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1、第九章第九章 群体遗传学及其应用群体遗传学及其应用第九章第九章 群体遗传学及其应用群体遗传学及其应用目录第一节第一节 群体与群体遗传群体与群体遗传第二节第二节 Hardy-WeinbergHardy-Weinberg平衡平衡定律定律第三节第三节 Hardy-WeinbergHardy-Weinberg平衡平衡定律的应用定律的应用目录第一节第一节 群体与群体遗传群体与群体遗传第二节第二节 Hardy-WeinbergHardy-Weinberg平衡平衡 定律定律第三节第三节 Hardy-WeinbergHardy-Weinberg平衡平衡 定律的应用定律的应用第四节第四节 影响影响Hardy-W
2、einbergHardy-Weinberg 平衡定律的因素平衡定律的因素第一节第一节 群体与群体遗传群体与群体遗传一、广义群体与狭义群体（孟德尔群体）一、广义群体与狭义群体（孟德尔群体）基因库基因库(gene pool)(gene pool)一个群体所具有的全部遗传信息，亦即含有在特定位点的一个群体所具有的全部遗传信息，亦即含有在特定位点的全部等位基因。全部等位基因。群体或种群是指在一定空间范围内同时生活着的同种生物群体或种群是指在一定空间范围内同时生活着的同种生物个体的集群。个体的集群。广义群体广义群体是指生活在全球并能相互繁育的个体群，也即某是指生活在全球并能相互繁育的个体群，也即某一物种
3、的所有个体，比如人类约一物种的所有个体，比如人类约6060亿人口。亿人口。狭义群体狭义群体是指生活于某一地区并能相互繁育的个体种群，是指生活于某一地区并能相互繁育的个体种群，也称为孟德尔群体也称为孟德尔群体。二、群体遗传学与遗传流行病学二、群体遗传学与遗传流行病学群体遗传学群体遗传学(population genetics)(population genetics)：研究群体的遗传变化规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。的维持和变化的科学。医学群体遗传学或遗传流行病学医学群体遗传学或遗
4、传流行病学(genetic epidemiology)(genetic epidemiology)：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，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。和治疗遗传病提供重要信息和措施。第二节第二节 Hardy-WeinbergHardy-Weinberg平衡定律平衡定律一、一、Hardy-WeinbergHardy-Weinberg平衡定律的含义平衡定律的含义 在一定的条件下，群体中的基因频率和基因型频在
5、一定的条件下，群体中的基因频率和基因型频率在一代一代繁殖传代中，保持不变。率在一代一代繁殖传代中，保持不变。条件：条件：群体很大群体很大 随机婚配随机婚配 没有自然选择没有自然选择 没有突变没有突变 没有大规模的迁移等没有大规模的迁移等二、二、Hardy-WeinbergHardy-Weinberg平衡定律的证明平衡定律的证明p pA A+q+qa a=1 =1 （p+qp+q）2 2=1 p=1 p2 2+2pq+q+2pq+q2 2=1 =1 如果基因型频率如果基因型频率AA=pAA=p2 2 AaAa=2pq =2pq aaaa=q=q2 2 即遗传平衡即遗传平衡三、复等位基因的遗传平衡
6、式三、复等位基因的遗传平衡式四、四、Hardy-WeinbergHardy-Weinberg平衡定律的通用公式平衡定律的通用公式 杂合度：是指群体在某一基因座位上遗传变异程度的一个杂合度：是指群体在某一基因座位上遗传变异程度的一个测量，由该座位所有杂合子在群体中所占的频率来表示。测量，由该座位所有杂合子在群体中所占的频率来表示。第三节第三节 Hardy-WeinbergHardy-Weinberg平衡定律的应用平衡定律的应用一、估计基因频率与杂合子频率一、估计基因频率与杂合子频率 基因频率、基因型频率基因频率、基因型频率（一）共显性（一）共显性 p pM M=(2n=(2n1 1+n+n2 2
7、)/2N=MM+1/2MN)/2N=MM+1/2MN q qN N=(2n=(2n3 3+n+n2 2)/2N=NN+1/2MN)/2N=NN+1/2MN p+qp+q=1=1（二）显隐性（二）显隐性 AR q=AR q=群体发病率群体发病率 p=1-qp=1-q AA=p AA=p2 2 AaAa=2pq=2pq例：调查发现常染色体隐性遗传病白化病的发病率约为例：调查发现常染色体隐性遗传病白化病的发病率约为1/10000。求隐性致病基因的频率及携带者频率？。求隐性致病基因的频率及携带者频率？q=1/100，p=99/100，2pq=198/10000（三）复等位基因（三）复等位基因（四）（四
8、）X X连锁连锁 XR q=XR q=男性发病率男性发病率 p=1-q Xp=1-q XA AX XA A=p=p2 2 X XA AX Xa a=2pq =2pq X Xa aX Xa a=q=q2 2 XD p=XD p=男性发病率男性发病率 q=1-p Xq=1-p XA AX XA A=p=p2 2 X XA AX Xa a=2pq =2pq X Xa aX Xa a=q=q2 2性性 别别 女女 性性男男 性性基因型基因型XAXAXAXaXaXaXAYXaY基因型频率基因型频率p22pqq2pq例：红绿色盲中（例：红绿色盲中（X连锁隐性遗传），已知男性中的患病连锁隐性遗传），已知男性
9、中的患病率为率为8%，问女性中的患病率为多少，正常女性、携带者，问女性中的患病率为多少，正常女性、携带者女性占多大比例？女性占多大比例？q=0.08 女性患病率：女性患病率：q2=0.0064=0.64%p=1-q=0.92 正常女性：正常女性：p2=0.8464=84.64%携带者女性：携带者女性：2pq=0.1472=14.72%二、遗传假设的检验二、遗传假设的检验PTCPTC尝味尝味 假设为遗传平衡群体的基因型频率期望值：假设为遗传平衡群体的基因型频率期望值：AA=pAA=p2 2 AaAa=2pq =2pq aaaa=q=q2 2 基因型人数期望值与基因型人数观察值比较，卡方检验差异基
10、因型人数期望值与基因型人数观察值比较，卡方检验差异显著性。显著性。三、近亲婚配有害效应的估计三、近亲婚配有害效应的估计 亲缘系数（亲缘系数（coefficient of relationship)：有共同祖先的两有共同祖先的两个个体在某一位点上具有相同等位基因的概率。个个体在某一位点上具有相同等位基因的概率。近婚系数近婚系数(inbreeding coefficient,F)(inbreeding coefficient,F)：近亲婚配使近亲婚配使子女中得到一对纯合或等同基因的概率。子女中得到一对纯合或等同基因的概率。常染色体基因的近婚系数计算：常染色体基因的近婚系数计算：同胞兄妹同胞兄妹 F
11、=4F=4（1/21/2）4 4 表兄妹表兄妹 F=4F=4（1/21/2）6 6 近亲婚配有害效应近亲婚配有害效应:主要增高隐性纯合子患者的频率主要增高隐性纯合子患者的频率 表亲婚配使子女中隐性纯合子频率表亲婚配使子女中隐性纯合子频率q q2 2增高增高pq/16pq/16 隐性遗传病愈是罕见，患儿来自表亲婚配的机率愈大。隐性遗传病愈是罕见，患儿来自表亲婚配的机率愈大。遗传负荷遗传负荷(genetic load)：在一个群体中，由于致死基因或：在一个群体中，由于致死基因或有害基因的存在而使该群体适合度降低的现象。有害基因的存在而使该群体适合度降低的现象。X X染色体基因的近婚系数计算：染色体
12、基因的近婚系数计算：只计算女性的只计算女性的F F值，男值，男女计女计1 1，男男男计男计0 0，女，女男计男计1/21/2，女，女女计女计1/21/2。姨表兄妹姨表兄妹 F=1F=1（1/21/2）3 3+2+2（1/21/2）5 5 舅表兄妹舅表兄妹 0+20+2（1/21/2）4 4 姑表兄妹、堂表兄妹姑表兄妹、堂表兄妹 0+20+20 0四、优生运动不符合四、优生运动不符合Hardy-Weinberg平衡定律平衡定律 第四节第四节 影响影响Hardy-WeinbergHardy-Weinberg平衡定律的因素平衡定律的因素突变突变选择选择遗传漂变遗传漂变迁移迁移选型婚配选型婚配1 12
13、 23 34 45 5一、突变一、突变 Aa(正突变正突变u)aA(回复突变回复突变v)中性突变若中性突变若pu=qv则遗传平衡则遗传平衡 即即q=u/(u+v)p=v/(ut v)二、选择二、选择适合度适合度(fitness):(fitness):一个个体能生存并把他的基因传给下一个个体能生存并把他的基因传给下一代的能力。用在同一环境中不同个体间的相对生育率一代的能力。用在同一环境中不同个体间的相对生育率来衡量。来衡量。选择系数选择系数(selection coefficient):(selection coefficient):在选择的作用下，在选择的作用下，降低的适合度。如侏儒降低的适合
14、度。如侏儒f=0.2f=0.2，S=1-f=0.8S=1-f=0.8。突变压力与选择压力平衡则保持遗传平衡突变压力与选择压力平衡则保持遗传平衡1 1、选择对显性基因的作用、选择对显性基因的作用v=Sp=Sx1/2Hv=Sp=Sx1/2H2 2、选择对隐性基因的作用、选择对隐性基因的作用u=Squ=Sq2 23 3、选择对、选择对x x连锁隐性基因的作用连锁隐性基因的作用u=1/3Squ=1/3Sq杂合子优势杂合子优势三、随机遗传漂变三、随机遗传漂变(genetic drift)随机遗传漂变：随机遗传漂变：在一个小群体中，由于所生育的子女数目在一个小群体中，由于所生育的子女数目少，可导致等位基因的频率产生相当大的随机波动。少，可导致等位基因的频率产生相当大的随机波动。奠基者效应奠基者效应四、迁移四、迁移(migration)迁移压力迁移压力 基因交流基因交流五、选型婚配、近亲婚配五、选型婚配、近亲婚配 T THE HE E ENDND
医学遗传学：第九章 群体遗传学及其应用
