第七章线粒体dna多态性85页PPT

分布：通常分布于细胞生理功能旺盛的区域和需要能
量较多的部位，如肌细胞的肌纤维和精细胞的尾部；或 较为集中分布在有较多氧化反应底物的区域，如脂肪滴， 因为脂肪滴中有许多要被氧化的脂肪。
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肌细胞的肌纤维和精子的尾部聚集较多的线粒体
线粒体包围着脂肪滴
线粒体的结构
光镜下线粒体结构
电镜下线粒体结构 4
线粒体的超微结构
5.线粒体的增殖与细菌一样——直接分裂。
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五、线粒体的增殖----分裂
间壁分离
收缩分离
出芽分裂
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生命活动中95%的能量来自线粒体
线粒体是糖、脂肪、氨基酸等能源物质最终氧 化释放能量的场所。
细胞氧化（细胞呼吸）
在特定的细胞器（主要是线粒体）内，在O2的参与 下，分解各种大分子物质，产生CO2,同时，分解代 谢所释放的能量储存于ATP中的过程，称为细胞氧 化、细胞呼吸或生物氧化。
（mitochondrion)
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一 线粒体的形态、数量和结构 形态：光镜下多数细胞的线粒体呈线状、粒状或杆状，形 态的差异与细胞类型及生理状态有关。
大小：细胞内较大的细胞器。一般直径：0.5—1.0um;长度：3um。在骨
骼肌细胞、胰脏外分泌细胞中可长达10~20μm，称巨线粒体。
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成熟哺乳动物红细胞无线粒体。
一个线粒体内平均有5-10个mtDNA 双链环状的DNA分子，裸露不与组蛋白结合。 mtDNA结构紧密,编码37个基因。 mtDNA复制贯穿于整个细胞周期。
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2种 编码 rRNA(12S和16S）基因 mtDNA 16569 bp 37个基因 22种 编码 tRNA基因 13种 编码 蛋白质基因

1894年 ——Altmann —— 光镜 —— 生命小体 (bioblast) 1897年 —— Benda —— 线粒体(mitochondria)
一.线粒体的形态、大小和分布 形态：光镜： 线状、粒状、短杆状；有的圆形、哑铃形、星形；还有分枝状、环状等
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线粒体的形态
光学显微镜下线粒体的形态
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化学渗透学说示意图
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细胞氧化：在酶的催化下，氧将细胞内各种供能物质氧化而释放能量的过程。由于细胞氧化过程中，要消耗O2释放CO2和H2O所以又称细胞呼吸。
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细胞氧化的基本过程
1、酵 解： 在细胞质基质内进行，反应过程不需要氧——无氧酵解
2、乙酰辅酶A生成: 线粒体基质内进行
3、三羧酸循环: 在线粒体基质内进行
线粒体的形态多种多样， 一般呈线状，也有粒状或短线状。细胞的生理状况发生变化时线粒体的形态亦将随之而改变。
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线粒体的数量
同一类型细胞中，线粒体的数目是相对稳定的。 在不同类型的细胞中线粒体的数目相差很大。 生理活动旺盛的细胞（心肌细胞）线粒体多。
数百 ~ 数千个
3 105万个(有些卵母细胞)
特征酶：苹果酸脱氢酶
氧化还原酶 37%*源自线粒体各部分蛋白及酶的分布
线粒体的化学组成
线粒体的化学组分主要是由蛋白质、脂类和水份等组成
红色标注各部分的标志酶
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线粒体：提供细胞95%以上的能量--- 细胞内的动力工厂 糖酵解：提供细胞少量的能量
细胞内的供能物质：主要糖类
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知识回顾：真核细胞中的氧化作用 糖的氧化: 葡萄糖→细胞→ 胞质中分解为丙酮酸(不需要氧，糖酵解) ◆糖氧化成丙酮酸 ◆丙酮酸脱羧生成乙酰CoA ◆乙酰CoA进入三羧酸循环彻底氧化

mtDNA分析技术
mtDNA分析技术
基本技术：DNA测序
第一代荧光自动测序技术：HVR I 和 HVR II全控 制区（control region, CR） 第二代测序技术：全线粒体基因组
mtDNA分析技术
mtDNA分析适用检材
缺少毛根，毛球或附着组织的毛发，断裂的毛干 适用提取DNA方法：碱裂解法
瓶颈效应和复 制分离
下一代平均异 质性水平相差 较大
瓶颈效应指卵细胞 中的mtDNA拷贝， 只有数个能进入下 一代。
线粒体遗传疾 病的家族间临 床变异性
第 二
mtDNA多态性 节
mtDNA多态性
线粒体DNA分区
控制区（非编码区，D环）：16024~576
绝大部分mtDNA多态性都集中在此区 高变区（high variabe regions, HVR）I和 II16024~16365，73~340 编码区
线粒体DNA多态性
贵州医科大学法医学院 任峥
主要内容内容
掌握
线粒体DNA的特点
线粒体DNA单倍型类群的概念和 意义
线粒体DNA分型的结果解释
主要内容
线粒体DNA与 线粒体DNA的 线粒体DNA分 核DNA的区别 多态性类型 型的命名
线粒体DNA的 线粒体DNA的
结构
分析技术
第
概述
一 节
mtDNA结构与功能
• mtDNA异质性
两种不同的mtDNA序列存在于同一个细胞， 组织或个体时称之为异质性（heteroplasmy）
表现：2个峰成分，次要峰占主峰40%以上， 可重复
• mtDNA异质性
出现几率：2%~8%（一代测序）
1~2个碱基：考虑异质性 两样本来自同一母系

参与电子传递的电子载体有5种：黄素蛋白、细胞色素、泛 醌、铁硫蛋白和铜原子。
（3） 电子转运复合物及呼吸链
线粒体内膜呼吸链有4种复合物： 复合物I、
线粒体承担的能量转换实质是把H+跨膜电位差和质子浓度梯 度（pH差）形成的质子驱动力转换成ATP分子中的高能磷酸 键。
线粒体
有氧运动
细胞必须利用能量来维持它的正常生活
研究历史
1850年，德国生物学家第一个发现线粒体， 并推测这种颗 粒是由半透性的膜包被的。 1890, Altman 命名 Bioblast (生命小体)。 1898年 Benda 对线粒体进行命名。 1900年，Leonor Michaelis用染料Janus green对肝细胞进 行染色，发现线粒体具有氧化还原反应的作用。
γ亚基旋转的观察
ATP合酶的作用是可逆的合成ATP、水解ATP。ATP的水解， 利用ATP能量，使H+逆浓度梯度运输，可以建立起质子梯度。
6.3.2线粒体与细胞衰老
线粒体是细胞内自由基的源泉，正常情况下氧自由基可被线 粒体中的Mn2+-SOD所清除，机体衰老使SOD活性降低，氧 自由基积累在线粒体中，导致线粒体内膜参与能量转换的酶 系功能异常，引起细胞的衰老与死亡。
3 ATP合酶及结合变构机制
头部：F1偶联因子 （3α，3β，γ， ε， δ） 膜部：F0偶联因子：abc
a1b2c10-12
结合变构机制
在特定的时间，三个催化位点的构象不同 由于γ亚基的端部是高度不对称的，它的旋转引起β亚基3个 催化位点构象的周期性变化（L、T、O）
将α3β3γ固定在玻 片上，在γ亚基的 顶端连接荧光标记 的肌动蛋白纤维， 在含有ATP的溶液 中温育时，在显微 镜下可观察到γ亚 基带动肌动蛋白纤 维旋转。