生長(zhǎng)發(fā)育區(qū)段群體遺傳學(xué)

生長(zhǎng)發(fā)育區(qū)段群體遺傳學(xué)第1頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期一基因突變基因突變及其特點(diǎn)1.基因突變（mutation）：基因在結(jié)構(gòu)上發(fā)生堿基組成或排列順序的改變。2.基因突變的特點(diǎn)：多向性、可逆性、重復(fù)性、稀有性、有害性第2頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期一基因突變基因突變類型第3頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期一基因突變動(dòng)態(tài)突變（dynamicmutation）形成機(jī)制結(jié)果第4頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期一轉(zhuǎn)換（transition）和顛換（transversion）SilentMutationMissensemutationNonsensemutationTGTTGCTGTTGGTGTTGACysCysCysTrpCysStop堿基替換（basesubstitution）第5頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期一烷化劑：乙烯亞胺(EI)、硫酸二乙酯(DES)、甲基磺酸乙酯(EMS)、亞硝基甲脲(NMU)等。第6頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期一堿基類似物：5-溴尿嘧啶(5-BU)、2－氨基嘌呤(AP)等。第7頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期一亞硝酸鹽類羥胺類第8頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期一基因突變移碼突變（

FrameshiftMutations）第9頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期一能引起DNA分子中堿基增、減的物質(zhì)

如丫啶類染料、ICR類化合物(氮芥類衍生物)第10頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期一化學(xué)有害制劑的惡果越戰(zhàn)遺禍——橙劑（dioxin）第11頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期一基因突變紫外線和電離輻射自由基畸變——片段突變貧鈾彈第12頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期一基因頻率與基因型頻率群體與基因庫(kù)基因頻率（genefrequency):某個(gè)基因占群體中等位基因的百分率。基因型頻率（genetypefrequency）：某種基因型個(gè)體占人群的百分率。基因頻率與基因型頻率的關(guān)系：對(duì)一個(gè)群體的MN血型進(jìn)行調(diào)查，結(jié)果為M型490人，N型為90人，MN型為420人。分別計(jì)算等位基因M和N的基因頻率。第13頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期一遺傳平衡定律遺傳平衡定律（lawofgeneticequilibrium）概念：在一定條件下，群體中的基因頻率和基因型頻率在世代間保持不變。條件：群體很大無(wú)選擇無(wú)遷移無(wú)突變隨機(jī)婚配第14頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期一判斷標(biāo)準(zhǔn)：AA：Aa：aa=p2：2pq：q2例AA為60人，Aa為20人，aa為20人，問(wèn)是否為平衡群體？如果為不平衡群體，需要幾代達(dá)到遺傳平衡？第15頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期一應(yīng)用χ2檢驗(yàn)判斷遺傳平衡例MN血型資料與遺傳平衡間好適度的χ2檢驗(yàn)LMLMLMLNLNLN合計(jì)實(shí)得數(shù)（O）3978615301788預(yù)期頻率np22npqnq2n預(yù)期數(shù)（C）382.96889.05515.991788（O-C）2C0.510.880.38χ2[1]=1.770.1＜p＜0.2第16頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期一基因頻率的計(jì)算常染色體隱性遺傳：aa基因型頻率=q2=發(fā)病率常染色體顯性遺傳：AA基因型很少AA+Aa≈Aa=2pq=H（發(fā)病率）q≈1p=（1/2）HX連鎖的隱性遺傳：僅有XY為患者q=發(fā)病率4.復(fù)等位基因基因頻率：ABO血型系統(tǒng)A+B+O+AB=1IA頻率為p，IB為q，i為r。（p+q+r）2=p2+q2+r2+2pq+2pr+2qr=1p2+2pr=A，q2+2qr=B，2pq=AB，r2=OA+O=p2+2pr+r2=(p+r）2=(1-q）2

q=1-A+Op=1-B+Or=1-p-q=O第17頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期一影響遺傳平衡的因素突變率：基因的一種等位形式突變?yōu)榱硗獾任恍问降母怕?。突變量在世代更替中的積累μ為A向等位基因a突變的突變率，p0為0世代的A基因頻率，pt為t世代的A基因頻率。在無(wú)其他因素干擾的前提下，基因頻率的變化率為：對(duì)上式0—t世代積分，得到：突變第18頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期一影響遺傳平衡的因素遺傳平衡中基因突變間的關(guān)系

假設(shè)A基因的頻率為pa基因的頻率為q當(dāng)pu＞qv當(dāng)pu＜qv當(dāng)pu＝qv在遺傳平衡時(shí)，知道突變率，就可以推算基因頻率。例在遺傳平衡時(shí)，u=2.1×10-6，v=0.9×10-6。問(wèn)p和q分別為多少。第19頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期一影響遺傳平衡的因素適合度與選擇系數(shù)適合度（fitness，f）：在同一環(huán)境中某一基因型個(gè)體與其他基因型個(gè)體相比，其對(duì)環(huán)境的適應(yīng)程度。以相對(duì)生育力表示。選擇系數(shù)（selectivecoefficient,S）：在選擇的作用下，下降的適合度。S=1-f

例丹麥的一項(xiàng)群體調(diào)查表明，軟骨發(fā)育不全的侏儒108人，共生育了27個(gè)后代。其正常同胞457人，共生育582個(gè)后代。問(wèn)該侏儒癥的適合度f(wàn)為多少？選擇第20頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期一影響遺傳平衡的因素選擇與突變的關(guān)系選擇對(duì)顯性致病基因的作用假設(shè)A基因的頻率為p，a基因的頻率為q，選擇系數(shù)為s。經(jīng)過(guò)一代選擇后，A基因頻率下降多少？q2第21頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期一影響遺傳平衡的因素

在選擇和突變達(dá)到平衡時(shí)，群體仍然保持遺傳平衡，即v=選擇掉的基因頻率=sp。例丹麥哥本哈根市對(duì)軟骨發(fā)育不全侏儒癥進(jìn)行調(diào)查，結(jié)果發(fā)現(xiàn)10例患者，發(fā)病率為1.063×10-4。該病選擇系數(shù)s為0.8。問(wèn)群體突變率為多少？第22頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期一影響遺傳平衡的因素選擇對(duì)隱性基因的作用假設(shè)A基因的頻率為p，a基因的頻率為q，選擇系數(shù)為s。經(jīng)過(guò)一代選擇后，A基因頻率下降多少？第23頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期一影響遺傳平衡的因素在遺傳平衡時(shí)，突變率將彌補(bǔ)選擇掉的基因，即u=Δq，u=sq2選擇對(duì)常染色體隱性遺傳病的作用較為漫長(zhǎng)?，F(xiàn)假設(shè)s是100%，a的基因頻率q由0.01降到0.005，需要多少代？1代為25年。第24頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期一影響遺傳平衡的因素選擇對(duì)X連鎖基因的作用選擇與平衡多態(tài)性多態(tài)性（polymorphism）：一個(gè)群體存在兩種或兩種以上等位基因，其中最低的基因頻率的基因保持一定比率，并不僅靠突變維持?jǐn)?shù)量，這種等位基因的差異稱為多態(tài)性。突變基因由于有選擇優(yōu)勢(shì)而保留在群體中，將形成平衡多態(tài)性。在平衡多態(tài)性的群體中，最低的等位基因頻率應(yīng)大于或等于0.01。第25頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期一影響遺傳平衡的因素遺傳漂變（geneticdrift）：由于群體較小和偶然事件而造成基因頻率隨機(jī)波動(dòng)。遺傳漂變第26頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期一影響遺傳平衡的因素TristandacunhaWilliamGlass家族1817年占領(lǐng)小島1855年103人1856年傳教士鼓勵(lì)離島1857年33人1961年火山爆發(fā)，300人躲避英國(guó)，被研究。綠眼基因頻率：0.61.0原因：建立者效應(yīng)（foundereffect）群體非常小瓶頸效應(yīng)（bottleneckeffect）第27頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期一影響遺傳平衡的因素1.迅速混合方式設(shè)混合群體Z是由比例為m的X群體和（1-m）的Y群體在較短的時(shí)間內(nèi)混合而成。px、py分別為初始群體X和Y在某基因座位上的某等位基因頻率，則新混合群體的該基因頻率為：Pz=mPx+（1-m）Py2.漸進(jìn)混合方式設(shè)Pt為接受群體在t世代某等位基因的頻率，m為供體群體每代輸入接受群體的比率（貢獻(xiàn)率），p′為供體群體該等位基因的頻率。則下一代接受群體的該等位基因的頻率Pt+1為：Pt+1=（1-m）Pt+mP′遷移第28頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期一影響遺傳平衡的因素近親婚配近婚系數(shù)（inbreedingcoefficient）：由于近親婚配，子女獲得同一祖先同一等位基因的概率。第29頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期一影響遺傳平衡的因素平均近婚系數(shù)Mi為某型近婚人數(shù)，N為總婚姻人數(shù)，Ii為某型近婚系數(shù)。例在1000例婚姻群體中，兄妹婚配1例，舅甥女婚配2例，表兄妹婚配45例，二級(jí)表兄妹婚配18例，二級(jí)半表兄妹婚配6例，三級(jí)表兄妹婚配3例，其他為非近親婚配。α＝（1*1/4+2*1/8+45*1/16+18*1/64+6*1/128+3*1/256）÷1000＝0.003315第30頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期一影響遺傳平衡的因素第31頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期一影響遺傳平衡的因素3.近親婚配的危害例表親婚配來(lái)自家族中相同的等位基因（1/16）q來(lái)自群體的相同的等位基因（1-1/16）q2總的純合子的概率為（1/16）q+（1-1/16）q2＝q/16*（1+15q）＝pq/16+q2第32頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期一遺傳負(fù)荷

遺傳負(fù)荷（geneticload）：是指在一個(gè)群體中，由于有害基因的存在而使該群體適合度下降的現(xiàn)象。一般以群體中每個(gè)個(gè)體平均攜帶有害致病基因數(shù)量衡量。遺傳負(fù)荷可以分為突變負(fù)荷（mutationload）：是指由于基因的致死突變或有害基因突變產(chǎn)生而降低了適合度，給群體帶來(lái)的負(fù)荷。分離負(fù)荷（segregationload）：是指由于雜合子（Aa）和雜合子（Aa）之間的婚配，后代中必將分離而產(chǎn)生一部分適合度降低的純合子（aa），因而導(dǎo)致群體的適合度降低。第33頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期一遺傳負(fù)荷人群遺傳負(fù)荷的估計(jì)大體估算：常染色體隱性遺傳病的發(fā)病率為1/10000～1/1000000，致病基因攜帶者為1/50～/500。常見的常染色體隱性遺傳病有1500種。因此，估計(jì)每個(gè)人攜帶的致病基因數(shù)為1500×1/50～1500×1/500，即3～30個(gè)。2.調(diào)查估算美國(guó)麻塞諸塞州進(jìn)行常染色體隱性遺傳病調(diào)查，發(fā)現(xiàn)14種遺傳病基因的攜帶者為114‰。假設(shè)100種發(fā)病率為1/1000000的常染色體隱性遺傳病總攜帶者為200‰。以1500種常染色體隱性遺傳病為基數(shù)，每個(gè)人的致病基因數(shù)為310‰×