《群体中的基因》ppt课件

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1、范 勇 博士,工作单位：广州医学院第三附属医院妇科研究所 研究方向：动物克隆、胚胎干细胞、诱导多能干细胞 联系方式：81292065 ,第十章 群体中的基因,群体遗传学( Population Genetics ) ： 研究群体的遗传组成及其变化规律的 学科。,群体中的遗传平衡,【掌握】 1. HardyWeinberg定律的概念和适用条件。 2. 基因频率和基因型频率的计算。 3.基因库的概念。 【熟悉】遗传平衡定律的应用。 【了解】 群体、群体遗传学、遗传流行病学的概念。,突变和选择,【掌握】 1. 选择对常染色体显性基因、常染色体隐性基因、X连锁隐性基因的作用。 2. 适合度和选择系数的

2、意义。 【熟悉】平衡多态、遗传负荷的概念。 【了解】 1.突变率的表达方式：回复突变、正向突变。 2. 选择压力增强和放松对遗传平衡的影响。 3.突变负荷、分离负荷的概念。,近亲婚配,【掌握】近婚系数的概念，常染色体基因和X连锁基因近婚系数的计算。 【了解】平均近婚系数的计算。近亲婚配的危害。,遗传漂变与迁移,【掌握】遗传漂变的概念。 【了解】遗传漂变对群体遗传平衡的影响。 迁移的概念和对群体遗传平衡的影响,第十章 群体中的基因,第一节 基本概念 群体(种群、孟德尔式群体)： 生活在某一地区彼此能相互交配的个体群。 群体遗传学： 研究群体的遗传组成及其变化规律的学科 医学群体遗传学(遗传流行病

3、学): 通过研究致病基因在群体中的变化而揭示遗传病在群体中的发生、流行规律的学科,基因库(gene pool):一个群体所具有的全部遗传信息. 基因频率(gene frequency):群体中某一等位基因占该基因座所有等位基因的百分比.,人群某一个基因位点上有一对等位基因A、a; 可形成三种基因型：AA、Aa、aa,则： p+q=1; AA的基因型频率为p2； Aa的基因型频率为2pq; aa的基因型频率为q2 等位基因A、a 可形成三种基因型：AA、Aa、aa。这三种基因型个体在群体中的随机婚配组合： AAAA; AAAa; AAaa; AaAa; Aaaa aaaa,设：A 基因频率p a

4、 基因频率q,例：在上述一个具有AA、Aa、aa的群体 中，生殖细胞只有两种：A、a配子, F1代群体的基因型频率: AA : Aa : aa = p2 : 2pq : q2 F1代男女性群体随机婚配，产生9种组合,AA = p2 Aa = pq Aa = pq aa = q2,亲代群体的基因频率和F1代基因型频率,F2代基因型频率,AA(p2) Aa(2pq) aa(q2) AA(p2) p4 2p3q p2q2 Aa(2pq) 2p3q 4p2q2 2pq3 aa(q2) p2q2 2pq3 q4,F1代婚配类型、频率与F2代基因型频率,F1代 F2代基因型频率 类型 频率 AA Aa a

5、a AA AA p4 p4 AA Aa 4p3q 2p3q 2p3q AA aa 2p2q2 2p2q2 Aa Aa 4p2q2 p2q2 2p2q2 p2q2 Aa aa 4pq3 2pq3 2pq3 aaaa q4 q4,F2代基因型： 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, F2代群体的基因型频率: AA : Aa : aa = p2 : 2pq : q2,二

6、、Hardy-Weinberg定律的应用 (一) Hardy-Weinberg平衡的判定 判定一个群体是否平衡群体,第二节 遗传平衡 一、Hardy-Weinberg定律,在一个随机婚配的大群体中，如果没有突变、迁移和自然选择的发生，则基因频率和基因型频率代代保持不变 p (A) + q (a) = 1 p2(AA) + 2pq (Aa) + q2 (aa) = 1 符合上述五个条件，则该群体为平衡群体, , ,此定律可分为3个部分： 第一部分是前提：理想群体：无穷大，随机 交配，没有突变、没有迁移和自然选择； 第二部分：是结论:基因频率和基因型频率逐 代不变； 第三部分：是关键随机交配一代以

7、后基因型 频率将保持平衡。,例: 调查某一地区1000人的群体, 发现镰形细胞贫血症患者 (aa) 有200人，杂合子(Aa)有200人, 正常显性纯合子 (AA) 600人, 求这一群体A、a基因的频率？并判定该群体是否平衡群体？,解: 设 A基因频率: p AA基因型频率: p2 a基因频率: q Aa基因型频率: 2pq aa基因型频率: q2 关系式: p(A)= p2 + (2pq) =600/1000+ *200/1000=0.7 q(a) = q2 + (2pq)=200/1000+ *200/1000=0.3,上述1000人群体是否一个平衡群体？,方法1、已知：p=0.7 q=

8、0.3 p+q=1 p2=0.6 2pq=0.2 q2=0.2 p2+2pq+q2=1 AA=p2 p2=0.72=0.490.6 Aa=2pq 2pq=20.70.3 =0.42 0.2 aa=q2 q2=0.32=0.09 0.2 所以该群体不是平衡群体。不平衡群体只要随机交配一代，后代就会达到平衡。,子一代基因频率不变：p=0.7 q=0.3,子一代（基因型比例发生变化）： p2(AA) = 0.49 2pq(Aa) = 0.42 q2(aa) = 0.09 p=0.7 q=0.3 p2=0.72=0.49=p2 2pq=20.70.3 =0.42=2pq q2=0.32=0.09 =q

9、2 此群体平衡,（二）基因频率的计算,在一个平衡群体下： p = A q= a p+q=1 p2=AA 2pq=Aa q2=aa p2+2pq+q2=1 1. AR遗传病基因频率的计算: 例: 调查一个60000人的群体, 发现先天聋哑(AR) 病人有5人, 求该群体的正常和致病基因频率以及携带者频率? 解: 已知q2=5/60000 q=5/60000 = 0.009 p= 1-q = 0.991 2pq=20.991 0.009=1.81%,2. AD遗传病基因频率的计算:,例: 某地区调查100000人中有多指患者 (AD) 2人, 求这一地区的 p、q？ 解： p2 + 2pq = 2

10、/100000 q2 = 1( p2+2pq ) = 1 2/100000 = 0.99998 q=0.99998 = 99.99% p = 1 99.99% = 0.01%,X连锁等位基因的频率,3. XR遗传病基因频率的计算:,例: 调查某一地区170000个男人, 其中119人患红绿色盲, 求该地区的p、q、携带者和患者频率？ 解：男性基因型： p(XY) + q( XaY) =1 女性基因型：p2(XAXA)+2pq(XAXa)+q2(XaXa)=1 男性发病率 q 119/170000 = 0.07% p = 1q = 1 0.0007 = 99.93% 携带者 2pq= 299.9

11、3 %0.07% = 0.14% 女患者 q2 = (0.07%)2 = 0.49%=4.910-5,第三节 影响遗传平衡的因素,一、突变 二、选择 三、近亲婚配,一. 突变,设正向突变（Aa）的频率为u， 回复突变（aA）的频率为v。 群体中f(A)=p，f(a)=q， 假设群体很大，无自然选择存在，那么在每一代中，A等位基因以u频率突变成a，a等位基因也以v频率回复突变为A. 若upvq时，f（a）增加,即正突变 回复突变， 若upvq时，f（A）增加,即正突变 回复突变。,若达到平衡时，p = vq up = 0, vq = up, vq = u (1-q) 解这个等式，我们可以得到平衡

12、时q值 vq = u uq vq+uq = u q (v+u) = u q =u/(v+u) 同理：p=v/(v+u),突变率:每代每个配子中某个基因座的突变频率 = n10-6基因/代,(1-q),a,u ( 隐性突变率 ),v ( 显性突变率 ),(q),例如 :人类PTC的尝味能力由基因T决定，突变纯合子tt失去对PTC的尝味能力，此突变既无害也无益，称中性突变。不同人群中等位基因T和t的频率差异可能就来源于突变率差异。如果u=0.6x10-6/代，v= 0.4x10-6/代,则基因t的频率q=u/v+u=0.6/0.6+0.4=0.6,味盲频率（tt）q2=0.36=36%,二、选择

13、选择是对群体某一基因型个体生存和生育的选择，故用适合度来衡量。 适合度：某种基因型个体存活并将其 基因传递给下一代的能力. 常用相对生育率（f）来代表。,例: 丹麦调查108名软骨发育不全性侏儒的人生育了27个小孩, 而这些患者的正常同胞有457人, 共生育了582个孩子, 求 f ？,选择系数（selection coefficient，s） 在选择作用下，使适合度降低的百分数 S = 1f S + f = 1,适合度f （相对生育率）,0.2,v(显性基因突变率) = Sp= S ( p2 + 2pq ) = S (2pq) 例:经调查,某市二十五年来所生的300000个孩子, 其中有12

14、人为成骨不全( AD ), 该病的适合率为0.4, 求该致病基因的突变率. 解：发病率（2pq）= 12 / 3000000 = 4.010-5 S = 1 f = 1 0.4 = 0.6 v = S (2pq) = 0.6 4.010-5 = 1210-6基因/代,1.、突变和选择对显性基因的作用,2、突变和选择对隐性基因的作用,u(隐性基因突变率)Sq2 例: 已知半乳糖血症（AR）的发病率是1/20000, 这种病的生育率仅为正常人的20%,求突变率? 解: 已知: q2=1/20000 f=0.2 u = Sq2 = (10.2) 1/20000 = 4.010-6/ 代,3、突变和选择对XR基因的作用,XAY p XaY q被选择（发病率致病基因频率 q） XAXA p2 XAXa 2pq XaXa q2被选择，罕见，可忽略,XA,u,Xa, u = 1/3Sq,( q ),( p ),例：调查某一地区3000000个男性，发现患DMD (XR) 的男人有18人, 患者的相对生育率为0.35, 求突变率?,解: 已知 q = 18/3000000=0.000006 f=0.35 u = 1/3 sq = 1/3 (10.35) 0.000006