群体遗传学专题知识培训课件

群体遗传学专题知识2

一对新婚夫妇，新郎是上海人，新娘是美国马萨诸塞州人。他们看到邻居家一对非近亲结婚的健康夫妇生了个苯丙酮尿症（PKU）患儿，很担忧将来自己的孩子也患此病，因此前来进行遗传咨询。问题：这对夫妇可能生出PKU的患儿吗？风险多大？基因频率和基因型频率1.致病基因在人群中有多少？2.患者的基因型所占比例？群体遗传学专题知识3【基础知识】等位基因（allele）：控制着某一特定性状的一对基因（父源和母源），位于同源染色体相同位置。等位基因遗传后代的分离和自由组合定律等位基因:A、a

配子

AaAAAAaaaAaaAa群体遗传学专题知识4一、基因频率和基因型频率基因，等位基因。基因频率（genefrequency）：某个基因的比例。某个群体：在所有等位基因中，某个基因所占的比。第一节群体的遗传平衡如：群体中有等位基因AA,Aa,aa型,求基因A所占的比例-基因A的频率。

群体遗传学专题知识5

MN血型,共显性，求基因M和N的频率？

基因型表型个体数

M/MM血型233M/NMN血型385N/NN血型129

总计747M基因的频率（p）:

p＝(233×2+385)/(747×2)＝0.57

N基因的频率(q):q＝1-0.57＝0.43群体遗传学专题知识6基因型频率（genotypefrequency）：

一个群体中，带有某一种基因型个体数占总个体数（各种基因型之和）的比例。基因型（genotype）

：等位基因的组合类型（控制某一特定性状），如AA、Aa、aa。基因型=基因A（父）+基因a（母）群体遗传学专题知识7求NN基因型的频率？

基因型表型个体数

M/MM血型233M/NMN血型385N/NN血型129

总计

747NN基因型频率(R):

R＝129/747＝0.173

群体遗传学专题知识8二、遗传平衡定律

Hardy-Weinberg定律：在一定条件下，群体中的基因频率和基因型频率在世代传递中保持不变。一定条件：1、群体很大；2、随机婚配；3、没有突变发生；4、没有某种形式的自然选择；5、无大规模的个体迁移。群体遗传学专题知识9一个群体中：等位基因A，a，A的频率为p，a的频率为q。则：p

＋q＝100%=1，（p

＋q）2＝1

（p

＋q）2=p2＋2pq＋q2

基因型频率AAAaaa遗传平衡公式数学推导群体遗传学专题知识10理想群体男女基因频率一致(?)，则第二代基因型0.70.30.70.30.490.090.21群体遗传学专题知识11（p

＋q）（p

＋q）=（p

＋q）2

=p2＋2pq＋q2

AA=p2；aa=q

2

；Aa=2pq

所以，第二代群体中各个基因型的比例为AA：Aa：aa＝p2：2pq：q2

第二代基因频率的计算：

p`=AA+Aa/2=p2+pq=p(p+q)=pX1=p基因频率不变在理想状态下，个体的基因会正常传递，不会丢失或扩大。群体遗传学专题知识12

Hardy-Weinberg定律：在理想的群体中，各基因频率、基因型频率在传代中不变。

（p

＋q）2=p2＋2pq＋q2

二元一次方程群体遗传学专题知识13fAA、fAa和faa分别代表三种基因型个体的数量fAA＋fAa＋faa＝N；D、H和R分别代表三种

基因型频率

基因型频率和基因频率换算关系群体遗传学专题知识14基因频率和基因型频率的换算关系p:A频率；q:a频率群体遗传学专题知识15

假设有一个100万人口的群体，某一对等位基因A和a，AA个体有60万人，Aa个体20万人，aa个体也有20万人。计算基因型AA、Aa和aa的频率：D=60/100=0.6H=20/100=0.2R=20/100=0.2计算该群体中基因A和a的基因频率：

p=D+1/2H=0.6+0.2/2=0.7

q=R+1/2H=0.2+0.2/2=0.3例题：群体遗传学专题知识16复等位基因的遗传平衡公式基因频率A1A2A3群体遗传学专题知识17F1配子IA(p)IB(q)i(r)IA(p)IAIA(p2)IAIB(pq)IAi(pr)IB(q)IAIB(pq)IBIB(q2)IBi(qr)i(r)IAi(pr)IBi(qr)ii(r2)(p+q+r)2=p2+q2+r2+2pr+2pq+2qr=1A型=p2+2pr，B型=q2+2qr，AB型=2pq，O型=r2ABO血型群体遗传学专题知识18

A基因的频率为p，a基因的频率为q。

（p

＋q）2=p2＋

2pq＋

q2

基因型频率

AAAaaa

知识点回顾群体遗传学专题知识19二、遗传平衡定律的应用1、遗传平衡群体的判定（p

＋q）2=p2＋

2pq＋

q2群体遗传学专题知识20

基因型表型个体数

M/MM血型397M/NMN血型861N/NN血型530

总计1788M基因频率:p＝

MM+1/2MN=(397/1788)+1/2(861/1788)

＝0.4682N基因的频率:q＝1-0.57＝0.5372公式：p=D+1/2Hq=R+1/2H（p

＋q）2=p2＋

2pq＋

q2?X2

实际情况AAAaaa群体遗传学专题知识21基因型(血型)MMMNNN总数观察数(O)3978615301788期望频率0.2140.4970.2881.00期望数(E)（基于p、q数值）382.9889515.91788

0.510.880.381.77

X2检验群体中实际观察数与平衡期望数值的差异查表，自由度=n-1p>0.1（p＝0.468，q＝0.537

）群体遗传学专题知识22

2、用于AR病基因频率的计算

我国人群中白化病（AR）的群体发病率1/20000，求致病基因和正常基因的频率以及基因型频率。

aa基因型q2=1/20000a基因频率q=1/20000=0.007A基因频率p=1-q=1-0.007=0.993AA基因型p2=0.9932=0.986

Aa基因型2pq=2×0.993×0.007

≈0.014=1/70AA=p2；aa=q

2

；Aa=2pqAR致病基因以杂合子携带者方式存在于群体中。AR发病率=aa=q2群体遗传学专题知识23

AD患者的基因型是什么？患者为AA、Aa型：发病率=AA+Aa＝p2＋2pq

实际上，群体中AD病多为杂合子Aa发病。p很小，可忽略p2，发病率≈

2pq,p+q=1,q≈1,发病率≈2p

p＝（1/2）✕

发病率丹麦某地区软骨发育不全性侏儒发病率为1/10000，求致病基因及正常基因频率。致病基因频率p＝（1/2）✕1/10000＝0.00005正常基因a的频率q＝1-p＝0.99995

3、AD病基因频率的计算AD发病率≈2pq,p很小，q≈1所以群体遗传学专题知识244、X染色体连锁基因的频率计算

男性只有1条X染色体，其基因频率于女性是否相同？

红绿色盲，XR，男性发病率为7%。计算女性发病率？

性别基因型表现型基因频率发病率男性XaY

色盲q0.07XAY

正常p0.93女性

XaXa

色盲q2(0.07)2＝0.0049=0.49%

XAXa

携带者2pq2×0.93×0.07＝0.13=13%携带者比例很大群体遗传学专题知识25

第二节影响群体遗传平衡的因素

一、突变某一个等位基因发生突变，变成新的等位基因形式。

AA-------Aa

正向突变

pu

A

a

回复突变

qv

突变率:n✕10-6/基因/代，可遗传

群体遗传学专题知识26？群体遗传学专题知识27二、选择

---致病基因的淘汰基因型不同的生物体生存和传代能力。（一）适合度（fitness）某一基因型生存、留下后代的能力。

相对生育率（relativefertility）例题：有人在丹麦进行调查，108名软骨发育不全性侏儒共生育了27个孩子，这些患者457个正常同胞共生育了582个孩子，则软骨发育不全性侏儒的适合度。f＝（27/108）/（582/457）＝0.１９６群体遗传学专题知识28群体遗传学专题知识29群体遗传学专题知识30选择系数（selectioncoefficient，S）指某一个基因型不利于生存、传代的程度。基因淘汰率。

S

＝

1

–

f群体遗传学专题知识31（二）群体基因突变率的计算1.AD致病基因A

群体自然突变率（p

＋q）2=p2＋2pq＋q2

AAAaaa发病率H=2pq，H=2p,p=1/2*H

群体遗传学专题知识32p=1/2*H

选择作用可以淘汰基因

--患者后代减少或没有后代s=1-f每代淘汰的基因：∆p=sXp群体遗传学专题知识33

f＝0，S＝1时，∆p＝（1/2）H=p，

A基因一代后全部消失在遗传平衡体系内，基因、基因型频率不变，AA,p不变。。。p为什么不变？

∆p＝

v

(A基因突变率)

∆p＝（1/2）SHv=（1/2）SH

∆p=sXp群体遗传学专题知识34在丹麦的某医院中，几年来所生94075名婴儿中有10个是软骨发育不全性侏儒患者(AD).本病的适合度f＝0.2,求软骨发育不全性侏儒基因的突变率?

S＝1-f＝1-0.2＝0.8H＝10/94075＝0.0001063v＝（1/2）SH＝0.5×0.8×0.0001063

＝42.5×10-6/代v=（1/2）SH群体遗传学专题知识352.AR疾病基因突变率发病率=aa基因型频率R=q2每代基因淘汰率△q≈Sq2=u（突变率）（p

＋q）2=p2＋2pq＋q2

AAAaaa群体遗传学专题知识36

苯丙酮尿症(AR)在我国人群中的发病率为1/16500，本病的适合度为0.3,求苯丙酮尿症致病基因的突变率。

S＝1-f＝1-0.3＝0.7q2

＝1/16500＝0.00006u＝Sq2＝0.7×0.00006＝42×10-6/代u=Sq2群体遗传学专题知识37（四）选择对X连锁隐性基因的作用男女XAY、XaY；XAXA,XAXa,XaXa

发病率=XaY+XaXa

≈

XaY=q男性XaY，一个X染色体，占群体的1/3。

v=(1/3)sq群体遗传学专题知识38

v=(1/3)sp例题：甲型血友病在男性中的发病率为0.00008,适合度为0.29,求甲型血友病的基因突变率。

S＝1-w＝1-0.29＝0.71v＝（1/3）Sq＝（1/3）

×0.71×0.00008

＝19×10-6/代

群体遗传学专题知识39案例一对新婚夫妇，新郎是上海人，新娘是美国马萨诸塞州人，双方均无遗传病家族史，他们看到邻居家一对非近亲结婚的健康夫妇生了个苯丙酮尿症（PKU）患儿，很担忧将来自己的孩子也遭此厄运，因此前来进行遗传咨询。查遗传学资料：上海人PKU发病率为1/16500，美国马萨诸塞州人PKU发病率为1/15000。1、如何计算这对夫妇生出PKU的患儿的概率？

2、PKU致病基因的突变率是多少？群体遗传学专题知识40

父母双方需要杂合子Aa才能出生aa:Aa(上海)+

Aa（马萨诸塞州）

上海人PKU发病率为1/16500，美国马萨诸塞州人PKU发病率为1/15000。H=2pq≈2q上海：H1=2q1=2X0.0078=0.0156=15.6‰

马州：H2=2q2=2x0.0082=0.0163=16.3‰

出生aa的可能性=1/4×15.6‰×16.3‰=6.4×10-5（p

＋q）2=p2＋2pq＋q2

AAAa

aa群体遗传学专题知识41

PKU（AR）群体发病率为1/16500，已知该病的适合度为0.30，求其突变率？突变率v＝Sq2=（1-0.3）×(1/16500)=42.4X10-62、PKU致病基因的突变率是多少？群体遗传学专题知识43

具有某一基因频率群体的一部分个体因某种原因迁入与其基因频率不同的另一群体中，并杂交定居，从而改变了迁入群体的基因频率，这种影响称为迁移压力。五、迁移压力群体遗传学专题知识441635，居住在中国东北地区的建州女真、海西女真、野人女真、蒙古、朝鲜、汉、呼尔哈、索伦、甚至一些俄罗斯人等多个民族纳入同一族名之下，满族自此形成。

八旗内部长期融合的过程中，他们已彻底融入了满族

。满洲族-满族群体遗传学专题知识45（一）近婚系数1、近婚系数的概念

近亲婚配的子女从父母双方得到祖先同一基因而发生纯合形式的概率。2、近婚系数的计算（1）常染色体近婚系数六近亲婚配群体遗传学专题知识46

A1A2A3A4P1P2A1A1A2A2A3A3A4A4S表兄妹婚配基因传递C2B2

C1

B1

近婚系数F=4×（1/2）6=1/16常染色体三级亲属近婚系数群体遗传学专题知识47

A1A2A3A4

P1P2A1A1A2A2A3A3A4A4SC2二级表兄妹婚配基因传递C2B2

C1

B1

SC1

近婚系数F=4×（1/2）8=1/64五级亲属的近亲系数群体遗传学专题知识48（2）X染色体上基因近婚系数特点：➀男性只有一条X染色体，不能形成纯合子；只能计算女儿的F值。➁当男女时，不记入一次“1/2”的传递步数；当男男时，X染色体不传递。

XXXY

XXXY

女儿儿子群体遗传学专题知识49

X1Y

X2X3P1P2X1X1

X2X2X3X3

S姨表兄妹婚配X连锁基因的传递C2B2

C1

B1近婚系数

F=（1/2）3＋2X（1/2）5=3/16X连锁基因的近婚系数群体遗传学专题知识50

X1Y

X2X3P1P2X1X1X2X2X3X3

S舅表兄妹婚配X连锁基因的传递C2B2

C1

B1近婚系数

F=0＋2×（1/2）4=1/8群体遗传学专题知识51

X1Y

X2X3P1P2X1X1X2X2X3X3

S姑表兄妹婚配X连锁基因的传递C2B2

C1

B1

近婚系数F=0群体遗传学专题知识52

X1Y

X2X3P1P2X1X1X2X2X3X3