医学遗传学课件：群体遗传学

1、群体遗传学基因频率与基因型频率群体与基因库基因频率（gene frequency): 某个基因占群体中等位基因的百分率。基因型频率（genetype frequency）：某种基因型个体占人群的百分率。基因频率与基因型频率的关系： 对一个群体的MN血型进行调查，结果为M型490人，N型为90人，MN型为420人。分别计算等位基因M和N的基因频率。遗传平衡定律 遗传平衡定律（law of genetic equilibrium）概念： 在一定条件下，群体中的基因频率和基因型频率在世代间保持不变。 条件： 群体很大 无选择 无迁移 无突变 随机婚配判断标准： AA：Aa：aa=p2：2pq：q2例

2、 AA为60人，Aa为20人，aa为20人，问是否为平衡群 体？如果为不平衡群体，需要几代达到遗传平衡？应用2检验判断遗传平衡例 MN血型资料与遗传平衡间好适度的2检验 LMLM LMLN LNLN 合计实得数（O） 397 861 530 1788预期频率 np2 2npq nq2 n预期数（C） 382.96 889.05 515.99 1788（O-C）2 C 0.51 0.88 0.38 21=1.77 0.1p0.2基因频率的计算常染色体隐性遗传：aa基因型频率=q2=发病率常染色体显性遗传：AA基因型很少 AA+Aa Aa=2pq=H（发病率） q 1 p=（1/2）HX连锁的隐性

3、遗传：仅有XY为患者 q=发病率4.复等位基因基因频率：ABO血型系统 A+B+O+AB=1 IA频率为p，IB为q， i为r。 （p+q+r）2=p2+q2+r2+2pq+2pr+2qr=1 p2+2pr=A， q2+2qr=B， 2pq=AB， r2=O A+O=p2+2pr+r2=(p+r）2=(1-q）2 q=1- A+O p=1- B+O r=1-p-q= O影响遗传平衡的因素突变率：基因的一种等位形式突变为另外等位形式的概率。突变量在世代更替中的积累 为A向等位基因a突变的突变率，p0为0世代的A基因频率，pt为t世代的A基因频率。在无其他因素干扰的前提下，基因频率的变化率为： 对

4、上式0t世代积分，得到：突变影响遗传平衡的因素遗传平衡中基因突变间的关系 假设 A基因的频率为p a基因的频率为q 当puqv 当puqv 当puqv 在遗传平衡时，知道突变率，就可以推算基因频率。例 在遗传平衡时，u=2.110-6，v=0.910-6 。问p和q分别为多少。影响遗传平衡的因素适合度与选择系数 适合度（fitness，f）：在同一环境中某一基因型个体与其他基因型个体相比，其对环境的适应程度。以相对生育力表示。 选择系数（selective coefficient, S）：在选择的作用下，下降的适合度。S=1-f 例 丹麦的一项群体调查表明，软骨发育不全的侏儒108人，共生育了

5、27个后代。其正常同胞457人，共生育582个后代。问该侏儒症的适合度 f 为多少？选择影响遗传平衡的因素选择与突变的关系选择对显性致病基因的作用假设 A基因的频率为p，a基因的频率为q，选择系数为s。 经过一代选择后，A基因频率下降多少？q2影响遗传平衡的因素 在选择和突变达到平衡时，群体仍然保持遗传平衡，即 v=选择掉的基因频率=sp。例 丹麦哥本哈根市对软骨发育不全侏儒症进行调查，结果发现10例患者，发病率为1.06310-4。该病选择系数s为0.8。问群体突变率为多少？影响遗传平衡的因素选择对隐性基因的作用假设 A基因的频率为p，a基因的频率为q，选择系数为s。经过一代选择后，A基因频

6、率下降多少？影响遗传平衡的因素在遗传平衡时，突变率将弥补选择掉的基因，即u=q， u=sq2 选择对常染色体隐性遗传病的作用较为漫长。现假设s是100%，a的基因频率q由0.01降到0.005，需要多少代？1代为25年。影响遗传平衡的因素选择对X连锁基因的作用选择与平衡多态性 多态性（polymorphism）： 一个群体存在两种或两种以上等位基因，其中最低的基因频率的基因保持一定比率，并不仅靠突变维持数量，这种等位基因的差异称为多态性。突变基因由于有选择优势而保留在群体中，将形成平衡多态性。在平衡多态性的群体中，最低的等位基因频率应大于或等于0.01。屠呦呦青蒿素影响遗传平衡的因素 遗传漂变

7、（genetic drift） ：由于群体较小和偶然事件而造成基因频率随机波动。遗传漂变影响遗传平衡的因素Tristan da cunhaWilliam Glass家族1817年 占领小岛1855年 103人1856年 传教士鼓励离岛1857年 33人1961年 火山爆发，300人躲避英国，被研究。绿眼基因频率：0.6 1.0原因：建立者效应（founder effect） 群体非常小 瓶颈效应（bottleneck effect）影响遗传平衡的因素1. 迅速混合方式 设混合群体Z是由比例为m的X群体和（1-m）的Y群体在较短的时间内混合而成。 px、py分别为初始群体X和Y在某基因座位上的某

8、等位基因频率， 则新混合群体的该基因频率为： Pz =m Px+（1-m） Py2. 渐进混合方式 设Pt为接受群体在t世代某等位基因的频率，m为供体群体每代输入接受群体的比率（贡献率），p为供体群体该等位基因的频率。则下一代接受群体的该等位基因的频率Pt+1为： Pt+1= （1-m） Pt+ m P 迁移影响遗传平衡的因素近亲婚配近婚系数（inbreeding coefficient）：由于近亲婚配，子女获得同一祖先同一等位基因的概率。影响遗传平衡的因素平均近婚系数 Mi为某型近婚人数，N为总婚姻人数，Ii为某型近婚系数。 在1000例婚姻群体中，兄妹婚配 1例，舅甥女婚配2例，表兄妹婚配

9、45例，二级表兄妹婚配18例，二级半表兄妹婚配6例，三级表兄妹婚配3例，其他为非近亲婚配。 （1*1/4+2*1/8+45*1/16+18*1/64+6*1/128+3*1/256）10000.003315影响遗传平衡的因素影响遗传平衡的因素3. 近亲婚配的危害例 表亲婚配 来自家族中相同的等位基因 （1/16）q 来自群体的相同的等位基因 （1-1/16）q2 总的纯合子的概率为 （1/16）q+ （1-1/16）q2 q/16*（1+15q） pq/16+ q2遗传负荷 遗传负荷（genetic load）：是指在一个群体中，由于有害基因的存在而使该群体适合度下降的现象。一般以群体中每个个

10、体平均携带有害致病基因数量衡量。 遗传负荷可以分为 突变负荷（mutation load）：是指由于基因的致死突变或有害基因突变产生而降低了适合度，给群体带来的负荷。 分离负荷（segregation load）：是指由于杂合子（Aa）和杂合子（Aa）之间的婚配，后代中必将分离而产生一部分适合度降低的纯合子（aa），因而导致群体的适合度降低。遗传负荷人群遗传负荷的估计大体估算：常染色体隐性遗传病的发病率为1/10000 1/1000000，致病基因携带者为1/50 /500。常见的常染色体隐性遗传病有1500种。因此，估计每个人携带的致病基因数为15001/50 15001/500，即3 30个。2. 调查估算 美国麻塞诸塞州进行常染色体隐性遗传病调查，发现14种遗传病基因的携带者为114。 假设100种发病率为1/1000000的常染色体隐性遗传病总携带者为200 。以1500种常染色体隐性遗传病为基数，每个人的致病基因数为31