醫(yī)學(xué)遺傳學(xué)課件：群體遺傳學(xué)

1、群體遺傳學(xué)基因頻率與基因型頻率群體與基因庫基因頻率（gene frequency): 某個(gè)基因占群體中等位基因的百分率。基因型頻率（genetype frequency）：某種基因型個(gè)體占人群的百分率?；蝾l率與基因型頻率的關(guān)系： 對(duì)一個(gè)群體的MN血型進(jìn)行調(diào)查，結(jié)果為M型490人，N型為90人，MN型為420人。分別計(jì)算等位基因M和N的基因頻率。遺傳平衡定律 遺傳平衡定律（law of genetic equilibrium）概念： 在一定條件下，群體中的基因頻率和基因型頻率在世代間保持不變。 條件： 群體很大 無選擇 無遷移 無突變 隨機(jī)婚配判斷標(biāo)準(zhǔn)： AA：Aa：aa=p2：2pq：q2例

2、 AA為60人，Aa為20人，aa為20人，問是否為平衡群 體？如果為不平衡群體，需要幾代達(dá)到遺傳平衡？應(yīng)用2檢驗(yàn)判斷遺傳平衡例 MN血型資料與遺傳平衡間好適度的2檢驗(yàn) LMLM LMLN LNLN 合計(jì)實(shí)得數(shù)（O） 397 861 530 1788預(yù)期頻率 np2 2npq nq2 n預(yù)期數(shù)（C） 382.96 889.05 515.99 1788（O-C）2 C 0.51 0.88 0.38 21=1.77 0.1p0.2基因頻率的計(jì)算常染色體隱性遺傳：aa基因型頻率=q2=發(fā)病率常染色體顯性遺傳：AA基因型很少 AA+Aa Aa=2pq=H（發(fā)病率） q 1 p=（1/2）HX連鎖的隱性

3、遺傳：僅有XY為患者 q=發(fā)病率4.復(fù)等位基因基因頻率：ABO血型系統(tǒng) A+B+O+AB=1 IA頻率為p，IB為q， i為r。 （p+q+r）2=p2+q2+r2+2pq+2pr+2qr=1 p2+2pr=A， q2+2qr=B， 2pq=AB， r2=O A+O=p2+2pr+r2=(p+r）2=(1-q）2 q=1- A+O p=1- B+O r=1-p-q= O影響遺傳平衡的因素突變率：基因的一種等位形式突變?yōu)榱硗獾任恍问降母怕?。突變量在世代更替中的積累 為A向等位基因a突變的突變率，p0為0世代的A基因頻率，pt為t世代的A基因頻率。在無其他因素干擾的前提下，基因頻率的變化率為： 對(duì)

4、上式0t世代積分，得到：突變影響遺傳平衡的因素遺傳平衡中基因突變間的關(guān)系 假設(shè) A基因的頻率為p a基因的頻率為q 當(dāng)puqv 當(dāng)puqv 當(dāng)puqv 在遺傳平衡時(shí)，知道突變率，就可以推算基因頻率。例 在遺傳平衡時(shí)，u=2.110-6，v=0.910-6 。問p和q分別為多少。影響遺傳平衡的因素適合度與選擇系數(shù) 適合度（fitness，f）：在同一環(huán)境中某一基因型個(gè)體與其他基因型個(gè)體相比，其對(duì)環(huán)境的適應(yīng)程度。以相對(duì)生育力表示。 選擇系數(shù)（selective coefficient, S）：在選擇的作用下，下降的適合度。S=1-f 例 丹麥的一項(xiàng)群體調(diào)查表明，軟骨發(fā)育不全的侏儒108人，共生育了

5、27個(gè)后代。其正常同胞457人，共生育582個(gè)后代。問該侏儒癥的適合度 f 為多少？選擇影響遺傳平衡的因素選擇與突變的關(guān)系選擇對(duì)顯性致病基因的作用假設(shè) A基因的頻率為p，a基因的頻率為q，選擇系數(shù)為s。 經(jīng)過一代選擇后，A基因頻率下降多少？q2影響遺傳平衡的因素 在選擇和突變達(dá)到平衡時(shí)，群體仍然保持遺傳平衡，即 v=選擇掉的基因頻率=sp。例 丹麥哥本哈根市對(duì)軟骨發(fā)育不全侏儒癥進(jìn)行調(diào)查，結(jié)果發(fā)現(xiàn)10例患者，發(fā)病率為1.06310-4。該病選擇系數(shù)s為0.8。問群體突變率為多少？影響遺傳平衡的因素選擇對(duì)隱性基因的作用假設(shè) A基因的頻率為p，a基因的頻率為q，選擇系數(shù)為s。經(jīng)過一代選擇后，A基因頻

6、率下降多少？影響遺傳平衡的因素在遺傳平衡時(shí)，突變率將彌補(bǔ)選擇掉的基因，即u=q， u=sq2 選擇對(duì)常染色體隱性遺傳病的作用較為漫長?，F(xiàn)假設(shè)s是100%，a的基因頻率q由0.01降到0.005，需要多少代？1代為25年。影響遺傳平衡的因素選擇對(duì)X連鎖基因的作用選擇與平衡多態(tài)性 多態(tài)性（polymorphism）： 一個(gè)群體存在兩種或兩種以上等位基因，其中最低的基因頻率的基因保持一定比率，并不僅靠突變維持?jǐn)?shù)量，這種等位基因的差異稱為多態(tài)性。突變基因由于有選擇優(yōu)勢而保留在群體中，將形成平衡多態(tài)性。在平衡多態(tài)性的群體中，最低的等位基因頻率應(yīng)大于或等于0.01。屠呦呦青蒿素影響遺傳平衡的因素 遺傳漂變

7、（genetic drift） ：由于群體較小和偶然事件而造成基因頻率隨機(jī)波動(dòng)。遺傳漂變影響遺傳平衡的因素Tristan da cunhaWilliam Glass家族1817年 占領(lǐng)小島1855年 103人1856年 傳教士鼓勵(lì)離島1857年 33人1961年 火山爆發(fā)，300人躲避英國，被研究。綠眼基因頻率：0.6 1.0原因：建立者效應(yīng)（founder effect） 群體非常小 瓶頸效應(yīng)（bottleneck effect）影響遺傳平衡的因素1. 迅速混合方式 設(shè)混合群體Z是由比例為m的X群體和（1-m）的Y群體在較短的時(shí)間內(nèi)混合而成。 px、py分別為初始群體X和Y在某基因座位上的某

8、等位基因頻率， 則新混合群體的該基因頻率為： Pz =m Px+（1-m） Py2. 漸進(jìn)混合方式 設(shè)Pt為接受群體在t世代某等位基因的頻率，m為供體群體每代輸入接受群體的比率（貢獻(xiàn)率），p為供體群體該等位基因的頻率。則下一代接受群體的該等位基因的頻率Pt+1為： Pt+1= （1-m） Pt+ m P 遷移影響遺傳平衡的因素近親婚配近婚系數(shù)（inbreeding coefficient）：由于近親婚配，子女獲得同一祖先同一等位基因的概率。影響遺傳平衡的因素平均近婚系數(shù) Mi為某型近婚人數(shù)，N為總婚姻人數(shù)，Ii為某型近婚系數(shù)。 在1000例婚姻群體中，兄妹婚配 1例，舅甥女婚配2例，表兄妹婚配

9、45例，二級(jí)表兄妹婚配18例，二級(jí)半表兄妹婚配6例，三級(jí)表兄妹婚配3例，其他為非近親婚配。 （1*1/4+2*1/8+45*1/16+18*1/64+6*1/128+3*1/256）10000.003315影響遺傳平衡的因素影響遺傳平衡的因素3. 近親婚配的危害例 表親婚配 來自家族中相同的等位基因 （1/16）q 來自群體的相同的等位基因 （1-1/16）q2 總的純合子的概率為 （1/16）q+ （1-1/16）q2 q/16*（1+15q） pq/16+ q2遺傳負(fù)荷 遺傳負(fù)荷（genetic load）：是指在一個(gè)群體中，由于有害基因的存在而使該群體適合度下降的現(xiàn)象。一般以群體中每個(gè)個(gè)

10、體平均攜帶有害致病基因數(shù)量衡量。 遺傳負(fù)荷可以分為 突變負(fù)荷（mutation load）：是指由于基因的致死突變或有害基因突變產(chǎn)生而降低了適合度，給群體帶來的負(fù)荷。 分離負(fù)荷（segregation load）：是指由于雜合子（Aa）和雜合子（Aa）之間的婚配，后代中必將分離而產(chǎn)生一部分適合度降低的純合子（aa），因而導(dǎo)致群體的適合度降低。遺傳負(fù)荷人群遺傳負(fù)荷的估計(jì)大體估算：常染色體隱性遺傳病的發(fā)病率為1/10000 1/1000000，致病基因攜帶者為1/50 /500。常見的常染色體隱性遺傳病有1500種。因此，估計(jì)每個(gè)人攜帶的致病基因數(shù)為15001/50 15001/500，即3 30個(gè)。2. 調(diào)查估算 美國麻塞諸塞州進(jìn)行常染色體隱性遺傳病調(diào)查，發(fā)現(xiàn)14種遺傳病基因的攜帶者為114。 假設(shè)100種發(fā)病率為1/1000000的常染色體隱性遺傳病總攜帶者為200 。以1500種常染色體隱性遺傳病為基數(shù)，每個(gè)人的致病基因數(shù)為31