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1、群体遗传学 （population genetics) 第九章 陈 簇 谭 附 李 扯 循 武 坷 梨 闯 察 寒 研 恶 闹 汀 茬 芒 家 硬 憋 蝶 巧 央 摊 揣 剪 冀 甲 夸 嫡 第 九 章 群 体 遗 传 学 第 九 章 群 体 遗 传 学 案例 一对外表正常的新婚夫妇，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。 1、这对夫妇有可能生出PKU的患儿吗？如果有可能，其风 险与哪些因素有关，如何计算？ 2、PKU致病基因的突变率是多少？
2、3、现在对PKU患者的有效治疗，是否会增加群体中致病基 因的频率？ 肌 瓜 绎 道 虎 劳 瞥 韶 降 铡 圾 糕 球 配 眼 魂 厅 贾 伎 辛 辉 拷 情 零 丑 氧 之 优 弦 誉 既 棉 第 九 章 群 体 遗 传 学 第 九 章 群 体 遗 传 学 内容提要 1、群体的遗传平衡：基因频率与基因型频率、遗传平衡定律及 应用遗传平衡群体的判定、基因频率（常染色体、X连锁 基因）的计算 2、影响群体遗传平衡的因素：突变、选择、遗传漂变、隔离 、迁移、近亲婚配 选择：选择的作用与突变率的计算（AD、AR、XR） 选择压力的变化对遗传平衡的影响 近亲婚配：常染色体、X连锁基因的近婚系数 3、遗
3、传负荷 哇 呜 莹 湖 镭 替 坯 错 李 甥 吓 阎 橱 想 另 彬 叉 泣 榜 小 瑞 妹 蜡 荫 哩 莆 弦 恿 铣 狞 晃 瀑 第 九 章 群 体 遗 传 学 第 九 章 群 体 遗 传 学 群体群体 （population population ）孟德尔式群体）孟德尔式群体 （MendelianMendelian population population ） 指生活在某一地区的、能够相互交配并能产生具有生殖能力后代的个体群。 群体遗传学群体遗传学 （population geneticspopulation genetics）研究群体的遗传结构及其变化规律的 科学，主要是应用数学的
4、思维和方法研究和探讨群体的基因频率、基因型频率及其和 某些因素的关系。 医学群体遗传学医学群体遗传学 （medical population geneticsmedical population genetics） 基因库基因库 （gene poolgene pool）一个群体所具有的全部遗传信息 第一节第一节 群体中的遗传平衡群体中的遗传平衡 一、基因频率和基因型频率一、基因频率和基因型频率 基因频率（基因频率（gene frequencygene frequency）：）： 某一基因的数量某一基因的数量/ /所有等位基因数量所有等位基因数量 （例如）例如） 基因型频率（基因型频率（geno
5、type frequencygenotype frequency）：）： 某一基因型个体数某一基因型个体数/ /总个体数总个体数 （例如）例如） D + H + R = 1 D + H + R = 1 家 妙 常 姑 磅 痒 兜 式 湃 拭 德 逻 税 敛 隋 当 蔽 内 麻 绢 坡 荡 钙 通 伞 秉 查 聋 诧 钓 钎 始 第 九 章 群 体 遗 传 学 第 九 章 群 体 遗 传 学 MN血型共显性遗传，基因定位4q 基因型 表型 个体数 M / M M血型 747 0.312233 M / N MN血型 747 0.515 385 N / N N血型 747 0.173 129 总计
6、747 一对等位基因决定一个表型性状 M基因的频率: p (233 2+385)/(7472) (233/747) +1/2 (385/747) MM + 1/2 MN 0.57 N基因的频率: q 1-0.57 0.43 公式：p =D +1/2H q =R +1/2H 梧 余 苔 验 拆 嘘 构 两 谅 裴 摊 垂 舱 栖 墒 剐 孙 猎 摩 孔 豆 源 州 挽 款 枚 凝 琴 炮 券 拇 篡 第 九 章 群 体 遗 传 学 第 九 章 群 体 遗 传 学 MN血型共显性遗传，基因定位4q 基因型 表型 个体数 M / M M血型 747 0.312233 M / N MN血型 747 0
7、.515 385 N / N N血型 747 0.173 129 总计 747 一对等位基因决定一个表型性状 M基因的频率: p (233 2+385)/(7472) (233/747) +1/2 (385/747) MM + 1/2 MN 0.57 N基因的频率: q 1-0.57 0.43 冉 撑 絮 夏 作 氖 滚 磺 戌 鬼 症 扳 癸 遵 恋 阐 祷 冗 帕 淄 豹 挂 庐 拒 嫉 界 纸 守 黄 迭 芋 砧 第 九 章 群 体 遗 传 学 第 九 章 群 体 遗 传 学 二、遗传平衡定律 （law of genetic equilibrium，1908） Hardy-Weinber
8、g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代代不变。 条件：1、群体很大；2、随机婚配；3、没有突变发生； 4、没有选择；5、无大规模的个体迁移。 遗传平衡公式：假设一对等位基因A和 a，基因A的频率为p， 基因a的频率为q， p q 1，（ p q ）21， p 22pq q 21 在一个遗传平衡的群体里： p 2AA； q 2aa；2pqAa 即 AA：Aa：aa p 2：2pq ：q 2 哉 见 架 彝 捂 务 瓮 公 妹 堑 泳 纂 娶 警 浮 缺 段 肾 哑 结 抉 椎 蓬 许 钉 靡 诲 易 仆 炯 恒 鸿 第 九 章 群 体 遗 传 学 第 九 章 群
9、体 遗 传 学 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60万人，Aa个体20万人，aa个体也有20 万人。 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 群体基因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 地 思 铱 酣 宾 遥 介 浑 刚 装 魔 由 去 韭 堡 擂 堑 躇 狄 逐 稳 媚 语 龟 氛 炽 酞 骇 斯 熟 嘱 炳 第 九 章 群 体 遗 传 学 第 九 章 群 体 遗 传 学 亲本精卵随机结合子一代基
10、因型及其频率 精 子 A p=0.7 a q=0.3 卵 子 AA p2=0.49 Aa pq =0.21 Aa pq =0.21 aa q2 =0.09 A p=0.7 a q=0.3 贸 连 寺 枢 黔 扩 茄 崎 现 肺 咒 瘴 郑 跪 爷 玉 肯 俞 楷 搭 悠 簇 税 帽 条 捌 驮 遍 胡 哆 措 焉 第 九 章 群 体 遗 传 学 第 九 章 群 体 遗 传 学 子一代基因A的频率 p = D +1/2H =0.491/2（0.210.21） =0.7 q =R +1/2H =0.09+1/2（0.210.21） =0.3 赫 泰 沈 窟 侣 钦 攘 响 纽 耳 低 搭 芦 朗
11、质 酞 青 疆 疗 棚 睦 彰 治 恩 读 单 沈 魂 留 裳 馒 耍 第 九 章 群 体 遗 传 学 第 九 章 群 体 遗 传 学 子一代精卵随机结合子二代基因型及其频率 精 子 A p=0.7 a q=0.3 卵 子 AA p2=0.49 Aa pq =0.21 Aa pq =0.21 aa q2 =0.09 A p=0.7 a q=0.3 上 左 稗 井 目 另 喷 饮 窒 慧 歼 裸 吭 陶 危 控 肾 烫 亩 孕 坐 沤 镣 贯 斑 弃 骚 听 焙 磐 针 课 第 九 章 群 体 遗 传 学 第 九 章 群 体 遗 传 学 三、遗传平衡定律的应用 （一）遗传平衡群体的判定 例题：在
12、一个群体中，AA的频率为0.36, Aa的频率为0.48, aa的频率为0.16,判定此群体是否是遗传平衡群体。 A基因频率： p D+1/2H0.36 +0.48/2 0.6 a基因频率： q R+1/2H1-0.6 0.4 根据遗传平衡公式推算理论值: AA的频率 p 20.6 20.36 Aa的频率 2pq 2 0.6 0.40.48 aa的频率 q20.420.16 基因型频率的实际值和平衡状态时的理论值完全一样。 结论：该群体是遗传平衡群体。 震 盾 鼻 落 顷 煽 蛋 忽 迹 弄 律 罩 锋 练 松 瞥 去 矩 假 寿 葛 掘 僚 因 败 恩 够 毖 迂 良 侄 卑 第 九 章 群
13、 体 遗 传 学 第 九 章 群 体 遗 传 学 （二）基因频率的计算 1、AR病基因频率的计算 隐性致病基因纯合体（aa）发病，发病率（ aa基因型频 率）等于q2 。 例题：在我国人群中，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各 种基因型的频率。 aa q2=1/20000 q= 1/20000 =0.007 A p=1-q=1-0.007=0.993 AA p2=0.9932=0.986 Aa 2pq=20.993 0.007 0.014=1/70 因此 p2 ：2pq ：q 20.986 :1/70 :1/20000 20000 : 286 : 1
14、表明AR遗传中,致病基因多以杂合子携带者的方式存在于 一个群体中。 甘 台 朽 肉 均 盂 波 淀 幼 功 很 湛 梆 啼 睹 升 胁 漱 书 部 碧 平 科 另 萝 琅 作 宰 门 产 罪 拧 第 九 章 群 体 遗 传 学 第 九 章 群 体 遗 传 学 2、 AD病基因频率的计算 理论上， AA 和Aa患者，群体发病率p 22pq 实际上，群体中AD病多为杂合子Aa发病。 原因：正常基因a 突变基因A是小概率事件,同样 等位基因位点上同时发生突变形成AA的情况很少。 AA个体病情更加严重，不容易存活。 在AD遗传中发病率就是指杂合子Aa的频率。 设AD病发病率为H，由于致病基因的频率p很
15、小，q接近1， 所以： H 2pq 2p p （1/2）H 例题：丹麦某地区软骨发育不全性侏儒发病率为1/10000，求 基因频率。 致病基因A的频率 p （1/2）H （1/2） 1/10000 0.0005 正常基因a的频率 q 1-p 0.99995 荐 恤 廉 但 啮 彪 齿 遮 吏 河 指 钻 户 煤 太 蒋 赵 巴 钦 拷 眉 莹 摘 鸟 了 农 叁 宝 札 敲 黍 榔 第 九 章 群 体 遗 传 学 第 九 章 群 体 遗 传 学 3、X连锁基因的频率 男性半合子，其基因频率，基因型频率或表型频率相同。 遗传平衡群体中X连锁基因的基因型及其频率 性别 基因型 表现型 基因型频率
16、发病率 男性 XAY 正常 p 0.93 XaY 色盲 q 0.07 女性 XAXA 正常 p 2 (0.93) 20.865 XAXa 正常 2pq 2 0.93 0.07 0.13 XaXa 色盲 q 2 (0.07)20.0049 企 乙 赏 瘪 柠 策 决 颖 戚 压 乒 霹 涅 刨 症 哨 游 魔 裹 更 棱 禽 漳 刷 慈 稀 碑 呀 进 扳 陨 酉 第 九 章 群 体 遗 传 学 第 九 章 群 体 遗 传 学 第二节 影响群体遗传平衡的因素 一、突变及突变间的平衡 （一）突变 突变率（mutation rate） n 10-6/基因/代 （二）突变间的平衡 正向突变（forwa
17、rd mutation） pu A a 回复突变（reverse mutation） qv 若 pu qv 则 A a 若 pu qv 则 A a 忌 萧 宽 肇 琉 洋 缩 赚 褂 挠 篙 奇 纱 途 盅 猖 烯 夹 琼 然 么 浅 见 墒 蒸 屡 月 亨 谣 共 驰 慎 第 九 章 群 体 遗 传 学 第 九 章 群 体 遗 传 学 若 pu qv ，将维持动态遗传平衡。 q u / （ v + u ） 同理： p v / （ v + u ） 在突变存在的情况下，基因频率由等位基因突变率u和v的差 异所决定，群体平衡是由等位基因的双向突变来维持。 中性突变（neutral mutation
18、）无害、无益，选择无作用 例题：人类对苯硫脲（PTC）的尝味能力决定于5q15的等位 基因T和t。我国汉族人群中对PTC失去尝味能力的味盲（t t） 的频率为9%，如果u 0.9 10-6 /代, v 2.1 10-6 /代,该群 体是否处于遗传平衡状态。 q u / （ v + u ） 0.9/(2.1 +0.9) 0.3 橡 池 莆 派 缘 病 材 玲 腔 喀 侧 彩 修 稍 粕 否 妻 捞 婴 宜 劲 勉 还 任 日 褥 怪 椰 宪 削 瑶 椅 第 九 章 群 体 遗 传 学 第 九 章 群 体 遗 传 学 二、选择及选择与突变间的平衡 （一）选择（selection）是指由于基因型的差
19、别而导致生存能力和生 育能力的差别。 1、适合度（fitness，f）是指一定环境条件下，某种基因型个体能够 生存并能将其基因传给后代的能力。 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， 求软骨发育不全性侏儒的适合度 f 。 f （27/108）/（582/457） 0.2 2、选择系数（selection coefficient，S）指在选择的作用下降低了的 适合度。 S 1 - f 贝 燎 做 嫌 励 踏 访 对 卑 闸 信 叁 匣 烁 胡 让 二 栓 殉 霓
20、围 烤 翌 杖 枚 余 柴 瘦 鞘 肉 辉 惶 第 九 章 群 体 遗 传 学 第 九 章 群 体 遗 传 学 （二）选择与突变间的平衡 选择压力 群体 突变压力 （selection pressure） 遗传结构 （mutation pressure） 1、选择对常染色体显性基因的作用 AA， Aa 选择只对表现出致病基因有害性状的个体起作用。 设每一代被淘汰的基因为 p p S p 发病率 H， 则 H2pq p（1/2 ）H p （1/2 ）S H S 1 时， p p ，f 0 ，A基因一代后全部消失。 0 S 0.01时,危害严重。 冈 医 猜 距 寥 皆 慎 勋 衍 墓 疲 斜 痹
21、 以 袒 尼 瘦 霄 蘑 晦 痘 铣 运 蔑 霍 氰 婪 什 袜 貉 庙 职 第 九 章 群 体 遗 传 学 第 九 章 群 体 遗 传 学 第三节 遗传负荷 遗传负荷（genetic load） 有害基因的数量。指在一个群体中由于致死或 有害基因的存在而使群体适合度降低的现象，一般用群体中平均每个个体 携带的有害基因的数量来表示。 一、遗传负荷的来源 （一）突变负荷（mutation load）指基因突变产生有害或致死基因，使群体 适合度下降而给群体带来的负荷。 AD， 显性半致死突变（semilethal mutation） AR，Aa传递多代；aa选择不利 （二）分离负荷（segrega
22、tion load）指适合度较高的杂合子由于基因分离而 产生适合度较低的显性纯合子(AA)与隐性纯合子(aa)，从而降低群体适合 度的现象。 AA Aa Aa aa 二、遗传负荷的估计 （一）携带者理论数据估计法 （二）抽样调查和理论抽样估计法 （三）一级亲属婚配后代发病调查估计法 赞 印 跌 穷 今 澈 冠 鹤 玻 猴 绥 喝 字 佛 伍 睹 桔 还 仆 肆 昏 勒 杜 斋 类 撂 奴 茂 克 庇 顽 沧 第 九 章 群 体 遗 传 学 第 九 章 群 体 遗 传 学 谢 谢 宋朝霞 副教授 医学遗传学教研室 2009-8 虽 折 肌 柏 谨 坯 戒 贺 失 璃 解 械 诞 蝇 涟 仍 损 疑 量 锨 蜀 帝 圃 羞 飞 余 件 哈 藻 帽 呆 蛋 第 九 章 群 体 遗 传 学 第 九 章 群 体 遗 传 学