تمام سلولهای گیاهی حاوی سه نوع ژنوم می‌باشند كه در هستة سلول، میتوكندری و پلاستیدها وجود دارند بزرگترین و مهمترین ژنوم، در داخل هستة سلول جای گرفته است ژنوم هستة گیاهان از نظر ساختمانی شباهت زیادی به سایر ژنوم‌های یوكاریوت‌ها دارد و دارای ساختمانهای متفاوتی می‌باشد

ساختمان ژنوم در سلولهای گیاهی

ساختمان ژنوم در سلولهای گیاهی

تمام سلولهای گیاهی حاوی سه نوع ژنوم می‌باشند كه در هستة سلول، میتوكندری و پلاستیدها وجود دارند. بزرگترین و مهمترین ژنوم، در داخل هستة سلول جای گرفته است. ژنوم هستة گیاهان از نظر ساختمانی شباهت زیادی به سایر ژنوم‌های یوكاریوت‌ها دارد و دارای ساختمانهای متفاوتی می‌باشد.

این تفاوت ساختمانی از ساختمان مارپیچی نوع دوم DNA گرفته تا ساختمان خوشه‌ای را شامل می‌گردد. اشكال متفاوت ساختمانی DNA از ساختمان خوشه‌ای كروموزوم متافاز تا ساختمان مارپیچی در شكل شماره 1 نمایش داده شده است. باید به این نكته توجه كرد كه كروموزومها در حالت متافاز از نظر تولید مولكول RNA غیرفعال هستند، زیرا در حالتی كه كروموزوم متراكم باشد RNA پلیمرازها نمی تواند به نقاط آغاز كنندة بیوسنتز RNA در مولكول DNA دسترسی پیدا كنند.

كروموزوم هایی كه در فعالیت نسخه‌برداری می‌توانند شركت كنند نسبت به كروموزوم‌های متافاز از ساختمان بازتری برخوردارند.

 

تولید پروتئین در سلولهای گیاهی

وجود سه نوع ژنوم متفاوت در سلول گیاهان، موجب ایجاد سه جایگاه بیوسنتز پروتئین در سلول گیاهی می شود كه عبارتند از سیتوپلاسم، میتوكندری و كلروپلاست. پروتئین های نشأت یافته از هسته در سیتوپلاسم ترجمه می شوند، راهكار این عمل شبیه سلول های جانوری است با عنایت به اینكه میتوكندری و كلروپلاست احتمالاً از سلولهای پروكاریوت ناشی شده‌اند سنتز پروتئین در این سلول‌ها، شبیه سلول‌های پریكاریوت است. RNA پیامبر برای پروتئین‌هایی كه از هستة سلول ناشی می شوند به كمك ریبوزوم هایی كه در سیتوپلاسم وجود دارند، ترجمه می شوند. اندازة كلی ریبوزوم‌ها بین s80-87 می باشد. واحد فرعی بزرگ s60 حاوی نمونه‌های rRNA ، از s25 ، s8/5 و s5 تشكیل شده است و حاوی 49 نوع پروتئین متفاوت می‌باشد. واحد كوچك از نظر اندازه، s40 است كه حاوی rRNA ، s18 و 33 نوع پروتئین است.

الف) مرحلة شروع بیوسنتز پروتئین : ترجمه در همة موجودات زنده می‌تواند به سه مرحلة مشخص تقسیم گردد كه شامل آغاز، طویل شدن و آزاد شدن می‌باشد. یك اختلاف مهم بین سنتز پروتئین در سلول حیوانی و گیاهی، مرحله آغاز است. در سلول‌های حیوانی، یك سری پیچیده‌ی از عوامل در آغاز ترجمه (eIFs) دخالت دارند. در سیتوپلاسم سلول تعداد متنوعی ریبوزوم وجود دارد كه همیشه در سنتز پروتئین دخالتی ندارند. واحدهای فرعی s40 و s60 كه به صورت جداگانه غیرفعال هستند به كمك eIF-3 كه به واحد فرعی s40 پیوند می یابد، متصل می گردند. مطالعاتی كه در نحوة بیوسنتز پروتئین در اشریشیاكلی انجام گرفته، نشان می‌دهد كه تقریباً 50% آنها با اسید آمینة متیونین (Met) شروع می شوند. در حقیقت tRNA كه ترجمه را شروع می‌كند، شكل ویژه‌ای از Met-tRNA^Met می‌باشد كه از طرف N فرمیله شده است. به علت اینكه باقیماندة              –N فرمیل متیونین (fMet) حاوی پیوند آمیدی می‌باشد. بنابراین صرفاً می تواند باقیماندة پایانة ازت یك زنجیر پلی پپتیدی باشد. پروتئین‌های اشریشیاكلی پس از تولید، دفرمیله می شوند و بعد از آن متیونین از پایانة ازت پروتئین حذف می گردد. پروتئین‌های بالغ اشریشیاكلی فاقد fMet می‌باشند.

TRNA كه ضد رمز ژنتیكی آغاز ترجمه را تشخیص می‌دهد، tRNA^fMet ، tRNA كه باقیمانده های داخلی متیونین را حمل می‌كند متفاوت است، با توجه به اینكه هر دو آنها با یك رمز ژنتیكی AUG همخوانی دارند. احتمالاً ساختمان فضایی این دو tRNA به اندازه‌ی متفاوت است كه در هر دو مرحلة آغاز و طویل شدن زنجیر پروتئین قابل تشخیص باشند. مولكول‌های mRNA معمولاً حاوی تعداد زیادی AUG در محل‌های خواندن مختلف هستند و بنابراین جایگاه ترجمه در ساختمان mRNA باید با بیش از داشتن صرفاً رمز ژنتیكی AUG تعریف شود. در اشریشیاكلی ریبوزوم s16 در پایانة 3 حاوی ترتیب منظمی از نوكلئوتیدهای حاوی بازهای پیریمیدینی می‌باشد. در سال 1974 شین و دالگارنو دریافتند كه این ترتیب منظم تقریباً مكمل 3 تا 10 نوكلئوتید می باشند كه با فاصلة تا 10 نوكلئوتید از محل رمز ژنتیكی AUG در جهت پایانة 3 كشیده شده اند. به این 3 تا 10 نوكلئوتید كه در ساختمان mRNA های مختلف وجود دارند ترتیب ”شین – دالگارنو“ می نامند (شكل شماره2). واكنش‌های بین بازهای مزدوج كه مابین ترتیب شین – دالگارنو از یك mRNA و ریبوزوم s16 اتفاق می افتد ظاهراً باعث می شود تا ریبوزوم رمز ژنتیكی مناسبی را انتخاب نماید