第四章线粒体遗传病演示文稿

第四章线粒体遗传病演示文稿目前一页\总数三十二页\编于十一点优选第四章线粒体遗传病目前二页\总数三十二页\编于十一点虽然mtDNA数量少于细胞全部DNA量的1%，但人体组织细胞生命活动所需化学能量——三磷酸腺苷（ATP）的90%是由线粒体经氧化磷酸化过程产生的。线粒体功能障碍直接影响到人体各种生物学功能，致使某些疾病的发生。其中由于mtDNA的基因突变所导致的疾病称为线粒体遗传病。目前三页\总数三十二页\编于十一点到目前为止，已经发现100多种不同类型的mtDNA重排和50多种mtDNA点突变与人类疾病相关。目前四页\总数三十二页\编于十一点第一节

线粒体DNA的结构与遗传特征一、线粒体DNA的结构特点二、线粒体DNA的遗传特性目前五页\总数三十二页\编于十一点线粒体DNA的结构特点

线粒体基因组是人类基因组的重要组成部分，它主要编码与线粒体功能相关的tRNA，rRNA及蛋白质。

目前六页\总数三十二页\编于十一点线粒体基因组序列（又称剑桥序列）的测序已在1981年完成。总长度仅16569个碱基对，为一个双链环状的DNA分子，外环为重链（H），内环为轻链（L），这是根据它们的转录产物在氯化铯（CsCI）中密度的不同而区分的。两条链的碱基组成有很大差别，H链富含G，而L链多含C。重链和轻链上的编码物各不相同。目前七页\总数三十二页\编于十一点线粒体DNA含有37个基因2个rRNA基因，共编码2个rRNA分子，用于构成线粒体的核糖体；

22个tRNA基因，编码22种tRNA分子，用于线粒体mRNA的翻译；13个蛋白质基因，编码13种蛋白质。13种蛋白质都是呼吸链酶复合体的亚单位。目前八页\总数三十二页\编于十一点线粒体DNA的遗传特性

目前九页\总数三十二页\编于十一点

对mtDNA相关疾病以及mtDNA本身的认识产生了一个新的概念—线粒体遗传学（mitochondrialgenetics）。已经有了两方面的应用：目前十页\总数三十二页\编于十一点对人类寻根或人类起源的研究线粒体染色体上的一个非编码区（D环）具有高度的序列特异性（多态性），可以精确识别个体与他们母方之间的亲缘关系，因此它已用于解决独特的人权问题。目前十一页\总数三十二页\编于十一点对衰老的研究

mtDNA突变随年龄增加而增加，人的衰老与mtDNA突变的积累呈正相关。目前十二页\总数三十二页\编于十一点（一）mtDNA复制具半自主性

是指mtDNA具有自主的半保留复制能力，但是mtDNA的复制、转录和翻译等都受细胞核基因的控制。目前十三页\总数三十二页\编于十一点（二）线粒体基因排列非常紧凑不含内含子，也很少有非翻译区。因此，mtDNA的任何突变都会累及到基因组中的一个重要功能区域。（三）mtDNA为高效利用DNA

其DNA序列中几乎不含终止密码，仅以U和UA结尾。目前十四页\总数三十二页\编于十一点（四）mtDNA具有高突变率

mtDNA的突变率高于核内DNA（10倍以上），因为mtDNA缺少组蛋白的保护并缺乏修复能力。（五）mtDNA的密码子不同于通用密码子部分mtDNA的密码子不同于核内密码子。最典型的是mtDNA中UGA编码色氨酸，而不是终止密码子。目前十五页\总数三十二页\编于十一点（六）mtDNA的多质性（polyplasmy）每个细胞内约含有数百个线粒体，并且每个线粒体中含有5～10个拷贝的mtDNA分子，即线粒体基因组（血小板和没有受精的卵子例外，它们中的每个线粒体只含有一个拷贝的mtDNA），这样在每个细胞中就含有成百上千个mtDNA的拷贝。目前十六页\总数三十二页\编于十一点（七）异质性（heteroplasmy）

如果一个细胞或组织中所有的线粒体具有相同的线粒体基因组，或者都是野生型，或者都是突变型，称为纯质性（homoplasmy）。而突变型和野生型线粒体共存于一种细胞或组织的现象，就是异质性。

目前十七页\总数三十二页\编于十一点在细胞分裂过程中，线粒体和mtDNA是被随机分配到子细胞中的，因为mtDNA的遗传不遵循孟德尔定律。子细胞可以出现三种基因型：纯合的突变型mtDNA纯合野生型mtDNA

突变型和野生型mtDNA的杂合目前十八页\总数三十二页\编于十一点（八）mtDNA为母系遗传（maternalinheritance）

mtDNA基因组是严格按照母系遗传方式，即随细胞质遗传的，所以又称核外遗传。因为在精卵结合形成受精卵时，几乎没有精子细胞质的参与，线粒体的这种传递方式称为母系遗传。其特点是，母亲把她的mtDNA传递给儿子和女儿，但只有女儿能将mtDNA传递给下一代。因此，线粒体突变基因及其表型几乎全部由女性患者传递。

目前十九页\总数三十二页\编于十一点目前二十页\总数三十二页\编于十一点（九）阈值效应（thresholdeffect）

突变的mtDNA的表达主要由特定组织中突变型与野生型mtDNA的相对比例决定。把能破坏能量代谢，引起特定组织或器官功能障碍的最少的突变mtDNA分子称为阈值效应。

目前二十一页\总数三十二页\编于十一点必须注意阈值效应是一个相对的概念。不同组织对氧化磷酸化代谢损伤的反应不同，引起细胞功能障碍所需的突变mtDNA数量也就不同。疾病表型的出现与否以及严重程度，取决于两方面的因素：一方面突变型与野生型mtDNA的相对比例；另一方面，组织细胞对能量的需求。

目前二十二页\总数三十二页\编于十一点

各种组织对氧化磷酸化的依赖性有所不同，脑、骨骼肌、心脏、肾脏、肝脏，对能量的依赖性依次降低。比如，肝脏如有80%的突变mtDNA分子也不会表现出症状，但同样比例的突变mtDNA在肌肉或脑组织中就会表现出病理症状。因此线粒体遗传病常以肌病和脑病为特征。突变线粒体所占比例越大，所在组织细胞对能量需求越大，疾病表型就越明显。目前二十三页\总数三十二页\编于十一点第二节线粒体基因病

目前二十四页\总数三十二页\编于十一点一、线粒体基因病的特点

1、母系遗传线粒体突变基因及其表型几乎全部由女性患者遗传，呈现典型的母系遗传特征。传递突变线粒体基因的母亲可以是纯质或杂质的患者，但也可以是无疾病的杂质携带者。目前二十五页\总数三十二页\编于十一点2、症状表现程度突变型纯质个体症状最为严重。突变mtDNA杂质个体是否发病或表现程度如何，决定于突变型mtDNA所占比例是否超过野生型mtDNA。3、能量需求能量需求大的组织细胞对ATP缺乏较为敏感，因此线粒体遗传病常表现为肌病、脑病等。目前二十六页\总数三十二页\编于十一点4、多系统受累

线粒体遗传病常表现多系统受累的症状，病情复杂多变，后果严重，到目前为止，还没有有效的治疗方法。目前二十七页\总数三十二页\编于十一点常见的线粒体基因病

目前二十八页\总数三十二页\编于十一点

Leber遗传性视神经病（Leberhereditaryopticneuropathy，LHON）

目前二十九页\总数三十二页\编于十一点

本病起病为急性或亚急性球后视神经炎，导致严重双侧视神经萎缩，丧失中心视野，视力急剧减退，但周围视力仍存在。任何年龄均可发病，但发病高峰年龄是20～25岁，男性患者明显多于女性约5：1，性别差异的原因不清楚。目前三十页\总数三十二页\编于十一点

编码线粒体蛋白质的13个基因中，其中有9种基因（ND1、ND2、COXⅠ、ATP6、COXⅢ、ND4、ND5、ND6、CytB）的18种不同类型的突变Leber病有关。目前三十一页\总数三十二页\编于十一点18种突变中有5种