线粒体氧化应激实验

线粒体由两个不同的基因组编码的数百种蛋白质组成。大多数线粒体蛋白质由细胞核的基因编码，然后在细胞质中合成，再由相应的信号肽引向至线粒体的特定结构中。另外，一部分少量但极其重要的线粒体蛋白质由线粒体基因组编码，并专门表达于线粒体中。

线粒体基因组是一个环状双DNA，核酸序列和组成比较保守，但其大小和数量取决于种属和组织的类型。如果蝇的线粒体基因组为16019dp，家蚕为15634dp，小鼠为16295dp，而人类为16569dp，其分为轻链和重链；没有内含子，除一段非编码区（D-loop区）外均为外显子；共编码13个多肽、22个tRNA和2个rRNA，其中所编码的13个多肽均是线粒体中氧化磷酸化酶复合体中的亚基。D-loop区是一大小约1000bp的调控区，其包含有重链复制起始点、保守序列节段、轻链启动子、重链启动子及终止结合序列等，几乎所有与mtDNA复制、转录和翻译相关的调控序列都位于该区。mtDNA突变的高发生率与其对氧化损伤的敏感性有关，这种氧化损伤是由于在氧化磷酸化过程中所产生的副产物活性氧化物质所造成，而修复机制的缺乏是mtDNA突变不断累积的原因。线粒体基区在单个或多个克隆上的突变会导致异质体的产生，即突变型mtDNA和野生型mtDNA共存于同一个体中。当突变型mtDNA的比例达到某一阈值水平时，细胞就由正常表型变为疾病表型，这种现象称为随值效应。如：mtDNA 3243位点A＞G的颠换被普遍认为与线粒体脑肌病伴高乳酸、中风样发作综合征（MELAS）有很大关联，然而直到突变型mtDNA比例超过94%时患者才会表现出明显的临床症状。另外，在细胞有丝分裂过程中，突变型和野生型mtDNA发生分离，随机分配到子细胞中，使子细胞拥有不同比例的突变型mtDNA分子，这种随机分配将导致mtDNA异质性发生变化。除了异质性、阈值效应、复制分离外，遗传密码与通用密码不同、半自主性、母性遗传等，使线粒体遗传与核DNA遗传进一步区分开来，同时也增加了线粒体病的复杂程度。