1、第七章第七章 群体遗传群体遗传群体群体(population):是指生活在某一地区的、能是指生活在某一地区的、能相互杂交的个体群。相互杂交的个体群。群体遗传学群体遗传学(population genetics)是用数学的方法研究群体的是用数学的方法研究群体的遗传结构遗传结构及及其演变规律的学科。其演变规律的学科。群体的基因频率 群体的基因型频率遗传结构遗传结构复习概念基因频率基因频率(gene frequency)指群体中某一基因在其等位基因指群体中某一基因在其等位基因的总数中所占的比例。的总数中所占的比例。A基因频率基因频率p；a基因频率基因频率qp=A+aAq=A+aa复习概念基因型频率（
2、基因型频率（genotypic frequency)指某种基因型个体在群体中所占的比例。指某种基因型个体在群体中所占的比例。表型频率表型频率 某一表型所占的比例。某一表型所占的比例。f(aa表型表型)=aa表型表型/（A表型表型+aa表型）表型）f(AA)=AA/(AA+Aa+aa)基因频率与基因型频率的关系基因频率与基因型频率的关系 讨论群体中等位基因讨论群体中等位基因A和和a。A基因频基因频率为率为p；a基因频率为基因频率为q。(p+q)2=p 2 +2pq +q 2遗传平衡定律的数学表达式遗传平衡定律的数学表达式p+q=1 遗传平衡群体的基因频率与基因遗传平衡群体的基因频率与基因 型频率
3、满足以下表达式：型频率满足以下表达式：(p+q)2=p 2 +2pq +q 2 基因型频率：基因型频率：f(AA)=p2 f(Aa)=2pq f(aa)=q2二、遗传平衡定律的应用二、遗传平衡定律的应用 1卷舌卷舌RR/Rr 平舌平舌rr 西藏藏族西藏藏族平舌平舌16%，卷舌卷舌84%。求基因频率和求基因频率和基因型频率。基因型频率。思路思路由表及里由表及里 群体调查得到表型频率群体调查得到表型频率基因频率基因频率基因型基因型频率频率西藏藏族西藏藏族f(rr)=16%求基因频率和基因型频率求基因频率和基因型频率f(rr)=q2=0.16基因频率基因频率q=0.16=0.4 p=1-q=1-0.
4、4=0.6基因型频率：基因型频率：f(RR)=p2=0.62=0.36 f(Rr)=2pq=20.60.4=0.48 f(rr)=q2=0.16二、遗传平衡定律的应用二、遗传平衡定律的应用 2（二）在遗传咨询中的应用（二）在遗传咨询中的应用遗传风险估计遗传风险估计发病率发病率基因频率基因频率携带者频率携带者频率遗传风险估计遗传风险估计（一）常染色体遗传病的风险评估（一）常染色体遗传病的风险评估例例1：某群体苯丙酮尿：某群体苯丙酮尿症症(AR)发病率为发病率为1/10000。求。求(1)基因频率基因频率,(2)携带者频率携带者频率,(3)后代风险估计后代风险估计 怎样计算基因频率？已知：发病率已
5、知：发病率 f(aa)=1/10000=q21、计算群体中的、计算群体中的A和和a基因频率基因频率p和和q。f(aa)=q2=1/10000q=1/10000=0.01p=1-q=1-0.01=0.99怎样计算携带者频率？（1 1中已求得中已求得p=0.99;q=0.01）2 2、求群体中的杂合子、求群体中的杂合子(携带者携带者)频率。频率。f(Aa)=2pq =2 0.99 0.01 0.02 1/502q 携带者频率远高于发病率，它是遗传病风险评估的重要信息。怎样估计遗传风险？3、如果一个如果一个肯定携带者肯定携带者与家族中无病史者婚与家族中无病史者婚配。计算其后代的发病风险。配。计算其后
6、代的发病风险。2中已求得携带者频率中已求得携带者频率f(Aa)=1/50 如果夫妻都是携带者，后代才会有如果夫妻都是携带者，后代才会有1/4的可能为患者的可能为患者aa。这对夫妻都是携带者的风险为这对夫妻都是携带者的风险为:11/50 后代患病风险后代患病风险 f(aa)=11/50 1/4=1/200答：（详见提纲）（二）（二）X连锁遗传病风险评估连锁遗传病风险评估因为男性是半合子，男性发病率等因为男性是半合子，男性发病率等于致病基因频率。于致病基因频率。XR:q=f(XaY)=男性发病率男性发病率 q2=f(XaXa)=女性发病率女性发病率 携带者频率携带者频率f(XAXa)=2pq XD
7、:p=f(XAY)=男性发病率男性发病率 女性发病率女性发病率=2pq+p2 2p例例2：红绿色盲（：红绿色盲（XR）在英国男性中）在英国男性中发病率为发病率为1/12求携带者频率求携带者频率f(XAXa)q=1/12,p=1-q=11/12 f(XAXa)=2pq=211/121/12 =22/144 =0.15求女性发病率求女性发病率f(XaXa)f(XaXa)=q2=(1/12)2 =1/144=0.007答：携带者频率为答：携带者频率为0.15（女性（女性15%为携带者为携带者)，女性发病率为女性发病率为0.007(0.7%女性患病）。女性患病）。第二节第二节 影响遗传平衡的因素影响遗
8、传平衡的因素非随机婚配非随机婚配突变突变选择选择遗传漂变（小群体）遗传漂变（小群体）基因流基因流（迁移）（迁移）一、非随机婚配一、非随机婚配（一）近婚系数（一）近婚系数近婚系数近婚系数F:近亲婚近亲婚配使子女配使子女得到一对得到一对相同基因相同基因的概率。的概率。亲缘系数亲缘系数r r:有共同祖有共同祖先的两个人，先的两个人，在某一基因在某一基因座上带有相座上带有相同基因的概同基因的概率。率。1/21/21/21/21 1、常染色体遗传的近婚系数、常染色体遗传的近婚系数 思路：思路：一步一半一步一半(1/2)，步步相乘左右汇；步步相乘左右汇；四个基因，四个基因，最终纯合同机会。最终纯合同机会。
9、1/21/21/21/2（1 1）兄妹近婚系数）兄妹近婚系数lS获得获得A1途径途径（4步）步）：P1 B1 S：1/2 1/2 P1 B2 S：1/2 1/2 lS基因型为基因型为A1A1的概率：的概率：=1/2 1/2 1/2 1/2 =1/16=(1/2)(2+2)兄妹近婚系数兄妹近婚系数lS获得获得A2A2、A3A3、A4A4的概的概率各为率各为(1/2)(2+2)lS获得获得A1A1、A2A2、A3A3、A4A4中任何一对中任何一对的概率：的概率：F=4 (1/2)(2+2)1/4常染色体遗传的近婚系数常染色体遗传的近婚系数公式：公式：F=4(1/2)(n1+n2)说明：说明：n1：
10、共同祖先到：共同祖先到丈夫的时代数。丈夫的时代数。n2：共同祖先到：共同祖先到妻子的时代数。妻子的时代数。近婚系数推导练习近婚系数推导练习F=4(1/2)(3+3)=1/16表兄妹近婚系数：表兄妹近婚系数：近婚系数推导练习F=4(1/2)(2+3)=1/8舅甥女近婚系数：舅甥女近婚系数：2、X连锁遗传的近婚系数连锁遗传的近婚系数男传男，概率男传男，概率0，路，路中断中断。男传女，男传女，概率概率1，不，不统计。统计。女下传，女下传，1/2，要乘积。，要乘积。方法方法：1.看路通否；看路通否；2.标男传女；标男传女；3.标女传标女传递；递；4.算总概率。算总概率。111男性为半合子，只计算女性近
11、婚系数。男性为半合子，只计算女性近婚系数。1/21/21/21/2计算舅表兄妹近婚系数计算舅表兄妹近婚系数X1X1概率为概率为0X2X2概率：概率：(1/2)4X3X3概率：概率：(1/2)4获得一对纯合的获得一对纯合的X基因的概率是：基因的概率是：F=(1/2)4+(1/2)4 =1/81111/21/21/21/2某男娶了他舅舅的女儿某男娶了他舅舅的女儿近亲婚配与非近亲婚配对近亲婚配与非近亲婚配对 后代影响的比较（表后代影响的比较（表7-117-11）二、选择二、选择环境因素对特定表型或基因型的作环境因素对特定表型或基因型的作用，使个体的生活力和生育力可能用，使个体的生活力和生育力可能降低
12、。降低。引入两个概念：引入两个概念：适合度适合度选择系数选择系数病例：软骨发育不全症病例：软骨发育不全症适合度适合度(fitness,f)适合度是在一定的环境条件下，某适合度是在一定的环境条件下，某一基因型个体能够生存并将基因传一基因型个体能够生存并将基因传给后代的能力。给后代的能力。大小用大小用相对生育率相对生育率表示。表示。计算相对生育率（适合度，计算相对生育率（适合度，f f）例例6:丹麦一项调查发现：丹麦一项调查发现：108名软骨发育不全性名软骨发育不全性侏儒生育了侏儒生育了27个孩子，这些侏儒的个孩子，这些侏儒的457个正常个正常同胞共生育了同胞共生育了582个孩子。侏儒患者的相对生
13、个孩子。侏儒患者的相对生育率（适合度，育率（适合度，f）则为：）则为：=（27/108）（582/457）=0.20含义：患者生育率只有正常人的含义：患者生育率只有正常人的20%20%，选，选择作用淘汰掉了择作用淘汰掉了 80%80%选择系数选择系数(selection coefficient,s)选择系数：选择作用下，适合度降选择系数：选择作用下，适合度降低的程度。低的程度。s=1-ffs在特定条件下，正常人留下的后代在特定条件下，正常人留下的后代为为1时，患者只能留下时，患者只能留下f(0.20)的后代的后代，而选择作用淘汰掉了而选择作用淘汰掉了 s(0.80)的后代。的后代。fs如何理解
14、如何理解f与与s的关系？的关系？s=1-f选择作用会降低致病基因频率选择作用会降低致病基因频率三、突变三、突变突变是指遗传物质发生的改变。突变是指遗传物质发生的改变。突变率突变率：群体中每代某一基因座位上基：群体中每代某一基因座位上基因突变的频率。（大约为因突变的频率。（大约为10-510-7）如：如：a A，或，或B b突变会使群体中致病基因频率上升。突变会使群体中致病基因频率上升。AAAaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaA突变突变A选择淘汰选择淘汰sp群体平衡时群体平衡时,突变增加的基因等于突变增加的基因等于选择淘汰掉的基因选择淘汰掉的基因AD：=spAR：=sq2 （淘汰的是（淘
15、汰的是aa）XR：=(1/3)sq （淘汰的是（淘汰的是XaY)AAAaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaA突变突变A选择淘汰选择淘汰sp实际工作中的应用实际工作中的应用求出致病基因突变率求出致病基因突变率群体发病率群体发病率基因频率基因频率突变率突变率AD：=spAR：=sq2 XR：=(1/3)sq（一）显性致病基因突变率的计算（一）显性致病基因突变率的计算例例7：在在100000个出生人口中有个出生人口中有12人患同一人患同一种种AD病，其中的两个患儿的父母一方有病，其中的两个患儿的父母一方有同种病同种病,其他其他10个患儿是由于基因个患儿是由于基因新突变新突变所致。求突变率。所致
16、。求突变率。解：解：通过新发病例可知通过新发病例可知 突变率突变率=10/（1000002）=1/20000答：答：每代每每代每20000个配子将发生个配子将发生1个突变个突变例例8：94075婴儿中有婴儿中有10个为某个为某AD病患病患者，求突变率者，求突变率。（该病。（该病s=0.80）解：解：发病率发病率 I=10/94075=1.06310-4 发病率发病率 I=p2+2pq2pq2p p=(1/2)I =sp=0.8 1/2 1.06310-4 =4.2510-5答：每代中致病基因突变率为答：每代中致病基因突变率为4.2510-5（一）显性致病基因突变率的计算（一）显性致病基因突变率
17、的计算（二）（二）ARAR致病基因突变率的计算致病基因突变率的计算例例9：苯丙酮尿症：苯丙酮尿症(AR)的发病率为的发病率为6.0 10-5。求致病基因突变率。（。求致病基因突变率。（s=0.85）解：发病率解：发病率I=6.010 5=q2 突变率突变率=sq2=sI =0.85 6.0 10 5 =5.1 10 5 答：每代中致病基因突变率为答：每代中致病基因突变率为5.1 10 5 （三）（三）XRXR致病基因突变率的计算致病基因突变率的计算例例10：甲型血友病（甲型血友病（XR）男性发病率为）男性发病率为8.0 10-5。求致病基因突变率？。求致病基因突变率？（该病（该病s=0.75）
18、解：已知男性发病率解：已知男性发病率=8.0 10 5=q 突变率突变率u=（1/3）sq =1/3 0.758.010 5 =2.010 5答：每代中致病基因突变率为答：每代中致病基因突变率为2.010 5小结：选择与突变小结：选择与突变适合度适合度f与选择系数与选择系数s的关系：的关系：s=1-f从发病率从发病率基因（型）频率基因（型）频率突变率的计突变率的计算公式：算公式：AD:=sp （发病率（发病率I2p）XD:=sp (男性发病率男性发病率I=p)(女性发病率女性发病率I=2p)AR:=sq2 （发病率（发病率I=q2）XR:=（1/3）sq （男性发病率（男性发病率I=q）四、遗
19、传漂变四、遗传漂变 小的隔离群体中，由于机会所造成的某小的隔离群体中，由于机会所造成的某一等位基因频率的随机增减的现象一等位基因频率的随机增减的现象 。0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 1601.00.90.80.70.60.50.40.30.20.1基因基因A的频率的频率世代数世代数25人人250人人2500人人五、迁移与基因流五、迁移与基因流 一个群体迁入另一群体，并相互婚一个群体迁入另一群体，并相互婚配，新的等位基因的进入，将导致基因配，新的等位基因的进入，将导致基因频率改变。频率改变。这种等位基因跨越种族或地这种等
20、位基因跨越种族或地界的渐近混合称基因流。界的渐近混合称基因流。第三节第三节 遗传负荷遗传负荷遗传负荷遗传负荷:是指一个群体是指一个群体由于有害基因由于有害基因的存在而使其的存在而使其适合度降低的适合度降低的现象。现象。一、突变负荷一、突变负荷:由于基因由于基因的致死或有害基因突变的致死或有害基因突变而降低了适合度所形成而降低了适合度所形成的负荷。的负荷。二、分离负荷二、分离负荷:由于杂合子由于杂合子之间的婚配，因分离产生之间的婚配，因分离产生适合度降低的纯合子，而适合度降低的纯合子，而导致群体导致群体f f下降所形成的负下降所形成的负荷。荷。人类的遗传负荷估计人类的遗传负荷估计 遗传负荷的大小
21、一般以平均每人携遗传负荷的大小一般以平均每人携带有害基因的数量来表示。带有害基因的数量来表示。估计全球平均每人携带估计全球平均每人携带48个致病基因。个致病基因。美国美国人群平均每人携带人群平均每人携带58个致病基因；个致病基因；日本日本人群平均每人携带人群平均每人携带45个致病基因；个致病基因；我国我国缺少实际调查，估计平均每人携带缺少实际调查，估计平均每人携带56个致病基因。个致病基因。第四节 群体中的遗传多态现象例：昆明调查例：昆明调查6000人：人：IA：0.2376IB：0.2077i：0.5547 遗传多态性遗传多态性是指一个群体中存在由遗是指一个群体中存在由遗传决定的两种或两种以上的基因型或变异传决定的两种或两种以上的基因型或变异型，其中频率最低的形式也远远高于依赖型，其中频率最低的形式也远远高于依赖突变所能维持的频率。突变所能维持的频率。造成群体多态现象的原因突变与选择之间的平衡中性突变遗传漂变迁移与混合人类群体遗传多态性的种类人类群体遗传多态性的种类DNA多态性多态性染色体多态性染色体多态性蛋白质多态性蛋白质多态性酶多态性酶多态性抗原多态性抗原多态性
