《群体遗传学》ppt课件-2

《《群体遗传学》ppt课件-2》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《群体遗传学》ppt课件-2（105页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、第六章 群体遗传学 群体遗传学(population genetic)：是应用数学和统计学方法研究群体的基因频率、基因型频率以及影响这些频率的因素及遗传结构与演变规律的科学 。 ,第一节 Hardy-Weinberg平衡定律及其应用 一 基本概念 1 群体 指生活在一定空间范围内、能互相交配产生有生殖能力后代的许多同种个体称为群体，也称为孟德尔群体(Mendelian population)。,2 群体遗传组成：Mendel群体中的基因及基因型的种类和频率。 3 群体遗传：群体遗传用群体中各等位基因的比例或各种基因型的比例来表示群体的遗传组成。,4 基因库(gene pool): 一个群体所具

2、有的全部遗传信息。 5 基因型频率(genotype frequency):是指群体中某特定基因型的个体数占个体总数的比率。,6 等位基因频率(allele frequency): 指群体中某一基因座位上某特定基因出现的个数与该位点上可能出现的全部等位基因总数的比率；即是指某一基因在群体中出现的频率，又 称基因频率。,等位基因所占的百分比叫这一等位基因 的基因频率 某个群体一 某一基因型所占的百分比是它的基因 个基因座 型频率 某一表型所占的百分比是它的表型频率 某个群体一 基因频率=1 个基因座 基因型频率=1 表型频率=1,7 遗传多态(genetic polymorphism)：同一群体

3、中，某基因座存在2个或2个以上等位基因的现象，称为遗传多态。通常以某等位基因频率大于0.01为达到遗传多态的标准。,8 杂合度：由该基因座所有杂合子所占的群体频率来表示,是衡量群体在某一座位遗传变异度的指标。 杂合度=群体中杂合子人数群体总人数,影响因素,二 群体遗传的变化及其影响因素,三 Hardy-Weinberg平衡定律 1 Hardy-Weinberg平衡定律：Hardy-Weinberg定律建立在一个理想的群体模式上，有下列假设前提条件：群体无限大；随机婚配；没有突变；没有大规模的迁移和遗传漂变；没有选择的影响。群体中的基因频率和基因型频率在逐代传递中保持不变。 ,2 Hardy-W

4、einberg平衡定律的推证： 一对等位基因的推证(p78 自学) 四 Hardy-Weinberg平衡定律的意义 1 反映基因频率和基因型频率的关系 按Hardy-Weinberg平衡定律，达到遗传平衡的群体，基因频率和基因型频率之间的关系用公式表示。,某基因座两个等位基因频率分别为p、q，则： (pq)1 (pq)2p2+2pq+q2 等式的左侧称配子组数；右侧称合子组数 基因频率与基因型频率的数量关系为： 纯合子基因型频率等于该基因频率的平方 杂合子基因型频率等于该两基因频率乘积的二倍,2 群体样本的检验：对抽样调查的结果进行 检验，评估所调查的群体是否符合Hardy- Weinberg

5、定律，评估群体调查资料的可靠 性。由于在实际中“理想群体”不存在，所 以在应用群体调查资料之前，需要先检验 对象群体是否是统计学意义的Hardy- Weinberg平衡群体。,群体的Hardy-Weinberg平衡检验方法主要用吻合度法。吻合度检验是运用检验来衡量基因型数目的观察值与该位点上全部基因型频率分布在符合Hardy-Weinberg平衡时的期望值之间的吻合程度。,计算公式如下： 自由度df基因型观察数等位基因数 基因型的期望值按照 Hardy-Weinberg公式计算 纯合子基因型数的期望值=(基因频率)2样本数 杂合子基因型数的期望值 =2(基因频率1)(基因频率2)样本数,查表求

6、p值，以P0.05作为无显著性差异的界限。 该法优点：计算简便 P0.05说明调查的群体达到了遗传平衡，本次群体调查的数据可信。 P0.05，有三个问题要考虑： 被调查的群体不是处于遗传平衡状态； 遗传标记分型的技术或标准出现误差； 没有达到随机抽样的要求。,五 Hardy-Weinberg平衡定律的应用 （一）估计基因频率和杂合度 1 常染色体基因频率和杂合度的估计 共显性等位基因频率估计,MN血型: M N基因 共显性遗传 4q 747人：M血型233,占31.2； N血型为129,占17.3 MN血型为385 占51.5； M基因频率=p N基因频率=q p+q=1 p=(2332+38

7、5)(7472)=0.57 q=(1292+385)(7472)=0.43,显、隐性等位基因的基因频率的估计。 A频率=p a频率=q (p+q)2=p2+2pq+q2=1 白化病(AR)发病率=1/20000 aa=q2=1/20000=0.00005 a=q=0.000050.007 A=p=1-q=1-0.007=0.993 杂合子频率2pq20.9930.0070.0139,复等位基因的基因频率估计 一个基因座上有三个等位基因，其基因平衡的公式为: (p+q+r)2=p2+2pq+q2+2qr+r2+2pr=1,ABO血型: IA IB I, 总人数190177人 A型：79334 7

8、9334/190177=0.41716 B型：16279 16279/190177=0.08560 O型：88782 88782/190177=0.46684 AB型：5782 57821/90177=0.03040 设：IA=p IB=q i=r,群体中各基因型频率列表如下： 人群中ABO血型的分布 血型(表现型) A B O AB 基因型 IAIA IAi IBIB IBi ii IAIB 基因型 预期 p2+2pr q2+2qr r2 2pq 频率 调查 0.41716 0.08560 0.46684 0.03040 r=0.46684 =0.683 A型和O型的频率相加为： p2+2p

9、r+r2=(p+r)2=(1-q)2 q=1-A+O=1-0.41716+0.46684=0.06 B型和O型的频率相加为：q2+2qr+r2 =(q+r)2 =(1-p)2 p=1-B+O =1-0.08560+0.46684=0.257,2 X连锁基因频率的估计：对X连锁基因频率的计算，由于男性为半合子，X染色体的基因有2/3在女性中，1/3在男性中。Xga和Xg是一对X染色体上的等位基因,Xga对Xg是显性,Xg是隐性，用血清学方法检出Xga(+)者，有Xga基因，Xga()者只有Xg基因。,调查了589个白人 男性298 188为Xga()，占63.1% ； 110为Xga()，占36

10、.9%， 男性：Xga=0.631 Xg=0.369 女性291 260为Xga()，占89.3%； 31为Xga()，占10.7%， 女性： Xg=0.107=0.327 Xga=1-0.327=0.673,(二) 利用X2检验MN血型基因的Hardy-Weinberg平衡 检测了1788人的群体， M型：397人；MN型：861人；N型为530人 求得：M的基因频率为0.4628 N的基因频率为0.5372,X2 = 1.77 df=3-2=1 0.1p 0.2,(三) Xg血型基因频率在男女群体中无差异的X2检验 男性 女性 合计 Xg (a+) Xg (a-) Xg (a+) Xg (

11、a-) 观察值(O) 188 110 260 31 589 期望值1 (C1) 2980.631 2980.369 291(1-0.3692) 2910.3692 188.04 109.96 251.37 =39.62 588.99 期望值2(C2) 2980.673 2980.327 291(1-0.3272) 2910.3272 200.55 97.45 259.86 =31.14 589 (O-C1)2C1 0.00 0.00 0.29 1.87 2.16 (O-C2)2C2 0.79 1.62 0.00 0.00 2.41 期望值1用男性群体的基因频率计算期望人数 期望值2用女性群体的

12、基因频率计算期望人数,观查值与期望值1的误差的2计算值为2.16 p值范围:0.5p0.7； 观查值与期望值2的误差的X2计算值为2.41 p值范围:0.3p0.5 df=(41)(2-1)=3,第二节 影响群体基因频率的因素 群体遗传组成发生变异的原因 : 基因突变 基因间的重组 基因在群体间的交流 一 突变：基因的一种等位形式变成另一种等位形式。,正突变 A a 回复突变,1 基因突变率(mutation rate)：在某一世代，基因的一种等位形式突变成另一种等位形式的概率。一般用每代中每一百万个基因发生的突变数来表示。 u=n10-6 /基因/代,当=1.010-5时,等位基因A的基因频

13、率随世代的变化如下,由于自发突变的频率极低，纯粹由突变而引起的群体基因的改变非常缓慢。,图6-1 等位基因A的基因频率随世代的变化,2 中性突变 (neutral mutation): 基因突变后，对机体无明显的益处和害处。 基因突变 有害的表现效应 选择 二 选择 1 选择(selection)指群体中不同基因型个体的差别生活能力和差别生殖能力。 2 只有选择发生在育龄期前或育龄期之间，才会影响群体的基因频率和基因型频率。,3 适合度与选择系数 1)适合度(fitness)：在一定环境条件下，某基因型个体与其他基因型个体相比能够生存并留下子裔的能力，又称适合值(adaptive value)

14、。 2) 相对生育率：一般将正常的纯合个体的适合度定为1，为生育率正常，其它基因型与之比较的相对值为相对生育率 (relative fertility) 。,侏儒(软骨发育不全) 108人(患者) 生育 27个孩子 457个正常同胞 生育 582个孩子， 侏儒的相对生育率： 相对生育率=(27/108)(582/457)=0.196,3）选择系数 (selective coefficient S) 指在选择作用下适合度降低的程度。 S1f f：适合度 选择对群体遗传结构改变所起的作用称为选择压力(selection pressure)。,4）选择效应：是指选择引起的群体基因频率和基因型频率在大

15、小和方向上的改变。 5）突变压力：在自然界中，存在着突变所构成的突变压力(mutation pressure)。在一个遗传平衡的群体中，选择压力与突变压力基本维持平衡。,4 选择对AD基因的作用 A基因频率的改变： A频率p a频率q aa的适合度为1, 选择对A基因不利 s(0s 1) AA和Aa, AD遗传病危害越严重，遭受的选择也越显著 psp s越大，基因频率改变越快 实际上群体中的有害基因保持相对恒定，与突变和选择的双重作用有关。 一般突变率：u=sp,5 选择对AR基因的作用 a致病基因频率的改变 aa面临选择,而隐性基因大都以杂合状态在群体中维持很多世代，选择对隐性基因的作用是微弱缓慢的，a基因频率的降低很慢 qsq2,隐性基因频率在人群中基本恒定。 可能的原因：A 突变 a 补偿 aa个体。 在一个遗