线粒体遗传演示文稿

线粒体遗传演示文稿现在是1页\一共有27页\编辑于星期日（优选）线粒体遗传现在是2页\一共有27页\编辑于星期日(二)数目:数百至数千不等,代谢旺盛的细胞多；一般随机分布，可自由移动，需能部位比较集中。哺乳动物成熟红细胞:无精子细胞:25个肝细胞:1300个卵母细胞:30万个(三)电镜下结构:双层膜套叠而成的封闭性膜囊结构,内外膜不相连,与细胞质隔离。内膜是线粒体进行电子传递和氧化磷酸化的主要部位。(四)功能：氧化磷酸化，产生ATP，储积钙离子。现在是3页\一共有27页\编辑于星期日现在是4页\一共有27页\编辑于星期日1894年，德国学者Altman在动物细胞中现，并称之为:bioblast(生命小体)；1897年，正式命名为:mitochondrion；1963年，首次在鸡卵细胞中发现线粒体中存在DNA；同年，分离得到完整的线粒体DNA（mtDNA）；1981年发表了线粒体DNA测序结果；1987年Wallace提出mtDNA突变可能引起人类疾病；1988年首次报道线粒体突变。现在是5页\一共有27页\编辑于星期日第一节人类线粒体基因组

线粒体内含有DNA分子，是动物细胞核以外唯一含有遗传信息和表达系统的细胞器，其遗传特点表现为非孟德尔遗传方式，又称核外遗传。

一、线粒体基因组的结构1981年，剑桥大学的Anderson小组测定了人mtDNA完整的序列，被命名为“剑桥序列”。mtDNA是人类基因组的组成部分，被称为第25号染色体。现在是6页\一共有27页\编辑于星期日现在是7页\一共有27页\编辑于星期日线粒体基因组全长16569bp；不与组蛋白结合，呈裸露闭环双链状，根据其转录产物在CsCl中密度的不同分为重链和轻链；重链（H链）富含鸟嘌呤，轻链（L链）富含胞嘧啶。

线粒体基因组特点：现在是8页\一共有27页\编辑于星期日mtDNA分为编码区与非编码区编码区：保守序列，包括37个基因线粒体基因组构成：2个基因编码线粒体核糖体的rRNA（16S、12S）22个基因编码线粒体中的tRNA13个基因编码与线粒体氧化磷酸化（OXPHOS）有关的蛋白质3个为构成细胞色素c氧化酶（COX）复合体（复合体Ⅳ）催化活性中心的亚单位（COXⅠ、COXⅡ和COXⅢ）2个为ATP合酶复合体（复合体Ⅴ）F0部分的2个亚基（A6和A8）7个为NADH-CoQ还原酶复合体（复合体Ⅰ）的亚基（ND1、ND2、ND3、ND4L、ND4、ND5和ND6）1个编码的结构蛋白质为CoQH2-细胞色素c还原酶复合体（复合体Ⅲ）中细胞色素b的亚基现在是9页\一共有27页\编辑于星期日线粒体基因组遗传半自主性：mtDNA仅编码13种，绝大部分蛋白质亚基和其他维持线粒体结构和功能的蛋白质都依赖于核DNA（nuclearDNA，nDNA）编码，在细胞质中合成后，经特定转运方式进入线粒体；mtDNA基因的表达受nDNA的制约，线粒体氧化磷酸酶化系统的组装和维护需要nDNA和mtDNA的协调，二者共同作用参与机体代谢调节。mtDNA任何区域的突变都可能导致线粒体氧化磷酸化功能的病理性改变。各基因之间排列极为紧凑，部分区域出现重叠，无启动子和内含子，缺少终止密码子，仅以U或UA结尾。现在是10页\一共有27页\编辑于星期日现在是11页\一共有27页\编辑于星期日控制区：（Dloop）1122bp，串联重复序列，H链复制起始点，H链和L链转录启动子，4个保守序列L链复制起始区非编码区：mtDNA突变率极高，多态现象比较普遍。尤其D环区是线粒体基因组中进化速度最快的DNA序列，极少有同源性。现在是12页\一共有27页\编辑于星期日二、线粒体基因转录特点与核基因转录比较，mtDNA的转录有以下特点：两条链均有编码功能两条链从D-环区的启动子处同时开始以相同速率转录，L链按顺时针方向转录，H链按逆时针方向转录mtDNA的基因之间无终止子，产生巨大的多顺反子结构tRNA基因通常位于mRNA基因和rRNA基因之间mtDNA的遗传密码与nDNA不完全相同碱基摆动：密码子的头两个碱基与相应tRNA上反密码子的第2个和第3个碱基互补配对，而密码子的第3个碱基（3’端）与反密码子5’端碱基的识别有一定的自由度，配对专一性相对较差，被称为碱基摆动。

现在是13页\一共有27页\编辑于星期日丙氨酸（Ala）的tRNA反密码子摆动密码子反密码子核tRNA线粒体tRNAGCU、GCCGCA、GCGGGCUGCUGC现在是14页\一共有27页\编辑于星期日三、线粒体基因组复制特点mtDNA可进行半保留复制，其H链复制的起始点（OH）与L链复制起始点（OL）相隔2/3个mtDNA。复制起始于L链的转录启动子，首先以L链为模板合成一段RNA作为H链复制的引物，在DNA聚合酶作用下，复制一条互补的H链，取代亲代H链与L链互补。被置换的亲代H链保持单链状态，这段发生置换的区域称为置换环或D环，故此种DNA复制方式称D-环复制。现在是15页\一共有27页\编辑于星期日D-环复制现在是16页\一共有27页\编辑于星期日第二节线粒体基因的突变一、突变率比nDNA高10－20倍。其原因有以下几点：1、mtDNA中基因排列紧凑，任何突变都可能会影响到其基因组内的某一重要功能区域2、mtDNA是裸露的分子，不与组蛋白结合3、mtDNA位于线粒体内膜附近，直接暴露于呼吸链代谢产生的超氧离子和电子传递产生的羟自由基中，极易受氧化损伤mtDNA复制频率较高，复制时不对称4、缺乏有效的DNA损伤修复能力现在是17页\一共有27页\编辑于星期日2/3发生于编码tRNA、rRNA的基因1/3点突变发生于编码mRNA的基因1、mtDNA点突变突变发生的位置不同，所产生的效果也不同。二、突变类型现在是18页\一共有27页\编辑于星期日大片段重组包括缺失和重复，以缺失较为常见。大片段的缺失往往涉及多个基因，可导致线粒体OXPHOS功能下降，产生的ATP减少，从而影响组织器官的功能。常见缺失：8483～13459：Kearns-Sayre综合症（KSS）、缺血性心脏病；8637～16073：与衰老有关的退行性疾病；4389～14812：能量代谢受到严重破坏。2、大片段重组现在是19页\一共有27页\编辑于星期日AD或AR遗传，与nDNA有关。3、mtDNA数量减少现在是20页\一共有27页\编辑于星期日三、mtDNA突变的修复切除修复；转移修复。现在是21页\一共有27页\编辑于星期日第三节线粒体疾病的遗传特点

在精卵结合时，卵母细胞拥有上百万拷贝的mtDNA，而精子中只有很少的线粒体，受精时几乎不进入受精卵，因此，受精卵中的线粒体DNA几乎全都来自于卵子，来源于精子的mtDNA对表型无明显作用，这种双亲信息的不等量表现决定了线粒体遗传病的传递方式不符合孟德尔遗传，而是表现为母系遗传（maternalinheritance），即母亲将mtDNA传递给她的儿子和女儿，但只有女儿能将其mtDNA传递给下一代。

一、母系遗传现在是22页\一共有27页\编辑于星期日精子与卵子的差别现在是23页\一共有27页\编辑于星期日线粒体疾病典型系谱现在是24页\一共有27页\编辑于星期日线粒体的母系遗传O：卵子，S:精子；A、B、C：子细胞，Z:受精卵现在是25页\一共有27页\编辑于星期日一些个体同时存在两种或两种以上类型的mtDNA，这是由于mtDNA发生突变，导致一个细胞内同时存在野生型mtDNA和突变型mtDNA，称为异质性（heteroplasmy）。二、异质性

如果同一组织或细胞中的mtDNA分子都是一致的，称为同质性（homoplasmy）。现在是26页\一共有27页\编辑