•线粒体的代谢障碍，则不能产生足够的能量而导 致细胞功能衰退，出现一系列临床症候。人群患病 率约为1/8,500
线粒体基因突变 表现的临床特征：
线粒体突变导致的疾病主要 累及中枢和外周神经系统， 肌病和脑病症状。与贫血和
糖尿病等疾病也相关。
问题：线粒体疾病主要受累的器官是哪些
•（一）碱基突变
•1、错义突变：称氨基酸替换突 变。 Leber遗传性视神经萎缩.
• 线粒体病有累加效应因此线粒体病 有随着年龄的增加病情会越来越严重 的特征。
• 问题：什么叫阈值效应？
（六）mtDNA的突变率极高
mtDNA的突变率比核DNA高10~20倍。 但因为都是中性和中度有害的mtDNA的 突变，有害的突变会通过选择(例如遗传 瓶颈) 而消除，故线粒体遗传病并不常 见。
相关，如线粒体肌病和脑肌病、线粒体眼病， 老年性痴呆、帕金森病、Ⅱ型糖尿病、心肌 病及衰老等，有人统称为线粒体疾病。
•
复习思考题：
• 1、线粒体DNA的结构特征如何？
• 2、简述线粒体遗传的特点。
• 3、线粒体疾病主要受累的器官是哪些？
• 4、常见的线粒体遗传病有哪几种？它们有什么共同特征？
• 5、何谓多基因遗传方式？
•2、蛋白质生物合成基因突变： 为tRNA基因突变，
（二）缺失、插入突变： 例如，肌阵挛性癫痫
（MERRF综合征）等
•例如，眼肌病，如KSS综 合征（无家族史、散发）
mtDNA拷贝数目低 于正常。例如致死 （三）mtDNA拷贝数目突变：性婴儿呼吸障碍等
突变 mt-3243 mt-3256 mt-3271 mt-3303 mt-3260 nmt-4269 mt-5730 nmt-8344 mt-8356 mt-15990 mt-8993 mt-11778 mt-4160 mt-3460 mt-7444 mt-14484 mt-15257
•表示一个细胞或组织既含有突变
型，又含有野生型线粒体基因组

mtDNA突变型+ mtDNA野生型
阈值效应
threshold effect
• 当突变的mtDNA达到一定的比例时， 才有受损的表型出现。称为阈值效应。
• 线粒体病表型表达的阈值，明显依赖 于特定细胞或组织对能量的需求情况。脑、 骨骼肌、心脏、肝脏对能量的需求依次降 低。
(四) mtDNA在细胞分裂复制分离 过程中存在遗传瓶颈(genetic bottleneck)。
即卵母细胞的遗传瓶颈：卵母细胞约10万个线粒体，卵 子形成时只有10~100个线粒体，
胚胎细胞早期分裂线粒体繁殖达1万个。 这种线粒体数目从10万个锐减到少于100个的过程称
为遗传瓶颈。 如果遗传瓶颈保留下来的一个或几个线粒体碰巧带 有致病基因就引起线粒体遗传病。一些胚胎干细胞很可
（mitochondrial diseases）
第一节 线粒体DNA的结构与遗传特征 第二节 线粒体基因突变与线粒体基因病
线粒体DNA
线粒体(mitochondria)的研究史
• 1、线粒体为真核细胞的能量代谢中心
• 2、1963年Nass发现线粒体中存在mtDNA
• 3、线粒体遗传属母系遗传
• 4、1987年，Wallace提出线粒体DNA突变可引
线粒体遗传病的特点：
1、母系遗传，母亲将她的mtDNA传给儿和女， 但只有女儿能将其mtDNA传递给下一代。
2、杂质性细胞中mtDNA在细胞的复制和分离过程使子 细胞的基因型有：纯合的突变体mtDNA、纯合的正常 mtDNA、突变体和正常的mtDNA的杂合体。
3、线粒体病发病有一阈值，只有当异常的 mtDNA超过阈值时才发病。女性携带者可通过 mtDNA突变体向下代传递。
能接受大量的携带突变基因的线粒体。
杂质性细胞被认为是以一种随机的方式，将突变的 mtDNA以不同比例传递给子细胞。
“纯质性”（homoplasmy “杂质性”heteroplasmy
指一个细胞或组织中所 有线粒体具有相同的线 粒体基因组，全是野生
型或者全是突变型。
问题：什么叫线粒体遗 传属母系遗传？
6、何谓多基因病？与单基因遗传病比较，它具有哪些特点？
• 7、微效基因的累加效应使患多基因遗传病的家庭中会出现 哪些不同的表现？
• 8、一位临医生如何估计多基因病的再发风险？
• 9、遗传度估计有哪两种方法？熟悉其估计过程。
10、名词解释：杂质性、阈值效应、母系遗传、遗传瓶颈、 遗 传率、发病阈值。患病一致率
表
型
MELAS/PEO/耳聋
PEO
MELAS
心肌病
心肌病/肌病
心肌病
肌病(PEO)
MERRF
MERRF/MELAS
肌病
NARP/LEIGH
LHON m
LHON
LHON
LHON
LHON
LHON
二、常见线粒体基因病
• （一）Leber遗传性视神经病（MIM535000） • （二）MERRF综合征（MIM545000） • （三）MELAS综合征（MIM540000） ） • （四） KSS综合征（MIM530000） • （五）非胰岛素依赖性糖尿病 • （六）线粒体心肌病 • （七）线粒体基因突变与衰老
第一节 线粒体DNA的 结构特点与遗传特征
一、线粒体DNA的 结构特点
二、线粒体DNA的 遗传特性
(一)mtDNA的复制 具有半自主性
(二) mtDNA遗传密码 与通用密码不同
(三) mtDNA为母系遗传 （maternal inheritance ）
特点：母亲将她的mtDNA传给 所有的儿女，但只有女儿能将其 mtDNA传递给下一代。
•
起人类的疾病
• 5、目前已发现人类100余种疾病与线粒体DNA
•
突变有关
• 线粒体遗传病是由于mtDNA的突变所导致 线粒体疾病。
Leber遗传性视神经病（leber hereditary optic neuropathy
I
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II
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III
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❖有许多人类疾病的发生与线粒体功能缺陷
mtDNA点突变引起的疾病
相关基因 tRNALeu(UUR) tRNALeu(UUR) tRNALeu(UUR) tRNALeu(UUR) tRNALeu(UUR) tRNAIle tRNAAsn tRNALys tRNALys tRNAPro A6 ND4 ND1 ND1 COX1 ND6 Cyt6