醫(yī)學遺傳學群體遺傳學

醫(yī)學遺傳學群體遺傳學醫(yī)學遺傳學群體遺傳學1/42群體：指一個物種生活在某一地域內(nèi)、能相互雜交個體群，也稱為孟德爾式群體(Mendelianpopulation)。第一節(jié)基本概念基因庫：一個群體所含有全部遺傳信息稱為基因庫(genepool)。醫(yī)學遺傳學群體遺傳學2/42基因頻率(genefrequency)：指群體中某特定等位基因數(shù)量占該基因座全部等位基因總數(shù)比率。任何基因座位上全部基因頻率總和等于1。基因型頻率(genotypefrequency)：指群體中某特定基因型個體占全部個體數(shù)比率。任何群體各個基因型頻率總和等于1。第二節(jié)群體中遺傳平衡醫(yī)學遺傳學群體遺傳學3/42對于共顯性和不完全顯性性狀有一對等位基因A

和a基因A

頻率為p

基因a

頻率為q基因型AA

頻率為D基因型Aa

頻率為H

基因型aa

頻率為R基因頻率和基因型頻率醫(yī)學遺傳學群體遺傳學4/42Hardy-Weinberg定律遺傳平衡定律(lawofgeneticequilibrium)D.H.HardyW.Weinberg醫(yī)學遺傳學群體遺傳學5/42一定條件下，群體中基因頻率和基因型頻率在世代傳遞中保持不變。假如一個群體到達了這種狀態(tài)，就是一個遺傳平衡群體。1.群體很大2.隨機婚配3.沒有突變4.沒有自然選擇5.沒有大規(guī)模遷移Hardy-Weinberg定律遺傳平衡定律(lawofgeneticequilibrium)醫(yī)學遺傳學群體遺傳學6/42Hardy-Weinberg定律遺傳平衡定律(lawofgeneticequilibrium)每個世代基因頻率保持不變。p＋q＝1基因型頻率按以下分布展開精子f(A)＝pf(a)＝q卵子f(A)＝pp2pqf(a)＝qpqq2醫(yī)學遺傳學群體遺傳學7/42p2＋2pq＋q2＝1p2:基因型AA頻率2pq:基因型Aa頻率q2:基因型aa頻率Hardy-Weinberg定律遺傳平衡定律(lawofgeneticequilibrium)每個世代基因頻率保持不變。p＋q＝1基因型頻率按以下分布展開醫(yī)學遺傳學群體遺傳學8/42p2＋2pq＋q2＝1Hardy-Weinberg定律遺傳平衡定律(lawofgeneticequilibrium)每個世代基因頻率保持不變。p＋q＝1基因型頻率按以下分布展開一個不平衡群體只要經(jīng)過一個世代隨機婚配就能夠到達遺傳平衡。醫(yī)學遺傳學群體遺傳學9/42f(a)=qf(A)=1－q=q2Hardy-Weinberg定律醫(yī)學遺傳學群體遺傳學10/42隱性表型頻率(發(fā)病率)＝隱性致病基因型頻率q

＝

q2p

＝1－q

常染色體隱性遺傳病(AR)基因頻率計算2pqq2≈2qq2＝2q2pq≈

2q＝隱性表型頻率＝發(fā)病率醫(yī)學遺傳學群體遺傳學11/42p

＝1－q

基因頻率計算常染色體顯性遺傳病(AD)2pqp2＋2pq≈1H

＝2pq≈

2pq

＝

q2＝正常人頻率醫(yī)學遺傳學群體遺傳學12/42性別女性男性基因型XAXAXAXaXaXaXAYXaY基因型頻率p22pqq2pq男性表型頻率＝男性基因型頻率＝群體基因頻率女性純合體頻率為男性對應(yīng)表型頻率平方XD中，男女發(fā)病百分比為p/(p2＋2pq)＝1/2XR中，男女發(fā)病百分比為q/q2＝1/q基因頻率計算X連鎖基因醫(yī)學遺傳學群體遺傳學13/42突變率(mutationrate)：每個基因都有一定突變率，用每一世代中每百萬個基因中有n個基因發(fā)生突變，即n×10－6/基因/代。一、突變第三節(jié)影響群體遺傳平衡原因醫(yī)學遺傳學群體遺傳學14/42突變一對等位基因A

和af(A)＝p，突變率為uf(a)＝q，突變率為vq＝uu

＋

vp＝vu

＋

vp＝qv;q＝pu醫(yī)學遺傳學群體遺傳學15/42二、選擇選擇(selection)：指因為基因型差異而造成生存能力和生育能力差異。慣用適合度和選擇系數(shù)來表示。適合度(fitness)：是指一定環(huán)境條件下，某種基因型個體能生存并能將他基因傳給后代能力。普通用相對生育率(relativefertility)來衡量。選擇系數(shù)(selectioncoefficient，S)：選擇作用慣用選擇系數(shù)來表示。S代表在選擇作用下，降低適合度，S＝1－f。醫(yī)學遺傳學群體遺傳學16/42幾個遺傳病患者適合度

遺傳病適合度黑矇性癡呆0視網(wǎng)膜母細胞瘤0軟骨發(fā)育不全0.2甲型血友病0.29遺傳性舞蹈癥男0.82女1.25鐮狀細胞貧血0鐮狀細胞貧血(攜帶者)瘧疾區(qū)1.26醫(yī)學遺傳學群體遺傳學17/42選擇與突變間平衡選擇和突變對群體遺傳結(jié)構(gòu)作用方向恰好相反突變選擇01234567891011有害基因數(shù)目頻率醫(yī)學遺傳學群體遺傳學18/42選擇與突變間平衡在一個遺傳平衡群體中，選擇壓力和突變壓力基本上維持著平衡。選擇壓力(selectionpressure)突變壓力(mutationpressure)選擇和突變對群體遺傳結(jié)構(gòu)作用方向恰好相反醫(yī)學遺傳學群體遺傳學19/42選擇與突變間平衡AD遺傳病v＝Sp＝S×1/2H

AR遺傳病u＝Sq2XR遺傳病u

＝Sq/3

XD遺傳病v

＝Sp醫(yī)學遺傳學群體遺傳學20/42選擇壓力改變對遺傳平衡影響選擇壓力增強n1qn＝1q－AD遺傳病AR遺傳病醫(yī)學遺傳學群體遺傳學21/42選擇壓力改變對遺傳平衡影響選擇壓力放松AD遺傳病AR遺傳病q＋M×10－6×n=2qqM×10－6n＝醫(yī)學遺傳學群體遺傳學22/42三、近親婚配近親(closerelative)是指在3～4代以內(nèi)有共同祖先個體間關(guān)系，他們之間婚配稱為近親婚配(consanguineousmarriage)。醫(yī)學遺傳學群體遺傳學23/42親緣系數(shù)(coefficientofrelationship)：因為繼承關(guān)系，親屬間含有相同基因可能性。近婚系數(shù)(inbreedingcoefficient，F(xiàn))：近親婚配使兒女從婚配雙方得到祖先同一基因概率。近親系數(shù)醫(yī)學遺傳學群體遺傳學24/42兄妹婚配(一級親屬)SA1A2A3A4A1A1A2A2A3A3A4A4醫(yī)學遺傳學群體遺傳學25/42舅甥女婚配(二級親屬)SA1A2A3A4A1A1A2A2A3A3A4A4醫(yī)學遺傳學群體遺傳學26/42半同胞婚配A1A2A3A4A1A1A2A2A5A6S醫(yī)學遺傳學群體遺傳學27/42近親系數(shù)估算F＝4×(1/2)n&F＝2×(1/2)n4×:兩個共同祖先(4條染色體)n＝2×世代數(shù)2×:一個共同祖先(2條染色體)n:傳遞步驟n＝世代數(shù)1＋世代數(shù)2醫(yī)學遺傳學群體遺傳學28/42X連鎖基因女性有兩條X染色體，可形成純合子；男性只有一條X染色體，是個半合子。所以，只需計算女性近婚系數(shù)F。因為交叉遺傳：男性X連鎖基因一定傳給女兒，傳遞概率為1男性X連鎖基因不會傳給兒子，傳遞概率為0X連鎖基因近親系數(shù)醫(yī)學遺傳學群體遺傳學29/42姨表兄妹婚配(三級親屬)X1YX2X3X1X1X2X2X3X3S醫(yī)學遺傳學群體遺傳學30/42舅表兄妹婚配(三級親屬)SX1YX2X3X1X1X2X2X3X3醫(yī)學遺傳學群體遺傳學31/42姑表兄妹婚配(三級親屬)X1YX2X3X1X1X2X2X3X3S醫(yī)學遺傳學群體遺傳學32/42堂表兄妹婚配(三級親屬)X1YX2X3X1X1X2X2X3X3S醫(yī)學遺傳學群體遺傳學33/42平均近婚系數(shù)(averageinbreedingcoefficient，a)評定近親婚配對群體危害時，平均近婚系數(shù)(a)有主要意義。平均近親系數(shù)a

=ΣMi?FiNa＞0.01醫(yī)學遺傳學群體遺傳學34/42四、遷移遷移(migration)：指含有某一基因頻率群體部分個體因某種原因遷入與其基因頻率不一樣另一群體中，并雜交定居，從而改變遷入群體基因頻率，這種影響也稱遷移壓力(migrationpressure)。基因流：遷移壓力增強可使一些基因從一個群體有效地散布到另一個群體中，稱為基因流(geneflow)。醫(yī)學遺傳學群體遺傳學35/42五、隨機遺傳漂變----因為某種機會，某一等位基因頻率在群體（尤其是在小群體）中出現(xiàn)世代傳遞波動現(xiàn)象稱為遺傳漂變（geneticdrift），也稱為隨機遺傳漂變（randomgeneticsdrift）。----這種波動改變造成一些等位基因消失，另一些等位基因固定，從而改變了群體遺傳結(jié)構(gòu)。

醫(yī)學遺傳學群體遺傳學36/42孤島模型：有一對等位基因A和a，頻率各為0.5AA×AAAA×AaAA×AaAA×aaAa×AaAa×AAaa×AAAa×AAAa×AaAa×AaAa×AaAa×aaaa×Aaaa×AaAa×aaaa×aaAAAaAaaaAAAaAaaaAA×AAaa×aa隨機遺傳漂變醫(yī)學遺傳學群體遺傳學37/4201020304050607080901001101201301401501.00.90.80.70.60.50.40.30.20.1世代數(shù)25人基因A頻率2500人250人隨機遺傳漂變醫(yī)學遺傳學群體遺傳學38/42美洲印第安人ABO血型頻率Blackfeet:IA0.5隨機遺傳漂變北美：IA0.018;IB0.009;i0.973醫(yī)學遺傳學群體遺傳學39/42第四節(jié)遺傳負荷遺傳負荷(geneticload)

：一個群體因