第七篇-群体遗传学.ppt

第七章群体遗传学,群体遗传学(populationgenetics)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(Mendelianpopulation)。,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(geneticepidemiology)。,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(genefrequency)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(genepool)。,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(lawofgeneticequilibrium),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(lawofgeneticequilibrium),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,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,p2:基因型AA的频率,2pq:基因型Aa的频率,q2: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,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(IA,IB,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(IA,IB,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(IA,IB,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/(p22pq)1/2,q/q21/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(consanguineousmarriage，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(inbreedingcoefficient)。,群体遗传学,常染色体上基因的近婚系数,近婚系数的计算,F4(1/2)n&F2(1/2)n,4:两个共同祖先(4条染色体),n2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),A1A2,A3A4,A1A1A2A2A3A3A4A4,一级亲属的近婚系数F为F=4（1/2）4=1/4,舅甥女婚配(二级亲属),A1A1A2A2A3A3A4A4,二级亲属的近婚系数F为1/8F=4（1/2）5=1/8,半同胞婚配,A1A2,A3A4,A1A1A2A2,A5A6,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,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,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,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(averageinbreedingcoefficient，a)有重要的意义。,a0.01,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(mutationrate)，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，pqv,f(a)q，突变率为v，qpu,pq,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(selectioncoefficient，S)来表示。S代表在选择的作用下，降低了的适合度，S=1f。,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(randomgeneticsdrift)。,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(migrationpressure)。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(geneflow)。,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(foundereffect)。,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(geneticload)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(mutationload)：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