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遗传代谢性疾病（inherited metabolic diseases，IMD）是由于基因突变引起酶缺陷、细胞膜功能异常或受体功能缺陷，从而导致机体生化代谢紊乱，造成中间或旁路代谢产物蓄积或终末代谢产物缺乏而引起一系列临床症状的一组疾病。近年来，随着气相色谱-质谱（GC-MS）、串联质谱（Tandem-MS）和酶学检测等生化分析技术在临床上的广泛应用，越来越多的遗传代谢病得以发现，迄今发现的遗传代谢疾病已经超过1000种；但由于遗传代谢病病种繁多，生化、酶学分析只能对部分小分子遗传代谢病的诊断具有重要意义，但单纯依靠这些技术常不能满足遗传代谢病诊断的需要。为进一步明确诊断或进行疾病分型，基因检测尤为重要。基因异常与是否处于急性发病期无关，通过基因分析和分子遗传机制的研究，不仅可以查出先证者，还可以检测出携带者，对疾病的诊断和鉴别诊断，治疗、预后以及携带者检出、产前诊断都至关重要。
一、单基因突变
IMD大多属于单基因遗传病，一部分病因由基因遗传导致，一部分为后天基因突变造成。单基因遗传病是按照孟德尔方式传递的疾病，根据其致病基因所在染色体及基因显、隐性质的不同，可以把孟德尔遗传病分为常染色体（autosomal）遗传和性连锁（sexlinked）遗传两大类，两者各进一步分为显性（dominant）遗传和隐性（recessive）遗传两种。
常染色体显性（autosomal dominant，AD）遗传的致病基因都位于1～22号常染色体上，通常基因中只要有一个等位基因异常就能导致常染色体显性遗传病，有以下遗传特点：
1.垂直传递，代代相传。每代都有可能出现患者，患者的父母有一方患病，而非患病者的后代都正常。
2.患者的任何一个子代的患病概率都为50%。
3.父母是患者的可同等的将致病基因向下一代传递，而且男女相同。
4.表型正常的个体不会有患病的子女，除非有生殖腺镶嵌体和外显不全的存在。
常染色体隐性遗传（autosomal recessive，AR）是指一对常染色体上的隐性等位基因表达遗传性状的遗传方式。患者为突变基因的纯合子；杂合子为携带者（carrier），即带有一个突变等位基因和一个正常等位基因，其表型正常。遗传代谢性疾病多属于此遗传方式，图1-1显示的甲基丙二酸血症遗传方式为AR，其具有如下遗传特点：
1.患者的双亲往往无病，但都是隐性致病基因的携带者（Aa）。
2.患者同胞中约有1/4的个体发病，但在小家系中难得看到1/4的比例，如果几个双亲都是Aa的家系结合起来分析，后代患者aa的可能性接近1/4。由于致病基因在常染色体上，因此男女发病的机会均等。
3.系谱中没有连代遗传，表现为散发的遗传。很可能只是在某一代中出现病人。
4.近亲婚配的后代隐性遗传病发病风险比非近亲婚配者高得多。
控制疾病的基因位于性染色体上，这些基因可随性染色体向后代传递，疾病的遗传与性别有关，这种遗传方式称性连锁遗传，亦称伴性遗传。对人类而言，男性性染色体组合为XY，因Y染色体短小，缺乏X染色体上基因的等位基因，故常把XY叫半合子（hemizygote）。性连锁分类：
控制某性状的基因位于X染色体上且为显性。X连锁显性遗传方式的遗传特点为：
图1-1 一例甲基丙二酸血症的家系
（1）男性患者与正常女性婚配生下来的子女，男孩全部正常，而女孩全部是患者。
（2）女性杂合子的子女中，有1/2患病，其传递方式与常染色体显性遗传的相同。
位于X染色体上控制某性状的基因是隐性基因。图1-2显示鸟氨酸氨甲酰基转移酶缺乏症家系即X连锁隐性遗传可总结为：
（1）患者大都为男性。
（2）男性患者的子女都正常，代与代之间有明显的不连续性。
（3）男性患者的女儿表型正常，但是可能是致病基因携带者，生出来的外孙可能是患病者。
控制某种性状或某种疾病的基因位于Y染色体上，随Y染色体传递并表现出相应的性状，称Y连锁遗传。其遗传特点是：父传子，子传孙，女性不会出现相应的遗传性状和遗传病，也不传递有关基因，故Y遗传又叫全男性遗传。