线粒体DNA多态性.pptx

学习目的生物的遗传前言线粒体——“能量工厂”线粒体是真核细胞内的重要细胞器，它是细胞的能量工厂，细胞产生能量的95%来自线粒体中进行的氧化磷酸化。除了红细胞外，人类所有体细胞都含有线粒体，其中多数细胞含有数以万计的线粒体。通常把所有细胞器和细胞质颗粒中的遗传物质，统称为细胞质基因组。把细胞质基因所决定的遗传现象和遗传规律称为细胞质遗传。
◆细胞器和细胞质颗粒中的遗传物质，统称为细胞质基因组(plasmon)。由于缺乏组蛋白的保护，线粒体亦缺乏DNA损伤修复系统，mtDNA的突变率较高。人mtDNA是一个长为16,569bp的双链闭合环状分子，外环含G较多，称重链(H链)，内环含C较多，称轻链(L链)。mtDNA双链闭合环状在降解检材中不易被核酸外切酶影响，在法医检材中能保持mtDNA完整性。线粒体DNA
惟一的细胞核外DNA，携带有编码蛋白质和RNA的基因
结构：双链16569bp，
其中一条为重连，一条
为轻连。基因编码物
各不相同。
基因中不含非编码序列，
多数情况下，几乎不
含终止密码。
转录与翻译均在线粒体中进行。
DNA不与组蛋白结合
部分密码子不同于核基
因组密码子。
特征（1）碱基结构紧凑、简洁：以最少碱基数编码尽量多的蛋白质和RNA
♦基因间无间隔序列
♦基因内无内含子、前导序列、带帽序列和终止信号
♦相邻基因甚至有碱基的重叠
（2）不存在同源基因间的重组与交换
结果：mtDNA所有序列变异呈单倍型特性
功能：储存信息---编码参与氧化磷酸化蛋白质和RNA的基因
H链：2个rRNA，14个tRNA，12个蛋白质
L链：8个rRNA，1个蛋白质
自身复制---单向复制:置换环复制或D-环(D-loop)复制
特点：不对称的复制，
H链和L链各有一个复制起点，先复制H链，
H链复制到达L链起始点后，L链开始复制
D-环：新合成第三条H链姊妹链，序列与L链互补
H链复制起点附近（520-700），高变异
转录功能--两条链同时转录合成RNA--对称转录

二、mtDNA的遗传学特征
高拷贝和异质性

mtDNA在一个细胞中具有数百次拷贝，因此mtDNA突变比例可以在0到100%之间变化，
异质性：一两个不同的mtDNA序列存在于一个个体的细胞、组织和不同的个体时。
瓶颈效应：
卵细胞中有100000左右拷贝的mtDNA，在受精卵形成时，只有数个拷贝卵细胞的mtDNA进入到受精卵，这个现象称为瓶颈效应。
因此异质性的母亲的孩子通常会有平均水平不同的异质性突变。可以解释在一些线粒体遗传病具有很高的家族间临床变异性。
突变率比较高
主要分布控制区（D-环区）-含有启动子和重链复制的起点
跨距约1100bp，个体间存在较大差异
高变区HV-I29～408号碱基
HV-II15996～16401号碱基
HV-III438～574号碱基
主要原因A:mtDNA没有组蛋白的保护
B:DNA聚合酶缺乏3’-5’外切酶校正功能
C:缺乏DNA损伤的修复体系
D:mtDNA极少或不受来自选择压力的影响
突变类型碱基的错配---序列多态性
主要为转换（90%）：嘧啶转换HV-I80%
HV-II20%
少数是顛换（10%）：C→A或A→C
插入或缺失----长度多态性
poly—C：nt16184-nt16193(HV-I)
CA重复：nt514-nt523(HV-III)
mtDNA多态性的类型mtDNA单核苷酸多态性序列多态性（Sequencepolymorphism）
主要集中在D-loop区（法医学价值所在）
HV1：nt16024～nt16365，342bp；
HV2：nt73～nt340，268bp
HV3：nt438～nt574，137bp
长度多态性（Lengthpolymorphism）
nt514-nt523：CA重复
C-stretch:polyCControlregion(D-loop)mtDNA-STRmtDNA多态性分析技术mtDNA单倍型人类线粒体DNA单倍型类群mtDNA分型命名命名1:插入1个碱基，命名为插入位置.1插入碱基测序方法分析mtDNA序列多态性过程样本mtDNA提取清洗毛干原理：对骨骼进行清洗、消毒、磨为粉末，然后对骨细胞进行裂解，采用吸附和超滤作用对DNA提取和纯化。人类线粒体基因组DNA高变区的分析人类线粒体基因组STR位点分析人类线粒体全基因组DNA分析TCTTTCATGGGGAAGCAGATTTGGGTACCACCCAAGTATTGACTCACCCATCAACAACCGCTATGTATTTCGTACA
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