醫學遺傳學（簡體書）

（三）mtDNA為母系遺傳
人類受精卵中的線粒體絕大部分來自于卵細胞，也就是說來自母系。這種傳遞方式稱為母系遺傳（maternalinheritance）。指母親將mtDNA傳遞給她的兒子和女兒，但只有女兒能將其mtDNA傳遞給下一代。在精卵結合時，精子中只有很少的線粒體，且位于精子中段，受精時幾乎不進入受精卵，因此，受精卵中的mtDNA幾乎全部來自于卵子，來源于精子的mtDNA對表型無明顯作用。也發現有少量父源性線粒體，但迄今為止，還沒有發現它們與疾病的發生有關。由于mtDNA是母系遺傳，mtDNA的突變也可能以母系遺傳的方式傳遞。由于受精過程與細胞分裂期間線粒體與細胞核行為不同，導致了線粒體遺傳病具有和經典孟德爾遺傳病不同的傳遞模式。因此，如果在某個家族中發現一些成員具有相同的臨床癥狀，而且是從受累的女性傳遞下來，就應考慮可能是由于mtDNA突變造成的。在此基礎上，可以通過對mtDNA的序列分析來確定是哪一種類型的基因突變。
（四）mtDNA的異質性與閾值效應
如前所述，人類每個細胞中都有數千個乃至上萬個mtDNA分子。同質性（homoplasmy）是指一個細胞或組織中所有的線粒體具有相同的基因組，或者都是野生型序列，或者都是突變型序列。異質性（heteroplasmy）則表示一個細胞或組織既含有突變型、又含有野生型線粒體基因組。在異質性細胞中，突變型與野生型mtDNA的比例決定了細胞是否出現能量短缺。如果攜帶突變型線粒體數量很少，則產能不會受到明顯影響；相反，當含有大量突變型線粒體基因組的組織細胞所產生的能量不足以維持細胞的正常功能時，就會造成組織中能量供應水平降低，進而影響組織的功能并出現異常的性狀。也就是說，當突變的mtDNA達到一定的比例時，才有受損的表型出現，這就是閾值效應（thresholdeffect）。這種線粒體基因突變產生有害影響的閾值明顯地依賴于受累細胞或組織對能量的需求。因此，那些高需能的組織，如腦、骨骼肌、心臟和肝，更容易受到mtDNA突變的影響。不同的組織和器官對能量的依賴程度是不同的，腦、骨骼肌、心臟、腎、肝，對能量的依賴性依次降低。當mtDNA發生突變，線粒體中ATP產生減少，低于維持各組織、器官正常功能所需能量的最低值時，臨床癥狀即會表現，且ATP產生越少，病癥涉及的器官越多，癥狀越為嚴重。最先受損的是中樞神經系統，其后為肌肉、心臟、胰腺、腎和肝等。
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