SlideShare una empresa de Scribd logo

Más contenido relacionado

Más de Head Department of Botany Govt Degree College Mahabubaba

Más de Head Department of Botany Govt Degree College Mahabubaba (20)

Bryophyta.ppt
Bryophyta.pptBryophyta.ppt
Bryophyta.ppt
 
6. Polysiphonia.ppt
6. Polysiphonia.ppt6. Polysiphonia.ppt
6. Polysiphonia.ppt
 
6 . Ectocarpus.pptx
6 . Ectocarpus.pptx6 . Ectocarpus.pptx
6 . Ectocarpus.pptx
 
5 . Oedogonium & Chara.ppt
5 . Oedogonium & Chara.ppt5 . Oedogonium & Chara.ppt
5 . Oedogonium & Chara.ppt
 
4. Volvox.pptx
4. Volvox.pptx4. Volvox.pptx
4. Volvox.pptx
 
3. Cyanobacteria.ppt
3. Cyanobacteria.ppt3. Cyanobacteria.ppt
3. Cyanobacteria.ppt
 
3. Bacteria Economic importnace New - Copy.ppt
3. Bacteria Economic importnace New - Copy.ppt3. Bacteria Economic importnace New - Copy.ppt
3. Bacteria Economic importnace New - Copy.ppt
 
2. Nostoc Oscillatoria& Anabaena.ppt
2. Nostoc Oscillatoria& Anabaena.ppt2. Nostoc Oscillatoria& Anabaena.ppt
2. Nostoc Oscillatoria& Anabaena.ppt
 
2. Bacterial Reproduction.ppt
2. Bacterial Reproduction.ppt2. Bacterial Reproduction.ppt
2. Bacterial Reproduction.ppt
 
2. Bacteria.ppt
2. Bacteria.ppt2. Bacteria.ppt
2. Bacteria.ppt
 
1. Algae General Characters.pptx
1. Algae General Characters.pptx1. Algae General Characters.pptx
1. Algae General Characters.pptx
 
1.Achaebacteria.pptx
1.Achaebacteria.pptx1.Achaebacteria.pptx
1.Achaebacteria.pptx
 
Organ Culture.pptx
Organ Culture.pptxOrgan Culture.pptx
Organ Culture.pptx
 
Mutation numerical.ppt
Mutation numerical.pptMutation numerical.ppt
Mutation numerical.ppt
 
Forest.pptx
Forest.pptxForest.pptx
Forest.pptx
 
Conservation.pptx
Conservation.pptxConservation.pptx
Conservation.pptx
 
Chromosome Final Today.ppt
Chromosome Final Today.pptChromosome Final Today.ppt
Chromosome Final Today.ppt
 
Alcoholic.pptx
Alcoholic.pptxAlcoholic.pptx
Alcoholic.pptx
 
5. IUCN.ppt
5. IUCN.ppt5. IUCN.ppt
5. IUCN.ppt
 
4.0. Agro Biodiversity.pptx
4.0. Agro Biodiversity.pptx4.0. Agro Biodiversity.pptx
4.0. Agro Biodiversity.pptx
 

cpDNA.ppt

  • 1. Chloroplast DNA(cp DNA) Dr. Thirunahari Ugandhar Head & Assistant Professor in Botany
  • 6. Structural organization of chloroplast is signified by the presence of double membrane envelope and soluble phase, the stroma, and an internal membrane system, the thylakoids. Both thylakoid and stromal systems are committed for light reaction and carbon dioxide fixation respectively. Chloroplast attains diversified shapes. Higher plants exhibit lens shaped chloroplasts in their cytosol. The size measures anywhere between 5 and 10 pm long Chloroplast
  • 7. Chloroplast క్ల ోరోప్లా రో ట్ యొక్క నిర్మా ణ సంక్ల సథ ద్వ ంద్వ పొర ఎన్వ లప్ మరియు క్రిగే ద్శ, స్ట్ర్మా మరియు అంతరగత పొర వ్య వ్సథ, నీలైయిడ్రో ఉనికి ద్వవ ర్మ గురితంచబడంది. నీలాక్యయ యిడ్ మరియు స్ట్ర్మల్ వ్య వ్సథలు వ్రుసగా క్యంతి సప ంద్న్ మరియు క్యరబ న్ డ్యాక్సై డ్ క్ల ిథకక్రణు క్ట్ట్బడ ఉంటాయి. క్ల ోరోప్లా రో ట్ విభిన్న ఆక్ృతులను పొందుతుంది. హయ్య ర్ క్ల ా రో ంట్టరో వారి సైటోరల్ లో లెన్ై ఆక్యరపు క్ల ోరోప్లక్ల ా రో స్నను ప్రద్రిి స్త త యి. రరిమాణం 5 నుండ 10
  • 8. •Stroma contains soluble enzymes known as rubisco (ribulose bisphosphate carboxylase- oxygenase), accountable for upto 50% of the total leaf proteins. •Its molecular weight of 500,000 consists of eight large subunits and eight small subunits and it is credited with one of the most abundant available protein in nature. •It executes photosynthesis by accepting carbon dioxide as its substrate and reduces this to carbohydrate status.
  • 9. Chloroplast •స్ట్ర ా మస్ రుబికాస్ (రిబ్యు లోస్ బిరా స్ఫా ట్ కార్బా క్సి లేజ్-ఆక్సి జనేజ్) అని పిలిచే కరిగే ఎంజైమలను కలిగి ఉంటంది, •మొత్తం ఆకు ప్రోటీన్లలో 50% వరకు జవాబ్యదారీగా ఉంటంది. 500,000 దాని మాలికుు లర్ బరువు ఎనిమిది పెద్ద ఉపభాగాలు మరియు ఎనిమిది చిన్న ఉపభాగాలను కలిగి ఉంది మరియు ప్రపకృతిలో అత్ు ంత్ విస్తృత్మైన్ అందుబాటలో ఉన్న ప్రోటీన్లలో ఒకటిగా ఇది గురితంపు పందింది. •కారా న్ డయాక్సి డ్నన దాని ఉపరిత్లంగా ఆమోదించడం దాా ర్బ ఇది క్సరణజన్ు స్ంయోగప్రక్సయను అమలు చేస్తంది మరియు దీనిని కార్బా హైప్రేట్ స్థ ర యి కక్స త్గి గంచవచ్చు .
  • 11. •Several members of monocots show marginal deviation in their CO2fixation process, generally known as C4 plants. •The maize, for example, is a C4 plant in which initial carbon dioxide fixation occurs in leaf mesophyll cells containing chloroplasts, which lack rubisco and ultimately devoid of starch. •మోనోకోట్ల యొకక అనేక స్భ్యు లు వారి CO2 ఫిక్సి షన్ ప్రపప్రక్సయలో ఉపంత్ విచలనానిన చూపిర త రు, దీనిని రధారణంగా C4 స్థ ప ల ంస్థ టలగా పిలుర త రు. •మొకక జొన్న ఉదాహరణకు, ఒక C4 స్థ ప ల ంట్, దీనిలో ప్రపరంభ కారా న్ డయాక్సి డ్ స్థ ియిరీకరణ, ఆకుపచు మెసోఫిల్ కణాలలోని స్థ కోలర్బప ల స్ానను కలిగి ఉంటంది, ఇవి ర్బబిరక నిన కలిగి ఉండవు
  • 12. •The enzyme PEP carboxylase (phospho enol pyruvate carboxylase) acts as a major enzyme, catalyses first half of the reaction by forming four carbon oxaloacetate, which is then converted into aspartic acid and malic acid which are exported to bundle sheath cells, where they are decarboxylated and CO2 is refixed by bundle sheath due to the rubisco and operate the Calvin cycle. •In addition to their role in performing photosynthesis and carbon metabolism, chloroplasts are involved in other vital functions such as the synthesis of amino acids and nucleotides, protein synthesis, pigments and hormones
  • 13. •ఎంజైమ్ PEP కార్బా క్సి లేస్ (ఫాసోా ఎయోల్ పైరువేట్ కార్బా క్సి లేజ్) ఒక ప్రపధాన్ ఎంజైస్థ మా గ పనిచేస్తంది, నాలుగు కారా న్ ఎడాప ల సెటన ఏరప రుస్తంది, త్ర్బా త్ ఆరప రిిక్ ఆమలం మరియు మాలిక్ యాిడా గ మారు డం దాా ర్బ స్ప ంద్న్ యొకక మొద్టి స్గం ఉప్రరప రణ చేస్తంది, •ఇవి డెర్బర్బా క్సి లేటెడ్ మరియు CO2 ను రుబిసోక కారణంగా కటిాంగ్ కోశం దాా ర్బ రిమోట్ చేస్థ ర త రు మరియు కాలిా న్ చప్రకం పనిచేస్తంటంది. •క్సరణజన్ు మరియు కారా న్ జీవప్రక్సయలను నిరా హంచడంలో వారి పప్రత్కు అద్న్ంగా, అలోనో ఆమా ల లు మరియు న్యు క్స లయోటైడ్ి , ప్రోటీన్ స్ంశ్ల లషణ, వరణప్రద్వు ం మరియు హార్బో స్థ నుల స్ంశ్ల లషణ వంటి ఇత్ర ముఖ్ు మైన్ కారు ప్రకమాలలో స్థ కోలర్బప ల స్ాన
  • 14. •Chloroplast DNA is comparatively large, circular in nature, commonly denoted as ctDNA. •The presence of DNA in chloroplast was first identified in 1962. The size of chloroplast DNA is usually 140 kb in higher plants and less than 190 kb in lower eukaryotic plants. However, the size of the ctDNA is generally between 120 and 155 kb. By employing DNA-binding flourescent dye several copies of the plastid genome have been visualized. The size of the chloroplast genome can be comparable to bacteriophage T4 (165 kb). There are many copies of circular DNA in chloroplast, i.e., between 20 and 100 copies per chloroplast in higher plants.
  • 15. •స్థ కోలర్బప ల స్ా DNA ప్రపకృతిలో వృత్త త కారంలో పెద్దది, రధారణంగా ctDNA గా సూచించబడ్నతంది. •స్థ కోలర్బప ల సో ా న DNA యొకక ఉనిక్స మొద్టిరరి 1962 లో గురితంచబడింది. స్థ కోలర్బప ల స్ా DNA యొకక పరిమాణం రధారణంగా 140 క్స.మీ. అధిక మొకక లు మరియు త్కుక వ ఎక్యు రియోటిక్ మొకక లలో 190 kb కంటే త్కుక వగా ఉంటంది. •అకర, ctDNA యొకక పరిమాణం రధారణంగా 120 మరియు 155 kb మధ్ు ఉంటంది. DNA-binding flourescent dye ను ఉపయోగించడం దాా ర్బ స్థ ప ల ిాడ్ జనుు వు యొకక అనేక కాపీలు ద్ృశు మాన్మయాు క. •స్థ కోలర్బప ల స్ా జనుు వు యొకక పరిమాణం T4 (165 kb) బాు క్ట ారియాఫేజ్త త ోలు వచ్చు . స్థ కోలర్బస్థ ప ల సో ా న వృత్త త కార DNA యొకక అనేక కాపీలు ఉనాన క, అన్గా 20
  • 16. •In higher plants, chloroplast DNA exists as double- stranded circular molecule. •Unlike nuclear DNA, it does not contain 5-methyl cytosine and is not associated with histones. Its buoyant density is around 1.690 gmL-1, which is corresponding to G + C ratio to approximately 37 per cent. •Measurement is based on DNA-DNA association through light on the potential coding capacity of the plastome. •The molecular weight of the plastid DNA is between 80 and 100 million, which corresponds between 12,000 and 150,000 base pairs
  • 17. •అధిక మొకక లలో, స్థ కోలర్బప ల స్ా DNA డబ్యల్ స్ట్ర ా ండ్ి వృత్త త కార అణువుగా ఉంది. అణు DNA కాకుండా, ఇది 5-మిథైల్ సైటోసైనున కలిగి ఉండదు మరియు హసో ా న్లతో స్ంబంధ్ం కలిగి లేదు. •దాని రజపు రంప్రద్త్ స్మారు 1.690 gmL-1, ఇది G + C నిషప తితక్స అనుగుణంగా ఉంటంది, ఇది స్మారు 37 శాత్ం ఉంటంది. కొలత్ స్థ ప ల స్ామ్ యొకక స్ంభావు కోడింగ్ రమరయిు ం మీద్ DNA-DNA అసోియేషన్ మీద్ ఆధారపడి ఉంటంది. •స్థ ప ల ిాడ్ DNA యొకక పరమాణు బరువు 80 నుంచి 100 మిలియన్ల మధ్ు ఉంటంది, ఇది 12,000 మరియు 150,000 బేస్ జంట్ల మధ్ు ఉంటంది
  • 20. •Chloroplast contains one type of chromosome and assumes polyploid status. •In young leaves, number of chloroplast attains 200 or more. DNA replication in plastid is semi conservative. In chloroplasts of maize and pea, DNA replication begins at two sites about 7000 base pairs apart and proceeds in both the directions. •Chloroplasts contain introns. They fall into two classes. One of the intron classes is located in tRNA genes and another class in protein coding region. •Several photosynthetic related genes that encode proteins are located in thylakoid membrane.
  • 21. •స్థ కోలర్బప ల స్ా ఒక రకం ప్రకోమోజ్తమ్ కలిగి ఉంటంది మరియు పలిో ల కడ్ హోదాను ఊహస్తంది. యువ ఆకులు, స్థ కోలర్బప ల స్ా స్ంఖ్ు 200 లేదా అంత్కనాన ఎకుక వ. •Plastid లో DNA ప్రపతిరూపం సెమీ స్ంప్రపదాయవాద్ ఉంది. మొకక జొన్న మరియు బఠాణి యొకక స్థ కోలర్బప ల స్ానలో, DNA ప్రపతిరూపం రండ్న ప్రపంత్తల వద్ద 7000 బేస్ జత్లు వేరుగా ఉంటంది మరియు రండ్న దిశలలోన్య జరుగుతంది. •స్థ కోలర్బప ల స్ాి ఇంప్రటాన్లను కలిగి ఉంటాక. వారు రండ్న వర్బ గ లుగా వర త క. ఇంప్రటాన్ త్రగతలు ఒకటి TRNA జనుు వులు మరియు ప్రోటీన్ కోడింగ్ ప్రపంత్ంలో మరొక త్రగతి ఉంది. ప్రోటీన్లను ఎనోక డ్ చేస్ఫ అనేక క్సరణజన్ు స్ంబంధిత్ స్ంబంధ్ జనుు వులు నీ లాకాు కడ్ పరలో
  • 22. •Several evidences confirmed that chloroplast DNA contains 45 genes coding for RNA and 27 genes coding for proteins. •These proteins are mainly involved in chloroplast gene expression. •The genes coding for proteins of the thylakoid membrane and another 10 gene products are committed for electron transport process. •A restriction map for maize chloroplast DNA (139 kb) reveals that plastome contains unique 22,000 base pair inverted repeated sequence, containing the rRNA genes (Fig. 5.1). •Some other plastome with similar repeats contains two copies of rRNA genes.
  • 23. •స్థ కోలర్బప ల స్ా DNA లో 45 జనుు వులు RNA కోస్ం కోడింగ్ మరియు 27 జనుు వులు ప్రోటీన్ల కోస్ం కోడింగ్ కలిగి ఉనాన యని అనేక రుజువులు నిర్బ ధ రించాక. •ఈ ప్రోటీనుల ప్రపధాన్ంగా స్థ కోలర్బప ల స్ా జనుు వు క్ట తకరణలో పల్ గ ంటాక. ఎలస్ట్కాాన్ ప్రటానోి ప ర్టాషన్ ప్రపప్రక్సయ కోస్ం నీలైకోు కడ్ పర యొకక ప్రోటీన్లకు మరియు మరొక 10 జనుు ఉత్ప తతలకు జనుు వులు కోడింగ్ ఉంటాక. •మొకక జొన్న స్థ కోలర్బప ల స్ా DNA (139 kb) కోస్ం ఒక పరిమితి మాు ప్, స్థ ప ల స్ామో ల 22,000 బేస్ జత్లను విలోమ పున్ర్బవృత్ ప్రకమానిన కలిగి ఉంటంది, వీటిలో rRNA జనుు వులు (Fig. 5.1) ఉంటాక. ఇలాంటి పున్ర్బవృత్తలతో క్యడిన్ ఇత్ర స్థ ప ల స్థ ిాకుల rRNA జనుు వుల రండ్న కాపీలను కలిగి ఉనాన క.
  • 25. Ribosomes of chloroplast show sedimentation coefficient of 70 S Svedberg units, i.e., 70 S. The ribosomes of cytoplasm exhibits 80 S. The 70 S ribosomes are made up of 23 S and 16 S. Presence of 70 S ribosomes in chloroplast have a resemblance to prokaryotic ribosome, clearly strengthens the hypothesis of its prokaryotic origin. Chloroplast ribosomes contain about 50 ribosomal proteins, distributed between the two subunits. The 23 S, 5 S, 4.5 S rRNA are present in the 50 S subunit and the 16 S rRNA is in the 30 S subunit. Plastid contains tRNA synthetase enzymes. The presence of plastid tRNA is able to charge all of the 20 protein amino acids. Synthesis of protein in chloroplast utilizes normal genetic code.
  • 26. •70 S Svedberg యూనిటల, అన్గా, 70 S. యొకక స్థ కోలర్బప ల స్ా షో అవక్షేప గుణకం యొకక రిబోజ్తమస్ సైటోప ల జం యొకక రిబోసోమెస్ 80 S. ప్రపద్రిి స్తంది. •70 S రర్బస్మలను 23 S మరియు 16 S. స్థ కోలర్బప ల స్థ సో ా న 70 S రబిజ్తమల ఉనిక్సని ప్రోకార్బు టిక్ రిప్రోమోముక ోలిక కలిగి ఉంది, దీని ప్రోకరియోటిక్ మూలం యొకక పరికలప న్ను స్ప షాంగా బలపరుస్తంది. •స్థ కోలర్బప ల స్ా రిబోసొమ్ి లో 50 రిబోసోమల్ ప్రోటీనుల ఉంటాక, ఇవి రండ్న ఉపభాగాల మధ్ు పంపిణీ చేయబడత్తక. 23 S, 5 S, 4.5 SRRNA లు 50 S స్బ్యు నిటో ల ఉనాన క మరియు 16 S RRNA 30 S స్బ్యు నిటో ల ఉంటంది. స్థ ప ల ిాలల TRNA ింథెటేస్ ఎంజైములు ఉంటాక. స్థ ప ల ిాడ్ tRNA యొకక ఉనిక్సని 20 ప్రోటీన్ అమైనో ఆమా ల లనిన ంటినీ ఛార్్
  • 27. •The sequences of the maize and tobacco 16 S rRNA genes are 1491 and 1486 nucleotides in length, respectively. •They show 96% sequence homology with each other. Similarly, DNA sequence of 23 S rRNA genes from maize and tobacco is 2898 and 2804 nucleotides respectively. •The distance between 16 S (end) and the 23 S (start) of rRNA gene is 2408 base pairs in maize and 2080 in tobacco (Table 5.2). On the contrary, the distance among prokaryotic organisms is very less, for example, in E. coli distance is 440 base pairs. Longer distance among higher plants is due to the presence of introns upto 950 base pairs.
  • 28. • మొకక జొన్న మరియు పగాకు 16 S rRNA జనుు వుల వరుస్లు వరుస్గా 1491 మరియు 1486 న్యు క్స లయోటైడలను పడవుగా ఉనాన క. వారు ఒకదానితో ఒకటి 96% సీక్వా న్ి homology చూపించ్చ. • అదేవిధ్ంగా, మొకక జొన్న మరియు పగాకు నుండి 23 S rRNA జనుు వుల DNA ప్రశ్లణి వరుస్గా 2898 మరియు 2804 న్యు క్స లయోటైడలను కలిగి ఉంది. • RRNA జనుు వు యొకక 16 S (ముగింపు) మరియు 23 S (ప్రపరంభం) మధ్ు దూరం మొకక జొన్న లో 2408 ఆధార జత్లు మరియు 2080 పగాకులో (పటిాక 5.2) మధ్ు ఉంటంది. దీనిక్స విరుస్థ ద్ధంగా, ప్రోకరియోటిక్ జీవుల మధ్ు దూరం చాలా
  • 30. - Chloroplast DNA (cpDNA) is also known as plastid DNA (ptDNA). - Circular double stranded DNA molecule - Chloroplast genome size ranges 120-217kb with majority of plants fall into 120-160kb. (Pelargonium has a chloroplast genome size 217kb) - contain about 100 genes to synthesize proteins - cpDNA regions includes Large Single-Copy (LSC) & Small Single-Copy (SSC) regions, and Inverted Repeats (IRA & IRB). - Conifers and a group of legumes lack Inverted Repeats. Chloroplast genome
  • 32. - Complete chloroplast DNA sequences of four land plants (Nicotiana tabacum, Marchantia polymorpha, Oryza sativa and Epifagus virginiana) were available for comparative study on structure and gene content of chloroplast genomes in 1980s. - At present, the number of complete chloroplast genome sequences is 122 (from 114 different organisms). eg. Arabidopsis thaliana, Coffea arabica, Eucalyptus globulus, Glycine max, Gossypium hirsutum, Helianthus annuus, Lycopersicon esculentum, Nymphaea alba, Phaseolus vulgaris, Pinus koraiensis, Piper cenocladum, Solanum tuberosum, Triticum aestivum, Vitis vinifera, Zea mays etc. Chloroplast genome
  • 33. - cpDNA is a relatively abundant component of plant total DNA, thus facilitating extraction and analysis. - Conservative rate of nucleotide substitution enables to resolve plant phylogenetic relationships at deep levels of evolution. eg. familial level; mono- & dicotyledonous; - Chloroplast protein-coding genes evolve at a rate that is on average fivefold slower than plant nuclear genes. Characteristics of Chloroplast Genome
  • 34. - Strictly maternally inherited in most angiosperms while in conifers, inheritance is paternal. - Chloroplast DNA is passed on from one generation to the next with only an occasional mutation altering the molecule; sexual recombination does not occur. Characteristics of Chloroplast Genome
  • 35. - cpDNA regions can be amplified by means of PCR. - The resulted PCR products may be subjected to RFLP or DNA sequencing. - Common cpDNA regions used in systematic study: rbcL (1400bp), trnL-trnF (250-800bp), atpB- rbcL (1000bp), trnL intron (300bp), matK (2600bp), trnT-trnL (400-800bp), 16S (1400bp), rpoC (3600bp) etc. Molecular Systematics on cpDNA
  • 37. - Restriction site mapping of the entire chloroplast genome. (involve the isolation of chloroplast DNA from the total DNA) Molecular Systematics on cpDNA The whole chloroplast genomes of different Brassica species were digested with SacI
  • 38. - Singular structural rearrangements (e.g. inversions and intron losses). - Loss of intron of rpl2 gene was found in species of order Caryophyllales (cacti, amaranths, carnations, carnivorous plants). Molecular Systematics on cpDNA
  • 39. - On of the most comprehensive phylogenetic study of cpDNA rearrangement involved a 22kb inversion found to be shared by 57 genera representing all tribes of the family Asteraceae (sunflowers), a large plant family with 20,000 species and 1100 genera. - 50kb inversion brought psbA closer to rbcL in legumes. - 25kb inversion brought atpA closer to rbcL in wheat. Molecular Systematics on cpDNA
  • 40. H. nervosa H. dyeri H. dryobalanoides H. beccariana H. pierrei H. latifolia H. mengerawan H. myrtifolia H. ferruginea H. sangal H. nutans H. odorata H. helferi H. apiculata H. wightiana Neobalanocarpus heimii 69 84 89 100 75 51 92 Subsection Hopea Subsection Dryobalanoides Subsection Sphaerocarpae Subsection Pierrea Hopea clade Dryobalanoides clade Outgroup 72-bp deletion in the trnL-trnF H o p e a D r y o b a l a n o i d e s Phylogeny based on the trnL-trnF, trnT-trnL and atpB-rbcL sequences. Upuna borneensis H. subalata 72 96 H. bilitonensis Tree length = 143 CI = 0.8811 RI = 0.8651 H. pubescens