五节线粒体遗传病
线粒体遗传病
线粒体遗传病简介线粒体遗传病是一类由线粒体异常导致的遗传疾病，通常会影响身体的能量产生和细胞功能。
线粒体是细胞内的一个细小器官，负责生产细胞所需的能量（ATP）。
线粒体有自己的DNA，其中编码了一小部分参与线粒体功能的蛋白质。
线粒体遗传病可以通过遗传给下一代，也可以在个体发生随机突变时产生。
线粒体结构和功能线粒体是细胞的动力中心，它们是细胞内的能量生产工厂。
线粒体提供细胞所需的大部分ATP，以供细胞的各种生化反应和功能运作。
线粒体有自己的DNA，称为线粒体DNA（mtDNA）。
mtDNA是环状的，由37个基因编码，其中包括13个编码蛋白质、22个编码转运RNA和2个编码核糖体RNA。
这些蛋白质参与线粒体内的能量产生，并与细胞核中编码的蛋白质相互协作。
线粒体遗传病可能是由于mtDNA中的突变导致的。
这些突变可以影响线粒体蛋白质的功能，进而影响细胞的能量产生和其他线粒体相关功能。
线粒体遗传病的类型线粒体遗传病有多种不同的类型，其临床表现和症状也有很大的变化。
下面是一些常见的线粒体遗传病类型：韦尔尼柯-霍夫综合征韦尔尼柯-霍夫综合征是一种常见的线粒体疾病，具有多系统受累的表现。
病人通常会表现为进行性视力丧失、耳聋、心肌病、神经肌肉病等症状。
米尔瓦-格拉斯病米尔瓦-格拉斯病是一种罕见的线粒体疾病，主要影响心血管和神经系统。
症状可能与心肌病、运动障碍和智力障碍有关。
卡尼特-鲍尔病卡尼特-鲍尔病是一种遗传性神经肌肉病，病人通常会表现为进行性肌无力、运动障碍和呼吸衰竭等症状。
增生性肌病增生性肌病是一类由线粒体DNA突变导致的肌无力病。
这些突变会导致肌肉的进行性退化和功能障碍。
线粒体遗传病的诊断和治疗线粒体遗传病的诊断通常涉及以下几个方面：1.临床症状评估：医生会根据病人的症状和体征进行初步评估，如视力丧失、肌肉无力、心脏问题等。
2.实验室检测：通过检测血液、尿液或其他组织的线粒体功能和结构指标来帮助诊断，如乳酸、丙酮酸和氨基酸水平的测定，线粒体DNA的测序等。
线粒体疾病
线粒体疾病：
线粒体疾病 (mitochondrial disease) 是由于线粒体的功 能不正常而导致的一些疾病。线粒体是细胞内产生能量 的细胞器。除了红血细胞外， 它存在于人体内的每一个 细胞中。线粒体的主要功能是提供细胞所需要的能量-三 磷酸核苷酸 (ATP)。 线粒体疾病往往是由于线粒体DNA 的突变造成的，从而影响线粒体的功能。广义的线粒体 疾病还包括由细胞核编码的线粒体蛋白的突变而造成的 功能不正常。这些疾病往往是遗传的。
Leber遗传性视神经病（LHON）的遗传异质性
在编码线粒体呼吸链蛋白（多肽）的线粒体基因中，至少有 18种错义突变直接和间接地导致LHON表型出现。 LHON分为两种类型： （1）单一突变导致LHON表型 （2）需要2次突变或其它变异才能产生临床表型 第一种类型中，90％以上病例存在有下列突变之一： MTND1*LHON3460A、MTND4*LHON11778A、 MTND6*LHON14484C， 在不同人种背景中占LHON发病的80%--95%以上，在亚洲人 种中LHON患者MTND4*LHON11778A突变率高达90% LHON家族中存在同质性和异质性，而异质性LHON中突变
Kearns-Sayre Syndrome，KSS
特征性症状：眼外肌麻痹、视网膜变性、心传导阻滞、 脑脊液蛋白含量增高。 患者临床表现可有：虚弱、乳酸酸中度、听力丧失、痴 呆、个头矮小等 发病年龄一般<20岁，大多数病人在确诊几年后死亡。 病因学基础：线粒体DNA 大片段缺失和复制（重复）， 缺失多大于1000bp。 约1/3的Kearns-Sayre病例与线粒体存在4977bp大小的 DNA缺失有关
临床特征：复发性休克，肌病，共济失调，肌阵发性痉挛， 痴呆，反复癫痫发作、偏头痛，和呕吐等。部分患者伴随四肢 疲惫乏力、听力下降和身材矮小等。少数患者伴糖尿病、心肌 病、肾病等。在发病后10至15年死亡。
线粒体遗传病(精)
Inheritance of Mitochondrailห้องสมุดไป่ตู้Diseases
第一节 线粒体DNA的结构特点与遗传特征
一、线粒体基因组 线粒体内含有DNA分子，被称为人类第25号染色体， 是细胞核以外含有遗传信息和表达系统的细胞器， 其遗传特点表现为非孟德尔遗传方式，又称核外遗 传。
1981年Anderson等人完成了人类线粒体基因 组的全部核苷酸序列的测定。
线粒体基因组特点: 线粒体基因组全长16569bp
不与组蛋白结合，呈裸露闭环双链状，外环为重链 （H)，富含 G,T，内环为轻链（ L)，富含 A,C 编码区各基因之间排列极为紧凑，部分区域出现重 叠，无启动子和内含子 非编码区（D loop），1122bp，H链复制起始点，H 链和L链的启动子，保守序列
根据临床表现，将线粒体脑肌病分为：伴有破碎红 纤维的肌阵挛癫痫（MERRF)、线粒体脑疾病合并乳 酸血症及卒中样发作(MELAS) 、Kearns-Sayer综合征 （KSS) 、慢性进行性眼外肌瘫痪（CEPO) 、神经源 性肌软弱、共济失调并发色素性视网膜炎（NARP)和 Leigh综合征（LS)等几种。
Mitochondrial DNA
13个mRNA基因 线粒体氧化磷 酸有关的蛋白 质 2个rRNA基因 22个tRNA基因
1个细胞色素b基因
2个ATP酶复合体 成分基因 3个细胞色素c氧化酶 亚单位基因 7个NADH脱氢酶亚单位 的基因
16569bp编码 37 个基因
1.封闭性双链分子,外为H链,内为L链. 2.结构紧凑,无内含子，部分区域有重叠现象.
Parkinson disease
核基因突变引起的线粒体疾病
线粒体蛋白质转运的缺陷 基因组间交流的缺损
线粒体遗传病
高通量筛查技术的应用
高通量筛查技术能够同时检测多个样本，提高了 筛查效率，有助于线粒体遗传病的大规模筛查和 早期诊断。
新型治疗策略探索
基因治疗
基因治疗是线粒体遗传病治疗领域的研究热点，通过向患 者体内导入正常的线粒体基因或修复突变基因，以达到治 疗疾病的目的。
线粒体遗传病
演讲人:
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目录
CONTENCT
• 线粒体遗传病概述 • 线粒体结构与功能 • 线粒体肌病 • 线粒体脑肌病 • 遗传咨询与产前诊断 • 研究进展与未来方向
01
线粒体遗传病概述
定义与发病机制
定义
线粒体遗传病是指由于线粒体DNA或核DNA缺陷导致线粒体结构 和功能障碍，ATP合成不足所引起的一组遗传性疾病。
病例分享与讨论
病例分享
某患者因肌无力、肌萎缩等症状就诊， 经肌肉活检和基因检测确诊为线粒体肌 病。经过药物治疗、运动疗法和饮食疗 法等综合治疗后，患者的症状得到一定 程度的改善。
VS
病例讨论
针对该病例，医生们就线粒体肌病的诊断 、治疗及预后评估等方面进行了深入讨论 。大家一致认为，对于线粒体肌病等遗传 性疾病，应加强科普宣传，提高公众对这 类疾病的认识和重视程度，以便更好地帮 助患者及其家庭应对疾病带来的挑战。
预后评估
线粒体遗传病的预后因病情严重程度、治疗及时与否等因素而异。一般来说，早 期发现、及时治疗可改善患者的预后。同时，患者的心理状况、家庭支持等也对 预后产生重要影响。
02
线粒体结构与功能
线粒体基本结构
外膜
平滑的膜结构，主要起界限作用，含有孔蛋白可允 许某些分子通过。
线粒体遗传病
线粒体疾病的遗传一、线粒体的功能：✧是细胞有氧呼吸的基地和供能的场所，供应细胞生命活动95%的能量✧线粒体的主要功能是把氧化各种底物产生的自由能转化为可被细胞直接利用的形式——ATP✧细胞氧化（细胞呼吸）✧无氧酵解：1分子葡萄糖→2ATP 线粒体有氧呼吸：1分子葡萄糖→36~38ATP二、mtDNA的遗传特点：1、具有复制半自主性。
（M染色体，25号染色体）线粒体内含有DNA分子，被称为人类第25号染色体，是细胞核以外含有遗传信息和表达系统的细胞器，其遗传特点表现为非孟德尔遗传方式，又称核外遗传。
2、部分遗传密码与核DNA不同。
3、母系遗传。
（不符合经典遗传定律）。
精卵结合时，受精卵中的线粒体DNA几乎全都来自于卵子，来源于精子的mtDNA 对表型无明显作用，这种双亲信息的不等量表现决定了线粒体遗传病的传递方式不符合孟德尔遗传，而是表现为母系遗传（maternal inheritance），即母亲将mtDNA传递给她的儿子和女儿，但只有女儿能将其mtDNA传递给下一代。
4、在细胞分裂间期经过复制和分离。
细胞分裂时，突变型和野生型mtDNA发生分离，随机地分配到子细胞中，使子细胞拥有不同比例的突变型mtDNA分子。
5、具有阈值效应。
在克隆和测序的研究中发现一些个体同时存在两种或两种以上类型的mtDNA，这是由于mtDNA发生突变，导致一个细胞内同时存在野生型mtDNA和突变型mtDNA，称为“杂质”（heteroplasmy）。
野生型mtDNA对突变型mtDNA有保护和补偿作用，因此，mtDNA突变时并不立即产生严重后果。
突变所产生的效应取决于该细胞中野生型和突变型线粒体DNA的比例，只有突变型DNA达到一定数量（阈值）才足以引起细胞的功能障碍，这种现象称为阈值效应。
阈值效应的一个表现就是在某些线粒体遗传病的家系中，有些个体起初并没有临床症状，但随年龄增加由于自发突变、环境选择等原因，突变型DNA逐渐积累，线粒体的能量代谢功能持续性下降，最终出现临床症状。
单基因遗传病的五种类型特点
单基因遗传病的五种类型特点单基因遗传病，也称为遗传性疾病，是由对单个基因的突变引起的一类疾病。
这类疾病可分为五种类型，包括常染色体显性遗传、常染色体隐性遗传、X连锁显性遗传、X连锁隐性遗传和线粒体遗传。
下面将对每种类型的特点进行详细介绍。
1.常染色体显性遗传：-该类型的病症表现会在一个患病基因突变的个体中显现出来，即使另一个基因没有突变。
-患病个体的子代有50%的几率患病，无论子代是男性还是女性。
-患者可能是家族中的第一个出现病症的人，因为通常需要两个患有突变基因的个体才能产生症状。
2.常染色体隐性遗传：-患者必须有两个患有突变基因的个体才能出现病症表现。
-患者的子代有25%的几率患病，无论子代是男性还是女性。
-受影响的个体一般没有家族史，因为这些基因突变通常在家族中隐藏多代。
3.X连锁显性遗传：-只需要一个患有突变基因的个体，无论是男性还是女性，都可能表现出病症。
-子代中男性的病发率比女性高，因为男性只有一个X染色体，而女性有两个。
-通常从一个患有病症的母亲传递给儿子，或者一个患有病症的一对非育父母传递给女儿。
4.X连锁隐性遗传：-必须有两个患有突变基因的个体才能表现出病症。
-男性比女性更容易患病，因为男性只有一个X染色体，而女性有两个。
-受影响的个体一般没有家族史，因为这些基因突变通常在家族中隐藏多代。
5.线粒体遗传：-线粒体基因只从母亲传递给子代，所以这种遗传方式称为母系遗传。
-这种病症的严重程度和表现方式在同一个家族中可能存在差异。
-所有子女中只有母亲携带的突变基因，无论是男性还是女性，都可能表现出病症。
这些单基因遗传病的类型具有各自的特点和遗传规律。
了解这些疾病的类型有助于我们更好地理解和预防这些遗传性疾病的发生。
医学遗传学-线粒体遗传病
第一节 mtDNA的结构和遗传特征
二、mtDNA的遗传学特征
1. mtDNA具有半自主性
2. mtDNA的遗传密码(mì mǎ)与通用密码(mì mǎ)不同
mtDNA的UGA编码(biān mǎ)色氨酸，而非终止信号。其
tRNA的通用性较强，22个tRNA可识别48种密码子。
共三十七页
第一节 mtDNA的结构和遗传特征
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第二节 线粒体基因突变(jī yīn tū biàn)与线粒体基因 病
一、线粒体DNA的突变(tūbiàn)类型
(一) 碱基突变 1. 错义突变
发生于mtDNA中的蛋白质编码序列上，导致编码氨基酸 发生改变。主要与脑脊髓性及神经性疾病有关，常见有
Leber遗传性视神经病(LHON) (MIM 535000)和神经肌病。
(二) 缺失、插入突变 KSS 综合征 (三) mtDNA拷贝数目突变 这类突变较少
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作业(zuòyè)与思考题
1、mtDNA的结构特点与遗传特征是什么？
2、mtDNA突变的主要类型有哪些？ 3、基本概念：
母系遗传、复制(fùzhì)分离、异质性、阈值效应
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内容 总结 (nèiróng)
KSS 综合征多为 mt DNA 缺失
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KSS综合征
❖ 临床症状
患者可表现一系列不同的症状，从仅有眼肌麻痹、 眼睑下垂及四肢肌病到视网膜色素变性、乳酸中毒、感 觉神经性听力丧失、运动失调、心脏传导功能障碍，痴 呆(chīdāi)和糖尿病。具前一症状时，称为CPEO，发展成为 后一症状时，即称为KSS。
SDcNhAatz分离(fēnlí)到完整的线粒体DNA 1981年，测定人mtDNA的DNA序列—剑桥序列 1987年，Wallace提出mtDNA突变可引起疾病
线粒体遗传病名词解释医学遗传学
线粒体遗传病名词解释医学遗传学线粒体遗传病是由线粒体基因突变引起的一类遗传病。
线粒体是细胞内的一种器官，它担负着产生能量的重要功能，而线粒体基因的突变则会影响到线粒体的功能，从而导致一系列疾病。
线粒体遗传病具有母系遗传特点，即由母亲传递给下一代。
因为精子中的线粒体只有很少的个数，而卵细胞中含有丰富且重要的线粒体，因此线粒体病毒的传递主要与母亲有关。
线粒体病比较罕见，但影响严重且无法治愈，导致心脏病、肌肉病、失明等严重疾病。
目前已有一些研究表明，将健康的线粒体基因插入到患者的生殖细胞中，可避免线粒体病的遗传。
在临床实践中，一些病人可以通过饮食、运动等生活方式干预，降低线粒体病复发风险，或通过药物治疗，缓解疾病进展。
此外，科学家正在寻求新的治疗方法，包括基因编辑等技术，为线粒体病研究开拓了新的方向。
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线粒体基因组
3
如心肌、骨骼肌和神经系统，完全 依赖氧化磷酸化，因此，Mi病常常表 现为肌病和神经系统疾病。典型的Mi 病是Leber`s遗传性视神经病。视神经 进行性变，急性视觉丧失，通常在20 岁左右发病。
氧化磷酸化随着年龄的增长而衰退， 这与mtDNA突变的积累有关。
6
Laber’s遗传性视神经病
9
参考题解
I
A
B
D
E
II
C
FGHFra bibliotekKIII
I
J
L
B：XHXhDd ，C：XHY Dd ，F：XHXh Dd
H：2/3 ， G：1/2 ，L：2/3X1/3X1/4=1/18
10
要求：
1）根据题意绘制系谱；
8
2）回答下列问题： ①写出B的基因型（设苯丙酮尿症致病基因
基因为d，甲型血友病致病基因为h）； ②写出C的基因型； ③写出F的基因型； ④H是苯丙酮尿症致病基因基因携带者的几
率是多少？ ⑤G是甲型血友病致病基因携带者的几率是
多少？ ⑥L苯丙酮尿发病几率？
第五节 线粒体遗传病
1963年Nass首次在鸡卵细胞中发现线粒 体中存在DNA。
Schatz于同年分离得到完整的线粒体 DNA(mtDNA),从而开始对mtDNA的结构和功 能的研究,mtDNA突变与人类疾病发生的相 关研究。
1
线粒体基因组
mtDNA 是独立于细胞核染色体外的另 一 基因组，能自主复制。每个细胞含有 2～100个Mi，每个Mi含有5～10个环状染 色体。Mi环状染色体——既Mi基因组DNA， 约16.5kb。37个基因。 2个RNA gene 编码 22个tRNA gene 13 个多肽（蛋白）gene
双胞胎患病兄弟 视乳头盘血管膨胀、视神经 萎缩
7
习题
正常男性A(不是致病基因携带者)与表型正 常女性B婚配,生一男孩C(表型正常)。另一对 夫(D)妇(E)(表型均正常),婚后生育二女(F和G) 一儿（H）。 G是苯丙酮尿症患者， F、H正常。 F与C婚后生育一苯丙酮尿症男孩I和一 甲型血 友病男孩J。H与其姨表妹K婚配，生一女L。