Lục lạp.
DNA vòng.
Di truyền ngoài nhiễm sắc thể.
Danh sách các plastome đã giải trình tự.
DNA ty thể.

Nguồn trích dẫn