分子生物学第03章线粒体基因组课件

3.1线粒体基因组的大小3.2线粒体基因组的组织结构3.3线粒体基因组的组成3.4线粒体基因的一些特征3.5RNA编辑3.6植物细胞质雄性不育与线粒体的关系3.7遗传信息在基因组之间的流动线粒体基因组Mitochondrialgenome

3.1线粒体基因组的大小植物线粒体基因组不仅特别大，还表现出很大的差异性，如西瓜与甜瓜线粒体基因组的差异。而动物线粒体基因组则小得多，大小也比较接近。但植物mtDNA所包含的有功能的遗传信息量并不比动物mtDNA大多少，主要是因为植物mtDNA含有很多内含子及重复序列，基因间的间隔区也很大。mtDNA突变快。细胞培养的mtDNA与正常植物中的mtDNA有较大的不同。

表3－1线粒体基因组大小生物种类mtDNA(kb)生物种类mtDNA(kb)人16.569小麦430鼠16.295油菜221牛16.298甘蓝219鲸16.398菠菜327鸡16.775玉米（育系）570海胆（P.lividus)15.697玉米（雄性不育系）540海星16.260西瓜330果蝇16.019甜瓜2600土壤线虫13.794黄瓜1500酵母84蚕豆285红藻（C.merole)32.211绿豆400拟南芥366.924地钱184.400线粒体DNA分子的形状

mtDNA既有环状分子，也有线状分子，在一种生物体内也可能两种形态的分子同时存在。

动物mtDNA大部分是环状分子，周长约5.0～5.8μm，这不仅用电镜可以观察到，而且用CsCl密度梯度离心可以分离到它们的超螺旋分子。然而最近用人的细胞株mtDNA的研究表明，有1%左右是线状的，50%是环状的，其余是一种连环多聚体。线粒体DNA分子的形状从脉冲场凝胶电泳上mtDNA的行为看，大多数植物和真菌的mtDNA表现出是线状分子，但也有很多植物中有环状分子。在一些植物线粒体中，含有大小不等的许多环状分子。如在烟草培养细胞中，整个线粒体基因组以一个亚基因组环的群体存在，大环与小环、小环与小环之间有联系。

主宰染色体模型

根据“主宰染色体模型”（masterchromosomemodel），有些植物线粒体基因组可以用单个环状DNA分子来代表，这个分子包含了所有的遗传信息，故称之为“主宰染色体”。如果主宰染色体上有许多正向重复序列对的话，通过分离重组就会产生许多大小不等的环状分子。

环状DNA重复序列间的重组同向重复反向重复图3－1人线粒体DNA基因图谱表3－2已确定的植物mtDNA编码基因翻译装置rRNA26S18S5StRNA核糖体蛋白小亚基大亚基rrn26rrn18rrn5至少16种rps1,rps3,rps7,rps12,rps13,rps14,rps19rpl1,rpl2,rpl5,rpl16呼吸链复合体亚基NADH－脱氢酶cytbcytc氧化酶ATP合酶cytc生物发生保守ORFnad1,nad2,nad3,nad4,nad4L,nad5,nad6,nad7,nad9cytbcox1,cox2,cox3atp1,atp6,atp9至少4个基因已知至少10个线粒体基因中的内含子

动物线粒体基因不含内含子，植物线粒体基因含有内含子（但也有少数低等植物如红藻线粒体基因没有内含子）。内含子可分为Ⅰ类内含子和Ⅱ类内含子。Ⅰ类内含子具有“中部核心结构”（centrolcorestructure），该结构在RNA剪接中起作用，构成这种二级结构的是四个10～12个碱基的保守序列；没有这种“中部核心结构”的内含子属于Ⅱ类