11群體遺傳學(xué)中醫(yī)

1、群體中的基因群體中的基因population genetics第第10章章 教學(xué)要求教學(xué)要求v掌握：掌握：v遺傳平衡定律及其在基因頻率計(jì)算中的應(yīng)用；遺傳平衡定律及其在基因頻率計(jì)算中的應(yīng)用；v影響遺傳平衡的因素；影響遺傳平衡的因素；v近婚系數(shù)（計(jì)算）；近婚系數(shù)（計(jì)算）；第二節(jié)第二節(jié) 群體中的群體中的遺傳平衡遺傳平衡一、基因頻率和基因型頻率一、基因頻率和基因型頻率 v基因頻率（基因頻率（gene frequencygene frequency）：）：是指群體中某是指群體中某特定等位基因特定等位基因數(shù)量占數(shù)量占該基因座該基因座全部等位基因全部等位基因總總數(shù)的比率。數(shù)的比率。 v設(shè)某一基因座有等位基因

2、設(shè)某一基因座有等位基因a和和a，設(shè)，設(shè)a的基因頻率的基因頻率為為p，a的基因頻率為的基因頻率為qv則：則：p=a/a+a； q=a/a+a p+q=1 例如：例如：50人人100個(gè)基因座位個(gè)基因座位a：30個(gè)個(gè)a：70個(gè)個(gè)p=30%q=70%一、基因頻率和基因型頻率一、基因頻率和基因型頻率 v基因型頻率基因型頻率(genotype frequency)(genotype frequency) : :是指群體中是指群體中某某特定基因型個(gè)體特定基因型個(gè)體占占全部個(gè)體數(shù)全部個(gè)體數(shù)的比率。的比率。v對(duì)于對(duì)于共顯性共顯性和和不完全顯性性狀不完全顯性性狀： 群體中的群體中的基因型頻率基因型頻率可通過(guò)可通過(guò)

3、表型的調(diào)查直接得出表型的調(diào)查直接得出； 群體中的群體中的基因頻率基因頻率可可通過(guò)基因型頻率推算通過(guò)基因型頻率推算。 一、基因頻率和基因型頻率一、基因頻率和基因型頻率 v例：例：在一個(gè)在一個(gè)747人的群體中，發(fā)現(xiàn)人的群體中，發(fā)現(xiàn)m血型者有血型者有233人；人；n血型者有血型者有129人；人；mn血型者有血型者有385人。人。v（1 1） mmmm、nnnn和和mn3mn3種基因型的頻率分別是多少？種基因型的頻率分別是多少？v（2 2） m m基因和基因和n n基因的頻率分別是多少？基因的頻率分別是多少？一、基因頻率和基因型頻率一、基因頻率和基因型頻率 v例：例：在一個(gè)在一個(gè)747人的群體中，發(fā)現(xiàn)

4、人的群體中，發(fā)現(xiàn)m血型者有血型者有233人；人；n血型者有血型者有129人；人；mn血型者有血型者有385人。人。v（1 1） mmmm、nnnn和和mn3mn3種基因型的頻率分別是多少？種基因型的頻率分別是多少？ mm: d=233/747=31.2%mm: d=233/747=31.2% nn: r=129/747=17.3% nn: r=129/747=17.3% mn: h=385/747=51.5% mn: h=385/747=51.5%一、基因頻率和基因型頻率一、基因頻率和基因型頻率 n57025150231202747515074723120747.p43. 02515. 021

5、73. 02747515. 07472173. 0747qm v例：例：在一個(gè)在一個(gè)747人的群體中，發(fā)現(xiàn)人的群體中，發(fā)現(xiàn)m血型者有血型者有233人；人；n血型者有血型者有129人；人；mn血型者有血型者有385人。人。v（1 1） mmmm、nnnn和和mn3mn3種基因型的頻率分別是多少？種基因型的頻率分別是多少？v（2 2） m m基因和基因和n n基因的頻率分別是多少？基因的頻率分別是多少？設(shè)：設(shè)：m基因的頻率為基因的頻率為p，n基因的頻率為基因的頻率為q。 d h h r 一、基因頻率和基因型頻率一、基因頻率和基因型頻率 v通過(guò)群體中的基因型頻率計(jì)算通過(guò)群體中的基因型頻率計(jì)算共顯性遺

6、傳共顯性遺傳和和不完全顯性遺傳不完全顯性遺傳的基因頻率：的基因頻率： hdp21hrq21 其它遺傳方式如何計(jì)算基因頻率？其它遺傳方式如何計(jì)算基因頻率？ 二、遺傳平衡定律及其應(yīng)用二、遺傳平衡定律及其應(yīng)用v（一）遺傳平衡定律（一）遺傳平衡定律（1908年）年）v遺傳平衡定律（遺傳平衡定律（law of genetic equilibrium）或或 hardy-weinberg定律定律 一定條件下，一定條件下，群體中的群體中的基因頻率和基因型頻基因頻率和基因型頻率在世代傳遞中保持不變率在世代傳遞中保持不變。如果一個(gè)群體達(dá)到了。如果一個(gè)群體達(dá)到了這種狀態(tài)，就是一個(gè)遺傳平衡的群體。這種狀態(tài)，就是一個(gè)遺

7、傳平衡的群體。1. 群體很大群體很大2. 隨機(jī)婚配隨機(jī)婚配3. 沒(méi)有自然選擇沒(méi)有自然選擇4. 沒(méi)有突變發(fā)生沒(méi)有突變發(fā)生5. 沒(méi)有大規(guī)模遷移沒(méi)有大規(guī)模遷移hardy-weinberg 定律定律遺傳平衡定律遺傳平衡定律(law of genetic equilibrium)v 遺傳平衡群體中每個(gè)世代遺傳平衡群體中每個(gè)世代基因頻率基因頻率保持不變。保持不變。v 設(shè)有一對(duì)等位基因設(shè)有一對(duì)等位基因a a和和a a，基因，基因a a的頻率為的頻率為p p，基因，基因a a的頻率為的頻率為q q。pq1v 根據(jù)數(shù)學(xué)原理：根據(jù)數(shù)學(xué)原理：（pq）21二項(xiàng)式展開(kāi)：二項(xiàng)式展開(kāi)：p 2 2 p q q 2 1hard

8、y-weinberg 定律定律遺傳平衡定律遺傳平衡定律(law of genetic equilibrium)v 遺傳平衡群體中遺傳平衡群體中每個(gè)世代每個(gè)世代基因頻率基因頻率保持不變。保持不變。pq1v 群體隨機(jī)婚配時(shí)群體隨機(jī)婚配時(shí) (視為兩性配子隨機(jī)結(jié)合視為兩性配子隨機(jī)結(jié)合) ：精子精子f (a)pf (a)q卵卵子子f (a)pp2 (aa)pq (aa)f (a)qpq (aa)q2 (aa)hardy-weinberg 定律定律遺傳平衡定律遺傳平衡定律(law of genetic equilibrium)p22pqq21p2: 基因型基因型aa的頻率的頻率2pq: 基因型基因型aa的

9、頻率的頻率q2: 基因型基因型aa的頻率的頻率v 如果群體中：如果群體中：aa : aa : aa = p2 : 2pq : q2 則該群體達(dá)到了則該群體達(dá)到了遺傳平衡狀態(tài)。遺傳平衡狀態(tài)。hardy-weinberg 定律定律遺傳平衡定律遺傳平衡定律(law of genetic equilibrium)p22pqq21p2: 基因型基因型aa的頻率的頻率2pq: 基因型基因型aa的頻率的頻率q2: 基因型基因型aa的頻率的頻率v 以以d d、h h和和r r分別代表分別代表aaaa、aaaa和和aaaa的基因型頻率，則：的基因型頻率，則： 2pd pqh22qr hardy-weinberg

10、 定律定律遺傳平衡定律遺傳平衡定律(law of genetic equilibrium)v 例：例：一個(gè)一個(gè)10001000人的群體中，純合子人的群體中，純合子aaaa有有600600人，純合人，純合子子aaaa有有200200人，雜合子人，雜合子aaaa有有200200人。該群體是否是一個(gè)人。該群體是否是一個(gè)遺傳平衡的群體？遺傳平衡的群體？v （1）計(jì)算實(shí)際基因型頻率：）計(jì)算實(shí)際基因型頻率：aa：d=600/1000 = 0.6aa：h=200/1000 = 0.2aa：r=200/1000 = 0.2hardy-weinberg 定律定律遺傳平衡定律遺傳平衡定律(law of genet

11、ic equilibrium)v （1）計(jì)算實(shí)際基因型頻率：）計(jì)算實(shí)際基因型頻率： aa: 0.6 aa: 0.2 aa: 0.2v 例：例：一個(gè)一個(gè)10001000人的群體中，純合子人的群體中，純合子aaaa有有600600人，純合人，純合子子aaaa有有200200人，雜合子人，雜合子aaaa有有200200人。該群體是否是一個(gè)人。該群體是否是一個(gè)遺傳平衡的群體？遺傳平衡的群體？v （2）計(jì)算實(shí)際基因頻率：）計(jì)算實(shí)際基因頻率：0.720.20.621hdp0.320.20.221hrq基因基因a的頻率的頻率基因基因a的頻率的頻率hardy-weinberg 定律定律遺傳平衡定律遺傳平衡定律

12、(law of genetic equilibrium)v 例：例：一個(gè)一個(gè)10001000人的群體中，純合子人的群體中，純合子aaaa有有600600人，純合人，純合子子aaaa有有200200人，雜合子人，雜合子aaaa有有200200人。該群體是否是一個(gè)人。該群體是否是一個(gè)遺傳平衡的群體？遺傳平衡的群體？v （3）計(jì)算理論基因型頻率：）計(jì)算理論基因型頻率：aa : aa : aa p 2 : 2pq : q 2 v 基因型頻率（理論）：基因型頻率（理論）： aa= p 2 =0.72=0.49 aa = 2pq= 0.42 aa = q2= 0.32=0.09v 結(jié)論：該群體是遺傳不平衡

13、群體。結(jié)論：該群體是遺傳不平衡群體。v 基因型頻率基因型頻率(實(shí)際）：實(shí)際）： aa: 0.6 aa : 0.2 aa : 0.2hardy-weinberg 定律定律遺傳平衡定律遺傳平衡定律(law of genetic equilibrium)v 例：例：一個(gè)一個(gè)10001000人的群體中，純合子人的群體中，純合子aaaa有有600600人，純合人，純合子子aaaa有有200200人，雜合子人，雜合子aaaa有有200200人。該群體是否是一個(gè)人。該群體是否是一個(gè)遺傳平衡的群體？遺傳平衡的群體？v一個(gè)不平衡的群體只要經(jīng)過(guò)多少世代隨機(jī)一個(gè)不平衡的群體只要經(jīng)過(guò)多少世代隨機(jī)婚配可以達(dá)到遺傳平衡？

14、婚配可以達(dá)到遺傳平衡？hardy-weinberg 定律定律遺傳平衡定律遺傳平衡定律(law of genetic equilibrium)v 不平衡群體隨機(jī)雜交：不平衡群體隨機(jī)雜交：精子精子f (a)0.7f (a)0.3卵卵子子f (a)0.7aa(0.49)aa(0.21)f (a)0.3aa (0.21)aa(0.09)hardy-weinberg 定律定律遺傳平衡定律遺傳平衡定律(law of genetic equilibrium)v 不平衡群體隨機(jī)雜交：不平衡群體隨機(jī)雜交：v 即：即： aa=0.49； aa= 0.42； aa=0.09v 這樣就達(dá)到了遺傳平衡。這樣就達(dá)到了遺傳

15、平衡。v 一個(gè)不平衡的群體只要經(jīng)過(guò)一個(gè)世代隨機(jī)婚配一個(gè)不平衡的群體只要經(jīng)過(guò)一個(gè)世代隨機(jī)婚配就可以達(dá)到遺傳平衡。就可以達(dá)到遺傳平衡。hardyhardyweinbergweinberg定律的要點(diǎn)如下：定律的要點(diǎn)如下：1、在一個(gè)在一個(gè)隨機(jī)交配的大群體隨機(jī)交配的大群體中，如果沒(méi)有其它因中，如果沒(méi)有其它因素的干擾，各世代之間基因頻率和基因型頻率保素的干擾，各世代之間基因頻率和基因型頻率保持不變。持不變。2 2、如果、如果一個(gè)群體的基因頻率和基因型頻率在世代一個(gè)群體的基因頻率和基因型頻率在世代間保持不變，這個(gè)群體就被稱為平衡群體間保持不變，這個(gè)群體就被稱為平衡群體。3 3、在一個(gè)大群體內(nèi)，不論起始基因頻

16、率和基因型、在一個(gè)大群體內(nèi)，不論起始基因頻率和基因型頻率如何，頻率如何，只要經(jīng)過(guò)一代的隨機(jī)交配只要經(jīng)過(guò)一代的隨機(jī)交配，群體就能，群體就能達(dá)到平衡。達(dá)到平衡。二、遺傳平衡定律及其應(yīng)用二、遺傳平衡定律及其應(yīng)用v（二）遺傳平衡定律的應(yīng)用（二）遺傳平衡定律的應(yīng)用v判斷群體是否處于遺傳平衡狀態(tài)；判斷群體是否處于遺傳平衡狀態(tài)；v計(jì)算出各種遺傳方式下的基因頻率和基因型頻計(jì)算出各種遺傳方式下的基因頻率和基因型頻率。率。前提：遺傳平衡群體中前提：遺傳平衡群體中?；蝾l率的計(jì)算基因頻率的計(jì)算v1、常染色體顯性遺傳、常染色體顯性遺傳vaa和和aa是患者，是患者，aa為正常個(gè)體。為正常個(gè)體。v遺傳平衡群體中：遺傳平衡

17、群體中：aa=p2 aa=2pq aa=q2v所以所以群體發(fā)病率群體發(fā)病率是是p2 + 2pq，正常人頻率正常人頻率是是q2。 基因頻率的計(jì)算基因頻率的計(jì)算v1、常染色體顯性遺傳、常染色體顯性遺傳 p2 2pqh 2pq群體發(fā)病率群體發(fā)病率hp21h發(fā)病率發(fā)病率 基因頻率的計(jì)算基因頻率的計(jì)算v2、常染色體隱性遺傳、常染色體隱性遺傳vaa為患者，為患者，aa是攜帶者，是攜帶者，aa是完全正常個(gè)體。是完全正常個(gè)體。v遺傳平衡群體中：遺傳平衡群體中：aa=p2 aa=2pq aa=q2v所以所以群體發(fā)病率群體發(fā)病率是是q2，攜帶者頻率攜帶者頻率為為2pq。 v通過(guò)通過(guò)群體發(fā)病率（群體發(fā)病率（q2 ）

18、就可直接計(jì)算出就可直接計(jì)算出致病基因致病基因頻率（頻率（q） 。v2、常染色體隱性遺傳、常染色體隱性遺傳q q2 p 1 q 2pq 2q發(fā)病率發(fā)病率 q為致病基因頻率為致病基因頻率攜帶者頻率攜帶者頻率v 即攜帶者的頻率即攜帶者的頻率(2pq)約為致病基因頻率的約為致病基因頻率的2倍倍 基因頻率的計(jì)算基因頻率的計(jì)算基因頻率的計(jì)算基因頻率的計(jì)算v2、常染色體隱性遺傳、常染色體隱性遺傳v例：在我國(guó)人群中，白化?。ɡ涸谖覈?guó)人群中，白化?。╝rar）的群體發(fā)病率為）的群體發(fā)病率為1/200001/20000，計(jì)算致病基因和正?；虻念l率以及各種，計(jì)算致病基因和正?；虻念l率以及各種基因型的頻率?；?/p>

19、型的頻率。 ( (設(shè)設(shè)a a為正?；颍瑸檎；?，a a為致病基因）為致病基因）0070200001.q9930007011.qp9860993022.p01400070993022.pq2pq 2q = 20.007 = 0.014aaaaaa基因頻率的計(jì)算基因頻率的計(jì)算v3、x連鎖遺傳病連鎖遺傳病v男、女性的基因頻率和基因型頻率不相同。男、女性的基因頻率和基因型頻率不相同。 v男性是半合子，男性是半合子，男性基因型頻率等于基因頻率男性基因型頻率等于基因頻率，根據(jù)男性的發(fā)病率可直接得出基因頻率。根據(jù)男性的發(fā)病率可直接得出基因頻率。v女性女性x染色體染色體上的基因頻率和基因型頻率的分布上的基

20、因頻率和基因型頻率的分布與常染色體基因一致與常染色體基因一致；基因頻率的計(jì)算基因頻率的計(jì)算v3、x連鎖遺傳病連鎖遺傳病性性 別別女女 性性男男 性性基因型基因型xaxaxaxaxaxaxayxay基因型頻率基因型頻率p22pqq2pq男性男性表型頻率男性基因型頻率致病基因頻率表型頻率男性基因型頻率致病基因頻率女性純合體女性純合體的頻率為的頻率為男性相應(yīng)表型頻率的平方男性相應(yīng)表型頻率的平方xd中，男女發(fā)病比例為中，男女發(fā)病比例為 p / (p2 2pq) 1/2xr中，男女發(fā)病比例為中，男女發(fā)病比例為 q / q2 1/qv 例：我國(guó)某地區(qū)的男性紅綠色盲（例：我國(guó)某地區(qū)的男性紅綠色盲（xrxr）

21、的群體發(fā)病率是）的群體發(fā)病率是7%7%。 （1 1）該地區(qū)紅綠色盲致病基因頻率是多少？）該地區(qū)紅綠色盲致病基因頻率是多少？ （2 2）該地區(qū)女性紅綠色盲的發(fā)病率是多少？女性攜帶者概）該地區(qū)女性紅綠色盲的發(fā)病率是多少？女性攜帶者概率是多少？率是多少？基因頻率的計(jì)算基因頻率的計(jì)算v3、x連鎖遺傳病連鎖遺傳病解答：解答：（1 1）該地區(qū)人群的紅綠色盲基因頻率則為）該地區(qū)人群的紅綠色盲基因頻率則為0.070.07，即，即q=0.07q=0.07（2 2）女性紅綠色盲患者的發(fā)病率：）女性紅綠色盲患者的發(fā)病率： q q2 2=0.07=0.072 2=0.0049=0.0049（0.49%0.49%） 女

22、性攜帶者頻率：女性攜帶者頻率： 2pq=2 2pq=2（1-0.071-0.07）0.07=0.13020.07=0.1302（13%13%）v常染色體顯性遺傳常染色體顯性遺傳hp21v常染色體隱性遺傳常染色體隱性遺傳q q2 發(fā)病率發(fā)病率 2pq 2q攜帶者頻率攜帶者頻率性性 別別女女 性性男男 性性基因型基因型xaxaxaxaxaxaxayxay基因型頻率基因型頻率p22pqq2pqvx連鎖遺傳連鎖遺傳基因頻率的計(jì)算基因頻率的計(jì)算（發(fā)病率）（發(fā)病率） 第三節(jié)第三節(jié) 影響遺傳影響遺傳平衡的因素平衡的因素隨機(jī)遺隨機(jī)遺 傳漂變傳漂變 突變突變 選擇選擇 近親近親 婚配婚配 遷徙遷徙 影響群體遺傳

23、平衡的因素影響群體遺傳平衡的因素三、近親婚配三、近親婚配v近親（近親（close relative）是指在是指在 34 代以內(nèi)代以內(nèi)有有共共同祖先同祖先的個(gè)體間的關(guān)系，他們之間的婚配稱為的個(gè)體間的關(guān)系，他們之間的婚配稱為近近親婚配（親婚配（consanguineous marriage）。）。v近親婚配的危害性可通過(guò)近親婚配的危害性可通過(guò)親緣系數(shù)親緣系數(shù)和和近婚系數(shù)近婚系數(shù)來(lái)來(lái)評(píng)價(jià)。評(píng)價(jià)。v親緣系數(shù)（親緣系數(shù)（coefficient of relationship）：由于：由于繼承的關(guān)系，親屬間具有相同基因的可能性。繼承的關(guān)系，親屬間具有相同基因的可能性。 近婚系數(shù)？近婚系數(shù)？ 三、近親婚配三

24、、近親婚配v（一）近婚系數(shù)（一）近婚系數(shù)v近婚系數(shù)（近婚系數(shù)（ coefficient of inbreeding ，f）：）：是指近親婚配的配偶從共同祖先得到同一基因，是指近親婚配的配偶從共同祖先得到同一基因，又同時(shí)將這一基因傳給他（她）們的子女，使之又同時(shí)將這一基因傳給他（她）們的子女，使之成為純合子的概率。成為純合子的概率。近婚系數(shù)的計(jì)算近婚系數(shù)的計(jì)算我國(guó)常見(jiàn)的幾種近親婚配形式我國(guó)常見(jiàn)的幾種近親婚配形式表親結(jié)婚表親結(jié)婚隔代表親結(jié)婚隔代表親結(jié)婚 隔山表親結(jié)婚隔山表親結(jié)婚 從表親結(jié)婚從表親結(jié)婚 隔山從表親結(jié)婚隔山從表親結(jié)婚 近婚系數(shù)的計(jì)算近婚系數(shù)的計(jì)算v常染色體基因的近婚系數(shù)：以表兄妹為例常

25、染色體基因的近婚系數(shù)：以表兄妹為例b2b1p2p1c2c1a2a2a3a4a1a1a4a4a1a2a3a3ss成為成為a1a1的概率：的概率：(1/2)6=1/64s成為成為a2a2的概率：的概率：(1/2)6=1/64p1的任何的任何1個(gè)基因在個(gè)基因在s中成為純中成為純合子合子( a1a1、a2a2 )的概率：的概率：(1/2)6+ (1/2)6 =2 (1/2)6 = 1/32a11/21/21/21/21/21/2近婚系數(shù)的計(jì)算近婚系數(shù)的計(jì)算v常染色體基因的近婚系數(shù)：以表兄妹為例常染色體基因的近婚系數(shù)：以表兄妹為例b2b1p2p1c2c1a2a2a3a4a1a1a4a4a1a2a3a3s

26、s成為成為a3a3的概率：的概率：(1/2)6=1/64s成為成為a4a4的概率：的概率：(1/2)6=1/64p2的任何的任何1個(gè)基因在個(gè)基因在s中成為純中成為純合子合子(a3a3、a4a4 )的概率：的概率：(1/2)6+ (1/2)6 =2 (1/2)6 = 1/32近婚系數(shù)的計(jì)算近婚系數(shù)的計(jì)算v常染色體基因的近婚系數(shù)：以表兄妹為例常染色體基因的近婚系數(shù)：以表兄妹為例b2b1p2p1c2c1a2a2a3a4a1a1a4a4a1a2a3a3s祖先祖先(p1、p2)的任何的任何1個(gè)基因在個(gè)基因在后代后代s中是中是純合子純合子的概率是：的概率是：2 (1/2)6+2 (1/2)6 =4 (1/

27、2)6 = 1/16即表兄妹結(jié)婚的近婚系數(shù)是：即表兄妹結(jié)婚的近婚系數(shù)是：f =2 2 (1/2)6 = 1/16常染色體基因近婚系數(shù)的公式常染色體基因近婚系數(shù)的公式nf)21(2近婚系數(shù)的計(jì)算近婚系數(shù)的計(jì)算v常染色體基因的近婚系數(shù)：隔山表親結(jié)婚常染色體基因的近婚系數(shù)：隔山表親結(jié)婚b1p1c2c1f =1 2 (1/2)6 = 1/32nf)21(2b2sp3p2近婚系數(shù)的計(jì)算近婚系數(shù)的計(jì)算vx連鎖基因的近婚系數(shù)：連鎖基因的近婚系數(shù)：v x 連鎖的基因連鎖的基因女性有兩條女性有兩條x x染色體，可形成純合子；染色體，可形成純合子；男性只有一條男性只有一條x x染色體，是個(gè)半合子。染色體，是個(gè)半合子。所以，只需計(jì)算生女兒的近婚系數(shù)所以，只需計(jì)算生女兒的近婚系數(shù)f。男性的男性的x x連鎖基因一定傳給連鎖基因一定傳給女兒女兒，傳遞概率為，傳遞概率為 1 1女