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线粒体DNA

线粒体DNA是线粒体中的遗传物质,线粒体能为细胞产生能量(ATP),是在细胞线粒体内发现的脱氧核糖核酸特殊形态。线粒体是为细胞提供能量(ATP)的细胞器。一个线粒体中一般有多个DNA分子。

它们携带着自己的DNA——mtDNA,而这些基因的突变能引起线粒体疾病。虽然疾病症状是多变的,但大脑、肌肉和心脏等耗能较多的器官通常会受到影响。由于线粒体主要通过卵细胞传递,相关疾病大都会遗传自母亲。

研究人员发明了转换卵细胞基因材料的方法,用拥有健康线粒体的卵细胞取代携带错误线粒体DNA的卵细胞。结果是,胚胎会携带来自母亲和父亲的核DNA,以及卵细胞捐献者的线粒体DNA。

mtDNA虽能合成蛋白质,但其种类十分有限。迄今已知,mtDNA编码的RNA和多肽有:线粒体核糖体中2种rRNA(12S及16S),22种tRNA,13种多肽(每种约含50个氨基酸残基)。组成线粒体各部分的蛋白质,绝大多数都是由核DNA编码并在细胞质核糖体上合成后再运送到线粒体各自的功能位点上。正因如此,线粒体的遗传系统仍然要依赖于细胞核的遗传系统,由此,线粒体是半自主性细胞器。

线粒体基因组:线粒体基因组是裸露的DNA双链分子,主要呈环状但也有线性的分子。各个物种的线粒体基因组大小不一。一般动物细胞中的线粒体基因组较小,为10~39kb;酵母为8~80kb;都是环状。四膜虫属和草履虫等原生动物为50kb,为线性分子。植物的线粒体基因组比动物的大许多,但也复杂的多,大小可以从200~2500kb,如在葫芦科中西瓜是330kb,香瓜是2500kb,相差达7倍! 

mtDNA可自我复制,其复制也是以半保留方式进行的。用同位素标记证明,mtDNA复制的时间主要在细胞周期的S期和G2期。DNA先复制,随后线粒体分裂。其复制仍受细胞核的控制,复制所需要的DNA聚合酶是由核DNA编码,在细胞质核糖体上合成的。

人身体所有细胞(除红细胞)里面都有线粒体,但只有女性的线粒体基因能随其卵子遗传给后代。mtDNA是Mitochondrial DNA(线粒体DNA)的缩写,是承载线粒体遗传密码的物质。男人线粒体只伴随此男人生活一生,然后终结,不能遗传给后代。mtDNA表现为母系遗传。mtDNA结构类型是反映母系脉络的重要指标。通过检测现代人mtDNA,能弄清各民族、各地人的母系血缘关系。通过检测古尸线粒体,可弄清历史上各个民族间的母系血缘关系、历史故事、迁徙路线、历史名人的民族、身份。

母亲给儿女贡献了50%的遗传基因,对儿女遗传特性有着和父亲一样的影响力。“线粒体DNA”是只通过母系一脉传递的遗传基因,男性也能从母亲那里继承“线粒体DNA”,却无法将它遗传给自己的后代。

与核基因组相比,线粒体基因组有如下性质:

所有的基因都位于一个单一的环状DNA分子上。

遗传物质不为核膜所包被。

DNA不为蛋白质所压缩。

基因组没有包含那么多非编码区域(调控区域或“内含子”)。

一些密码子与通用密码子不同。相反,与一些紫色非硫细菌相似。

一些碱基为两个不同基因的一部分(重叠基因):某碱基作为一个基因的末尾,同时作为下一个基因的开始。

线粒体DNA比DNA存活时间长得多,而且遗传自母亲,因此用来确认家庭关系十分理想。



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