《孟德尔遗传分析》PPT课件.ppt

1、第四章 孟德尔式遗传分析,学习要点: 1 分离规律、自由组合规律的定义,遗传现象,表现形式和实质 2 实现孟德尔分离比的条件 3 用分枝法对多基因杂种进行遗传分析 4 正确应用卡方检验测验适合度 5 基因型、表现型的概念以及与环境的关系； 6 基因相互作用的类型，概念、F2分离比,第一节 分离定律,一 豌豆的杂交试验 P 圆形 X 皱缩 F1 圆形 F2 3/4圆形 : 1/4皱缩 单株自交： ,F3株系： 1/3 2/3 全皱 全圆 3圆 ：1皱 （真实遗传） （真实遗传）,二 实验结果,P 圆形 X 皱形 RR rr 配子：R R r r F1 Rr圆形 ,F2基因型比：1 RR:2Rr:

2、1 rr F2表现型比： 圆形 ：皱形 = 3 ：1,三 分离现象的解释 遗传因子分离假说,1/2 R 1/2 r,1/4 rR 圆形 1/4 rr 皱形,1/4 RR 圆形 1/4 Rr 圆形,配子 1/2 R 1/2 r,四 分离规律的验证,1 测交验证 F1 圆形 X 皱形 Rr rr R r Rr rr r,预期：圆形：皱形 1 ： 1 结果与预期相符。,杂种F1在形成配子时,同源染色体上成对的遗 传因子发生分离,产生类型不同的1:1的两种配子 同源染色体:指大小形态结构上相似,代谢和遗 传功能相同的染色体。 等位基因: 指同源染色体上座位相同,控制相 对性基因。如: A,a ; C,

3、c 六 孟德尔分离比实现的条件,五 分离规律的实质,第二节 自由组合定律,一 自由组合的遗传现象 1 两对相对性状的杂交实验 P 黄、满 X 绿、皱 F1 黄满 F2 黄、满 黄、皱 绿、满 绿、皱 合计 315 101 108 32 556 9 : 3 : 3 : 1,2 自由组合遗传现象的解释,杂种F1在形成配子时，同对基因分离， 不同对的基因自由组合。 1/2R 1/4 YR 1/2Y配子 1/2r 1/4 Yr 1/2y配子 1/2R 1/4 yR 1/2r 1/4 yr,F2表型： 9/16黄圆：3/16黄皱：3/16绿圆：1/16绿皱,YYRR黄圆 YYRr黄圆 YyRR黄圆 Yy

4、Rr黄圆 YYRr黄圆 YYrr黄皱 YyRr黄圆 Yyrr黄皱 YyRR黄圆 YyRr黄圆 yyRR绿圆 yyRr绿圆 YyRr黄圆 Yyrr黄皱 yyRr绿圆 yyrr绿皱,3 自由组合的测交验证,F1 配子组合,配子 1/4YR 1/4Yr 1/4yR 1/4yr,1/4YR 1/4Yr 1/4yR 1/4yr,求杂种自交子代基因型和表型比,AaBbCc X AaBbCc Aa X Aa Bb X Bb Cc X Cc,3/4B_ 3/4C_ 27/64 ABC 3/4A_ 1/4cc 9/64 ABc 1/4bb 3/4C_ 9/64 AbC 1/4cc 3/64 Abc 3/4B_

5、3/4C_ 9/64 aBC 1/4aa 1/4cc 3/64 aBc 1/4bb 3/4C_ 9/64 abC 1/4cc 1/64 abc,二 分枝法计算遗传比率,三 多基因杂种的遗传分析,二项式展开,（p+q）2=1p2+2pq+1q2 （p+q）3=1p3+3p2q+3pq2+1q3 （p+q）n=1pn+Cnspsqn-s+1qn 二项分布的通项公式： 式中，n子裔的数目,s甲种基因型或表型的子裔数,p甲的出现概率,n-s乙种子裔数,q乙的出现概率,符号!是阶乘。0！=1,二项式展开的用途, 用来推算某种事件的组合所出现的概率 例一、当基因型Aa与aa杂交有5个后代时,问其中3个是A

6、a 、2个是aa的概率是多少？ 解： 后代是Aa的概率p为1/2、是aa的概率q为1/2，n=5，s=3，根据二项式分布的通项公式： 5！3！（5-3）！（1/2）3（1/2）2 = 5/16,人类遗传分析中后代性别组合的推算,有两个孩子的家庭,性别分布的概率为： 1/4家庭有两个男孩,2/4家庭有一男一女,1/4家庭有两个女孩。 （p+q）2=1p2+2pq+1q2 =1/4+2/4+1/4 3个孩子的家庭,性别分布的概率为： （p+q）3=1p3+3p2q+3pq2+1q3 3个孩子全为男的家庭：（1/2）3 = 1/8 2男1女的家庭：3（1/2）21/2 =3/8 1女2男的家庭： 3

7、 1/2 （1/2）2=3/8 3个孩子全为女的家庭：（1/2）3 = 1/8,4个孩子的家庭，性别分布的概率为： （1/2 1/2）4 = 1/16 + 4/16 + 6/16 + 4/16 + 1/16 4男 3男1女 2男2女 1男3女 4女 5个孩子的家庭，性别分布的概率为： （1/2 1/2）5 = 1/32 + 5/32 + 10/32 + 10/32 + 5/32 + 1/32 5男 4男1女 3男2女 2男3女 1男4女 5女,四 孟德尔学说的核心颗粒式遗传,1 每个遗传因子（基因）是相对独立的 功能单位； 2 遗传因子的纯洁性； 当多个基因同处一体时，各自独立，互不混淆。 3

8、 遗传因子的等位性：形成配子时，只有成对基 因才发生分离。,第三节 遗传学数据的统计处理 卡平方检验求适合度,1 求2 值; 2值公式: 2=(实计数-预期数)2 预期数 =(O-E)2/E=d2/E 2 确定自由度( n) 3 根据自由度、2值，查2表，求 P 4 判断显著水平：通常以5%为大偏差,95%为小偏差。概率P小于5%为差异显著,P小于1%为差异极显著。,例：番茄中两对相对性状的遗传,P 紫茎.缺刻叶 X 绿茎.马铃薯叶 F1 紫茎.缺刻叶 F2 紫.缺 紫.马 绿.缺 绿.马 合计 实得数(O) 247 90 83 34 454 理论比(E) 255.4 85.1 85.1 28

9、.4 454 (O-E)2 70.56 24.01 4.41 31.36 (O-E)2/E 0.28 0.28 0.05 1.10 1.71 n=4-1=3 查X2表，,得: P 0.50,结论: 差异不显著, 符合自由组合规律,2表（常用的部分摘录）,进行卡方测验应注意的事项：,1.各项被考察类型的实得数和预期数，均需采用个体数，而不得用百分比。 2.各项被考察类型的预期数不得小于5。 3.在进行这种适合度检验时，必须懂得这种方法的真正意义。卡方测验结果只是科学论证之一，科学工作者不是单凭卡方测验来证明一个或否定一个假设的。,第四节 人类简单孟德尔遗传,系谱（pedigree）：根据血缘关系

10、绘制出来的一种家庭成员关系示意图。 先证者（索引病例）：家系中首先被发现的患者。 携带者（carrier）：表现型正常, 但遗传物质中含有致病基因的个体。 直系血亲：生育自己和自己生育的上下各代亲属, 如父母、祖父母、外祖父母、子女、孙子女、外孙子女。 旁系血亲：和自己出于同一血缘的亲属。三代以内旁系血亲包括：叔伯姑舅姨、兄弟姐妹、堂（表）兄弟姐妹。,第五节 基因的作用与环境因素的相互关系,一 基因型与表型 基因型 + 环境 = 表现型 内 因 外因 结果 不变的 可变的 不变 性状遗传稳定 不变的 可变的 改变 性状遗传不稳定 (一) 表型模拟(Phenocopy) 又称表型模拟或拟表型，是

11、指因环境条件的改变所引起的表型改变类似于某基因型改变引起的表现型变化的现象，,(二)外显率:,例如：果蝇间断翅脉基因 II ,Ii : 翅脉正常 ii : 翅脉间断 100 ii 90 翅脉间断 10 翅脉正常 90%翅脉间断 10%翅脉正常,外显率 90%,(三)表现度：P68,例如: 人类的多指遗传 (显性遗传病) P 父 Aa X aa 母 多指 正常 Aa Aa Aa aa 多指 多指 正常 正常 重 轻 (外显不全) 外显不全: 指未表现预期基因型的表型的遗传现象。,二 等位基因间的相互作用,(一)完全显性 F1只表现某一亲本的性状 3:1 (二)不完全显性 F1表现两亲本的中间类型

12、 1:2:1 例紫茉莉花色遗传 红花 白花 F1 粉红花 F2 1/4 红花 2/4粉红 1/4白花 例2：人发的直发与天然卷发,(三) 并显性(共显性,等显性,无显性),例如：MN血型的遗传,特点：F1 同时表现两亲本等位基因所控制的特 性，F2 ：表现 1:2:1分离比。,(四)嵌镶显性：,F1分别在不同部位表现两亲本相对性状， F2 表现 1:2:1分离比,（五）致死基因,1 隐性致死基因 例如：鼠毛色遗传 黄鼠AyA黑鼠AA黄鼠 AyA（成活）:黑鼠 AA 黄鼠AyA黄鼠AyA黄鼠 AyA:黑鼠 AA （纯合体死亡：AyAy死亡） 2 显性基因致死：杂合体死亡,（六）复等位基因,1 概

13、念：指在种群中,同源染色体的相同座位 上存在三个或三个以上的等位基因. 例如：人类中的ABO血型遗传，受IA,IB,i控制 基因型: IAIA IBIB IAIB ii IAi IBi 表 型: 型 型 B型 O型,血 型 A型 B型 AB 型 型 抗 原 A B A , B 抗 体 ,2 ABO血型的输血原理,O O (,) A A () B () B A B (),3 孟买血型与H抗原,H基因 前体物 H抗原 hh,IA A抗原 , 少量H抗原 IB B抗原 ,少量H抗原 ii (O型)无A、B抗原,有H抗原,ABO血型系统遗传方式,前体 H物质 抗原 B抗原 无抗原 双亲血型基因型： H

14、hAo X HhBo 子女血型基因型： hhBo X HHAA HhAB,ABO血型的异常遗传现象,有一AB血型男子与O血型女子结婚，生了一个O型孩子，分析其原因。 CIS AB 9q34同源染色体不等交换。,4 家兔的毛色遗传,C CCh Ch c：从左到右依次显。 毛色表型 基因型 全色 CC 或 CCCh 或 CCh 或 Cc 青旗拉 CchCCh 或 CChCh 或CChc 喜马拉扬 ChCh 或 Chc 白 色 cc 5 一组复等位基因可能的基因型数 复等位基因数：a1、a2、a3、a4、a5、 an 杂合体: Cn2 =n!/(n-2)!2=n(n-1)/2 纯合体：有n种 总基因

15、型数：n + n(n-1)/2,例如：鸡冠形状的遗传,P 玫瑰冠 X 豌豆冠 F1 胡桃冠 F2 胡桃冠 玫瑰冠 豌豆冠 单冠 9 : 3 : 3 : 1,三 非等位基因的相互作用,(一) 互补作用 :指不同对的两个基 因相互 作用出现了新的性状的基因互作类型. P 不含氰 X 不含氰 hhDD HHdd F1 含氰 HhDd F2 9 含氰 : 7不含氰 3 H_ dd 9 H_D : 7 3 hhD_ 1 hhdd,基因互补的机理,D H 产氰糖苷酶 氰酸酶 前体物 含氰糖苷 氰 d h,（二）抑制基因：指完全抑制表其它基因表型效 应的基因.,P 白茧 X 黄茧 IIyy iiYY F1

16、白茧 Ii Yy F2 13白茧 : 3黄茧 9 I_Y_ 13 3 I_yy : 3iiYY 1 iiyy,（三）隐性上位,例如:家兔毛色的遗传 P 灰色 X 白色 CCDD ccdd F1 灰色 CcDd F2 9灰色 : 3黑色 : 4白色 9C_D_ 3C_dd 3 ccD_ 1 ccdd,金鱼草花色遗传,（4) 显性上位,例:燕麦颖壳颜色的遗传 P 黑颖 X 黄颖 BByy bbYY F1 黑颖 Bb Yy F2 12黑颖:3黄颖 :1白颖 9B_Y_ 3 bbY_ 1 bbyy 3 B-y y,（5) 叠加效应,例如：荠菜蒴果形状的遗传 P 三角形 X 卵形 A1A1A2A2 a1

17、a1a2a2 F1 三角形 A1a1A2a2 F2 15 三角形 1卵形 9A1-A2- 1 a1a1a2a2 3A1-a2a2 3a1a1A2-,基因互作小结,基因内互作：同一位点上的 等位基因的相互作用 显性、不完全显性、隐 性 基因互作 基因间互作：不同位点非等 位基因相互作用-上位 性、下位性,多因一效和一因多效 多因一效：许多基因影响同一个性状 的表现。 玉米正常叶绿素的形成与50多对不同 的基因有关，其中的任何一对发生改变，都会影响叶绿素的消失或改变 一因多效 ：一个基因影响许多性状的 发育 往往是多个性状同时表现出来,夫妇双方或一方的基因型不能肯定，而家系中又提供有其他信息，如已

18、出生正常子女数、个体年龄、疾病的外显率等，则可运用Bayes逆概率定理计算复发风险。 Bayes逆概定理是一种计算几种互斥事件相对概率的方法。 原理是根据事情的已发生的结果反过来推算形成这种结果的各种前提的概率。,四、Bayes法计算复发风险,前概率是根据遗传规律得到的概率； 例如，AD病患者子女为杂合子的概率为1/2。 条件概率是指在某种假设条件下发生某事件的概率。 例如，假设夫妻双方都为某AR病的携带者，如他们生下一个正常孩子，概率为3/4；生下三个正常孩子，概率为3/43/43/4=27/64。,在计算时需要做四种概率的推算：,联合概率 = 前概率条件概率 即某一前提和在此前提下出现的结果，这两者同时出现的概率。 某事件的后概率 = 某事件的联合概率/所有事件的联合概率之和 联合概率的相对概率，考虑了实际情况的条件概率后计算出的最终概率。,（一）在常染色体显性遗传病中的应用 1.根据外显率估计后代患AD病的风险 2.根据个体的年龄估计延迟显性的发病风险 （二）在常染色体隐性遗传病中的应用 （三）在X连锁隐性遗传病中的应用,根据外显率估计(P),AD (incomplete dominance, P),70