如题所述
在高中生物“遗传与变异”一章的教学过程中，经常碰到学生提出这样的问题：“线粒体与叶绿体中的DNA可以象核中的DNA一样，能复制并指导蛋白质的合成吗？有氧呼吸过程中的催化酶，光合作用中的相关酶分别是在线粒体和叶绿体中合成的，还是在细胞质基质中合成后进入线粒体和叶绿体中的呢？”针对这些问题在此作一个简单的探讨，以供同行在教学时参考。一、线粒体中的DNA线粒体称为“半自主细胞器”，是指它具有相对独立的遗传系统，线粒体中的DNA通常是与线粒体的内膜结合成一起的，一个线粒体内可能有几个DNA分子。从形态上看，线粒体中的DNA成环状。线粒体中的DNA一方面能给RNA和蛋白质提供遗传密码，另一方面可以以自己为模板进行复制。现已证明在线粒体中有DNA聚合酶，并且离体的线粒体在一定条件下有合成新DNA的能力。线粒体中的DNA也是按半保留方式进行复制，在细胞周期中，线粒体中的DNA复制在核DNA复制之后，大约在间期的G2期进行复制，线粒体DNA复制后，随之线粒体分裂，使线粒体增值。线粒体中不但存在DNA，而且具有蛋白质合成系统。如线粒体有MRNA、TRNA、氨基酸合化酶、核糖体等。线粒体中的DNA指导蛋白质的合成方式与核DNA一样，也包括转录和翻译两个过程，科学家利用一种抑制剂，分别抑制线粒体蛋白质的合成和细胞质基质中蛋白质的合成，再提供放射线同位素标记的氨基酸，然后检测，？放射线的蛋白质存在位置（线粒体中还是细胞质基质中）。研究发现，线粒体种蛋白质有些自身合成的，有些是在细胞基质中合成后转移到线粒体中去的。此外，线粒体中的DNA和细胞核中的DNA是相互作用的。线粒体的一些组成成分的形成是靠细胞核基因和线粒体基因两套遗传系统编码的蛋白质互相协作的结果。二、叶绿体中的DNA67和线粒体一样叶绿体中的DNA也呈环状，叶绿体中的DNA大约全有1.9×10 个核苷酸按照只有一条链具有转录信使RNA的功能，和每三个核苷酸编码一个氨基酸的原则，叶绿体中的DNA大约可以编码3.17×10 个氨基酸的蛋白质。和细胞核中的DNA一样，叶绿体中的DNA也是以半保留方式进行复制。和线粒体一样，叶绿体中也有自己的RNA，各种MRNA和TRNA，以及某些与蛋白质合成有关的其他因子。即有自己独立的蛋白质合成系统，研究发现，叶绿体中的VRNA（核糖RNA）TRNA（转运RNA）是由叶绿体自己的DNA编码形成的，而叶绿体中的蛋白质（酶）一部分是在叶绿体中由它自己的DNA编码，经过转录和翻译形成的。另一部分则是由核DNA编码，在细胞质基质中形成后转入叶绿体中的。
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