《遗传学医用》ppt课件

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1、第 六 章,群 体 遗 传 学,基因频率和基因型频率、适合度、选择系数、亲缘系数 Hardy-Weinberg定律、影响因素及其应用、近婚系数的计算 遗传负荷 群体中的平衡多态现象（类型、DNA多态包括种类),第十章 群体遗传学,本章主要内容提示,第十章 群体遗传学,群体 可相互交配的个体群 群体遗传学 是研究群体中基因的分布及逐代传递中影响基 因频率与基因型频率的变化规律的科学。 医学群体遗传学 研究人类致病基因在群体中的分布、变化规律的科学，也称遗传流行病学。,背景 群体（population）是指一个物种生活在某一地区内的、能够相互交配并能生成有繁殖能力后代的个体群，也称孟德尔式群体。

2、一个群体所具有的全部遗传信息称为基因库（gene pool）。 实际研究中，只能探讨某一对等位基因的情况狭义基因库,第一节 群体中的遗传平衡,一、基因频率和基因型频率,基因频率（gene frequency）: 群体中某一基因在其所有等位基因数量中所占的比例。 A%= - = p p + q = ? 基因型频率（genotype frequency）:群体中某一基因型个体占群体总个体数的比例。 AA%= -, 对于共显性和不完全显性 表型调查 基因型频率 基因频率,A A + a,AA AA + Aa + aa,1,MN血型在747人的人群中，MM有233人，MN有385人，NN有129人 基

3、因型频率 MM=233 / 747=0.312 MM, MN, NN 0.312 0.515 0.173 基因频率 p=M=MM+MN/2= 0.57 q=N=NN +MN/2= 0.43, 以 MN 血型（共显性）为例: 基因型频率基因频率,（1）基因型频率基因频率,设M的基因频率为p，N的基因频率为q，则 p = MM + 1/2MN q = NN + 1/2MN p + q =1,（2）基因频率基因型频率,设M的基因频率为p，N的基因频率为q，则 MM= p2 NN= q2 MN=2pq,p + q = 1 （p + q）2= 1 p2 + 2pq + q2 =1 MM MN NN,二、

4、遗传平衡定律（Hardy-Weinberg定律）,1908年，英国数学家Hardy和德国内科医生Weinberg分别同时提出遗传平衡定律。, 内容： 在一定条件下，群体的基因频率和基因型频率在一代一代繁殖传代中保持不变。, 条件： （1）在一个很大的群体 （2）随机婚配而非选择性婚配 （3）没有自然选择 （4）没有突变发生 （5）没有大规模迁移,第一节 群体中的遗传平衡,Hardy-Weinberg定律, 假设在一个理想的群体中，某个基因座上的两个等位基因 A和a， 基因频率A = p，a = q p + q = 1,因此第一代基因型频率 AA = p2 Aa = 2pq aa = q2,婚配

5、类型的频率,父方基因型 AA (p2) Aa (2pq) aa (q2) 母方 AA AA AA AA Aa AA aa 基因型 (p2) (p4) (2p3q) (p2q2) Aa Aa AA Aa Aa Aa aa (2pq) (2p3q) (4p2q2 ) (2pq3) aa aa AA aa Aa aa aa (q2) (p2q2) (2pq3) (q4),AA = p4 + 2p3q + p2q2 = p2（p2 + 2pq + q2）=p2（p + q）2 = p2 Aa = 2p3q + 2p2q2 + 2p2q2 + 2pq3 =2pq（p2 + 2pq + q2） = 2pq

6、（p + q）2 = 2pq aa = p2q2 + 2pq2 +q4 = q2（p2 + 2pq + q2）=q2（p + q）2 = q2,A基因频率=AA+1/2Aa = p2 +1/2(2pq)= p2+pq = p (p + q)= p a基因频率= q,Hardy-Weinberg定律,假定有一对等位基因A和a，A的频率为p，a的频率为q，则： p + q = 1 (p + q) 2 = 1 p2 + 2pq + q2 =1 AA Aa aa 因此，当AA：Aa：aa = p2：2pq：q2时，这样的群体处于平衡状态。,Hardy-Weinberg定律,处于遗传不平衡的群体只需随机

7、杂交一代后，即可达到遗传平衡。,例如：一个100人的群体中，AA有60人，aa有20人，Aa有20人，则： AA = 60/100 = 0.6 Aa = 20/100 = 0.2 AA：Aa：aa = 0.6：0.2：0.2 = 3：1：1 aa = 20/100 = 0.2 A = AA + 1/2 Aa = 0.7 a = aa + 1/2 Aa = 0.3,p2=0.49 2pq=0.42 q2=0.09,AA：Aa：aa p2：2pq：q2,Hardy-Weinberg定律,遗传不平衡群体在随机杂交条件下： 基因频率保持不变 A = 0.7 a = 0.3 基因型频率,精 子,A（0.

8、7） a（0.3）,A（0.7） AA（0.49） Aa（0.21）,a（0.3） Aa（0.21） aa（0.09）,卵 子,AA = 0.49 Aa = 0.42 aa = 0.09,AA：Aa：aa = p2：2pq：q2,Hardy-Weinberg定律的应用,第一节 群体中的遗传平衡,（一）遗传平衡群体的判定 平衡时： 基因频率 p+q=1 基因型频率实际值与理论值相符 AA：Aa：aa = p2：2pq：q2 不平衡时：比例不相符,例如：下列那个群体符合遗传平衡群体？ 请说明理由 1 . AA 0 Aa 60% aa 40% 2 . AA 60% Aa 0 aa 40% 3 . A

9、A 36% Aa 48% aa 16% 4. AA 64% Aa20% aa 16%,(二) 基因频率的计算,1、通过AR病群体发病率计算等位基因频率和各种基因型频率。,例如：已知白化病的发病率为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，患者为致病基因的纯合子，因此： 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 这提示人群中有 2% 为白化病致病基因携带者，对于遗传咨询很重要。,第一节 群体中的遗传平衡, 对于一种罕见的AR遗传病 致病基因

10、频率q很低，正常基因频率p1 ： 杂合携带者频率 = 2pq =2q 即杂合携带者频率约为致病基因频率的2倍。 杂合携带者 2pq 2 纯合患者 q2 q 提示:致病基因频率q越低，致病基因在群体中主要以杂合携带 者形式存在.,=,=,、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可以忽略，因此： p2 0，q 1，发病率= p2+2pq 2pq 2p 所以对于AD遗传病： p= 发病率 例如：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.

11、99995,3、X连锁基因的频率,男性表型频率=相应基因型频率=群体频率 我国某地区男性红绿色盲发病率 女性纯合体频率男性相应表型频率的平方 女性发病率q2=0.072 0.5%, 对于一种罕见的XR遗传病 致病基因频率q很低， 男性患者 = 致病基因频率 = q 女性患者 = 致病基因频率的平方 = q2 男性患者 q 1 女性患者 q2 q 提示：疾病越罕见，q越低，女性患者越罕见。,=,=, 对于一种罕见的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 男性患者 女性患者,= 1/2,第二节 影响群体遗传平衡的因

12、素,条 件 影响因素 （1）在一个很大的群体 小群体 （2）随机婚配而非选择性婚配 近亲婚配 （3）没有自然选择 选择 （4）没有突变发生 突变 （5）没有大规模迁移 迁移和基因流,影响Hardy-Weinberg平衡的因素, 一、突变,突变率以每代中每一百万个基因中发生突变的次数表示（n10-6/基因/代）,设一对等位基因A和a，A的频率为p，a的频率为q，A突变为a的突变率为u，a突变为A的突变率为v。 因此：每代中由A突变为a的数量 = pu = （1q）u 由a突变为A的数量 = qv 当 pu = qv A和a的基因频率保持不变，群体处于遗传平衡 pu qv a的基因频率增加 pu

13、qv A的基因频率增加,影响Hardy-Weinberg平衡的因素, 二、选择 指由于基因型的差别而导致生存能力和生育能力的差别,选择反映了环境因素对特定表型或基因型的作用，可以是正性选择或负性选择。, 适合度（f）：一个个体能生存并把他的基因传给下一代的能力，一 般用在同一环境中不同个体间的相对生育率衡量。 实际上对特定缺陷的表型往往由于生育力下降有一个负性选择。,0 f 1,影响Hardy-Weinberg平衡的因素, 选择的作用在于增高或降低个体的适合度，一般用选择系数（S） 表 示。 选择系数（S）：在选择的作用下降低的适合度。 S = 1 f,例如：软骨发育不全的侏儒108人共生育了

14、27个子女，这些侏儒的457个正常同胞共生育了582个子女，则： 27/108 f = = 0.2 582/457, 选择对AD等位基因的作用 若罕见的有害显性基因A的频率为p，选择系数为S，则每代中因选择而减少的A为Sp。实际上面临选择的是杂合子（H），因此： H = 2pq 2p p = H / 2 在一个遗传平衡群体中，因选择而被淘汰的A将由突变（v）补偿。 v = SH,因选择而减少的A为SH/2, 选择对AR等位基因的作用 若罕见的有害隐性基因a的频率为q，选择系数为S，则每代中面临选择的是隐性纯合子（q2），因选择而减少的a为Sq2 ，因此： 在一个遗传平衡群体中，因选择而被淘汰的a将由突变（u）补偿。,u = Sq2,影响Hardy-Weinberg平衡的因素,影响Hardy-Weinberg平衡的因素, 选择对XR等位基因的作用 若罕见的有害隐性基因Xa的频率为q，选择系数为S，女性纯合患者罕见，只有男性患者面临选择。因男性为半合子，故基因频率为q / 3 。每代中因选择而减少的Xa 为1/3Sq ，因此： 在一个遗传平衡群体中，因选择而被淘汰的a将由突变（u）补偿。,u = 1/3 Sq, 选择对XD等位基因的作用 若罕见的有害隐性基因XA的频率为p，选择系数为S，男性半合子（p / 3）和女性杂合子（2pq / 3）面临选择