七篇群体遗传学.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第七章 群体遗传学,群体遗传学,(population genetics),是研究群体的遗传变化规律的学科，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。,群体遗传学,群体遗传学,群体遗传学,群体遗传学,群体,(population),或称,种群,，是物种的基本结构单位，指生活在一定地区内的同一物种，彼此能随机杂交的个体群。这样的群体也称为,孟德尔式群体,(Mendelian population),。,医学中研究群体遗传是要探讨遗传病的发病频率、遗传方式及其基因频率和变化规律，从而了解遗传病在群体中发生和散布的规律，为预防、监测和治疗遗传病提供重要信息和措施，又称,遗传流行病学,(genetic epidemiology),。,群体遗传学,群体遗传学,第一节 基因频率和基因型频率,群体遗传学,基因频率,(gene frequency),是指群体中某一基因占该基因座位上全部等位基因的比率。基因频率反映该基因在群体中的相对数量。,任何一个基因座上的全部等位基因频率之和等于,1,。一个群体中所有个体所具有的全部基因称为,基因库,(gene pool),。,基因频率和基因型频率,群体遗传学,一个地区调查,7470,人，结果,M,血型,2330,人，占,31.2%,；,N,血型,1290,人，占,17.3%,；,MN,血型,3850,人，占,51.5%,。,基因频率和基因型频率,群体遗传学,MN,血型,(4q28.2-q31.1),第二节 遗传平衡定律及其应用,群体遗传学,在一定条件下，群体中的基因频率和基因型频率在世代的繁殖传递中保持不变。,Hardy-Weinberg,定律,群体遗传学,遗传平衡定律,(law of genetic equilibrium),群体很大,随机婚配,没有突变发生,没有自然选择,没有大规模的移居,Hardy-Weinberg,定律,遗传平衡定律,(law of genetic equilibrium),DH.Hardy,W.Weinberg,群体遗传学,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,q,基因型频率,按下列分布展开,精子,f(,A,),p,f(,a,),q,卵,子,f(,A,),p,p,2,pq,f(,a,),q,pq,q,2,Hardy-Weinberg,定律,群体遗传学,Hardy-Weinberg,定律,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,q,p,2,:,基因型,AA,的频率,2,pq,:,基因型,Aa,的频率,q,2,:,基因型,aa,的频率,子一代基因型组成,群体遗传学,Hardy-Weinberg,定律,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,q,子一代基因频率,在一个,10000,人的群体中，纯合子,AA,有,6000,人，纯合子,aa,有,2000,人，杂合子,Aa,有,2000,人，这样的群体是一个遗传平衡群体吗？,群体遗传学,遗传平衡定律的应用,在一个,10000,人的群体中，纯合子,AA,有,6000,人，纯合子,aa,有,2000,人，杂合子,Aa,有,2000,人，这样的群体是一个遗传平衡群体吗？,群体遗传学,遗传平衡定律的应用,精子,f,(A),0.7,f,(a),0.3,卵,子,f,(A),0.7,0.49,0.21,f,(,a,),0.3,0.21,0.09,群体遗传学,常染色体隐性遗传病的致病基因计算,遗传平衡定律的应用,在一个地区中的调查发现白化病的发病率约为,1/20000,。,群体遗传学,常染色体显性遗传病的致病基因计算,遗传平衡定律的应用,致病基因（,A,）频率大约是,群体发病率,（杂合子,Aa,患者频率）的,1/2,。,群体遗传学,常染色体显性遗传病的致病基因计算,遗传平衡定律的应用,复等位基因,(,I,A,I,B,i,),群体遗传学,常染色体显性遗传病的致病基因计算,遗传平衡定律的应用,复等位基因,(,I,A,I,B,i,),血 型,A,B,O,AB,基因型,I,A,I,A,I,A,i,I,B,I,B,I,B,i,ii,I,A,I,B,基因型频率,p,2,2prq,2,2qr,r,2,2pq,群体遗传学,常染色体显性遗传病的致病基因计算,遗传平衡定律的应用,复等位基因,(,I,A,I,B,i,),群体遗传学,X,连锁致病基因计算,遗传平衡定律的应用,男性表型频率男性基因型频率群体基因频率,XD,中，男女发病比例为,XR,中，男女发病比例为,p,/(,p,2,2pq,),1/2,q,/,q,2,1/,q,第三节 近婚系数,群体遗传学,群体遗传学,近亲婚配,近亲婚配与近婚系数,近亲,是指互相之间有共同祖先的人们，如果他们之间通婚则称为,近亲婚配,(consanguineous marriage,，,inbreeding),。,近婚系数,由于近亲婚配，子女在等位基因座上得到一对相同基因的概率，称为,近婚系数,(inbreeding coefficient),。,群体遗传学,常染色体上基因的近婚系数,近婚系数的计算,F,4 (1/2),n,&,F,2 (1/2),n,4:,两个共同祖先,(4,条染色体,),n,2,世代数,2:,一个共同祖先,(2,条染色体,),n:,传递步骤,n,世代数,1,世代数,2,兄妹婚配,(,一级亲属,),S,A,1,A,2,A,3,A,4,A,1,A,1,A,2,A,2,A,3,A,3,A,4,A,4,一级亲属的近婚系数,F,为,F=4,（,1/2,）,4=1/4,舅甥女婚配,(,二级亲属,),A,1,A,1,A,2A,2,A,3,A,3,A,4,A,4,S,A,1,A,2,A,3,A,4,二级亲属的近婚系数,F,为,1/8,F=4,（,1/2,）,5=1/8,THANK YOU,SUCCESS,2025/1/15 周三,27,可编辑,S,半同胞婚配,A,1,A,2,A,3,A,4,A,1,A,1,A,2,A,2,A,5,A,6,半同胞的近婚系数,F,为,1/8,群体遗传学,X,连锁基因的近婚系数,近婚系数的计算,女性有两条,X,染色体，可形成纯合子；,男性只有一条,X,染色体，是个半合子。,所以，只需计算女性的近婚系数,F,。,由于交叉遗传：,男性的,X,连锁基因一定传给女儿，传递概率为,1,男性的,X,连锁基因不会传给儿子，传递概率为,0,群体遗传学,X,连锁基因的近婚系数,姨表兄妹,近婚系数的计算,X,1,Y,X,2,X,3,X,1,X,1,X,2,X,2,X,3,X,3,S,F=(1/2),3,+2(1/2),5,=3/16,群体遗传学,X,连锁基因的近婚系数,舅表兄妹,近婚系数的计算,F=2(1/2),4,=1/8,X,1,Y,X,2,X,3,X,1,X,1,X,2,X,2,X,3,X,3,S,X,1,Y,X,2,X,3,X,1,X,1,X,2,X,2,X,3,X,3,S,群体遗传学,X,连锁基因的近婚系数,姑表兄妹,近婚系数的计算,F=0,群体遗传学,X,连锁基因的近婚系数,堂兄妹,近婚系数的计算,F=0,X,1,Y,X,2,X,3,X,1,X,1,X,2,X,2,X,3,X,3,S,群体遗传学,X,连锁基因的近婚系数,堂兄妹,平均近婚系数,评估近亲婚配对群体的危害时，,平均近婚系数,(average inbreeding coefficient,，,a,),有重要的意义。,a,0.01,第四节 影响遗传平衡的因素,群体遗传学,突变,选择,随机遗传漂变,隔离,遗传平衡,迁移,近亲婚配,群体遗传学,突变,突变与选择对遗传平衡的影响,突变在自然界中普遍存在，突变会涉及到每种遗传性状，每个基因都有一定的,突变率,(mutation rate),，突变率一般用每代每一百万个生殖细胞中发生突变的次数来表示，即,n10,-6,/,代。,群体遗传学,突变,突变与选择对遗传平衡的影响,一对等位基因,A,和,a,f(,A,),p,，突变率为,u,，,p,q,v,f(,a,),q,，突变率为,v,，,q,p,u,p,q,群体遗传学,选择,突变与选择对遗传平衡的影响,选择的作用在于增加或减少个体的,适合度,(fitness,，,f),。,适合度,是指在一定环境下，某一基因型的个体能生存并生育后代的相对能力，一般用在同一环境中不同个体间的相对生育率来衡量。,群体遗传学,选择,突变与选择对遗传平衡的影响,选择的作用在于某一基因型在群体中不利于生存的程度，也就是被淘汰的个体数量，用,选择系数,(selection coefficient,，,S),来表示。,S,代表在选择的作用下，降低了的适合度，,S=1,f,。,群体遗传学,选择,突变与选择对遗传平衡的影响,常染色体显性基因突变率的计算,常染色体隐性基因突变率的计算,X,连锁隐性基因突变率的计算,群体遗传学,小群体中的随机遗传漂变,在一个小的隔离群体中，由于所生子女的数目较少，可导致基因频率随机增减的现象，称为,随机遗传漂变,(random genetics drift),。,0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150,1.0,0.9,0.8,0.7,0.6,0.5,0.4,0.3,0.2,0.1,世 代 数,25,人,基因,A,的频率,2500,人,250,人,随机遗传漂变,群体遗传学,迁移,迁移,(migration),，尤其是大规模的迁移，可以形成,迁移压力,(migration pressure),。在某个基因座上，不同种族和不同民族之间的基因频率可能存在较大差异。当群体大规模迁移时，一般会引起接受移民的群体基因频率发生改变。迁移压力的增加可使某些基因从一个群体有效地散布到另一个群体，形成,基因流,(gene flow),。,群体遗传学,隔离,由于地理、宗教、政治等因素，可能从大群体中分离出一个小群体，小群体与其它人群间无基因交流，形成了隔离群体。由于某种原因，隔离群体中某个基因频率可能比大群体的频率高，使得杂合子的比例下降，纯合子的比例增加，产生类似近亲婚配的遗传效应。,群体遗传学,隔离,在小的隔离群体中，经过若干代的近亲婚配，可以看到由少数几个祖先携带的某一突变基因，形成了高频率，这称为,建立者效应,(founder effect),。,第五节 遗传负荷,群体遗传学,群体遗传学,遗传负荷,遗传负荷,(genetic load),是指在一个群体之中，由于有害基因的存在而使群体适合度降低的现象。它包括,显性致死突变,与,隐性致死突变,。致死基因的产生是由突变发生的，是可以引起个体死亡的突变基因。,群体遗传学,遗传负荷,1,、突变负荷,(mutation load),：是指由于突变率增高而使群体平均适合度降低，它是由群体中有害的等位基因积累产生的结果。,群体遗传学,遗传负荷,2,、分离负荷,(segregation load),：是指有利的杂合子由于基因的分离而产生不利的纯合子，从而降低群体的平均适合度，造成遗传负荷增高。,3,、近亲婚配所造成的遗传负荷比随机婚配群体的遗传负荷要大。,4,、环境污染对遗传负荷的影响：,（,1,）电离辐射,直接破坏,DNA,分子结构或染色体结构改变,（,2,）化学诱变剂,5,、遗传负荷的估计,一个人群遗传负荷的大小，一般以平均每个人携带有害基因的数量表示。,THANK YOU,SUCCESS,2025/1/15 周三,52,可编辑,