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mtDNA replication

Contents of the mtDNA genome:

• mtDNA contains genes for:

• tRNAs

• rRNAs

• cytochrome oxidase, NADH­dehydrogenase, & ATPase

subunits.

• Mitochondria’s genetic information also occurs in the nuclear

DNA:

• DNA polymerase, replication factors

• RNA polymerase, transcription factors

• ribosomal proteins, translation factors, aa­tRNA synthetase

• Additional cytochrome oxidase, NADH, ATPase subunits.

Transcription of the mtDNA genome:

• mRNAs from the mtDNA are synthesized and translated in the

mitochondria.

• Gene products encoded by nuclear genes are transported from

the cytoplasm to the mitochondria.

• Mammalian and other vertebrate mtDNAs are transcribed as a

single large RNA molecule (polycistronic)

• In plants and yeast (mtDNA is much larger):

• Gaps between genes are large

• Introns occur (do not occur in animal mtDNA)

• Transcription is monocistronic

Translation of the mtDNA genome:

• Mitochondria mRNAs do not have a 5’ cap (yeast and

plant mt mRNAs have a leader).

• Specialized mt initiation factors (IFs), elongation

factors (EFs), and release factors (RFs) are used for

translation.

• AUG is the start codon (binds with fMet­tRNA like

bacteria).

• Only plants use the “universal” genetic code. Codes

for mammals, birds, and other organisms differ

slightly.

il C.G. è composto da triplette nucleotidiche. Tre nucleotidi di un mRNA

specificano un aminoacido in un prodotto polipeptidico; ogni codone è quindi

costituito da tre ribonucleotidi.

il C.G. non è sovrapposto. Ogni nucleotide dell’mRNA appartiene soltanto ad

un codone (fanno eccezione rari casi di geni sovrapposti).

il C.G. è privo di interpunziioni. Non ci sono forme di punteggiatura nelle

regioni codificanti: durante la traduzione i codoni sono letti consecutivamente.

il C.G. è degenerato. Tutti gli aminoacidi, eccetto due, sono specificati da più

di un codone.

il C.G. è ordinato. I diversi codoni che specificano per lo stesso aminoacido o

per aminoacidi con proprietà chimiche simili differiscono , di solito, per un

singolo nucleotide.

il C.G. contiene codoni di inizio (AUG) e di termine (UAA; UAG; UGA).

il C.G. è quasi universale. Con pochissime eccezioni (mitocondri dei

mammiferi, dei lieviti e di altri organismi), i codoni hanno lo stesso significato –

specificano per lo stesso aminoacido – in tutti gli organismi viventi, dai virus

alle piante, agli esseri umani.

CODICE MITOCONDRIALE

PIANTE

Mutanti mtDNA: quando una cellula di tipo selvatico produce un mutante

petite, il suo mtDNA può presentare la delezione di un lungo tratto. La

regione di mtDNA che rimane nel petite (D o F) viene amplificata mediante

duplicazioni in tandem, per cui si forma un cromosoma di lunghezza

approssimativamente normale

Useful applications of mtDNA:

• Easy to isolate and PCR (high copy #).

• Most mtDNA is inherited maternally. Can be used to assess

maternal population structure (to the exclusion of male­mediated

gene flow)

• Because it is “haploid” effective population size of mtDNA is

smaller that of a nuclear gene.

• As a result, mtDNA substitutions fix rapidly and typically show

higher levels of polymorphism.

Useful for:

• Maternity analysis

• Phylogenetic systematics

• Population genetics (and conservation genetics)

• Forensics (maternal ID)

DNA dei CLOROPLASTI

Chloroplast genomes (cpDNA):

• Chloroplast organelles are the site of photosynthesis and occur

only in green plants and photosynthetic protists,

• Like mtDNA, chloroplast genome is:

• Circular, double­stranded

• Lacks structural proteins

• %GC content differs

• Chloroplast genome is much larger than animal mtDNA, ~80­600

kb.

• Chloroplast genomes occur in multiple copies and carry non­

coding DNA.

• Complete chloroplast sequences have been determined for

several organisms (tobacco 155,844 bp; rice 134,525 bp).

GENOMA Marchantia polymorpha

121 kb

cpDNA organization:

• Nuclear genome encodes some chloroplast

components, and cpDNA codes the rest, including:

• 2 copies of each chloroplast rRNA (16S, 23S, 4.5s,

5S)

• tRNAs (30 in tobacco and rice)

• 100 highly conserved ORFs (~60 code for proteins

required for transcription, translation, and

photosynthesis).

• Genes are coded on both strands (like mtDNA).

cpDNA of rice

cpDNA translation­ similar to prokaryotes:

• Initiation uses fMet­tRNA.

• Chloroplast specific IFs, EFs, and RFs.

• Universal genetic code.

Rules of non­Mendelian inheritance for mtDNA and

cpDNA:

• Ratios typical of Mendelian segregation do not occur

because meiotic segregation is not involved.

• Reciprocal crosses usually show uniparental

inheritance because zygotes typically receive

cytoplasm only from the mother.

• Mechanisms that degrade paternal mtDNA/cpDNA

exist.

Examples of non­Mendelian inheritance:

• Mutant [poky] possess altered mtDNA cytochrome complements that

Neurospora

lead to slow growth.

• [poky] phenotype is inherited with the cytoplasm.

protoperitheca (sexual mating type)

conidia

(asexual mating type)

Reciprocal crosses of and wild­type

poky Neurospora.

MUTAZIONI DNA

CLOROPLASTI


PAGINE

39

PESO

1.58 MB

AUTORE

Atreyu

PUBBLICATO

+1 anno fa


DESCRIZIONE DISPENSA

Slides didattiche per il corso di Genetica Vegetale all'interno delle quali sono spiegati i seguenti argomenti:
- Il DNA extranucleare;
- Origine dei mitocondri e DNA mitocondriale;
- Il codice mitocondriale nelle piante;
- Il DNA dei cloroplasti e le mutazioni genetiche.


DETTAGLI
Corso di laurea: Corso di laurea in biotecnologie
SSD:
Docente: Poma Anna
Università: L'Aquila - Univaq
A.A.: 2010-2011

I contenuti di questa pagina costituiscono rielaborazioni personali del Publisher Atreyu di informazioni apprese con la frequenza delle lezioni di GENETICA VEGETALE e studio autonomo di eventuali libri di riferimento in preparazione dell'esame finale o della tesi. Non devono intendersi come materiale ufficiale dell'università L'Aquila - Univaq o del prof Poma Anna.

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