群体遗传学

第八章基因变异的群体行为PopulationGenetics前言第一节群体的遗传平衡第二节影响遗传平衡的因素第三节遗传负荷第四节群体中的平衡多态现象群体遗传学:研究群体的遗传组成和遗传变化规律的科学。即运用数学和统计学方法，研究群体中基因的分布,基因频率和基因型频率的维持和变化的科学。医学群体遗传学(遗传流行病学):群体：指同一个物种生活在某一地区内、能相互交配并产生具有生殖能力后代的个体群，也称为孟德尔式群体(Mendelianpopulation)。种群是生物繁殖的基本单位种群是生物进化的基本单位不同人种基因变异是人类进化的基础,构成了群体中的个体多样性我国不同民族人群判断下列是否属于种群（1）一个池塘中的全部鱼（2）一个池塘中的全部鲤鱼（3）两个池塘内的全部青蛙（4）一片草地上的全部植物（5）一片草地上的成年梅花鹿庙里的一群和尚也属于种群吗？否是否否否第一节群体的遗传平衡有一对等位基因A和a基因A的频率为p基因a的频率为q1pq基因库(genepool)：一个群体具有的全部遗传信息。基因频率(genefrequency)：群体中某一基因占该位点全部等位基因的比率。一、基因频率与基因型频率有一对等位基因A和a基因型AA的频率为D基因型Aa的频率为H基因型aa的频率为R1DHR基因型频率(genotypefrequency)：群体中一组等位基因组成的不同基因型所占的比率。1、调查中国朝鲜族人群1000例，其中TT、Tt、tt基因型的例数分别是480人、420人、100人，求T和t的基因频率分别是多少？2、调查上海市汉族1788人，其中：M型血，397人；N型血，530人；MN型血，861人。求M和N的基因频率分别是多少？从基因型频率直接计算基因频率表型基因型个体数基因型频率基因频率纯合尝味TT4800.48M为pp=TT+1/2×Tt=0.48+0.42/2=0.69杂合尝味Tt4200.42N为qq=tt+1/2×Tt=0.1+0.42/2=0.31味盲tt1000.1总计10001.000p+q=0.69+0.31=1p=（480×2+420）÷（1000×2）=0.69q=（100×2+420）÷（1000×2）=0.31表型基因型个体数基因型频率基因频率MM／M3970.222M为pp=M/M+1/2×M/N=0.222+0.482/2=0.46NN／N5300.296N为qq=N/N+1/2×M/N=0.296+0.482/2=0.54MNM／N8610.482总计17881.000p+q=0.46+0.54=1p=（397×2+861）÷（1788×2）=0.46q=（530×2+861）÷（1788×2）=0.54对于共显性和不完全显性性状基因频率和基因型频率A=AA+1/2Aaa=aa+1/2Aaexercise1．已知人眼的褐色（A）对蓝色（a）是显性。在一个有30000人的人群中，蓝眼的人3600人；褐眼的有26400人，其中纯合体有12000人。那么，在这一个人群中A和a的基因频率分别为A:0.64和0.36B:0.50和0.50C:0.82和0.18（A）2.经调查，某学校的学生中各血型的比率如下：IAIA20%IAi30%IBIB10%IBi20%IAIB10%ii10%计算IB的基因频率。10%+1/2（10%+20%）=25%3.某工厂有男女职工各200人，对他们进行调查时发现，女色盲5人，女性携带15人；男性色盲11人，求XB、Xb的频率。总基因数：200×2＋200＝600XbXb5个XBXb15个XBXB180个XbY11个XBY189个Xb：（5×2＋15＋11）/600=6%XB：（180×2＋15+189）/600=94%4、据调查，某校学生中基因型的比例为XBXB（42.32%）XBXb（7.36%）XbXb（0.32%）XBY（46%）XbY（4%）则该地区XB和Xb的基因频率分别是（）A：6%、8%B：8%、92%C：78%、92%D：92%、8%D二、Hardy-Weinberg定律遗传平衡定律(lawofgeneticequilibrium)DH.HardyW.Weinberg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。如果一个群体达到了这种状态，就是一个遗传平衡的群体。群体很大随机婚配没有突变没有选择没有大规模的个体迁移1、内容：第一代的两个等位基因频率和基因型频率2、一对等位基因的遗传平衡定律的推证Hardy-Weinberg平衡律第二代基因型频率婚配类型AA(p²)Aa(2pq)aa(q²)AA(p²)AA×AA(p4)AA×Aa(2p³q)AA×aa(p²q²)Aa(2pq)Aa×AA(2p³q)Aa×Aa(4p²q²)Aa×aa(2pq³)aa(q²)aa×AA(p²q²)aa×Aa(2pq³)aa×aa(q4)各种婚配的后代基因型分布婚配类型频率后代AAAaaaAA×AAAA×AaAA×aaAa×AaAa×aaaa×aap44p³q2p²q²4p²q²4pq³q4p42p³qp²q²2p³q2p²q²2p²q²2pq³p²q²2pq³q4表中结果显示：AA=p4+2p³q+p²q²=p²(p²+2pq+q²)=p²(p+q)²=p²Aa=2p³q+4p²q²+2pq³=2pq(p²+2pq+q²)=2pq(p+q)²=2pqAa=p²q²+2pq³+q4=q²(p²+2pq+q²)=q²(p+q)²=q²可以看出在这一群体中第一代和第二代的基因型频率是一致的实际上无论经过多少代，基因型频率将保持不变，每种基因型的个体数量随着群体大小而增减，但是相对频率不变，这就是Hardy-Weinberg平衡的推理。3、遗传平衡定律的应用判断一个群体是否达到遗传平衡计算有显隐性之分的等位基因频率假设：一对等位基因A和a，基因A频率为p，a频率为q；则基因型频率必须符合二项式：(p+q)2=p2+2pq+q2=1基因型AA的频率基因型aa的频率基因型Aa的频率如何判断一个群体是否达到遗传平衡？Hardy-Weinberg定律的应用p=1-q00.10.20.30.40.50.60.70.80.9100.10.20.30.40.50.60.70.80.91qGenotypefrequency2q2p2pq例：某群体有1000人,其中AA有600,aa有200人,Aa有200人，试问这个群体是否达到遗传平衡？基因型个体数基因型频率基因频率A／A6000.6A为pp=0.6+0.2/2=0.7A／a2000.2a为qq=0.2+0.2/2=0.3a／a2000.2总计10001.0p+q=0.7+0.3=1根据基因频率再计算基因型频率：AA=P2=0.49Aa=2pq=0.42aa=q2=0.09实际观察值为：AA=0.6Aa=0.2aa=0.2AA：Aa：aa≠p2：2pq：q2遗传不平衡群体在随机杂交条件下：基因频率保持不变A=0.7a=0.3AA=0.49Aa=0.42aa=0.09AA：Aa：aa=p2：2pq：q2结论：一个遗传不平衡群体经一代随机婚配后达到遗传平衡,并且在世代传递中保持不变。精子卵子A(0.70)A(0.30)A(0.70)AA(0.49)Aa(0.21)A(0.30)Aa(0.21)Aa(0.09)下列那个群体符合遗传平衡群体？1、AA0Aa60%aa40%2、AA60%Aa0aa40%3、AA36%Aa48%aa16%4、AA64%Aa20%aa16%exercise在10000人组成的群体中，其中AA有2500人，Aa有5000人，aa有2500人，该群体是。Hardy-Weinberg定律的应用2()faqq()1fApqp=1-q00.10.20.30.40.50.60.70.80.9100.10.20.30.40.50.60.70.80.91qGenotypefrequency2q2p2pqHardy-Weinberg定律的应用当实际值（观察值）和平衡状态下的理论值不一致时22()oeeSignificanceLevel=0.05隐性表型频率（发病率）＝隐性致病基因型频率常染色体隐性遗传病（AR）2qq隐性表型频率=发病率1pq不同遗传方式中等位基因频率的计算☆对于一种罕见的AR遗传病致病基因频率q很低，正常基因频率p≈1：杂合携带者频率=2pq=2q即杂合携带者频率约为致病基因频率的2倍杂合携带者2pq2纯合患者q2q结论:致病基因频率q越低，致病基因在群体中主要以杂合携带者形式存在。==常染色体显性遗传病（AD）2qq正常人的频率1pq精确计算：☆对于一种罕见的AD遗传病致病基因频率p很低，p2可以忽略，因此：2pqp2+2pq假设该AD发病率为H，则：2pq=H∵p很小，q≈1∴p≈H/2结论：罕见的AD，显性致病基因频率大约是群体发病率的一半=1X连锁基因XA(p)Xa(q)YXA(p)XAXA(p2)XAXa(pq)XAY(p)Xa(q)XAXa(pq)XaXa(q2)XaY(q)男性表型频率＝男性基因型频率＝群体基因频率女性纯合子的频率为男性相应表型频率的平方☆对于一种罕见的XD遗传病致病基因频率p很低，正常基因频率q≈1男性患者=致病基因频率=p女性患者=p2+2pq=2p男性患者女性患者结论：女性患病率是男性患病率的2倍=1/2☆对于一种罕见的XR遗传病致病基因频率q很低，男性患者=致病基因频率=q女性患者=致病基因频率的平方=q2男性患者q1女性患者q2q结论：疾病越罕见，q越低，女性患者越罕见==例1调查一群体白化病的发病率（q2）为1/10000，基因A和a及携带者的频率是多少？根据遗传平衡定律：(p+q)2=p2+2pq+q2=1患者aa基因型频率：q2=1/10000致病基因a的频率：q=√1/10000=0.01正常基因A的频率：p=1-q=0.99携带者Aa的频率：2pq=2×0.99×0.01≈0.02提示人群中有2%为白化病致病基因携带者，对于遗传咨询很重要。AR发病风险的估计表兄妹婚配1/50×1/8×1/4=1/1600随机婚配1/50×1/50×1/4=1/10000例2设在群体中某种AR的发病率为10-4，求随机婚配和表兄妹婚配后子代的发病风险？携带者Aa的频率：2pq=2×0.99×0.01≈0.02例3红绿色盲（XR）男性的发病率为7%，问女性携带者的频率和患病者的频率是多少?性别基因型表现型基因型频率发生率男XAY正常p1-q=1-0.07=0.93XaY色盲q0.07女XAXA正常p2(纯合)(0.93)2=0.8649XAXa携带者2pq(杂合)2×0.93×0.07=0.1302XaXa色盲q2(0.07)2=0.0049exercise1、在某一人群中，经调查得知，隐性性状者为16％，问该性状不同类型的基因型频率是多少？（按AA、Aa、aa顺序排列答案）A：0.36、0.48、0.16B：0.48、0.36、0.16C：0.16、0.48、0.36D：0.16、0.36、0.482、红绿色盲（XR）的男性发病率为0.07，试求在遗传平衡群体中女性的（1）携带者的概率？（2）红绿色盲的概率？（A）3、PKU是AR，发病率0.0001，一个人侄子患本病，他担心自己婚后生育患者，问其随机婚配生育患儿的风险？4、大约在70个表型正常的人中有一个白化病基因杂合子，一个表型正常其双亲也正常但有一个白化弟弟的女人，与一个无亲缘的正常男人结婚，问他们生育白化患儿的风险？5、某种AR致病基因频率0.01，某女哥哥是患者，问此女随机婚配或与表兄婚配风险？6、一种AR病，群体发病率是百万分之一，试问：（1）两个没有受累亲属的正常亲本婚配婚后风险？（2）如一亲本正常，且无受累亲属，另一亲本是患者，婚后风险？（3）两亲本均正常且无亲属关系，但其中有一人有患者同胞，婚后风险？7、一