线粒体功能障碍与人体疾病地研究的进展(20201221054219)
线粒体功能失调与代谢性疾病的关系探讨
线粒体功能失调与代谢性疾病的关系探讨在我们的身体中，存在着无数微小而又至关重要的细胞器，其中线粒体被誉为细胞的“能量工厂”。
它的正常运作对于维持生命活动的稳定和平衡起着关键作用。
然而，当线粒体功能失调时，往往会引发一系列的代谢性疾病，给我们的健康带来严重威胁。
线粒体是一种双层膜结构的细胞器，其主要功能是通过氧化磷酸化过程产生三磷酸腺苷（ATP），为细胞的各种生理活动提供能量。
同时，线粒体还参与了细胞内的多种代谢途径，如脂肪酸氧化、氨基酸代谢、钙离子稳态调节等。
此外，线粒体在细胞凋亡、活性氧（ROS）产生和信号转导等方面也发挥着重要作用。
当线粒体功能出现失调时，会对细胞和机体产生广泛而深远的影响。
首先，能量产生不足是线粒体功能失调最直接的后果。
细胞无法获得足够的 ATP 来维持正常的生理功能，导致细胞功能障碍甚至死亡。
这在一些高能量需求的组织和器官中表现得尤为明显，如心脏、肌肉和大脑。
线粒体功能失调还会导致 ROS 生成增加。
ROS 是一类具有高度活性的氧分子，在正常情况下，细胞内存在一定量的 ROS，它们在细胞信号转导和免疫防御等过程中发挥着有益的作用。
然而，当线粒体功能异常时，ROS 的产生会超过细胞的抗氧化能力，导致氧化应激。
氧化应激会损伤细胞内的蛋白质、脂质和 DNA，进一步破坏细胞的结构和功能。
在代谢性疾病中，线粒体功能失调扮演着重要的角色。
以糖尿病为例，糖尿病患者往往存在线粒体功能障碍。
在 2 型糖尿病中，胰岛素抵抗导致细胞对葡萄糖的摄取和利用减少，使得细胞更多地依赖脂肪酸氧化来获取能量。
然而，脂肪酸氧化过程中的中间产物会抑制线粒体的功能，导致 ATP 生成减少和 ROS 增加。
此外，长期的高血糖状态会导致线粒体 DNA 损伤和蛋白质糖基化，进一步加重线粒体功能失调，形成恶性循环。
肥胖也是一种常见的代谢性疾病，与线粒体功能密切相关。
过多的脂肪堆积会导致脂肪细胞线粒体功能异常，使得脂肪酸氧化和能量消耗减少。
线粒体动力学障碍在癌症中的研究进展
能力较低ꎬ但 ＭＦＮ２ 与 Ｓｉｒｔｕｉｎ１( ＳＩＲＴ１) 被证明参与了
ｔｏｃｈｏｎｄｒｉａｌ ｆｉｓｓｉｏｎ ｆａｃｔｏｒꎬ ＭＦＦ ) 、 线 粒 体 动 力 学 蛋 白
ＭＩＤ４９) 、线粒体动力学蛋白 ５１ｋＤａ ( ｍｉｔｏｃｈｏｎｄｒｉａｌ ｄｙ￣
顺铂的耐药性ꎮ 尽管与 ＭＦＮ１ 相比ꎬＭＦＮ２ 的促融合
水平下调ꎬ导致 ＲＯＳ 的产生增多ꎬ导致线粒体分裂融
驱动剪切ꎮ ＤＲＰ１ 受体主要包括线粒体裂变因子( ｍｉ￣
合比增加ꎬ卵巢癌细胞株的顺铂耐药性增强ꎮ 随后ꎬ
Ｍｄｉｖｉ － １ 处理抑制线粒体分裂ꎬ抑制了两种细胞系对
４９ｋＤａ ( ｍｉｔｏｃｈｏｎｄｒｉａｌ ｄｙｎａｍｉｃｓ ｐｒｏｔｅｉｎ ｏｆ ４９ｋＤａꎬ
替循环ꎮ 面对内源性和外源性刺激ꎬ线粒体能够不断
ꎬ其功能与所有
调整其结构、分布及整体适应性ꎬ达到融合和裂变机制
其他细胞器密切相关ꎬ影响细胞基因表达、调节细胞周
之间的动态平衡ꎮ 例如ꎬ在营养缺乏过程中ꎬ线粒体融
细胞对生物能量需求
[１]
已经成为真核细胞的中心信号枢纽
[２]
期、维持 Ｃａ 稳态、参与细胞凋亡、调控细胞对环境不
能量需要区域移动ꎬ或有丝分裂后线粒体向子细胞均
胞的能量和生理需求ꎬ形成一个活跃的网络ꎬ提示其结
匀分布 [１０] ꎮ 因此ꎬ线粒体动力学调控的线粒体融合、
构的变化与功能的实现密不可分ꎮ 在细胞内ꎬ线粒体
分裂及二者的动态平衡ꎬ决定线粒体形状、丰度和质
不断进行分裂与融合ꎬ从而维持线粒体形态和网络结
量ꎮ
构稳定的动态平衡过程ꎬ被称为线粒体动力学ꎮ 近年
在嵴生物发生中的作用类似ꎬ将 Ｓ － ＯＰＡ１ 添加到反式
线粒体与老年疾病的相关性研究
线粒体与老年疾病的相关性研究随着人类寿命的延长和老龄化问题的日益突出，老年疾病也成为了一个备受关注的话题。
老年疾病是与年龄相关的一系列疾病，如各种慢性疾病、神经系统疾病、心血管疾病等。
这些疾病会导致人们的健康状况逐渐恶化，影响日常生活活动，并且会给社会和个人带来沉重的负担。
因此，探索老年疾病的发病机制是非常重要的。
而近年来，越来越多的研究表明，线粒体的功能异常与老年疾病的发病有着密切的关系。
什么是线粒体？线粒体是细胞内的一种细胞器，常被称为“细胞的能量中心”，主要工作是为细胞提供能量。
线粒体中有线粒体DNA （mitochondrial DNA，mtDNA），它与细胞核DNA不同，是细胞内自主繁殖的，具有自主复制和转录翻译功能。
正常的线粒体在进行细胞呼吸作用时，会产生三磷酸腺苷（adenosine triphosphate，ATP），供给细胞使用。
而当线粒体遭受损伤时，其ATP的产生能力会下降，这会导致细胞产生能量缺乏，从而引起多种疾病。
老年疾病的发病与线粒体的功能异常有关老年疾病常常涉及到动脉粥样硬化、高血压、神经系统疾病等。
而线粒体功能异常与各种老年疾病的发病都有很强的关系。
线粒体异常可能导致多种细胞器损伤，促进细胞死亡和老化，增加许多疾病的风险。
一些研究发现，线粒体功能的降低与心肌梗死、高血压、动脉粥样硬化等心血管疾病密切相关。
动脉硬化的形成与线粒体缺陷有关，并且心肌梗死后，亚急性损伤和再灌注的过程都会增加线粒体的损伤风险。
此外，线粒体的功能异常还与神经系统疾病密切相关。
例如，线粒体DNA的变异和拷贝数的减少在阿尔茨海默病等疾病的发病中起着非常重要的作用。
神经生物因子和神经递质的产生和调节也是线粒体产生的ATP所依赖的。
研究表明，线粒体功能异常增加了神经系统疾病的风险。
此外，线粒体功能的降低还与抑郁、糖尿病、骨质疏松等其他老年疾病的发病有关。
如何预防老年疾病？尽管老年疾病的发病机制非常复杂，但研究表明，线粒体功能的改善可以延缓老年疾病的发生。
线粒体功能异常引起的疾病研究进展
线粒体功能异常引起的疾病研究进展摘要：线粒体位于细胞核外，具有自我复制、转录、编码等功能，在能量代谢、自由基形成、细胞凋亡等中均可发挥一定的作用。
线粒体功能的异常，可导致整个细胞功能出现异常，进而引起病变，目前常见的疾病主要包括帕金森氏症、阿尔茨海默病、线粒体糖尿病、肿瘤以及儿童行为发育障碍等，现就国内外近几年有关线粒体功能异常引起的疾病研究进展进行如下综述。
关键词：线粒体；功能异常；疾病；研究进展线粒体（Mitochondrion，mt）为真核细胞的关键细胞器，由诸多蛋白形成，在整个细胞的发育与代谢过程中起到非常重要的作用，可通过已耗损的物质形成腺苷三磷酸，腺苷三磷酸可参加细胞的各种需能过程，进而为机体提供能量[1]。
线粒体的遗传基因和人的遗传基因存在较大的不同，其可自行复制，且与寄主细胞无关联性[2]。
诸多研究报道指出，如果线粒体的遗传基因出现病变，其功能则会出现异常，会导致腺苷三磷酸的缺失，使细胞功能因此衰退、坏死，因此形成各种疾病[3]。
帕金森氏症、阿尔茨海默病、线粒体糖尿病、肿瘤以及儿童行为发育障碍等疾病的产生，均与线粒体功能异常有一定的关系，因此研究线粒体及其功能异常引起的常见疾病非常重要，可为临床诊治提供非常有价值的参考依据。
1.帕金森氏症帕金森氏症（Parkinson's disease，PD）是临床上一种较为常见的退行性疾病，患者以中老年人居多，临床症状主要为运动功能障碍[4]。
帕金森氏症的病情十分复杂，至今尚无根治方案。
目前，该病的发病机制尚无统一定论，诸多研究学者认为与线粒体功能异常有较大关系。
线粒体呼吸链作为机体氧自由基形成的核心部位，一旦受抑制，则氧自由基将大量形成，腺苷三磷酸合成降低，导致机体能量不足，细胞中的离子失衡，钙通路呈现开放状态并内流，导致细胞中的钙离子大量增加，细胞内的腺苷三磷酸大量消耗，这不仅会激活蛋白酶、脂肪酶等，还会增强毒性细胞的刺激作用，进而导致神经元衰亡[5-6]。
线粒体功能障碍在心力衰竭中的作用及研究进展
线粒体功能障碍在心力衰竭中的作用及研究进展摘要：心力衰竭可引起心肌能量供应不足，心肌抑制，心输出量下降，严重时危及生命。
在心力衰竭的病理生理机制中，线粒体功能障碍起着非常重要的作用。
心力衰竭时，线粒体功能障碍可表现为，ATP产量减少，mtDNA受损，氧化应激，线粒体能量代谢异常等。
该文探讨了心力衰竭时线粒体功能障碍的作用机制及相关研究进展。
关键词：心力衰竭；线粒体心力衰竭是众多心脏疾病的结果，通常表现为心脏结构及功能的异常，包括心输出量下降，心脏负荷增加等。
心脏负荷增加最初反应表现为心肌肥厚，并逐渐从心功能代偿，急性或慢性进展到失代偿，为了了解这一复杂的临床综合征并发现新的分子治疗靶点，线粒体功能障碍成为了研究的热点[1]。
研究显示，在心衰复杂的病理生理过程中，线粒体功能障碍是直接加剧心衰的重要的因素之一。
该文旨在探讨心衰时线粒体功能障碍的作用机制，及其治疗研究进展。
心力衰竭时，线粒体功能障碍的机制包括：1.ATP动力学线粒体是人体能量的重要来源，当线粒体通过氧化磷酸化生成腺嘌呤核苷三磷酸（ATP）的过程出现异常时，可导致心脏功能受损。
研究发现线粒体电子传递链上的呼吸超复合体，由复合体I/二聚体Ⅲ/Ⅳ可组成[2]，是线粒体氧化磷酸化的基础单位。
心衰时线粒体复合体I/Ⅲ活性降低，并使得构成复合体Ⅳ的亚单位Ⅵa及Ⅳb错构，从而影响线粒体呼吸作用及活性[3]。
线粒体DNA（mtDNA）是线粒体内环状双链的DNA分子，心衰时mtDNA表达复合物出现障碍，引起线粒体的生物损伤和不可逆的功能障碍，促进心衰的发展[4]。
由此可见，线粒体呼吸链，质子泵，ATP合成酶任一环节的异常，都会导致线粒体ATP产量减少，并进一步导致心脏功能障碍，最终进展为心衰。
2.循环及微血管改变关于心衰病理生理机制的研究中，人们认为最重要的是微血管的功能障碍[5]。
其实质是冠脉血流分布不均匀。
Elbers PW通过检测心衰患者的冠脉侧流暗视野成像显示了其微循环的损伤。
线粒体功能与疾病的关系
线粒体功能与疾病的关系线粒体是一种细胞质内的细小器官，主要的功能是能量产生。
它们存在于几乎所有的细胞中，通过氧化磷酸化作用把食物中的化学能转化为细胞内的能量。
线粒体是细胞的核心，如果它们无法正常运作，身体的健康也将面临威胁。
线粒体的构造线粒体是一个椭圆形的细胞器，在外部被围绕着一层包裹物。
线粒体的内部包含两种物质：线粒体基质和线粒体内膜空间。
线粒体基质是线粒体内部的液体，它包含了用于产生能量的酶和其他蛋白质，以及消化线粒体内膜空间中的垃圾的酶和其他蛋白质。
线粒体内膜空间位于基质的外层，它和线粒体内膜一起构成了线粒体的二层膜结构，这两层膜之间形成了线粒体呼吸链。
通过线粒体呼吸链，线粒体能够产生ATP，供细胞分裂、运动和生理活动所需的能量。
线粒体疾病线粒体疾病是由于线粒体内某些基因的变异，造成线粒体DNA（mtDNA）的异常而引起的。
这些异常导致线粒体DNA无法正常工作，影响了线粒体的功能。
线粒体疾病包括一个广泛性的疾病谱，从儿童致命性的疾病到晚年时期的慢性疾病都有。
它们引起的症状也各不相同，但通常包括肌肉和神经系统的受损、心血管病、肝脏疾病等。
遗传性线粒体疾病是由于母体基因突变引起的。
这些基因不会跨越胎儿的核DNA，而是来自母亲的mtDNA。
mtDNA继承是单亲继承的，母亲将mtDNA传给她的子女。
如果一个人携带了某些线粒体病变的突变，他们的所有后代都将被感染。
这种疾病将对线粒体的呼吸链造成影响，导致人体无法产生足够的能量。
这些疾病通常影响对心肌和神经细胞等高能效细胞的需求最大的组织和器官。
不幸的是，截至目前，线粒体病变的治疗方式只是对症状进行缓解的治疗措施，而不能治愈或逆转病变。
线粒体功能和身体健康线粒体在身体健康中扮演着关键角色。
线粒体的功能和身体健康之间具有密切的关联。
线粒体的呼吸链产生的能量用于身体的细胞分裂、新陈代谢、免疫、生殖、养分摄取等多个生理和代谢过程，这些过程是我们的身体繁荣发展的必要条件。
线粒体结构及功能异常在骨关节炎软骨退变中的作用研究进展
基金项目：国家自然科学基金资助项目（８１６７１０１２，８１８７０７８７）；军队青年培育项目（１６ＱＮＰ１１７）作者单位：７１００３２ 西安，军事口腔医学国家重点实验室、口腔疾病国家临床医学研究中心、陕西省口腔疾病国际联合研究中心、中国人民解放军空军军医大学口腔医院关节病科通讯作者：焦凯，副教授，主治医师，博士，电子信箱：ｋｊｉａｏ１＠ｆｍ ｍｕ．ｅｄｕ．ｃｎ线粒体结构及功能异常在骨关节炎软骨退变中的作用研究进展覃文聘 闫舰飞 焦 凯摘 要 骨关节炎（ｏｓｔｅｏａｒｔｈｒｉｔｉｓ，ＯＡ）为人类最常见的退行性关节疾病，其发病机制目前尚未完全阐明。
研究表明线粒体功能异常在人体衰老以及多种退行性疾病的发生、发展中扮演了重要角色。
随着对软骨细胞中线粒体结构及功能研究的不断深入，越来越多的研究显示线粒体结构或功能的异常在ＯＡ软骨退变中发挥重要致病作用。
本文将围绕线粒体改变在ＯＡ发病机制中的作用以及调控线粒体功能阻断或缓解ＯＡ进展两个方面展开综述。
关键词 骨关节炎 线粒体 自噬中图分类号 Ｒ６８１ 文献标识码 Ａ ＤＯＩ １０．１１９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７３ ５４８Ｘ．２０２０．０５．０３９ 骨关节炎（ｏｓｔｅｏａｒｔｈｒｉｔｉｓ，ＯＡ）是人类最常见的关节退行性疾病，最新的全球疾病负担研究的数据显示全世界大约有２．４２亿人罹患骨关节炎［１］。
随着社会人口老龄化，这个数字还在快速上升，由ＯＡ疾病引起的经济投入占到发达国家ＧＤＰ总量的１ ０％～２ ５％［２，３］。
ＯＡ较高的发生率及其所带来的危害使其成为致残的重要原因［４］。
随着疾病的发展，ＯＡ进展到晚期往往需要关节置换，给患者带来极大的痛苦以及沉重的经济负担［５］。
目前认为ＯＡ发病为多因素共同作用的结果，其致病因素包括异常生物力、遗传因素、细胞老化与凋亡、局部炎性因子、自由基及蛋白酶等。
关节软骨退变被认为是ＯＡ典型的病理特征，由于软骨组织中没有血管和淋巴管，因而软骨细胞被认为生活在缺氧的环境中。
线粒体疾病治疗研究进展(完整版)
线粒体疾病治疗研究进展（完整版）线粒体是半自主细胞器，通过氧化磷酸化产生ATP。
线粒体氧化呼吸链的缺陷会阻碍能量生成，累及骨骼肌和周围神经，导致运动不耐受、痉挛、持续肌无力、共济失调和周围多发性神经系统疾病等。
线粒体疾病的遗传学非常复杂，有多种不同的遗传机制，包括母系遗传、常染色体隐性遗传、常染色体显性遗传及核基因突变的X 连锁遗传［1 ］。
线粒体疾病的临床和遗传表型呈现出多样性和复杂性的特点，可在任何年龄发病，累及单个或多个系统，也有多种遗传模式，导致线粒体疾病的治疗尤为困难。
由于线粒体疾病涉及不同类型的线粒体功能障碍，因此治疗线粒体疾病的方法也各不相同。
这些方法包括通过卵母细胞纺锤体转移将含有缺陷线粒体的细胞质替换为含有健康线粒体的细胞质；通过将致病性点突变mtDNA转换为正常mtDNA，针对线粒体疾病的根本原因，使用通过抗氧化活性来减少活性氧（reactive oxygen species，ROS）的化合物绕过功能异常的复合体来刺激氧化磷酸化中的电子传递链［2 ］。
1 化学合成物治疗1.1 辅酶Q10目前为止，应用最广泛的化合物是辅酶Q10。
辅酶Q10在细胞中有强大的抗氧化作用，自身生成的辅酶Q10 是线粒体中可扩散的电子载体。
但辅酶Q10在疾病治疗中的成功率有限，美国食品及药物管理局尚未批准辅酶Q10用于疾病治疗［3 ］。
辅酶Q10常被用作营养补充剂治疗线粒体疾病。
基于辅酶Q10 的部分有益作用，研究者正在开发相关的化合物用于治疗。
1.2 核苷酸核苷酸作为能量载体，参与机体代谢，与线粒体的三羧酸循环密切相关，可供多种生化反应利用。
核苷酸作为RNA及DNA的结构单元参与细胞表达，作为能量载体参与细胞代谢，作为多种辅酶的重要组成部分参与代谢反应等。
核苷酸在促进儿童生长发育、提高儿童免疫力及改善肠道菌群环境等方面都有重要作用。
目前用于治疗疾病的核苷酸的种类包括鸟嘌呤核苷酸、尿嘧啶核苷酸、胞嘧啶核苷酸等。
线粒体功能异常引起的疾病研究进展
线粒体功能异常引起的疾病研究进展线粒体是细胞中的一个重要器官，它参与能量代谢、细胞信号传递等多种重要生物学过程。
针对线粒体的研究显示，线粒体功能障碍导致的病理生理改变是多种疾病的重要原因。
本文将概述线粒体功能异常引起的疾病的相关研究进展。
线粒体疾病所谓线粒体疾病是指因为线粒体功能异常导致的一类疾病。
线粒体是细胞中的能量工厂，能够参与ATP的合成以及其他代谢物的生成。
当线粒体功能受损时，会妨碍许多重要的细胞生物学过程，从而导致线粒体疾病的发生。
线粒体疾病可以分为两类，一类是通过线粒体基因传递的遗传性疾病，另一类是由线粒体功能障碍引起的多种疾病，例如心肌病、糖尿病、老年痴呆症、肿瘤等。
“线粒体疾病”一词通常用于线粒体基因相关疾病的集合。
但因为线粒体的广泛参与，许多与线粒体功能异常有关的复杂疾病仍在探索中。
线粒体与代谢性疾病线粒体异常和代谢性疾病，尤其是2型糖尿病之间的关系已经得到广泛探究。
糖尿病是一种常见的代谢性疾病，其发生与胰岛素抵抗、胰岛素分泌不足、肝脏糖异生不足等因素有关。
最近的研究表明，线粒体损伤对于上述因素有很大影响，进而影响胰岛素信号或白蛋白分泌等多个重要的生物过程。
线粒体的主要功能在于提供细胞内的 ATP，但同时它还产生其他代谢生成物、参与了许多细胞信号代谢过程，如氧化还原反应，Ca2+转运，调节细胞凋亡等。
线粒体突变或功能障碍将导致代谢产物的不足，因而调控代谢紊乱，发生疾病。
好消息是基于线粒体功能对代谢异常的重要影响，许多新的研究方法和治疗手段正在不断发展。
线粒体与心血管疾病心血管疾病是一类常见的与年龄相关的疾病，包括心肌梗塞、心脏衰竭、动脉硬化、心律失常等。
虽然许多心血管疾病发生的原因尚未明确，但近年来研究表明心血管疾病 pat时常伴随着线粒体功能障碍，如能量产生减少、自由基生成过多等。
之前的研究已经发现在心肌梗塞、心脏衰竭和糖尿病等疾病中，线粒体功能异常的机制与疾病进展密切相关。
线粒体功能障碍与人类疾病
• Point mutations >350 pathogenic mutations
• 22 tRNA • 2 rRNA • 13 protein encoding genes
聋病的致病原因
遗传因素
相互作用
全长16569bp
编码37个基因
2个rRNA 22个tRNA 13个多肽编码基因
遗传特征
半自主性 母系遗传 阈值效应 高突变率
图2 线粒体基因组图 (源于mitomap网站)
Mutations in Mitochondrial Genome Associated with Human Diseases
常常
染 色 体 显
染 色 体 隐
X
连 锁
母 系 遗 传
性性
氨
基 糖 甙 类 药
创 伤 感 染
噪其 声他
物
一针致聋 20%
母系遗传
家系
线粒体 细胞核
数十万线粒体 DNA分子
卵 子
精子
线粒体鞘
数百线粒体DNA分子
3 parents baby
Fatty Acid Oxidation Disorders
线粒体功能障碍与人类疾病
线粒体是细胞的动力工厂
提供人体细胞~90%ATP 产生95%以上的
活性氧自由基（ROS） 调控细胞凋亡
线粒体
每天消耗ATP量 人体 60kg 心脏 6kg
线粒体功能异常与150多种疾病相关
心血管疾病
糖尿病 耳聋 肿瘤 眼病 神经退行性疾病 脑肌病等
• Treated simply by sugar, either iv or oral (I.e. juices).
线粒体基因与疾病的研究进展
线粒体基因与疾病的研究进展除细菌、蓝绿澡和哺乳动物成熟红细胞之外，所有真核细胞都有线粒体。
线粒体主要由蛋白质、脂类和水组成。
此外，线粒体还含有DNA、多种辅酶（如NAD+、FMN、FAD和CoM等）、维生素和各种无机离子。
除植物细胞中叶绿体外，线粒体是真核细胞中惟一含有核外遗传物质的细胞器，线粒体自己的遗传系统能够表达和独立进行蛋白质翻译，人线粒体基因组（mtDNA）分子是一个双链闭环超螺旋DNA。
人类mtDNA结构表明，它有13个多肽编码基因，22个tRNA基因和2个rRNA基因。
这些基因呈紧密排列，有一个长1～2kntp的非编码区，叫取代环(D-1oop)，含有转录及复制的调控信号。
故线粒体既具有自主性又依靠核基因，两套遗传系统同时存在，相互作用，共同控制细胞的重要功能。
研究发现，线粒体与能量转换、氧自由基的生成、细胞的死亡、疾病或癌症发生等密切相关。
以线粒体结构和功能缺陷为主要疾病原因的疾病常称为线粒体病；如Lerber’s遗传性视神经病、骨髓增生异常综合征（MDS）、Kearns-Sagre综合征、母系遗传糖尿病、老年性痴呆（AD）、消化性肿瘤、肌阵挛性癫痫病、线粒体脑肌病、乳酸中毒、中风样发作综合征(MELAS)，神经性肌无力、运动失调及色素性视网膜炎(NARP)，心肌病(MMC)，慢性进行性眼外肌麻痹(CPEO)等。
1 Lerber’s遗传性视神经病其特征为20~30岁发病的亚急性视神经病，累及双眼视力下降至10%以下，中央视神经严重缺陷，色觉丧失，且视力很少能恢复，还伴有神经、心血管及骨骼肌等系统异常。
表现为母系遗传和倾向于男性发病。
在Lerber’s遗传性家族中还发现了其他原发性病变，包括3640，14484、4160和5224碱基对的原发性突变。
世界上90%的此病患者即有11778、3460碱基位点突变，又有14484突变[1~3]。
2 骨髓增生异常综合征（MDS）骨髓增生异常综合征（MDS）是一组起源于造血干细胞，以血细胞病态造血、高风险向急性白血病转化为特征的难治性血细胞质与量异常的异质性疾病。
线粒体非典型功能障碍与神经系统疾病相关研究进展
［基金项目］国家自然科学基金（８１９０１３２４）；山东省自然科学基金（ＺＲ２０１９ＭＨ０６０）；山东省医药卫生科技发展计划项目（２０１８ＷＳ４５０）△［通信作者］孔庆霞，Ｅ ｍａｉｌ：ｋｘｄｑｙ８＠ｓｏｈｕ．ｃｏｍ济宁医学院学报２０２０年８月第４３卷第４期 ＪＪｉｎｉｎｇＭｅｄＵｎｉｖ，Ａｕｇｕｓｔ２０２０，Ｖｏｌ ４３，Ｎｏ．４ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００ ９７６０．２０２０．０４．０１１·综述·线粒体非典型功能障碍与神经系统疾病相关研究进展杨皓翔 综述 孔庆霞△ 审校（济宁医学院临床学院，济宁２７２０１３；济宁医学院附属医院，济宁２７２０２９） 摘 要 线粒体非典型功能包括调节细胞凋亡、产生自由基和氧化剂、调控钙离子缓冲等。
近年来随着对线粒体病研究与认知的深入，发现除了ＡＴＰ合成障碍以外，线粒体一些非典型的功能障碍也与神经系统疾病关系密切。
本文将对线粒体非典型功能障碍与神经系统疾病相关研究进展做一综述。
关键词 线粒体；神经系统；非典型；功能障碍中图分类号：Ｒ７４２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１０００ ９７６０（２０２０）０８ ２７１ ０５ＴｈｅｎｅｗｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｔｈｅｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｍｉｔｏｃｈｏｎｄｒｉａｌａｔｙｐｉｃａｌｄｙｓｆｕｎｃｔｉｏｎａｎｄｎｅｕｒｏｌｏｇｉｃａｌｄｉｓｅａｓｅｓＹＡＮＧＨａｏｘｉａｎｇ，ＫＯＮＧＱｉｎｇｘｉａ△（ＳｃｈｏｏｌｏｆＣｌｉｎｉｃａｌＭｅｄｉｃｉｎｅ，ＪｉｎｉｎｇＭｅｄｉｃａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｊｉｎｉｎｇ２７２０１３，Ｃｈｉｎａ；ＡｆｆｉｌｉａｔｅｄＨｏｓｐｉｔａｌｏｆＪｉｎｉｎｇＭｅｄｉｃａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｊｉｎｉｎｇ２７２０２９，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅａｔｙｐｉｃａｌｆｕｎｃｔｉｏｎｓｏｆｍｉｔｏｃｈｏｎｄｒｉａｉｎｃｌｕｄｅｒｅｇｕｌａｔｉｏｎｏｆａｐｏｐｔｏｓｉｓ，ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｏｆｆｒｅｅｒａｄｉ ｃａｌｓａｎｄｏｘｉｄａｎｔｓ，ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎｏｆｃａｌｃｉｕｍｂｕｆｆｅｒｉｎｇａｎｄｓｏｏｎ．Ｉｎｒｅｃｅｎｔｙｅａｒｓ，ｗｉｔｈｔｈｅｄｅｅｐｅｎｉｎｇｏｆｒｅｓｅａｒｃｈａｎｄｉｎ ｄｅｐｔｈｕｎｄｅｒｓｔａｎｄｉｎｇｏｆｍｉｔｏｃｈｏｎｄｒｉａｌｄｉｓｅａｓｅｓ，ｉｔｈａｓｂｅｅｎｆｏｕｎｄｔｈａｔｉｎａｄｄｉｔｉｏｎｔｏＡＴＰｓｙｎｔｈｅｓｉｓｄｉｓ ｏｒｄｅｒｓ，ｓｏｍｅａｔｙｐｉｃａｌｄｙｓｆｕｎｃｔｉｏｎｓｏｆｍｉｔｏｃｈｏｎｄｒｉａａｒｅａｌｓｏｒｅｌａｔｅｄｔｏｎｅｕｒｏｌｏｇｉｃａｌｄｉｓｅａｓｅｓｃｌｏｓｅｌｙ．Ｔｈｉｓａｒｔｉ ｃｌｅｒｅｖｉｅｗｓａｎｅｗｒｅｓｅａｒｃｈｐｒｏｇｒｅｓｓａｂｏｕｔｔｈｅｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｍｉｔｏｃｈｏｎｄｒｉａｌａｔｙｐｉｃａｌｄｙｓｆｕｎｃｔｉｏｎａｎｄｎｅｕｒｏｌｏｇｉｃａｌｄｉｓｅａｓｅｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｍｉｔｏｃｈｏｎｄｒｉａ；Ｎｅｒｖｏｕｓｓｙｓｔｅｍ；Ａｔｙｐｉｃａｌ；Ｄｙｓｆｕｎｃｔｉｏｎ 线粒体主要功能是为细胞提供三磷酸腺苷（ＡＴＰ），此外还有调节细胞凋亡、产生氧化剂、维持钙平衡等非典型功能。
线粒体DNA变异与人类疾病的关联研究
线粒体DNA变异与人类疾病的关联研究摘要：线粒体DNA（mtDNA）是研究人类疾病的重要遗传材料。
近年来，越来越多的研究表明，mtDNA变异与多种人类疾病的发生和发展密切相关。
本文综述了线粒体DNA的基本结构和功能，探讨了线粒体DNA变异的类型及其对细胞功能的影响，并总结了线粒体DNA变异与几种主要人类疾病（如神经退行性疾病、代谢疾病和癌症）的关联研究进展，以期为相关疾病的诊断和治疗提供新的思路。
关键词：线粒体DNA，变异，人类疾病，神经退行性疾病，代谢疾病，癌症一、前言线粒体是细胞中的能量工厂，负责生成细胞代谢所需的大部分能量。
线粒体DNA是线粒体内的遗传物质，不同于细胞核DNA，具有独特的环状结构。
由于mtDNA缺乏有效的修复机制，其变异率较高，这些变异可能导致线粒体功能障碍，进而引发一系列人类疾病。
二、线粒体DNA的基本结构与功能线粒体DNA是一个环状双链分子，长约16,569个碱基对，与核DNA不同，它完全位于细胞的线粒体中。
线粒体DNA（mtDNA）独立于核基因组，不受常规细胞周期的控制，且其复制机制与核DNA不同。
由于其独特的遗传特性，线粒体DNA仅通过母系遗传，这意味着子代线粒体DNA主要来自母亲的卵细胞。
线粒体DNA编码37个基因，包括13个与呼吸链相关的蛋白质基因、22个tRNA基因和2个rRNA基因。
呼吸链是细胞进行氧化磷酸化的关键过程，它包括五个多蛋白复合体，这些复合体位于线粒体内膜上。
线粒体DNA编码的13个蛋白质基因直接参与了呼吸链的组成，特别是复合体I、III、IV和V的亚基。
这些蛋白质在电子传递链和ATP合成过程中起到核心作用。
此外，线粒体DNA还编码22个tRNA基因和2个rRNA基因，这些基因对线粒体自身蛋白质的翻译至关重要。
tRNA基因负责转运氨基酸，而rRNA基因则构成线粒体核糖体的核心结构。
通过这些基因的协调作用，线粒体能够独立于细胞质合成其所需的部分蛋白质，这对维持线粒体功能的稳定和有效运行至关重要。
线粒体功能障碍与神经退行性疾病的关系
线粒体功能障碍与神经退行性疾病的关系在我们探索健康与疾病的奥秘时，神经退行性疾病一直是备受关注的领域。
而近年来，越来越多的研究表明，线粒体功能障碍在神经退行性疾病的发生和发展中扮演着至关重要的角色。
线粒体，这个被称为细胞“能量工厂”的细胞器，其主要功能是通过呼吸作用产生三磷酸腺苷（ATP），为细胞的各种生命活动提供能量。
然而，当线粒体的功能出现障碍时，就会对细胞，特别是对神经细胞产生一系列不良影响。
神经退行性疾病是一类以神经元进行性丧失为主要特征的疾病，包括阿尔茨海默病、帕金森病、亨廷顿舞蹈病等。
这些疾病的共同特点是神经元的结构和功能逐渐受损，导致认知、运动和行为等方面的障碍。
那么，线粒体功能障碍是如何与神经退行性疾病产生联系的呢？首先，线粒体能量产生不足是一个关键因素。
在正常情况下，神经细胞对能量的需求极高，因为它们需要不断地进行电信号的传递和神经递质的释放。
如果线粒体无法有效地产生足够的 ATP，神经细胞的功能就会受到严重影响。
例如，在阿尔茨海默病中，患者大脑中的神经元线粒体能量代谢出现异常，导致神经元的功能减退和死亡，进而引发认知障碍和记忆力下降等症状。
其次，线粒体的氧化应激反应增强也是一个重要环节。
氧化应激是指体内氧化与抗氧化系统失衡，导致活性氧（ROS）产生过多。
过多的 ROS 会对线粒体的 DNA、蛋白质和脂质等造成损伤，进一步影响线粒体的功能。
在帕金森病中，研究发现患者黑质多巴胺能神经元中的线粒体氧化应激水平明显升高，这可能导致神经元的变性和死亡。
再者，线粒体的钙离子调节失衡也与神经退行性疾病密切相关。
钙离子在神经细胞的信号传导中起着关键作用，但过量的钙离子会导致线粒体功能紊乱。
当线粒体无法有效地调节钙离子浓度时，可能会引发一系列细胞损伤反应，从而促进神经退行性疾病的发展。
此外，线粒体的生物合成障碍也在其中发挥作用。
正常情况下，细胞会根据自身的能量需求调节线粒体的数量和质量。
然而，在神经退行性疾病中，线粒体生物合成的相关信号通路可能出现异常，导致线粒体的更新和修复能力下降，无法满足细胞的能量需求。
线粒体DNA修复与疾病关联的研究
线粒体DNA修复与疾病关联的研究近年来，随着科技的不断进步，人类在基因学领域取得了巨大的突破。
细胞是所有生命的起源，而线粒体则是细胞中最重要的器官。
它不仅是能量的工厂，还有许多其他功能。
线粒体DNA（mtDNA）编码大约13个蛋白质，这些蛋白质重要地参与了氧化磷酸化过程。
它与其他DNA有很大的不同，其中最显著的特征是它没有拥有核糖体保护机制。
因此，它容易受到环境因素和化学物质导致的氧化损伤的影响。
这种无能力发生突变的完全复制过程使它可能会累积很长时间的氧化性损伤，增加了线粒体DNA突变的风险。
线粒体DNA突变与人体疾病的发生密切相关。
近年来，关于线粒体DNA修复与疾病关联的研究受到了人们的关注。
当前研究表明，线粒体DNA缺失可能是导致神经退行性疾病的原因之一。
而且，随着年龄的增长，线粒体DNA的缺失可能会引起心血管疾病、糖尿病等慢性疾病的发生。
在实际研究中，研究人员通过利用小鼠模型，成功地重构了线粒体的DNA组合，减少了线粒体DNA损伤的风险。
此外，科学家通过注射基因为发现，能够改善含有线粒体缺陷的细胞的能量状态。
这一方法可以激活自身的抗氧化酶系统，从而进一步提高线粒体DNA的抗氧化能力。
除此之外，有一些线粒体DNA修复的治疗策略，如因双链断裂可以导致遗传性耳聋的复合性的基因的转染，以及激活线粒体DNA修复的酶的各种治疗方式等。
另外，一些线粒体DNA修复酶与肿瘤的关联已经被证实。
研究人员希望通过对线粒体DNA修复的基础研究，来发展类似的治疗方法，以治疗人类疾病。
总之，线粒体DNA修复与疾病关联的研究是一个新的研究领域，关于该领域的研究还在不断深入。
得益于现代科技的发展，我们可以期待研究人员的发现将有助于人们对线粒体DNA的发生机制和治疗方法的认识，从而为人们的健康带来更多的福祉。
线粒体功能障碍与老年疾病相关研究
线粒体功能障碍与老年疾病相关研究随着社会的发展和人民生活水平的提高，老年人口比例逐渐增加，因此老年疾病的研究也变得越来越重要。
在老年人的身体里，有一种细胞器——线粒体，它是身体内能量的主要来源，因此线粒体功能障碍牵涉到我们身体的许多重要方面，如老年疾病的免疫反应和代谢疾病等方面。
一、线粒体的结构和功能线粒体是细胞内的一种小型独立结构，通常参与细胞内的产生能量的过程。
线粒体通常长约1μm，宽0.5μm左右，呈椭圆形或梭形。
线粒体的内部由两个膜称作外膜和内膜组成，内膜上有许多突起称作纤维或肌红蛋白，内膜与外膜之间的空间叫做内间隙。
内膜上的肌红蛋白和外膜上的酶协作完成对ATP的分子合成。
线粒体的功能是产生ATP、维持细胞内部环境的平衡等。
ATP是细胞内能量的源泉，是完成生命活动的重要物质，线粒体可以通过三个主要预处理方式（通过呼吸链产生的能量、丙酮酸周期、合成的ATP）使葡萄糖代谢为ATP。
二、线粒体功能障碍会引起的老年疾病1. 健康老年人线粒体是健康长寿的关键因素，其活性下降可导致免疫反应衰减、细胞凋亡增加、炎症等老年疾病加速发生，而运动会为线粒体提高新的能量输出，故推荐当年人常进行负荷适度的身体活动。
2. 心肌病心肌细胞中的线粒体比其他细胞中的线粒体更为丰富，所以线粒体对心肌疾病起到重要作用。
心肌细胞的ATP合成与心脏的功能密切相关，线粒体结构和功能障碍会改变细胞内能量代谢和细胞功能，从而成为心脏病的重要原因。
3. 糖尿病2型糖尿病患者线粒体功能障碍的现象很常见。
为了抵抗血糖水平不断升高的威胁，细胞合成更多的葡萄糖转化成ATP并释放能量，从而导致线粒体受损和细胞受到氧化压力的威胁。
4. 炎症炎症可以导致线粒体的受损以及改变细胞能量代谢的方式。
线粒体功能障碍通常受氧化压力所驱动，而引发细胞凋亡和炎症反应的氧化反应则会降低线粒体的活性。
健康的线粒体功能对于身体的正常运作至关重要，如何维护线粒体的健康和活力对于老年疾病的研究有重要的意义。
线粒体功能异常引起的疾病研究进展(一)
线粒体功能异常引起的疾病研究进展(一)【摘要】线粒体在能量代谢、自由基产生、衰老、细胞凋亡中起重要作用。
线粒体的基因突变，呼吸链缺陷，线粒体膜的改变等因素均会影响整个细胞的正常功能，从而导致病变。
许多研究表明，线粒体功能异常与帕金森氏症，阿尔兹海默病，糖尿病，肿瘤，等疾病的发生发展过程密切相关，既是疾病病因之一，亦是疾病发病的早期征兆。
本文就有关线粒体功能异常所引起的疾病的研究进展作一综述。
【关键词】线粒体;功能异常;帕金森氏症;阿尔茨海默病;线粒体糖尿病;肿瘤Abstract：Mitochondriaplayanimportantroleinenergymetabolism，freeradicalproduction，agingandcellapoptosis.Mitochondrialmutations，respiratorychaindefectandthemitochondrialmembranechangesmayaffectthenormalfunctionsofth ewholecell，leadingtodiseases.Manystudiesindicatethat，mitochondrialdysfunctioniscloselyrelatedtothecauseanddevelopmentprocessofdiseases，suchasParkinsonk’sdisease，Alzheimer’sdisease，maternallyinheriteddiabetesandcancer，anditisalsotheearlysignsofthediseases.Thisstudyoverviewstheresearchesaboutthediseasescaused bythemitochondrialdysfunction.Keywords：mitochondria;dysfunction;Parkinson’sdisease;Alzheimer’sdisease;maternallyinheriteddiabetes;ca ncer引言1.1线粒体的功能线粒体的主要功能是进行氧化磷酸化，合成ATP，为细胞生命活动提供能量。
线粒体功能障碍与角膜疾病研究进展
线粒体功能障碍与角膜疾病研究进展刘文凤;朱佩文;邵毅【摘要】角膜是眼光学系统的重要组成部分,角膜疾病则是引起眼部刺激、不适及视力下降的重要原因.越来越多的研究表明,某些角膜疾病与线粒体功能障碍有关.正常角膜自身具有一套氧化与抗氧化应激系统.先天或后天长时间暴露于外界紫外线和高氧环境等原因,角膜内的氧化与抗氧化应激水平失衡,线粒体DNA突变并逐渐积累,最终角膜细胞能量产生障碍引起临床疾病.本文就线粒体功能障碍与某些遗传角膜疾病以及后天性角膜疾病的关系进行总结,旨在阐明氧化应激和粒体功能障碍在角膜疾病中作用,指导相关疾病靶向治疗药物的开发和应用.【期刊名称】《眼科新进展》【年(卷),期】2019(039)002【总页数】4页(P197-200)【关键词】线粒体DNA突变;线粒体功能障碍;角膜疾病【作者】刘文凤;朱佩文;邵毅【作者单位】330006江西省南昌市,南昌大学第一附属医院眼科;330006江西省南昌市,南昌大学第一附属医院眼科;330006江西省南昌市,南昌大学第一附属医院眼科【正文语种】中文【中图分类】R772.2角膜是眼球前部的一种圆顶状的透明结构，是光学系统的重要组成部分，80%的折射率由它产生。
正常角膜的结构从外到内依次包括：上皮层、Bowman层、基质层、Descemet膜、内皮层[1]。
角膜是透明无血管的，从泪膜、房水和角膜边缘的血管中获取营养[2]。
获取的营养物质在角膜细胞线粒体内经氧化分解产生能量，以维持各种功能。
自从Leber视神经遗传病被发现后，越来越多的研究表明线粒体功能障碍与眼部疾病，尤其是角膜疾病密切相关。
1 线粒体结构和功能线粒体是真核细胞内由两层膜包被的细胞器，直径为0.5～1.0 μm，机体不同部位细胞所含线粒体数目差别很大。
线粒体外膜光滑，内膜向内折叠形成嵴，中央部分为基质。
基质中的线粒体基因组是一个与核DNA分离的封闭环状分子，正常人线粒体DNA长16 569 bp，包含37个基因，其中13个基因编码的酶对于大多数细胞产生三磷酸腺苷(adenosine triphophate，ATP)的氧化磷酸化途径至关重要[3]。
线粒体功能障碍和人体疾病的研究进展
兰州交通大学化学与生物工程学院综合能力训练Ⅰ——文献综述题目：线粒体疾病的最新研究进展作者：***学号：*********指导教师：***完成日期：2014-7-16线粒体疾病的最新研究进展摘要：本文为了对线粒体疾病研究的最新进展进行论述，分别从线粒体功能障碍、线粒体疾病、以及相关线粒体疾病的治疗与干预策略三个方面进行了综述。
重点从线粒体的功能障碍进行了介绍。
关键词：线粒体、线粒体tDNA、线粒体疾病。
引言：线粒体疾病主要是指由于线粒体DNA突变所导致的一类疾病。
有许多人类疾病的发生与线粒体功能缺陷相关,如线粒体肌病和脑肌病、线粒体眼病,老年性痴呆、帕金森病、O型糖尿病、心肌病及衰老等,有人统称为线粒体疾病。
线粒体疾病的发生被认为与氧化磷酸化过程相关基因的突变有关。
一、线粒体功能障碍1线粒体结构、基因组特征及主要功能1.1线粒体结构及基因组特征电镜下的线粒体是由两层单位膜套叠而成的封闭囊状结构，从外向内依次分为外膜、膜间隙、内膜、基质。
不同于经典的“隔舱板”理论，最新提出的三维重构模型认为: (1)外膜与内质网或细胞骨架连接形成网络；(2)内外膜间随机分布横跨两端，宽20nm 的接触点；(3)内膜通过界面与嵴膜接口部分相连，并不直接向内延伸形成嵴膜；(4)嵴膜非“隔舱板”式而是管状或扁平状，相互间可连接或融合，呈现不同的形式。
执行线粒体功能的生物大分子分布在不同的空间：外膜上有Bcl-2家族蛋白、膜孔蛋白以及离子通道蛋白；内膜中有电子传递链(呼吸链)复合物I~IV和复合物V(ATP合成酶); 膜间隙和嵴膜腔分布着细胞色素C、凋亡诱导因子(apoptosis in-ducing factor，AIF)和Procaspase 2、3、9及其他酶蛋白；电压依赖性阴离子通道(VDAC)、ADP/ATP转换蛋白(ANT)和线粒体膜转运孔(mitochondrialper-meabletransition pore，MPTP)存在于接触点；三羧酸循环(TCA cycle)酶系、存储钙离子的致密颗粒及线粒体基因组则包含于基质中。
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兰州交通大学化学与生物工程学院综合能力训练I 文献综述题目：线粒体疾病的最新研究进展作者：朱刚刚学号：201207730指导教师：谢放完成日期：2014-7-16线粒体疾病的最新研究进展摘要：本文为了对线粒体疾病研究的最新进展进行论述，分别从线粒体功能障碍、线粒体疾病、以及相关线粒体疾病的治疗与干预策略三个方面进行了综述。
重点从线粒体的功能障碍进行了介绍。
关键词：线粒体、线粒体tDNA、线粒体疾病。
引言：线粒体疾病主要是指由于线粒体DNA突变所导致的一类疾病。
有许多人类疾病的发生与线粒体功能缺陷相关，如线粒体肌病和脑肌病、线粒体眼病，老年性痴呆、帕金森病、O型糖尿病、心肌病及衰老等，有人统称为线粒体疾病。
线粒体疾病的发生被认为与氧化磷酸化过程相关基因的突变有关。
一、线粒体功能障碍1线粒体结构、基因组特征及主要功能1.1 线粒体结构及基因组特征电镜下的线粒体是由两层单位膜套叠而成的封闭囊状结构，从外向内依次分为外膜、膜间隙、内膜、基质。
不同于经典的“隔舱板”理论，最新提出的三维重构模型认为：(1)外膜与内质网或细胞骨架连接形成网络；⑵内外膜间随机分布横跨两端，宽20nm的接触点；(3)内膜通过界面与嵴膜接口部分相连，并不直接向内延伸形成嵴膜；(4)嵴膜非“隔舱板”式而是管状或扁平状，相互间可连接或融合，呈现不同的形式。
执行线粒体功能的生物大分子分布在不同的空间：外膜上有Bcl-2家族蛋白、膜孔蛋白以及离子通道蛋白；内膜中有电子传递链(呼吸链)复合物l~IV和复合物V(ATP合成酶);膜间隙和嵴膜腔分布着细胞色素C、凋亡诱导因子(apoptosis in-dueing factor，AIF)和Procaspase 2、3、9及其他酶蛋白；电压依赖性阴离子通道(VDAC)、ADP/ATP 转换蛋白(ANT)和线粒体膜转运孔(mitochondrialper-meabletransition pore ，MPTP)存在于接触点；三羧酸循【1】环(TCA cycle)酶系、存储钙离子的致密颗粒及线粒体基因组则包含于基质中与核基因组(nDNA)不同，mtDNA 结构简单，仅含16 569个碱基，编码2种rRNA、22种tRNA和13种参与呼吸链形成的多肽。
通常裸露且不含内含子，既缺乏组蛋白保护和完善的自我修复系统，又靠近内膜呼吸链，极易受环境影响，突变频率比nDNA 高10~20 倍。
1.2 线粒体功能作为糖、脂肪、氨基酸最终氧化释能的场所，线粒体的主要功能是进行氧化磷酸化、合成ATP，为生命活动提供直接能量。
除此以外，它还扮演着多种角色，其中之一是充当“钙库”，参与细胞内钙离子的信号传导。
研究发现，一旦感受到周围形成的钙微区(calciummicrodomai n)，线粒体可以利用呼吸代谢时产生的电化学梯度，通过膜上协同转运体将钙摄入基质，然后以磷酸钙的形式储存在一些较大的致密颗粒中。
【2】已经积累的Ca2+又可以通过钠—钙交换系统(2Na+/Ca2+exchanger ，NCE)和大分子MPTP转运孔道再次释放到胞质，从而调节胞浆中钙离子的动态平衡，影响细胞内许多相关的生理活动，如信号传导、能量代谢和细胞凋亡。
线粒体参与了细胞凋亡。
研究发现，在典型的凋亡特征，如染色质浓缩、 D N A碎片(D N Aladder)、凋亡小体等出现以前，线粒体已经发生跨膜电位丧失、外膜通透性增加、膜间隙蛋白释放等重大变化。
细胞色素C是诱发凋亡的重要信号分子，它是相对分子量为1.45 X104Da的水溶性蛋白，一般分散在膜间隙靠近内膜面，不能通过外膜。
凋亡发生时释放到胞质，在ATP/dATP 的参与下，与Apaf-1(apoptoticproteaseactivatingfactors)结合形成寡聚体(Apoptosome) ,Apaf-1再通过其氨基端与Caspase-9的功能前端相互作用，导致Caspase-3活化并进一步激活下游的Caspases。
此外，还有一种不依赖于Caspase的凋亡诱导因子(AIF)，是分子量为5.7 X104Da的黄素蛋白，与细菌铁氧还原蛋白和NA D H氧化还原酶有高度同源性，释放后可直接到达细胞核，激活核酸内切酶，引发凋亡。
【3】目前认为，Bcl-2家族蛋白的调控与MPTP孔道的开放，是造成外膜非特异性断裂、通透性增高、凋亡因子释放的主要原因，而氧自由基积聚、氧化应激产生，可能直接参与并诱导了的下降和MPTP的开启，是构成凋亡信号传导的早期事件。
线粒体既是自由基的攻击靶点，也是自由基的产生源头。
胞内95%以上的活性氧(reactive oxygenspecies ，ROS)来自线粒体氧化磷酸化，是分子氧接收呼吸链“漏电子” 后还原形成的副产物，包括超氧阴离子、羟自由基和过氧化氢。
它们中20 %来自复合体I，80%来自复合体III，大致占呼吸态IV总耗氧量的2%~6%，极易诱发氧化应激，造成细胞损伤。
不过，由于具有完善的抗氧化防御体系，细胞内多余的ROS总能及时被清除。
已知的抗氧化系统分为酶性和非酶性两种，包括超氧化物歧化酶（SOD）、谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）、过氧化氢酶（Catalase）以及谷胱甘肽（GSH）、抗坏血酸、亲水性（疏水性）抗氧化物质等。
正是依赖这样的防御措施，体内自由基的。
【4】2、线粒体DNA（mtDNA）缺陷2.1线粒体DNA（mtDNA）缺陷、氧化磷酸化异常及能量代谢障碍，通常能引起细胞结构、功能发生一系列渐进性，甚至不可逆性的病理改变，在脑组织中影响尤为明显，因为大脑虽然重量仅占身体总重的2%，但对氧的消耗量却要占到身体总消耗量的25%哺乳动物mt t R NA有3种常见的非典型二级结构（Fig . 1）绝大多数t R NA具有高度保守的三叶草结构（Fig . 1 A，0型）【5】.在环和螺旋线平面间的一些相互作用下形成t R NA的三级结构即L折叠，比如TW C环（T环）和二氢尿嘧啶环（D环）.1980年mtDNA 测序发现，人类和牛科动物mt t R NASer（ AGY）（丫 = U 和C）没有完整的D环结构（Fig . 1D ,111型）.生化研究发现，mt t R NASer（ AGY）能氨酰化，而且在体外具有翻译活性. 进一步的晶体结构分析发现，其核心结构区的弹性比0型结构大.在核糖体上，反密码子环和3'CCA末端之间存在约78度的类飞镖结构；由于D环的G18和G19以及T环的U55和C56均不保守，导致II 型t R NA缺乏典型的D环和T环间的相互作用（Fig . 1C，II型）.对t R NAPhe和mt t R NAAsp的化学检测发现，D环和T环间相互作用微弱，但在D茎存在典型的三级作用，形成稳定的核心；对mt t R NA结构进行深入研究发现。
【6】t R NASer（ UCN）同样具有不典型的三叶草结构（Fig. 1B，I型）.其结构特征如下：接受臂和D环间只有个腺苷酸；D环缩短；额外多1个环.化学检测和电脑模拟结果显示，D环或其它环核心区的多个缺失能通过增加反密码子螺旋区的碱基对（27a〜43a）来弥补，从而维持类L型的结构mtDNA 处于氧自由基的包围之中，缺乏组蛋白的保护，由于线粒体缺乏DNA损伤修复系统，突变率是核DNA的10〜20倍.选择压力在核基因中淘汰了许多突变，而在线粒体中这种压力被松弛，由线粒体编码的蛋白质和R NA突变后，对个体的适应性比核编码的高.【7】由此造成哺乳动物mtDNA 进化速率增快（约为核DNA的5〜10倍），可能是mt t R NA序列和结构多态性的主要原因之一.2.2 mt DNA 译码系统遗传密码几乎是通用的，但是有极少数的例外.哺乳动物线粒体AUA、UGA、AG R（R = A 和G）分别翻译为Met、Trp和终止密码子（这与通常的译码不同，Table 1).多数已鉴定的密码变化发生在线粒体中，而密码的改变会对细胞蛋白质发生致命性的影响，由于线粒体有自己的t R NA，密码的改变不影响细胞基因组.【8】相反，在线粒体中，这种改变可以看做是一种基因组的精简.最初的译码准则是密码子第3位的U只能被A和G识别，然而U34的构象灵活多变，它与4种碱基都能配对(Crick称其为变偶性).无修饰的U通过变偶配对降低了人类mt t R NA的种类(Table 1).仅22种mt t R NA即可翻译60个有意义的密码子，这也是翻译有意义的密码子最少的一组t RNA .终止因子mt R F1a识别终止密码子UAA 和UAG . m R NA CO1 和ND6的终止密码子分别是AGA和AGG .因为两者都没有相应的t R NA和释放因子，长期以来AG R 一直作为它们的终止密码子，但这个机制并不清楚.近年发现，哺乳动物mt R Fla通过在AG R密码子后移一个读码框架来识别终止密码子。
【9】二、线粒体疾病。
1、线粒体疾病的分类线粒体疾病主要分为两大类：遗传性和获得性疾病，前者病因包括核DNA损害、线粒体DNA损害和基因组间的通讯障碍，后者主要由毒素、药物和衰老引起。
目前的主要研究集中于线粒体DNA突变与线粒体疾病临床表型的相互关系上。
目前人们所认识的线粒体疾病主要是一些神经肌肉变性疾病，如Leber' s遗传性视神经病，线粒体脑肌病，帕金森氏病，阿尔茨海默病，母系遗传的糖尿病和耳聋等。
根据mtDNA突变的性质可以将其分为两种主要类型，即碱基替换突变和插入一缺失突变。
碱基替换发生的位置不同，引起的突变效果也不同。
发生在白质基因上的碱基替换可以导致错义突变，进而影响蛋白质的功能。
发生在tRNA和rRNA 基因上的碱基替换可以影响tRNA和rRNA的结构,导致蛋白质合成障碍。
［10］缺失一插入突变是指mtDNA在复制分离过程中发生了碱基序列的丢失或插入，其中以缺失突变较为常见。
大片段的缺失多发生在两个同向重复序列之间。
最常见的缺失突变是4977bp 缺失，约50%的4977bp 缺失发生在8470〜13447区域两个13bp的同向重复序列(5 '-AC-CTCCCTCACCA)之间。
还有一较为常见的缺失是7436bp缺失，常发生在8637〜16073区域两个12bp的同向重复序列。
【11】(5-CATCAA-CAACCG)之间。
大片段的缺失往往涉及多个基因，最终导致线粒体OXPHOS功能下降，产生的ATP减少,从而影响组织器官的功能。
mtDNA突变导致的OXPHOS缺陷的严重性是由突变mtDNA的性质及其在细胞中所占的比例决定的，而突变mtDNA的表型又与OX-PHOS缺陷的严重性及各个组织器官的能量阈值有关。
中枢神经系统及肌肉组织对ATP的需求量大，因此最易受累，其它象心脏、肾脏、肝脏以及胰岛组织对OXPHOS缺陷也较敏感，故也常常出现这些组织器官的变性疾病。