種豬粒線體基因

生物組成的最小單位是細胞，動物細胞的構造則分成細胞膜、細胞質及細胞核。細胞質內有各種胞器，而粒線體是真核生物細胞質內的胞器之一，具有外膜系統的結構，負責提供細胞能量，是細胞的發電廠。粒線體可提供組織、器官及全身活動時所需能量的 90％。動物細胞粒線體擁有自己的遺傳物質，稱為粒線體 DNA，與細胞核內的基因組 DNA 各有職司的任務。

豬基因組 DNA

核苷酸是由一個磷酸根、一個五碳醣和一個鹼基所組成。許多核苷酸組合成一長條，就是去氧核醣核酸（DNA）分子，包含腺嘌呤（A）、鳥糞嘌呤（G）、胞嘧啶（C）及胸腺嘧啶（T）四種鹼基，而核醣核酸 （ RNA ） 的組成則是腺嘌呤、鳥糞嘌呤、胞嘧啶及尿嘧啶（U）四種鹼基。

生物細胞核就是由 DNA 及組蛋白（histon）兩種化學物質所組成，組蛋白是球狀結構，DNA 則是雙螺旋結構。DNA 纏繞在組蛋白上，再堆疊纏繞成染色體，染色體承載著生物體內所有遺傳物質，所有染色體則構成生物的基因組（genome）DNA。

基因是一段可以表現的 DNA 序列，經由轉錄可形成 mRNA，然後再經轉譯形成胺基酸。由這段 DNA 完整序列所產生的胺基酸，可組成對生物體有功能的蛋白質。這樣一段可以表現的 DNA 序列，在基因組 DNA 也稱為外顯子（exon）。另外在真核細胞染色體上有時會插有不會表現的 DNA 序列，稱為內含子（intron），可能與基因的調節有關。

豬的基因組是由 19 對染色體，含 18 對體染色體與一對性染色體，所組成的完整基因組合。這套基因組是雙股螺旋結構，採用四個英文字母Ａ、Ｔ、Ｃ及Ｇ來組合，通常 A−T 或 C−G 配對成一鹼基對（base pair, bp），豬的基因組 DNA 總計包含 30 億個鹼基對。

豬粒線體基因的組成

家畜禽粒線體 DNA 序列具高度同源性且大小相近，並且無蛋白質附著於上，是一雙股環狀螺旋分子構造，長度約為 16000 到 18000 個鹼基對。豬粒線體 DNA 的序列已全部被定序出來，其雙股 DNA 分別稱為 H− 股及 L− 股 DNA，包含 13 個可轉譯為蛋白質的 mRNA、二個核蛋白核醣核酸、22 個 tRNA 基因和可進行 RNA 複製與轉錄起點的一段 D− 環區域。

大多數細胞中都有上百個以上的粒線體，但只有一組基因組 DNA，因此在等量的樣品中，粒線體 DNA 更容易被放大和使用。粒線體 DNA 因為沒有組蛋白保護，相對於染色體 DNA，演變快了許多，因此累積了更多的資訊可以用來鑑定物種。

粒線體 DNA 沒有介於表現序列之間的 DNA 內含子序列，因此可直接複製。粒線體 DNA 遠小於細胞核 DNA，僅存在於細胞質的粒線體內。粒線體內有很高的複製數量，例如在家畜禽的細胞內有 5000 至 10000 個粒線體 DNA，都經由母系遺傳。

由於粒線體 DNA 在複製過程中缺乏修補能力，發生單一鹼基突變及長度突變的機率較高，若經長時間的累積會超越其他物種演化的速率。因此利用粒線體 DNA 特高的演化速率，可探討同一家畜禽族群間或族群內的歧異度，以及各家畜禽間的親緣與演化上的關係。

D− 環區域介於可轉移脯胺酸的核醣核酸與可轉移苯丙胺酸的核醣核酸基因之間，全長約 1,175 個鹼基對，在這個區域中，主要的功能序列是豬粒線體DNA序列中演化最高區域，控制 DNA 複製與基因表現。豬 D− 環區域長度不一定，原因是這個區域在 711 鹼基對序列後存在一段由 10 個鹼基對所組成的重複序列。由於多單位的重複序列會因序列間互補關係而形成柄狀結構，如此在粒線體複製時可能導致複製程序的失誤，而使這個重複序列逢機存在。

如同其他哺乳類動物基因組一樣，豬的粒線體 DNA 遺傳密碼與細胞核基因組 DNA 中使用者略有差異。在豬粒線體 22 個 tRNA 基因密碼子中，UGA 譯碼成色胺酸而非終止密碼，AUA 譯碼成甲硫胺酸而非異白胺酸，而 AGA 及 AGG 則是終止密碼而非精胺酸。豬粒線體基因組中有 11 個胺基酸譯碼基因的起始胺基酸是甲硫胺酸，它們分別譯碼自九個 AUG 及二個 AUA 密碼子，然而 ND2 及 ND4L 基因卻分別以 AUU（譯碼為異白胺酸）及 GUG（譯碼為纈胺酸）為起始密碼。

豬粒線體基因組中有六個及二個基因分別以 UAA 與 UAG 為終止密碼，Cyto b 基因是以 AGA 為終止密碼。COⅡ、COⅢ、ND1-6 及 ND4 四個基因則是以不完全終止密碼 UNN 為結束。