群体遗传学专题知识讲座

1、群体遗传学专题知识讲座群体遗传学专题知识讲座第1页比如:MN血型。有些人在一个地域调查747人M血型 基因型为MM 223人 占31.2%N血型 基因型为NN 129人 占17.3%MN血型 基因型为MN 485人 占51.5%设M基因频率为p，N基因频率为q，pq=1p=MM十1/2 MN=0.312+0.515/2=0.57q=NN+1/2MN=0.173+0.515/2=0.43 群体遗传学专题知识讲座第2页遗传平衡定律一定条件下，群体中基因频率和基因型频率在世代传递中保持不变。假如一个群体到达了这种状态，就是一个遗传平衡群体。1. 群体很大2. 随机婚配3. 没有突变4. 没有选择5.

2、 没有大规模迁移二.Hardy-Weinberg 定律群体遗传学专题知识讲座第3页假定有一对等位基因A和a，A频率为p，a频率为q，则： p + q = 1 (p + q) 2 = 1 p2 + 2pq + q2 =1 AA Aa aa 所以，当AA：Aa：aa = p2：2pq：q2时，这么群体处于平衡状态。群体遗传学专题知识讲座第4页比如: 一个群体100人，AA60人，Aa20人，aa20人。这是一个遗传平衡群体吗？ 先计算基因型频率: AA 0.6 Aa 0.2 aa 0.2。 再计算基因频率: Ap=0.600.20/2=0.70 aq=0.20+ 0.20/2=0.30 假如是遗传

3、平衡群体，它应该符合： p2+2pq+q2=1， p2=0.49 2pq=0.42 q2=0.09 上述群体基因型频率p2 0.6、 2pq 0.2、 q2 0.2，上述群体是一个遗传不平衡群体。群体遗传学专题知识讲座第5页 F1基因型AA：Aa：aa百分比改变 F1 精子 A （0.70） a (0.30) 卵子 A(0.70） a(0.30) AA(0.49) Aa (0.21) Aa (0.21) aa (0.09) 即AA（p1）2=0.49，Aa(2p1q1)=0.42，aa(q1)2=0.09，到达了遗传平衡状态。 群体随机婚配,子一代(F1)基因型群体遗传学专题知识讲座第6页 再

4、次随机交配子二代(F2)基因型AA：Aa：aa百分比改变F2 精子 A（0.70） a (0.30)卵子A(0.70）a(0.30) AA(0.49) Aa (0.21) Aa (0.21) aa (0.09) 即AA（p2）2=0.49，Aa(2p2q2)=0.42，aa(q2)2=0.09群体遗传学专题知识讲座第7页 出生以后各代中，都将保持这个基因频率和基因型频率，不再发生改变 。 所以，一个遗传不平衡群体，只要是进行随机交配，一代以后即可到达遗传平衡。 群体中AA：0.25，Aa:0.50，aa：0.25,是否为遗传平衡群体?群体遗传学专题知识讲座第8页三.基因频率计算 1、AR病致病

5、基因频率经过AR病群体发病率计算等位基因频率和各种基因型频率。隐性基因频率q=q2 =隐性表型频率=群体发病率比如：已知白化病发病率为1/10000，求白化病致病基因频率q和携带者频率。 白化病为AR遗传病，患者为致病基因纯合子，所以： 发病率 = q2 = 1/10000 q = 1/100 p = 1 q = 99/100 携带者频率 = 2pq = 2 1/100 99/100 = 0.0198= 1.98% 群体遗传学专题知识讲座第9页、计算AD病基因频率群体发病率=AA+Aa=p2+2pq，p+q=1实际计算时，致病基因频率p很低，AA纯合个体少，p2能够忽略，所以： p2 0，q

6、1，发病率= p2+2pq 2pq 2p 所以对于AD遗传病： p= 发病率比如：丹麦某地软骨不全发病率 1/10000 致病基因A频率p= * 1/10000 =0.00005 正常基因a频率q=p=0.99995 群体遗传学专题知识讲座第10页3、计算X连锁致病基因频率 1）XR男性患者 = 致病基因频率 = q女性患者 = 致病基因频率平方 = q22)XD遗传病 致病基因频率p很低，正常基因频率q1 男性患者 = 致病基因频率 = p 女性患者 = p2 + 2pq 2p群体遗传学专题知识讲座第11页四. 影响群体遗传平衡原因突变选择随机遗传漂变隔离迁移近亲婚配群体遗传学专题知识讲座第

7、12页一对等位基因 A 和 a，基因 A 频率为 p ，突变为 a 突变率为 u 基因 a 频率为 q ，突变为 A 突变率为 v 1.突 变每一代中: pu=（1-q）u ，Aa qv， aA 若（1-q）uqv，则 a 若（1-q）uqv，则 A群体遗传学专题知识讲座第13页选择(selection)：指因为基因型差异而造成生存能力和生育能力差异。常见适合度和选择系数来表示。适合度(fitness)：是指一定环境条件下，某种基因型个体能生存并能将他基因传给后代能力。普通用相对生育率(relative fertility，f )来衡量。选择系数：选择作用常见选择系数(selection co

8、efficient，S)来表示。S 代表在选择作用下，降低适合度，S 1 f。2.选 择群体遗传学专题知识讲座第14页选择作用在于增高或降低个体适合度，对特定缺点表型往往因为生育力下降有一个负性选择。比如：软骨发育不全侏儒108人共生育了27个儿女，这些侏儒457个正常同胞共生育了582个儿女，则： 27/108 f = = 0.2 582/457S=1-0.2=0.8群体遗传学专题知识讲座第15页 选择也能够经过增加适合度呈正性选择 比如：AR遗传病镰形细胞贫血纯合子患者：严重溶血性贫血和连续恶病质，f降低杂合子：红细胞镰变，f增加杂合子对疟疾含有相对免疫力，被疟原虫寄生后，比正常红细胞更能

9、被有效去除，表现出抗疟性，在恶性疟疾流行区适合度增加。 群体遗传学专题知识讲座第16页3.遗传漂变遗传漂变(random genetic drift)：在一个小群体中，因为个体间婚配机遇不等，可使一些基因在群体中丢失，另一些基因在群体中固定，造成群体遗传结构显著改变现象。遗传漂变速度取决于群体大小。群体遗传学专题知识讲座第17页AAAAAAAaAAAaAAaaAaAaAaAAaaAAAaAAAaAaAaAaAaAaAaaaaaAaaaAaAaaaaaaa孤岛模型：假设有一对等位基因A和a，频率各为0.5AA Aa Aa aaAA AaAaaa随机遗传漂变AAAAaaaa群体遗传学专题知识讲座第

10、18页0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 1501.00.90.80.70.60.50.40.30.20.1世 代 数25人基因 A 频率2500人250人随机遗传漂变群体遗传学专题知识讲座第19页4.迁 移迁移(migration)：指含有某一基因频率群体个别个体因某种原因迁入与其基因频率不一样另一群体中，并杂交定居，从而改变迁入群体基因频率，这种影响也称迁移压力(migration pressure)。基因流：迁移压力增强可使一些基因从一个群体有效地散布到另一个群体中，称为基因流(gene flow) 。比如：B型血 等位基因起

11、源于亚洲，逐步向西流动，所以B型血等位基因在亚洲频率高，跨越欧洲逐步降低。群体遗传学专题知识讲座第20页5.近亲婚配近亲是指在 34 代以内有共同祖先个体间关系，他们之间婚配称为近亲婚配。近婚系数：是指近亲婚配一对夫妻可能从共同祖先得到同一基因，有可能把同一基因传给他们儿女，儿女得到这么一对起源相同且纯合概率为近婚系数（F）。 亲缘系数:有共同祖先两个人在某一位点上含有同一基因概率。群体遗传学专题知识讲座第21页1）常染色体基因P1P2B1B2SA1A2A3A4A1A1 = （1/2）4A2A2 = （1/2）4A3A3 = （1/2）4A4A4 = （1/2）4F = 4 （1/2）4 =

12、1 / 4同胞兄妹间婚配一级亲属间近婚系数为1/4群体遗传学专题知识讲座第22页P1P2B1B2SA1A2A3A4A1A1 = （1/2）5A2A2 = （1/2）5A3A3 = （1/2）5A4A4 = （1/2）5F = 4 （1/2）5 = 1 / 8舅甥女间婚配C二级亲属间近婚系数为1/8群体遗传学专题知识讲座第23页P1P2B1B2SA1A2A3A4A1A1 = （1/2）6A2A2 = （1/2）6A3A3 = （1/2）6A4A4 = （1/2）6F = 4 （1/2）6= 1 / 16表兄妹间婚配三级亲属间近婚系数为1/16C1C2群体遗传学专题知识讲座第24页对于常染色体遗传

13、：一级亲属间近婚系数为1/4二级亲属间近婚系数为1/8三级亲属间近婚系数为1/16 F =4*(1/2)n n为共同祖先等位基因传给近亲婚配后所生儿女使之纯合所需步骤群体遗传学专题知识讲座第25页2）X连锁基因：因为女性有两条X染色体，所以能够形成纯合子，会受到近亲婚配影响。男性为半合子，近亲婚配不受影响。 计算X连锁基因F值时，只计算女性F值。传递特点：男性X连锁基因一定传给女儿，传递概率为1男性X连锁基因不可能传给儿子，传递概率为0女性X连锁基因传给女儿和儿子概率为1/2群体遗传学专题知识讲座第26页X连锁基因P1P2B1B2SX1YX2X3C1C2X1X1 = 0X2X2 = （1/2）

14、4X3X3 = （1/2）4F = （1/2）4+（1/2）4= 1 / 8舅表兄妹群体遗传学专题知识讲座第27页X连锁基因P1P2B1B2SX1YX2X3C1C2X1X1 = 0X2X2 = 0X3X3 = 0F = 0姑表兄妹群体遗传学专题知识讲座第28页X连锁基因P1P2B1B2SX1YX2X3C1C2X1X1 = 0X2X2 = 0X3X3 = 0F = 0堂兄妹群体遗传学专题知识讲座第29页1.对于常染色体基因，三级亲属F=1/162.对于X连锁基因姨表兄妹3/16舅表兄妹2/16姑表兄妹和堂兄妹0所以对于X连锁疾病，姨表兄妹婚配或舅表兄妹婚配比姑表兄妹或堂表兄妹危害还要大，姨表兄妹

15、近亲婚配危害最大。结论群体遗传学专题知识讲座第30页(3)平均近婚系数 从群体角度来预计近亲婚配危害，要计算平均近婚系数（a）。 a值可按以下公式求出： a=(Mi/N)(Fi) Mi：某一类型近亲婚配数 N：总婚配数 Fi：某一类型近亲婚配近婚系数群体遗传学专题知识讲座第31页不一样国家、地域人群中近亲结婚率和平均近婚系数 群体 近亲结婚率（） 平均近婚系数 美国 0.11 0.00008 日本 8.16 0.004 法国 0.67 0.00023 德国 0.59 0.00019 意大利 1.90 0.00070 南印度 39.37 0.02834 埃及（Nubic） 75.76 0.033

16、35 中国汉族（北京、湖北） 1.40 0.000665 回族（甘肃） 9.7 0.00494 彝族（四川） 14.6 0.00913 朝鲜族（克林） 0 0 群体遗传学专题知识讲座第32页 五.遗 传 负 荷遗传负荷是指在一个群体中，因为致死基因或有害基因存在而使群体适合度降低现象。遗传负荷包含突变负荷和分离负荷。突变负荷是指因为基因致死突变或有害基因突变产生而降低了适合度，给群体带来负荷。分离负荷是指因为杂合子（Aa）和杂合子（Aa）之间婚配，后代中必将分离而产生一个别适合度降低纯合子（aa），因而造成群体适合度降低。群体遗传学专题知识讲座第33页遗传负荷大小,普通以平均每人携带有害基因数

17、量来表示。中国AR病群体平均每人携带有害基因数目56个 美国人群平均携带致病基因数58个群体遗传学专题知识讲座第34页5一个947人群体，M血型348人，N血型103人，MN血型496人，则 。AM血型者占36.7% BM基因频率为0.66CN基因频率为0.63 DMN血型者占55.4%EN血型者占36.7%8在一个100人群体中，AA为60%，Aa为20%，aa为20%，那么该群体中_。AA基因频率为0.3 Ba基因频率为0.7C是一个遗传平衡群体 D是一遗传不平衡群体E经过一代后基因频率和基因型频率都会发生改变9对于一个相对罕见X连锁隐性遗传病，其男性发病率为q, _ 。A人群中杂合子频率为2pq B女性发病率是p2C男性患者是女性患者两倍 D女性患者是男性患者两倍E女性发病率为q2群体遗传学专题知识讲