线粒体遗传病教学ppt课件

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1、线粒体遗传病线粒体是动物细胞核外惟一含DNA的细胞器。人类细胞线粒体DNA（mitochondrialDNA，mtDNA）是人类基因组的组成部分，被称为“第25号染色体”。线粒体DNA突变引起线粒体遗传病。现已确认100多种mtDNA致病点突变和200多种缺失、插入和重排。第一节　线粒体基因组一、线粒体的结构：二、线粒体基因组的结构与功能(一)线粒体与线粒体基因组肝细胞内含1000～2000个线粒体每个线粒体约内含2～10个线粒体DNA分子(二)mtDNA的组成与结构环状双链：H链、L链16569bp；（5523

2、个密码子）H链、L链均有编码功能；D环：非编码区；共37个基因mtDNA的37个基因H链：L链：rRNA基因2tRNA基因14　　　　　　8多肽链基因12　　　　1NADH脱氢酶亚单位(6)NADH脱氢酶亚单位（1）（ND1、2、3、4、5，ND4L）(ND6)ATP合成酶亚单位6、8（2）细胞色素C氧化酶亚单位Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ（3）细胞色素b亚单位（1）(三)mtDNA的结构特点1.结构紧凑：基因间无间隔区，无内含子；基因的部分区段重叠,最大限度地利用有限的DNA；D环区不编码，含重链复制的起始点、轻、重链转录的启动

3、子。2.密码子--反密码子配对不严格：tRNA共22种，少于线粒体外蛋白质合成所需的tRNA(40～50种)，每种tRNA的反密码子可读出2-4个同义密码子。3.遗传密码与核DNA遗传密码稍有不同遗传密码与通用密码的差异密码子通用密码线粒体密码UGA终止密码　色氨酸AUA异亮氨酸甲硫氨酸AGA精氨酸终止密码AGG精氨酸终止密码(四)mtDNA的功能1.复制：半保留复制，不局限在S期，整个细胞周期都进行复制，重链先于轻链复制，OH、OL为复制起点，mtDNA加倍后，线粒体进行分裂。(四)mtDNA的功能2.转录：两

4、条链都被完全转录，全长对称转录；核DNA的转录是不对称转录：以一条链中的特定部位为模板转录。转录产物：mRNA(13)、rRNA(2)、tRNA(22)mRNA:5端无帽、3端有约55个“A”构成多聚“A”。轻链转录产物的90%不含有用信息，很快被降解。3.翻译：在线粒体基质腔内生成13种多肽链。三、线粒体基因的遗传特点(一)半自主性1.mtDNA能够独立地复制、转录和翻译，有独立的蛋白质合成系统，合成的蛋白质不运到线粒体外；(一)半自主性2.mtDNA编码、线粒体内合成的蛋白质数量有限(13种)，维持线粒体结构

5、和功能的蛋白质绝大多数是细胞核DNA编码，细胞质中合成后运输到线粒体内的：(1)线粒体结构蛋白；(2)线粒体内构成核糖体的蛋白质；(3)呼吸链5种酶复合物的大部分多肽链亚单位　　　(56/69)；(4)mtDNA复制、转录和翻译所需的DNA聚合酶、RNA聚合酶、蛋白质合成的各种因子等。因此，线粒体功能受核基因影响，自主性是有限的。（二）易突变性mtDNA分子缺少组蛋白的保护线粒体中无DNA损伤修复系统mtDNA的突变率比核DNA高10～20倍任何两个人的mtDNA，平均每1000个碱基对中有4个不同有害的mtDN

6、A突变通过选择而消除，故线粒体遗传病并不常见。（三）不均衡性正常细胞中线粒体数随代谢状态而异，不同细胞中mtDNA数目差别大，多者可达上万个。细胞分裂时，线粒体随机进入不同的细胞，可致分裂后的细胞中mtDNA数目不同。核基因在任何细胞中都是均衡的：二倍体，46条染色体，等位基因。（四）分布的随机性(遗传瓶颈)减数分裂：卵母细胞成熟卵细胞线粒体数：10000010～100有丝分裂：受精卵胚胎细胞线粒体数：10～10010000遗传瓶颈：在卵母细胞成熟过程中，线粒体数目从100000个锐减到少于100个的过程。若某个

7、带有mtDNA突变的线粒体通过了遗传瓶颈，在胚胎发育过程中，随着细胞的有丝分裂，成体组织细胞中带有mtDNA突变的线粒体可达到很高的比例，并影响细胞的供氧功能。（五）同质性与异质性异质性（heteroplasmy）：同一细胞或同一组织中mtDNA分子上某一基因既有野生型，又有突变型，称为异质性。此细胞或组织称为异质(野生型/突变型)。同质性（homoplasmy）：一个细胞或一种组织的所有mtDNA分子上的某一基因都是相同的，称为同质性。或均为野生型，或均为突变型。此细胞或组织称为同质。个体是否体现突变基因的表型

8、，取决于突变基因的比例、突变基因所在细胞的类型。（六）阈值效应突变mtDNA达到一定数量才引起某种组织或器官的功能异常。能影响能量代谢、引起特定组织或器官功能障碍的最小量的mtDNA突变称为阈值。mtDNA突变所致的特定组织或器官功能障碍表型的出现，与某种组织野生型与突变型mtDNA的相对比例有关。影响阈值的因素：1.组织对能量的依赖程度不同组织和器官对能量的依赖程度不同