群体遗传学课件

9群体遗传学群体遗传学9群体遗传学群体遗传学（populationgenetics)

群体(Population)：生活在同一地区的一个物种，能相互杂交的个体群，是物种的基本结构单位。群体遗传学：

研究群体的遗传组成及其变化规律的学科称为群体遗传学，即：研究群体中基因的分布、基因频率和基因型频率的维持和变化的科学。

在医学领域，群体遗传学是要探讨遗传病的发病频率、遗传方式、致病基因频率及其变化的规律，以了解遗传病在群体中的发生和分布的规律，为预防、监测和治疗遗传病提供重要的信息和措施。因此又称之为：遗传流行病学（geneticepidemiology）。9群体遗传学第一节基因频率和基因型频率基因型频率（Genotypefrequency）

指特定基因型的个体在群体中所占的比率。

基因频率

（Allelefrequency）

指某一基因在群体出现的频率，即一种等位基因占该座位全部等位基因的比率。基因频率是群体遗传组成的基本标志。

同一位点的全部等位基因的频率之和为1。9群体遗传学基因频率的计算基因型基因型数量

基因型频率

AA6000.60(D)

Aa2000.20(H)

aa2000.20(R)合计

1000

1.0

p(A)=(600×2+200)/1000×2=[(600×2)/1000×2]+[200/1000×2］

=D+(1/2)H

q(a)=(200×2+200)/1000×2

=[(200×2)/1000×2]+[

200/1000×2]

=R+(1/2)H

9群体遗传学

基因基因型

AaAAAaaa

频率

pq

DHR

p(A)=D+(1/2)H

q(a)=R+(1/2)H

这种计算基因频率的方法仅适用于共显性遗传和不完全显性遗传，即能区分出杂合子表型的情况。

9群体遗传学

血型基因型人数频率

MLMLM

1000.1(D)MNLMLN

2000.2(H)NLNLN

7000.7(R)

p(LM)=0.1+1/2×0.2=0.2

q(LN)=0.7+1/2×0.2=

0.8例如：在一个1000人的中，MN血型调查资料如下：9群体遗传学如果等位基因有显隐性之分，则不能用此公式；在群体处于遗传平衡状态下，可依据遗传平衡定律公式计算。9群体遗传学一、遗传平衡定律（Hardy–Weinberg平衡定律）

在一个随机婚配的大群体中，如果没有突变、选择、迁移等因素的影响，群体中的基因频率和基因型频率在世代繁衍中将保持不变。

如果一个群体达到了这样的状态，就是遗传平衡的群体。

第二节遗传平衡定律9群体遗传学

设人群中某一位点有等位基因A和a，有AA、Aa和aa三种基因型（亲代基因型）；配子中A基因频率为p，a基因频率为q，p+q=1；在随机婚配的人群中，精卵随机结合，子1代的基因频率和基因型频率表示如下：

子1代基因型及频率

精子

A（p）

a（q）

卵A（p）AA（p2）Aa（pq）

子a（q）Aa（pq）aa（q2）

p2(AA)+2pq(Aa)+q2(aa)＝1

二、遗传平衡定律的证明9群体遗传学子1代群体不同基因型个体间随机婚配，各种婚配类型及其频率：9群体遗传学

将子1代的婚配组合归纳，共有6种婚配类型；不同的婚配类型的子2代中各种基因型的频率不同：9群体遗传学AA：p4+2p3q+p2q2=p2(p2+2pq+q2)=

p2

Aa：2p3q+2p2q2+2p2q2+2pq3=2pq(p2+2pq+q2)=2pq

aa：p2q2+2pq3+q4

=q2(p2+2pq+q2)=q2

即：p2(AA)+2pq(Aa)+q2(aa)＝1

计算子2代基因型频率：9群体遗传学

计算结果表明：

子2代基因型频率与子1代基因型频率完全相同，如果连算推算后代基因频率，结果都将一致。即，就这对基因(A、a)而言，群体中各基因型频率保持不变，每代都是p2+2pq+q2，达到了平衡。

也就是说，当各基因型频率符合数学表达式p2(AA)+2pq(Aa)+q2(aa)＝1时，该群体就达到了遗传平衡。

(p+q)2=p2(AA)+2pq(Aa)+q2(aa)=1

达到遗传平衡时：

D=p2

H=2pq

R=q2

9群体遗传学

遗传不平衡的群体，只要符合Mardy-weinberg定律的条件，只需经过1代，就可达到遗传平衡。

例如：在MN血型的调查群体中，

LMLM：0.1

LMLN：0.2

LNLN：0.7

p(LM)=0.2q(LN)=0.8

此群体显然没有达到遗传平衡状态。9群体遗传学

精子

p0(M)

0.2

q0(N)

0.8卵p0(M)0.2

p12(MM)

0.04

p1q1(MN)0.16子q0(N)0.8

p1q1(MN)0.16

q12(NN)

0.64

p12(LM

LM)+2p1q1

(LMLN)+q12(LNLN)

＝0.04

+0.32+0.64＝1这说明，一代以后，基因型频率发生了变化，达到了遗传平衡。9群体遗传学三、遗传平衡定律的应用

对于遗传平衡的群体，可根据遗传平衡定律的数学表达式计算有显隐性区分的等位基因的频率。依据遗传平衡定律计算基因频率的前提是将所研究的人类群体近似认为达到了遗传平衡状态。

9群体遗传学（一）AD病：

患者绝大多数是杂合子，纯合子患者罕见，可以忽略不计。患病杂合子的频率H=2pq，由于q值很大，近于1，故H≈2p，p=1/2H。因此，如果知道了发病率（H），就可求出致病基因频率。例如，已知并指症的发病率（H）为0.0005，

p=（1/2)×H=（1/2)×0.0005=0.00025

9群体遗传学（二）AR病

已知白化病群体发病率为1/10000，即：q2(aa)=1/10000，那么，致病基因a频率q＝0.01；正常基因A频率p=1-0.01=0.99；携带者(Aa)的频率2pq=2×0.01×0.99≈0.02。这说明携带者的频率是患者的200倍，也就是说，致病基因绝大多数存在于杂合子中。9群体遗传学（三）X连锁遗传病

遗传平衡群体中X连锁基因的基因型频率

女性男性基因型XAXA

XAXa

XaXa

XAY

XaY基因型频率

p2

2pq

q2

p

q

女性X染色体上基因频率和基因型频率的分布与常染色体基因相一致。

男性由于只有一条X染色体，是等位基因的半合子，基因型频率就等于基因频率。

根据男性的发病率可直接得出基因频率，男性的表型频率等于相应的基因频率。

9群体遗传学1.XR病：

男性红绿色盲的群体发病率为0.07，表示群体中男性色盲致病基因频率q=0.07；女性色盲患者的发病率q2＝0.072＝0.0049，与实际观察到女性红绿色盲发病率0.5%相符。

q=0.07，p=1－q=1－0.07＝0.93，女性携带者频率

2pq＝2×0.93×0.07＝0.1302≈13%。说明女性发病虽然很低，但携带者频率却高达13%。

9群体遗传学2.XD病：

女患者：XAXA（p2）、XAXa(2pq)

男患者：XAY（p）

男性发病率与女性发病率的比：

pp

1

1

11－－－－＝－－－－－＝－－－－＝－－－＝－－≈－－

2pq＋p2p(2q+p)

2(1-p)+p

2-2p+p

2-p

2

已知遗传性肾炎男性发病率为1/10000，

即：p=1/10000，

女性发病率：2pq＋p2

＝2×1/10000＝2/10000。

9群体遗传学

近亲婚配(consanguineousmarriage)在3～4代之内有共同的祖先者均属近亲，近亲之间的婚配称为近亲婚配。

近婚系数(inbreedingcoefficient,F)有亲缘关系的配偶，从他们共同的祖先得到同一基因，又将该基因同时传递给他们子女，使之成为纯合子的概率称为近婚系数。

亲缘系数(coefficientofrelationship)：有亲缘关系的两个人携带相同基因的概率。第四节近亲婚配与近婚系数9群体遗传学

（一）．同胞兄妹婚配

P1的A1基因传给S，形成A1A1纯合子的概率为1/2）4

S形成纯合子A2A2、

A3A3、A4A4的概率也都是（1/2）4

4种纯合子中任一种出现的概率，也就是总概率为4×(1/2)4=1/4即：F＝1/4一、常染色体基因的近婚系数9群体遗传学（二）舅甥女婚配F＝4×（1/2）5＝1/8（三）表兄妹婚配

F＝4×（1/2）6

＝1/169群体遗传学(三)二级表兄妹婚配

F＝4×（1/2）8＝

1/6