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1、1,群体遗传学 （Population genetics),第八章,2,一对新婚夫妇，新郎是上海人，新娘是美国马萨诸塞州人。他们看到邻居家一对非近亲结婚的健康夫妇生了个苯丙酮尿症（PKU）患儿，很担忧将来自己的孩子也患此病，因此前来进行遗传咨询。 问题：这对夫妇可能生出PKU的患儿吗？风险多大？,基因频率和基因型频率,1.致病基因在人群中有多少？ 2.患者的基因型所占比例？,3,【基础知识】,等位基因（allele） ：控制着某一特定性状的一对基因（父源和母源），位于同源染色体相同位置。,等位基因遗传后代的 分离和自由组合定律,等位基因: A、a,配子 A a A AA Aa a aA aa,
2、A,a,4,一、基因频率和基因型频率 基因，等位基因。 基因频率（gene frequency）：某个基因的比例。 某个群体：在所有等位基因中，某个基因所占的比。,第一节 群体的遗传平衡,如：群体中有等位基因AA,Aa,aa型, 求基因A所占 的比例-基因A的频率。,5,MN血型,共显性，求基因M和N的频率？ 基因型 表型 个体数 M / M M血型 233 M / N MN血型 385 N / N N血型 129 总计 747 M基因的频率（p）: p (233 2+385)/(7472) 0.57 N基因的频率(q): q 1-0.57 0.43,6,基因型频率（genotype freq
3、uency）： 一个群体中，带有某一种基因型个体数占总个体数（各种基因型之和）的比例。,基因型（genotype ） ： 等位基因的组合类型（控制某一特定性状）， 如AA、Aa、aa。,基因型 = 基因A（父）+ 基因a（母）,7,求NN基因型的频率？ 基因型 表型 个体数 M / M M血型 233 M / N MN血型 385 N / N N血型 129 总计 747 NN基因型频率(R): R129/747 0.173,8,二、遗传平衡定律 Hardy-Weinberg定律：在一定条件下，群体中的基因频率和基因型频率在世代传递中保持不变。 一定条件： 1、群体很大； 2、随机婚配； 3、
4、没有突变发生； 4、没有某种形式的自然选择； 5、无大规模的个体迁移。,9,一个群体中： 等位基因A，a， A的频率为p，a的频率为q。 则： p q 100%=1 ， （ p q ）21 （ p q ）2= p 22pq q 2,基因型频率 AA Aa aa,遗传平衡公式数学推导,10,理想群体男女基因频率一致 (?)，则第二代基因型,0.7 0. 3,0.7 0.3,0.49,0.09,0.21,11,（ p q ）（ p q ）= （ p q ）2 = p 22pq q 2,AA= p 2 ； aa=q 2 ；Aa =2pq 所以，第二代群体中各个基因型的比例为 AA：Aa：aa p 2
5、：2pq ：q 2,第二代基因频率的计算： p=AA+Aa/2=p2+pq=p(p+q)=pX1=p,基因频率不变,在理想状态下，个体的基因会正常传递，不会丢失或扩大。,12,Hardy-Weinberg定律： 在理想的群体中，各基因频率、基因型频率在传代中不变。 （ p q ）2=p 22pq q 2 二元一次方程,13,fAA、fAa和faa分别代表三种基因型个体的数量 fAAfAafaaN； D、H和R分别代表三种 基因型频率,基因型频率和基因频率换算关系,14,基因频率和基因型频率的换算关系,p:A频率；q:a频率,15,假设有一个100万人口的群体，某一对等位基因A和a，AA个体有6
6、0万人，Aa个体20万人，aa个体也有20万人。 计算基因型AA、Aa和aa的频率： D =60/100=0.6 H =20/100=0.2 R =20/100=0.2 计算该群体中基因A和a的基因频率： p =D +1/2H =0.6+0.2/2=0.7 q =R +1/2H =0.2+0.2/2=0.3,例题：,16,复等位基因的遗传平衡公式,基因频率,A1 A2 A3,17,(p+q+r)2=p2+q2+r2+2pr+2pq+2qr=1,A型= p2 + 2pr，B型= q2+2qr，AB型=2pq，O型= r2,ABO血型,18,A基因的频率为p，a基因的频率为q。 （ p q ）2=
7、 p 2 2pq q 2,基因型频率 AA Aa aa,知识点回顾,19,二、遗传平衡定律的应用,1、遗传平衡群体的判定,（ p q ）2= p 2 2pq q 2,20,基因型 表型 个体数 M / M M血型 397 M / N MN血型 861 N / N N血型 530 总计 1788 M基因频率: p MM + 1/2 MN =(397/1788) +1/2 (861/1788) 0.4682 N基因的频率: q 1-0.57 0.5372,公式：p =D +1/2H q =R +1/2H,（ p q ）2= p 2 2pq q 2 ? X2 实际情况 AA Aa aa,21,X2检
8、验群体中实际观察数与平衡期望数值的差异,查表，自由度=n-1,p0.1,（p 0.468， q 0.537 ）,22,2、用于AR病基因频率的计算 我国人群中白化病（AR）的群体发病率1/20000，求致病基因和正常基因的频率以及基因型频率。 aa基因型 q2=1/20000 a基因频率 q= 1/20000 =0.007 A基因频率 p=1-q=1-0.007=0.993 AA基因型 p2=0.9932=0.986 Aa基因型 2pq=20.993 0.007 0.014=1/70,AA= p 2 ； aa=q 2 ；Aa =2pq,AR致病基因以杂合子携带者方式存在于群体中。,AR发病率=
9、aa=q2,23,AD患者的基因型是什么？ 患者为AA、Aa型： 发病率=AA+Aap 22pq 实际上，群体中AD病多为杂合子Aa发病。 p很小，可忽略p2 ，发病率 2pq, p+q=1, q 1, 发病率2p p （1/2） 发病率 丹麦某地区软骨发育不全性侏儒发病率为1/10000，求 致病基因及正常基因频率。 致病基因频率 p（1/2）1/100000.00005 正常基因a的频率 q1-p 0.99995,3、AD病基因频率的计算,AD发病率2pq, p很小，q1 所以,24,4、X染色体连锁基因的频率计算 男性只有1条X染色体，其基因频率于女性是否相同？ 红绿色盲，XR，男性发病
10、率为7%。计算女性发病率？ 性别 基因型 表现型 基因频率 发病率 男性 XaY 色盲 q 0.07 XAY 正常 p 0.93 女性 XaXa 色盲 q 2 (0.07)20.0049=0.49% XAXa 携带者 2pq 2 0.93 0.07 0.13=13%,携带者比例很大,25,第二节 影响群体遗传平衡的因素 一、突变 某一个等位基因发生突变，变成新的等位基因形式。 A A - A a 正向突变 pu A a 回复突变 qv 突变率: n 10-6/基因/代，可遗传,26,？,27,二、选择 -致病基因的淘汰 基因型不同的生物体生存和传代能力。 （一）适合度（fitness） 某一基
11、因型生存、留下后代的能力。 相对生育率（relative fertility） 例题：有人在丹麦进行调查，108名软骨发育不全性侏儒共生育了27个孩子，这些患者457个正常同胞共生育了582个孩子，则软骨发育不全性侏儒的适合度。 f（27/108）/（582/457） 0.,28,29,30,选择系数（selection coefficient，S） 指某一个基因型不利于生存、传代的程度。 基因淘汰率。 S 1 f,31,（二）群体基因突变率的计算,1.AD 致病基因A 群体自然突变率,（ p q ）2= p 22pq q 2 AA Aa aa,发病率 H=2pq ，H=2p, p=1/2*H
12、,32,p =1/2*H,选择作用可以淘汰基因 -患者后代减少或没有后代,s = 1 - f,每代淘汰的基因 ： p= s X p,33,f 0， S 1 时， p （1/2）H=p ， A基因一代后全部消失,在遗传平衡体系内，基因、基因型频率不变，AA, p 不变。p为什么不变？,p v (A基因突变率),p （1/2 ）S H,v = （1/2 ）S H,p= s X p,34,在丹麦的某医院中，几年来所生94075名婴儿中有10 个是软骨发育不全性侏儒患者(AD).本病的适合度 f0.2,求软骨发育不全性侏儒基因的突变率? S 1-f1-0.2 0.8 H 10/94075 0.0001
13、063 v （1/2 ）S H 0.5 0.8 0.0001063 42.5 10-6/代,v = （1/2 ）S H,35,2.AR疾病基因突变率,发病率 = aa基因型频率R = q2,每代基因淘汰率 q Sq2 = u（突变率）,（ p q ）2= p 22pq q 2 AA Aa aa,36,苯丙酮尿症(AR)在我国人群中的发病率为1/16500，本病的适合度为0.3,求苯丙酮尿症致病基因的突变率。 S 1-f 1-0.3 0.7 q2 1/165000.00006 u Sq2 0.7 0.00006 42 10-6/代,u = Sq2,37,（四）选择对X连锁隐性基因的作用 男 女
14、XAY、 XaY； XAXA, XAXa , XaXa 发病率= XaY + XaXa XaY= q 男性 XaY，一个X染色体，占群体的1/3。 v=(1/3)sq,38,v=(1/3)sp 例题：甲型血友病在男性中的发病率为0.00008,适合度为0.29,求甲型血友病的基因突变率。 S 1-w1-0.29 0.71 v（1/3）Sq （1/3） 0.71 0.00008 19 10-6/代,39,案 例,一对新婚夫妇，新郎是上海人，新娘是美国马萨诸塞州人，双方均无遗传病家族史，他们看到邻居家一对非近亲结婚的健康夫妇生了个苯丙酮尿症（PKU）患儿，很担忧将来自己的孩子也遭此厄运，因此前来进行遗传咨询。,查遗传学资料：上海人PKU发病率为1/16500，美国马萨诸塞州人PKU发病率为1/15000 。,1、如何计算这对夫妇生出PKU的患儿的概率？ 2、PKU致病基因的突变率是多少？,40,父母双方
