細胞色素COⅠ的研究概述【文獻綜述】

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1、畢業(yè)論文文獻綜述水產(chǎn)養(yǎng)殖細胞色素COⅠ的研究概述摘要：本文簡述了細胞色素C氧化酶Ⅰ（COⅠ）的結(jié)構(gòu)功能，總體介紹了COⅠ的研究現(xiàn)狀，并在分子生物水平的基礎(chǔ)上，主要論述了COⅠ基因序列差異的研究在遺傳學(xué)和病害學(xué)上的影響，特別是其在魚類分類鑒定上所發(fā)揮的重要作用。關(guān)鍵詞：魚類；細胞色素C；COⅠ；基因序列在生物的線粒體中廣泛存在著一種具有自動氧化作用的物質(zhì)，即細胞色素氧化酶(Cytoehromeoxidase,COX)。COX由13個亞基組成，其中最大的3個亞基（CO1、CO2、CO3）來源于線粒體，其序列具有高度的保守性，分別由2個線粒體基因編碼C

2、O1和CO2是COX的兩個催化中心（鐘濤等，2002）。COⅠ作為細胞色素C氧化酶具有酶催化活性的3大亞基之一，是mtDNA編碼的最大亞基（譚小玲等，2002），且分子結(jié)構(gòu)簡單，檢測便捷，具有嚴格而又典型的母性遺傳，難以發(fā)生重組，可用于種群間、種、屬間甚至科間的系統(tǒng)發(fā)育等研究（肖武漢等，2000）。1研究背景1930年，英國生物化學(xué)家凱林在心肌提取物中就已經(jīng)發(fā)現(xiàn)細胞色素C氧化酶在電子傳遞鏈上的活性。2003年初，加拿大圭爾夫大學(xué)的生物學(xué)家保羅·赫伯特(PaulHebert)和他的同事在《英國皇家學(xué)會學(xué)報B輯》上發(fā)表了一篇論文，提出用細胞色素C氧化

3、酶I基因片段作為鑒別不同物種的“條碼”。十年前，用一種簡便易行的方法把物種一一歸類似乎是一項不可能的任務(wù)，但21世紀以來，隨著基因工程的突破性發(fā)展，人們開始在分子水平上了解細胞色素C氧化酶的分子結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)細胞色素C氧化酶具有很大的保守性，而細胞色素C氧化酶Ⅰ基因序列進化速度適宜，把它的基因片段制成DNA條碼最為適合，從而讓地球上所有的物種都能擁有一份獨特的“身份證”，用以辨別各自屬于哪種種類，而且還能用其推測出分類階元間的系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系（OstermeierCetal，1996；WuWetal,2000；李連之等，2001；王中華等，2010）。魚

4、類是脊椎動物中最原始而在種屬數(shù)量上又最占優(yōu)勢的類群，其物種繁多，分布廣泛，起源復(fù)雜，研究其遺傳分化，闡明其進化途徑，歷來是令人饒有興趣的課題。近年來，隨著分子生物學(xué)技術(shù)向生物學(xué)各研究領(lǐng)域滲透，從分子水平，研究魚類的遺傳與進化，已越來越引人注目。其中對魚類COⅠ的研究將會影響到其分類學(xué)，遺傳學(xué)及疾病學(xué)的發(fā)展，能為漁業(yè)資源有序利用和保護提供參考，又因為魚類的分類鑒定蘊含著巨大的利益，因此將會有越來越多的人對魚類COⅠ感興趣（楊學(xué)明等，2006；楊天燕等，2007）。2研究現(xiàn)狀2.1魚類分類學(xué)方面多年以來，生物分類學(xué)家一直在尋找能夠迅速區(qū)分不同物種的方

5、法。傳統(tǒng)的分類學(xué)鑒定依賴于針對物種外觀或者解剖特征的識別，這種方法既費時費力，又可能出現(xiàn)錯誤。傳統(tǒng)分類學(xué)并不能準確具體地分類鑒別出生物種類。有時傳統(tǒng)分類劃分的同一物種卻屬于幾個物種。如：傳統(tǒng)分類學(xué)認為的哥斯達黎加一種蝴蝶，用COI基因片段檢驗卻鑒定出其中包含了十幾個屬。如果每一個物種都攜帶有表明自己身份的“條碼”，那么物種分類和鑒定工作將得到很大簡化。COⅠ是生物分子系統(tǒng)學(xué)研究和群體遺傳分化的重要標志，其進化速度適宜且有較大的保守性，COI的基因約650個堿基，很適合作為動物分類學(xué)與生態(tài)學(xué)的DNAbarcode（MurgiaRetal，2002）

6、。雖然采用COI基因作為DNAbarcode所隱含的涉及線粒體的進化歷史、遺傳特性和物種成種時間的默認前提并非完全成立，但目前在動物中最常用的DNAbarcode就是細胞色素c氧化酶1號基因（COI）的部分序列（關(guān)申民等，2000）。且隨著標準數(shù)據(jù)庫的建立，基于COI基因的DNAbarcode在動物分類學(xué)和生態(tài)學(xué)中得到了廣泛應(yīng)用。近年來，COI作為掃描生命的條碼，已被廣泛用于魚類、昆蟲、鳥類等動物的鑒別分類研究?，F(xiàn)今，因COI條碼序列獲取很便捷，廣泛適用硬骨魚類物種鑒別，并可用于低級分類階元的系統(tǒng)進化分析（劉楚吾等，2009），如：由青石斑魚CO

7、Ⅰ與線紋刺尾鯛COⅠ同源性很高，可判斷青石斑魚與線紋刺尾鯛親緣性很高（施大衛(wèi)等，2009）；對采自東海的銀鯧、翎鯧和中國鯧3種鯧屬魚類的線粒體COI基因序列片段進行研究，能從分子水平研究中國東海海域鯧屬魚類的分類、遺傳關(guān)系和系統(tǒng)進化，以其了解鯧屬魚類以及與鯧科之間的親緣關(guān)系，又為鯧屬魚類保護生物學(xué)和系統(tǒng)進化提供分子生物學(xué)依據(jù)（張鳳英等，2008）；更有人研究了基于線粒體CO1基因序列的DNA條形碼在鯉科鲌屬魚類物種鑒定中的應(yīng)用（彭居俐等，2009）。因此，雖然現(xiàn)在對于用COI基因片段作為魚類分類鑒定的DNAbarcode研究較少，但魚類資源保護日

8、益嚴峻，以COⅠ基因序列為DNAbarcode的魚類分類鑒別將被頻繁用到，并可完善甚至改變魚類傳統(tǒng)分類。2.2魚類遺傳學(xué)方面由于COI無