线粒体和叶绿体中能量转化问题研究

该研究探讨了在线粒体和叶绿体中质子驱动力和三磷酸腺苷(ATP)生成的关系。质子驱动力是驱动ATP生成最直接的因素。结合线粒体内膜的电子传递链系统和叶绿体内囊体膜上的光合系统,分析了线粒体内膜电子传递链、ATP合成酶以及叶绿体内囊体光反应和暗反应的能量转化机制,并且对线粒体和叶绿体系统中的能量转化效率问题进行了定量计算。     

细胞中的能量转换器——线粒体和叶绿体

众所周知,任何生物的基本单元都是细胞,而根据细胞结构以及功能复杂的程度,能够将其归纳成原核细胞与真核细胞两种。其中,原核细胞属于地球中出现最早的细胞,其构造十分简单,且在细胞内部不存在细胞核,而遗传物质则是环状分子,且始终游离于细胞质当中。两种细胞最大的差异就是真核细胞具有线粒体亦或是层具有线粒体。在高中生物学科学习的过程中,线粒体与叶绿体是学习的重点,在细胞中发挥着能量转换器的作用。为此,有必要正确认知线粒体与叶绿体。     

一步法构建莱茵衣藻叶绿体表达载体

为简化莱茵衣藻叶绿体表达载体构建步骤,将莱茵衣藻叶绿体中表达所需的DNA 元件组合,构建入可一步 TA 克隆插入靶基因的载体pTBNK,可直接用于在莱茵衣藻叶绿体表达靶基因。将EGFP 克隆至表达载体pTBNK,经 蓝白班筛选获得阳性转化子pTBNK-EGFP,通过基因枪转化衣藻叶绿体并获得阳性克隆。通过PCR 鉴定,EGFP 成 功整合至衣藻叶绿体基因组中。     

猪瘟病毒E2基因在百脉根叶绿体基因组中定点整合载体的构建

 【目的】构建猪瘟病毒主要抗原E2基因在百脉根叶绿体基因组中定点转化载体，为百脉根叶绿体的转化及用叶绿体生产动物可直接食用疫苗奠定基础。【方法】通过用BLAST、DNAMAN等分子生物学分析软件对百脉根叶绿体基因组序列进行分析选定同源重组片段，采用PCR、分子克隆技术进行载体构建和鉴定。【结果】在百脉根叶绿体基因组中选择合适的外源基因整合位点，设计引物用PCR扩增叶绿体同源片段，将同源片段克隆后，构建百脉根特异的叶绿体转化载体；构建的百脉根叶绿体定点转化载体pAKE2以扩增的1.35 kb psbA 和1.5 kb trnK两段相邻叶绿体 DNA为定点整合外源基因的同源重组片段，包含以叶绿体基因特异强启动子Prrn和终止子TpsbA为调控序列的E2基因表达盒和aadA壮观霉素抗性基因表达盒。【结论】经PCR和酶切验证，所构建的转化载体符合预期设计。叶绿体转化及后续工作目前正在进行之中。     

苹果MdAFS基因亚细胞定位表达载体的构建及分析

为研究萜烯合酶亚细胞定位的改变对植物萜类及其生长发育特性的影响,以青香蕉苹果(Malus domestica Borkh cv.White Winter Pearmain)果皮、菊花、酵母和拟南芥为材料,采用PCR技术分别克隆了α-法尼烯合酶基因(AFS)、Rubisco强启动子(Ru)、线粒体定位转运肽(Mit)与叶绿体定位转运肽(Pla),并利用plant CARE软件和Signal P4.1Server网站对所得启动子和转运肽序列进行了预测分析。结果表明Ru序列具备强启动子特有的TATAbox、CAATbox以及多种相关的激素响应元件,且所得线粒体和叶绿体定位转运肽也均预测到转运肽的功能。利用所得的以上序列分别构建了由Ru强启动子驱动的线粒体和叶绿体定位的AFS基因表达载体,并成功转化获得了转基因烟草植株,实时荧光定量PCR表明目的基因在转基因植物中有较高的表达,并且存在空间表达特异性。     

叶绿体基因组的转化研究

叶绿体基因组的转化研究日益为人们认识并重视,成为细胞遗传工程研究的新方向.转化的筛选标记基因主要有四种:突变型16S rRNA基因、NPT II基因、荧光标记基因、aadA基因.本文着重介绍了叶绿体转化中载体导入的方法、转化后的同质化和叶绿体转化的优点.     

浅谈高中生在学习生物中遇到的问题及解决方法

高中生物课程内容相比初中阶段更加抽象复杂,学生在实际学习过程中面临多种学习问题,造成生物课程学习效率与质量低下。切实解决相关学习问题是当前重要的学习目标与基础。本文简要就当前高中生物学习中存在的问题进行分析,并在这基础上针对性就相关问题的解决策略进行探讨,以期为高中学生的生物课程学习水平与效率的提升提供参考。     

高温逆境下葡萄叶肉细胞叶绿体与线粒体位置相关性分析

利用透射电镜对经水杨酸(SA)和高温锻炼处理过的葡萄幼苗叶肉细胞进行了超微结构观察。观察到高温下,叶绿体与线粒体关系非常密切,线粒体数量较多,且常分布在叶绿体附近,二者靠的很紧,常常可以看到5~6个线粒体将叶绿体包围起来的现象。研究表明,葡萄叶肉细胞中线粒体和叶绿体在位置上的这种变化是对逆境的一种适应,是高温胁迫的结果。     

高温胁迫下杜鹃叶片AsA-GSH循环的亚细胞定位分析

为明确杜鹃AsA-GSH循环在亚细胞水平上对高温胁迫的响应机制,以耐热性不同的杜鹃品种胭脂蜜、红珊瑚、红月为试验材料,分析高温胁迫下AsA-GSH循环中还原型抗坏血酸(AsA)、还原型谷胱甘肽(GSH)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)和谷胱甘肽还原酶(GR)活性在细胞溶质、叶绿体和线粒体中的变化.结果表明:胭脂蜜耐热性高于红珊瑚和红月,高温胁迫后MDA含量仅在红月中显著升高.高温胁迫下胭脂蜜和红珊瑚的AsA、APX和GSH主要存在于细胞溶质中,其次是线粒体和叶绿体,GR的亚细胞分布为线粒体>叶绿体>细胞溶质.红月中4个AsA-GSH循环指标的亚细胞分布与其他2个杜鹃品种不同,APX和GR在叶绿体中活性最高,AsA主要存在于线粒体,GSH则主要存在于细胞溶质中.高温胁迫下,3个杜鹃品种AsA含量在3个亚细胞组分中都有所升高,仅在胭脂蜜叶绿体中显著下降;APX活性都有所升高,但仅在胭脂蜜和红月细胞溶质和红月叶绿体中升高显著;GR仅在胭脂蜜叶绿体中显著升高,在红月的细胞溶质和线粒体中显著下降;GS H在胭脂蜜叶绿体、红珊瑚和红月的细胞溶质中显著降低,在其他亚细胞中变化不显著.本研究未发现杜鹃耐热性强度与抗氧化指标亚细胞分布之间存在相关性.     

高羊茅叶绿体表达载体构建及绿色荧光蛋白基因瞬时表达检测

 【目的】验证高羊茅叶绿体表达载体在高羊茅叶绿体中的瞬时表达情况,为今后在高羊茅叶绿体中稳定表达该载体,获得耐旱高羊茅的叶绿体转基因株系奠定基础。【方法】首先从高羊茅草叶绿体基因组中克隆16S/trnI-trnA/23S片段,作为定点整合同源片段。然后将耐旱相关基因酵母海藻糖合酶基因tps1与水稻叶绿体16S rRNA基因的强启动子Prrn、烟草叶绿体基因psbA的终止子构建表达盒（Prrn-tps1-TpsbA-ter）,连同草丁膦抗性基因bar表达盒、卡那霉素抗性基因nptII和绿色荧光蛋白基因gfp构建的融和基因表达盒一起克隆到定点整合同源片段之间,构建高羊茅叶绿体的稳定表达载体gTKGB。通过基因枪轰击法将gTKGB转化到高羊茅幼嫩叶片中,用激光共聚焦扫描显微镜对GFP的表达情况进行检测分析。【结果】克隆的高羊茅叶绿体基因16S-trnI-trnA-23S在NCBI登录号为：DQ490947－DQ490950。构建的叶绿体表达载体gTKGB转化高羊茅幼嫩叶片,在叶绿体中有很好的GFP表达。【结论】高羊茅叶绿体表达载体gTKGB可用于高羊茅叶绿体转化。     

探析高中生物染色体组的概念

高中生物知识的学习中,生物概念是抽象而难懂的,但是,掌握相关的概念是生物学习质量提高的关键。高中生物染色体的学习中,对于染色体组的概念准确掌握是非常重要的。本论文针对高中生物染色体组的概念展开研究。     

植物细胞叶绿体存在基因开关

<正>在植物细胞中,基因不仅可以在细胞核和线粒体上识别,及在蛋白质上找到,还可以在光合作用产生的叶绿体上显示出DNA(脱氧核糖核酸)特征和构成蛋白质的核糖体信使RNA(核糖核酸)。德国马克斯普朗克分子植物学研究所的科学家首次在烟草叶绿体中发现了对蛋白质的构成起调控作用的基因开关,借助所谓     

利用海藻发展生物燃油的现状与展望

1国内外利用海藻发展生物燃料的现状生物质能是以生物质为载体,将太阳能以化学能形式贮存其中,能源主要依靠植物的光合作用产生。生物能可以转化为固态、液态和气态燃料形式,替代传统的     

NaCl盐胁迫对两种刺槐叶肉细胞超微结构的影响

以四倍体刺槐为主要研究材料、二倍体刺槐为对照材料,观察二者在NaCl胁迫下叶肉细胞的超微结构变化特点。结果表明:1)在盐胁迫处理前,二者的叶绿体均表现为结构完整。处理10d时,二倍体刺槐的叶绿体出现变形、膜模糊、基粒片层松散;处理20d时,叶绿体进一步肿胀、变形,膜系统全部解体。对四倍体刺槐进行同时期的观察发现:处理10和20d时,其叶绿体形态与二倍体刺槐的相比差异不大。2)盐胁迫处理前,二者叶片的线粒体形态饱满,结构完整。处理10d,二倍体刺槐的线粒体膜模糊,失去完整性,内部出现部分空洞,嵴结构模糊;盐胁迫20d时,二倍体刺槐的线粒体膜结构几乎全部失去完整性,与周围介质相融,无结构清晰的嵴,线粒体内部绝大部分出现空洞。而四倍体刺槐叶肉的线粒体在盐胁迫过程中与处理前相比变化不大。3)处理前,二者的叶肉细胞均表现为排列疏松,结构完整,叶绿体分布于细胞边缘。处理10d时,二倍体刺槐的部分叶绿体位于细胞中央;盐胁迫20d时,绝大部分叶绿体进入细胞内部,游离细胞壁,呈随机分布,且细胞膜部分破损,变得模糊。而四倍体刺槐叶肉细胞的超微结构在盐胁迫过程中变化不大。以上结果可以看出,四倍体刺槐具有与耐盐性相适应的解剖结构特点。     

拟南芥WHIRLY2基因超表达引起拟南芥角果发育异常的分子细胞学分析

通过构建拟南芥WHIRLY2基因超表达植株和鉴定这个基因的突变体,对WHIRLY2基因调控拟南芥角果的发育过程进行了分析.表型观察结果显示过量表达WHIRLY2基因的植株角果发育异常,出现变黄、干瘪和早衰现象,角果果皮细胞中叶绿体的数量明显比野生型少,叶绿体中淀粉粒的数目比野生型明显增多.进一步对角果发育、能量代谢、线粒体基因组稳定、叶绿体淀粉粒代谢相关基因的表达丰度进行qRT-PCR分析,发现WHIRLY2超表达植株角果中与线粒体能量代谢相关的nad1、cytc382、rad50和同时作用于线粒体和叶绿体的atp9基因的表达发生变化.通过线粒体基因组的结构分析和蛋白质凝胶迁移试验,发现WHIRLY2蛋白可以结合在线粒体基因组的nad1和cytc382基因启动子的4个端粒重复序列AAAATCCCC上,推测WHIRLY2可能通过调控nad1和cytc382基因的转录从而参与角果发育的调控.     

双价抗虫基因共转化烟草叶绿体的研究

 分别构建苏云金芽孢杆菌晶体毒蛋白基因 [BtCryIA(C) ]和水稻巯基蛋白酶基因 (Oryzacystatin ,OC)叶绿体转化载体 ,其中Bt基因叶绿体转化载体以烟草叶绿体基因trnH psbA trnK为同源片段 ,以水稻 (OryzasativaL .)叶绿体 psbA基因启动子和终止子为调控基因 ;OC基因叶绿体表达载体以烟草叶绿体基因片段 psbA ORF5 12为同源片段 ,以烟草叶绿体 16S启动子和终止子为调控基因 ;两载体均以壮观霉素抗性基因 (aadA)为筛选基因。利用基因枪方法 ,共转化烟草叶片 ,获得壮观霉素抗性植株。经Southern、Western检测、表达蛋白活性测定证明 ,双价抗虫基因己整合到烟草叶绿体中并得到表达。转基因植株抗棉铃虫试验表明 ,转基因植株具有显著杀虫活性     

烟草对镉的吸收及镉在亚细胞中的分布

以烟草品种南江三号为材料,研究烟草对Cd的吸收、积累以及Cd在植物亚细胞中的分布情况。结果表明,烟草叶部对镉的吸收呈现先升高后下降再升高的趋势;镉在烟草叶片亚细胞组分中的含量大小为胞液细胞壁线粒体叶绿体,在烟草根部亚细胞组分中的含量大小为细胞壁胞液线粒体叶绿体;高镉浓度下,烟草受到镉的毒害很严重。     

辐射诱发兰花叶艺突变体的叶片叶肉细胞超微结构观察

以未经辐射的全绿植株(TRIR-1)和经辐射诱发叶艺兰植株(TRIR-2)的叶肉细胞为试材,对其全绿植株叶片的正常绿色区、辐射诱变植株叶片的绿色区(TRIR-2′)和白色区(TRIR-2″)叶片叶肉细胞进行细胞超微结构观察。结果表明:(1)TRIR-1叶肉细胞中叶绿体数量最多,TRIR-2′次之,TRIR-2″中无成熟完整的叶绿体;(2)TRIR-1叶肉细胞中的线粒体呈椭圆颗粒状,TRIR-2′中的线粒体外膜破裂、线粒体溶解、嗜锇颗粒数量最多,TRIR-2″中有少量外膜完整的线粒体;(3)TRIR-2″部分叶肉细胞中无细胞器,只有少量细胞质。说明经辐射诱变叶艺兰与未经辐射植株叶肉细胞结构存在差异。     

芦荟(Aloe arborenscens)叶片细胞部分超微结构生物电子显微镜技术的观察

文章通过对芦荟叶片细胞TEM常规样品制备技术,EM负染色技术,Meltshadow技术,SEM常规样品制备技术的生物电镜应用,在光学显微镜结构观察的基础上,观察了芦荟叶片表皮的各种附属结构,芦荟叶片细胞的细胞壁、细胞膜的结构与位置,叶片细胞的液泡、叶绿体、线粒体和核仁的形状及结构等。观察结果表明,芦荟叶片表面有蜡质层包被,且分布均匀;叶绿体呈棒状,内有丰富的片层结构;核仁呈圆球状,染色质深而密集;线粒体呈长圆球形,内膜腔内充满了透明的胶体状态物质。     

低温对大花丹桂叶肉细胞超微结构的影响

【目的】探讨桂花(Osmanthus fragrans)在低温过程叶肉细胞超微结构的变化,揭示低温胁迫下桂花在细胞学水平上的响应机制.【方法】以2年生‘大花丹桂’(O.fragrans‘Dahua Dangui’)为试材,采用智能人工气候室模拟低温条件处理桂花,用透射电子显微镜观察叶肉细胞超微结构的变化.【结果】5℃低温处理时‘大花丹桂’叶绿体与对照相比有肿胀现象,嗜锇体开始增多,线粒体嵴结构完整;0℃和-5℃胁迫时叶绿体膨胀加剧,细胞内线粒体的数量比对照和5℃处理时有增加现象;-10℃和-15℃处理时,叶肉细胞发生严重的质壁分离,细胞器崩溃降解:大部分叶绿体向细胞中央游离,形态扭曲,甚至部分叶绿体解体;线粒体双层膜结构完整,但已没有较为明显的嵴结构.【结论】‘大花丹桂’叶肉细胞中叶绿体在低温下的反应非常灵敏,叶绿体的稳定性可作为桂花耐寒性鉴定的一个重要参考指标.