[科普中國]-線粒體DNA

線粒體DNA是線粒體中的遺傳物質(zhì)，線粒體能為細(xì)胞產(chǎn)生能量（ATP），是在細(xì)胞線粒體內(nèi)發(fā)現(xiàn)的核糖核酸特殊形態(tài)。線粒體是為細(xì)胞提供能量（ATP）的細(xì)胞器。一個線粒體中一般有多個DNA分子。

它們攜帶著自己的DNA——mtDNA，而這些基因的突變能引起線粒體疾病。雖然疾病癥狀是多變的，但大腦、肌肉和心臟等耗能較多的器官通常會受到影響。由于線粒體會通過卵細(xì)胞傳遞，相關(guān)疾病會遺傳自母親。

組成結(jié)構(gòu)

研究人員發(fā)明了轉(zhuǎn)換卵細(xì)胞基因材料的方法，用擁有健康線粒體的卵細(xì)胞取代攜帶錯誤線粒體DNA的卵細(xì)胞。結(jié)果是，胚胎會攜帶來自母親和父親的核DNA，以及卵細(xì)胞捐獻者的線粒體DNA。

mtDNA雖能合成蛋白質(zhì)，但其種類十分有限。迄今已知，mtDNA編碼的RNA和多肽有：線粒體核糖體中2種rRNA（12S及16S），22種tRNA，13種多肽（每種約含50個氨基酸殘基）。組成線粒體各部分的蛋白質(zhì)，絕大多數(shù)都是由核DNA編碼并在細(xì)胞質(zhì)核糖體上合成后再運送到線粒體各自的功能位點上。正因如此，線粒體的遺傳系統(tǒng)仍然要依賴于細(xì)胞核的遺傳系統(tǒng)，由此，線粒體是半自主性細(xì)胞器。

線粒體基因組：線粒體基因組是裸露的DNA雙鏈分子，主要呈環(huán)狀但也有線性的分子。各個物種的線粒體基因組大小不一。一般動物細(xì)胞中的線粒體基因組較小，為10~39kb；酵母為8~80kb；都是環(huán)狀。四膜蟲屬和草履蟲等原生動物為50kb，為線性分子。植物的線粒體基因組比動物的大許多，但也復(fù)雜的多，大小可以從200~2500kb，如在葫蘆科中西瓜是330kb，香瓜是2500kb，相差達7倍！1

主要功能復(fù)制mtDNA可自我復(fù)制，其復(fù)制也是以半保留方式進行的。用同位素標(biāo)記證明，mtDNA復(fù)制的時間主要在細(xì)胞周期的S期和G2期。DNA先復(fù)制，隨后線粒體分裂。其復(fù)制仍受細(xì)胞核的控制，復(fù)制所需要的DNA聚合酶是由核DNA編碼，在細(xì)胞質(zhì)核糖體上合成的。

遺傳由于線粒體會通過卵細(xì)胞傳遞，相關(guān)疾病會遺傳自母親。而該技術(shù)則可能幫助攜帶致病性線粒體基因突變的女性生下健康的孩子。

人身體所有細(xì)胞（除紅細(xì)胞）里面都有線粒體，但只有女性的線粒體基因能隨其卵子遺傳給后代。mtDNA是Mitochondrial DNA（線粒體DNA）的縮寫，是承載線粒體遺傳密碼的物質(zhì)。男人線粒體只伴隨此男人生活一生，然后終結(jié)，不能遺傳給后代。mtDNA表現(xiàn)為母系遺傳。mtDNA結(jié)構(gòu)類型是反映母系脈絡(luò)的重要指標(biāo)。通過檢測現(xiàn)代人mtDNA，能弄清各民族、各地人的母系血緣關(guān)系。通過檢測古尸線粒體，可弄清歷史上各個民族間的母系血緣關(guān)系、歷史故事、遷徙路線、歷史名人的民族、身份。

母親給兒女貢獻了50%的遺傳基因，對兒女遺傳特性有著和父親一樣的影響力。“線粒體DNA”是只通過母系一脈傳遞的遺傳基因，男性也能從母親那里繼承“線粒體DNA”，卻無法將它遺傳給自己的后代。

基本性質(zhì)與核基因組相比，線粒體基因組有如下性質(zhì)：

所有的基因都位于一個單一的環(huán)狀DNA分子上。

遺傳物質(zhì)不為核膜所包被。

DNA不為蛋白質(zhì)所壓縮。

基因組沒有包含那么多非編碼區(qū)域（調(diào)控區(qū)域或“內(nèi)含子”）。

一些密碼子與通用密碼子不同。相反，與一些紫色非硫細(xì)菌相似。

一些堿基為兩個不同基因的一部分（重疊基因）：某堿基作為一個基因的末尾，同時作為下一個基因的開始。

線粒體DNA比DNA存活時間長得多，而且遺傳自母親，因此用來確認(rèn)家庭關(guān)系十分理想。

本詞條內(nèi)容貢獻者為:

魏大勇 - 副教授 - 西南大學(xué)