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第四章 线粒体遗传病 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 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。 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。 线粒体DNA的遗传特性 ? 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（mitochondrial genetics）。已经有了两方面的应用： 第二节 线粒体基因病 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。 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。 常见的线粒体基因病 链霉素耳毒性耳聋（streptomycin ototoxicity） 链霉素导致听力丧失具有家族倾向，与中等剂量的抗生素相关，称为链霉素耳毒性耳聋，或氨基糖苷耳毒性耳聋。 除链霉素外，氨基糖苷还包括卡那霉素、庆大霉素、托普酶素和新霉素。 衰老（aging） 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。 帕金森病 （Parkinson disease ，PD） 是一种晚年发病的运动失调症，有震颤，动作迟缓并且常常错误等症状，又称震颤性麻痹。 帕金森病患者脑组织，特别是黑质中存在mtDNA缺失。线粒体基因组中可以检测到4977bp长的一段DNA缺失，缺失区域从ATPase8基因延续到ND5基因，结果导致线粒体复合体Ⅰ中的四个亚单位功能失常，进而引起神经元中能量代谢障碍。 18种突变中有5种突变属于单一突变就可以引起Leber病，其余类型的突变在其他因素的参与下，如mtDNA的二次突变，核基因的突变，非遗传因素等，才能引发Leber病。 因此Leber病可以分为两种类型：原发性Leber病，即mtDNA的单一突变就足以引发Leber病；继发性Leber病，非常罕见，疾病的发生需要其他因素的参与。 原发性 Leber 病中约90%的患者由三种主要的突变所致： MTND1*LHON3460A MTND4*LHON11778A MTND6*LHON14484C 其中以11778A（G→A）突变最为常见，占50%～70%。 耳蜗核糖体是氨基糖苷耳毒性的靶目标。12SrRNA基因核苷酸1555A→G突变是氨基糖苷耳聋发病的分子基础。 * 在人类每个细胞的线粒体内含有多拷贝小环状双链DNA，称为线粒体DNA（mitochondrial DNA ，mtDNA）。是独立于细胞核基因组外的又一个基因组。 线粒体具有自主的半保留复制能力和特有的遗传信息系统，故又把线粒体DNA称为第25号染色体或染色体M。 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。 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。 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。 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。 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。 （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。 （二）线粒体基因排列非常紧凑