必威体育精装版鱼类线粒体DNA的遗传分析研究.ppt

* 鱼类线粒体基因组研究进展 姓名： 研究背景 线粒体是存在于绝大多数真核细胞内的一种基本的重要的细胞器，它含有自己的DNA，具有相对独立的遗传系统。它是细胞进行氧化磷酸化的场所。线粒体基因组不仅是研究DNA结构与复制转录的良好模型，也是研究真核细胞核酸与蛋白质合成非常合适的模型系统。 鱼类线粒体基因组 线粒体DNA是Nass等在1962年发现的。之后，1992年台湾学者Tzeng等发表了台湾缨口鳅线粒体DNA全序列，这在鱼类是首次。 截止到2004年已测定161种鱼类线粒体DNA全序列，它们的分子量在15.2~19.8Kb之间。（除海七鳃鳗、淡水七鳃鳗和溪鳉外,其余158种鱼mtDNA的结构和基因成分都与其他脊椎动物的类似 鱼类线粒体DNA基因组结构示意图 （西田，1998） 37 个编码基因 22个tRNAs 2个rRNA基因：(12SrRNA和16SrRNA) 控制区(D—环区) 轻链复制起始区 13 个疏水蛋白基因 细胞色素b(Cyt b) 2个ATP酶的亚单(ATPase8和ATPase6) 3个细胞色素c(Cyt c)氧化酶的亚单位(COⅠ、Ⅱ和Ⅲ) 7个NADH还原酶复合体的亚单位(ND-1、-2、-3、-4、-4L、-5和-6) 鱼 类 线 粒 体 DNA 结构特点 提取方法 研究进展 应用前景 研究内容 遗传特点 检测分析 一、鱼类mtDNA的遗传特点 mtDNA通常为母性遗传,这种传递方式是由于成熟的卵母细胞所含的mtDNA较精子中的mtDNA高几千倍。该遗传方式便于进行群体分析,只需少量个体便能反应群体遗传结构。 mtDNA进化主要以碱基替换为主,插入和缺失较少;碱基替换主要发生在基因间隔区和控制区,且不同部位替换速率不同。 mtDNA进化速率较核DNA快5～10倍,其原因主要有: (1)选择压力小; (2)受诱变的影响大;(3)代谢增补时间短;(4)复制无校对修复 1、分子较小且存在长度多态性:鱼类mtDNA分子大小范围一般在15-19kp之间，约占总DNA的1％。鱼类mtDNA的分子大小在种间存在差异，但这种长度差异并非源于基因数目，主要由于串联重复序列的存在。 2、编码效率高:同核DNA相比，mtDNA上的基因排列极其紧凑，基因间隔常少于10bp,且无内含子，编码效率较高。此外,部分mtDNA的密码子不同于基因组DNA，且缺少终止密码子，仅以U或UA结尾。 3、拷贝数多:鱼类每个细胞中有1000—10000个线粒体DNA拷贝，容易从组织中分离纯化。 4、进化速度快:鱼类mtDNA的突变率高于核中DNA，为基因组DNA的5一10倍，并且缺乏有效的DNA损伤修复机制，修复效率低。 二、鱼类mtDNA的结构特点 5、解码体系简单:鱼类mtDNA的解码由一个很小的tRNA体系完成，而不像在核基因组摆动假说中所要求的需要在32个tRNA反密码子上的摆动。 6、遗传的相对独立性:mtDNA能以自身为模板进行复制，能转录生成信使RNA(mRNA)、转运RNA(tDNA)和核糖体RNA(rRNA),也能编码合成一些维持自身结构和功能所必需的蛋白质，具有很大的独立性。同时，线粒体的遗传行为受到核基因的调控，这种调控主要是通过向线粒体输入核DNA编码蛋白质和一些小的RNA，特别是tRNA来实现的 。 7、同质性与异质性:一般情况下，在一种生物机体内仅存在一种类型的mtDNA分子，但现在大量发现一些个体存在多种类型mtDNA分子，这种特性被称mtDNA分子的异质性。 8 、多态性:mtDNA中存在多态现象多态性集中在D环，其他区域则高度保守一。 9、母系遗传:mtDNA一般不发生重组，随细胞质进行。但鳗鱼线粒体为双亲遗传 三、鱼类mtDNA的提取方法 （1）直接从鱼类组织提取线粒体DNA 从肌肉、肝脏等组织中提取线粒体DNA 。其中碱变性法是常见的实验方法，主要溶液是STE液：10 mmol NaC1，15 mmol Tris-HC1(pH8.0)，45 mmol EDTA(pH8.0)，0.25 mol蔗糖。把提取的线粒体DNA放入一20℃保存备用。该方法获得的是鱼类的整个mtDNA分子。 一般肝细胞、胃壁细胞、肾脏细胞中的线粒体数目较多，直接提取mtDNA获得纯度很高的mtDNA用于研究要选取这些组织，必须杀死鱼才能得到，研究存在数量多的鱼类可以采用该法。 （2）先提取基因组DNA再用相应引物PCR 扩增所需mtDNA某一区域序列片段。 四、鱼类mtDNA的检测分析 目前用于鱼类mtDNA多态性的检测方法主要有以下几种： （1）、内切酶图谱法：一般用双酶消化构建鱼类mtDNA限制酶图谱。内切酶图谱法是