第七章群體遺傳學(xué)

醫(yī)學(xué)遺傳學(xué)第七章群體遺傳學(xué)

本章節(jié)重點(diǎn)基因頻率和基因型頻率及計算遺傳平衡定律影響群體遺傳平衡的因素

——突變、選擇、遺傳漂變、遷移近婚系數(shù)的計算前言任何一個通過有性生殖的物種的個體都不可能孤立的存在，總是依附于某個有一群可相互交配的個體所組成的群體。所以，關(guān)于群體的遺傳學(xué)結(jié)構(gòu)、組成及其相關(guān)理論的諸多問題是無法僅僅從個體水平的遺傳結(jié)構(gòu)來解釋的。所有決定群體的遺傳組成及其隨時間和空間而變化的規(guī)律性問題都屬于群體遺傳學(xué)的研究范疇。遺傳變異是群體遺傳學(xué)研究中最基本的研究對象。醫(yī)學(xué)群體遺傳學(xué)：主要是探討遺傳病的發(fā)病率、遺傳方式及致病基因頻率和變化的規(guī)律，以求了解遺傳病在群體中的發(fā)生和散布的規(guī)律，為預(yù)防、監(jiān)測和治療遺傳病提供重要信息和措施。因此也被稱為遺傳流行病學(xué).群體：指一個物種生活在某一地區(qū)內(nèi)的、能相互雜交的個體群，也稱為孟德爾式群體(Mendelianpopulation)。第一節(jié)群體中的遺傳平衡基因庫(genepool)

：一個群體所具有的全部遺傳信息。一、基因頻率和基因型頻率基因頻率(genefrequency)：指群體中某一基因在其所有等位基因數(shù)量中所占的比例。基因型頻率(genotypefrequency)：指群體中某一基因型個體占群體總體基因型數(shù)的比例。任何基因座位上全部基因頻率的總和等于1。任何群體各個基因型頻率的總和等于1。二、基因頻率和基因型頻率的計算對于共顯性和不完全顯性性狀(以1對等位基因為例)有一對等位基因A

和ap

＋q

＝1

基因A

的頻率為p

基因a

的頻率為qD

＋H

＋R

＝1

基因型AA

的頻率為D基因型Aa

的頻率為H

基因型aa

的頻率為Rp

＝D

＋1/2Hq

＝R

＋1/2H

基因型

個體數(shù)

基因型頻率AAn1D=n1/NAan2H=n2/Naan3R=n3/N

合計N1基因頻率公式推導(dǎo)方法：MN血型定位于4q28-q31。有人在一個地區(qū)調(diào)查747人M血型基因型為MM223人占31.2%N血型基因型為NN129人占17.3%MN血型基因型為MN485人占51.5%設(shè)M的基因頻率為p，N的基因頻率為q，p＋q=1P=MM十1/2MN=0.312+0.515/2=0.57q=NN+1/2MN=0.173+0.515/2=0.43例如三、Hardy-Weinberg定律遺傳平衡定律(lawofgeneticequilibrium)DH.HardyW.Weinberg在一定條件下，群體中的基因頻率和基因型頻率在世代傳遞中保持不變。如果一個群體達(dá)到了這種狀態(tài)，就是一個遺傳平衡的群體。群體很大或者無限大隨機(jī)婚配沒有突變沒有選擇沒有大規(guī)模的個體遷移和漂變Hardy-Weinberg定律內(nèi)容每個世代基因頻率保持不變基因型頻率按下列分布展開精子f(A)＝pf(a)＝q卵子f(A)＝pp2pqf(a)＝qpqq2Hardy-Weinberg定律每個世代基因頻率保持不變基因型頻率按下列分布展開p2:

基因型AA的頻率2pq:

基因型Aa的頻率q2:

基因型aa的頻率Hardy-Weinberg定律一個不平衡的群體只要經(jīng)過一個世代隨機(jī)婚配就可以達(dá)到遺傳平衡每個世代基因頻率保持不變基因型頻率按下列分布展開Hardy-Weinberg定律

四、Hardy-Weinberg定律的應(yīng)用判斷一個群體是否為平衡群體

一個群體100人，AA60人，Aa20人，aa20人。這是一個遺傳平衡群體嗎？

假定A→P，a→q，p＋q=lP2＋2pq＋q2=l．

P2→AA，q2→aa，2pq→Aa

Ha肅rd催y-卻We都in進(jìn)be洽rg定律陣的應(yīng)用基就因撈型線數(shù)約量晚頻泳率AA智60觀0.羞60Aa食20同0.叔20aa錢20受0.品20總計10朝0由1.原0先計恭算基蓬因型旁頻率赴：AA（D）→0駛.6甩Aa（H）→0瓜.2兵aa（R）→0俘.2判斷淚一個超群體置是否哈為平閱衡群貫體再計鏡算基艘因頻璃率：懷根據(jù)合公式p＝D＋1/頸2H；q＝R＋1/悄2HA→臂p=限0.蘆60＋0.根20鏈/2坐=0屠.7麥0a→李q=塊0.鑼20早+0環(huán).2諷0/侵2=熔0.浸30如果死是遺奇?zhèn)髌街群獾木慈后w效，它睜?wèi)?yīng)當(dāng)宰符合醋：p2+2工pq臂+q2=1；p2=0場.4事9躬2奸pq嘆=0傻.4濾2史q2=0漸.0姨9（理論轉(zhuǎn)值）即0.趁49堆+0司.4乞2+擴(kuò)0.矮09智=1上述梁群體促基因似型頻貧率的實際先值：p2岸:0.夏6、2p券q:抓0墳.2、q2:0露.2故群踏體是思一個都遺傳怒不平廉衡的是群體F1代基因型AA：Aa：aa的比例變化精子A（0.70）a(0.30)

卵子A(0.70）AA(0.49)Aa(0.21)a(0.30)Aa(0.21)aa(0.09)即AA（p1）2=0.49，Aa(2p1q1)=0.42，aa(q1)2=0.09

達(dá)到了遺傳平衡狀態(tài)

再次繪隨機(jī)濕交配F2基因型AA：Aa：aa的比例變化

F2精子A（0.70）a(0.30)卵子A(0.70）AA(0.49)Aa(0.21)a(0.30)Aa(0.21)aa(0.09)即AA（p2）2=0.49，Aa(2p2q2)=0.42，aa(q2)2=0.09因此冷，一幸個遺待傳不居平衡疲的群胸體，膠只要拾是進(jìn)觀行隨迎機(jī)交勺配，寒一代柏以后郊即可畜達(dá)到男遺傳世平衡梯。Ha難rd誦y-倒We踐in貿(mào)be潤rg定律押的應(yīng)藏用當(dāng)實際益值（尸觀察否值）和平缺衡狀嘉態(tài)下邊的理論俊值不一倡致時Si盼gn皮if嫂ic踐an護(hù)ce筐L仔ev木el妻=0比.0坑5基因隱頻率手的計貓算隱性社表型隸頻率(發(fā)病女率)＝隱有性致串病基轟因型深頻率

a

基因頻率q

＝

q2

＝隱性表型頻率＝發(fā)病率A基因栽頻率p＝1－qAa=2星pq1、常叫染色堪體隱狗性遺旬傳病(A李R)Ha孤rd戚y-常We要in慰be糟rg定律培的應(yīng)用例如:一個醋群體拖中白屠化病界的發(fā)稀病率忘為1/挺20習(xí)00低0，求致夸病基叛因頻障率；絲式攜帶蹤蝶者頻消率？按遺丈傳平聯(lián)衡定敵律計欺算：aa殊=q2=1筆/2蘆00萌00a=飾q=?！?按/2桑00求00新=0椒.0屑07讀A=妄p=溜1-蜜q=廊1-元0.楊00蘆7=錄0.勢99閥3Aa卵=2議pq第=2惡×0漏.0且07流×0痰.9變93乓≈1春/7免0在這求個群悟體中壤：致妄病基坦因a的頻然率為0.舌00災(zāi)7，攜帶愈者的粥頻率噴約為1/挪70。Ha溝rd妹y-爽We惰in耳be個rg定律樂的應(yīng)用基因2、常蛋染色錯體顯誕性遺表傳病(A逼D)a基因頻率q

＝

q2

A基因戚頻率p＝1－q＝正常人的頻率D＋H＝p2＋2pqH＝2pq=2鄉(xiāng)豐p（1-識p）=2啟p哭-p2≈國2pp＝1/耍2H3、X連鎖宴基因性別女性男性基因型XAXAXAXaXaXaXAYXaY基因型頻率p22pqq2pq（1）男性堡表型墨頻率特＝男底性相夜應(yīng)的婦基因吳型頻焰率＝眉男性所群體翅基因搭頻率（2）女性工純合著體的膏頻率貸為男拆性相主應(yīng)表略型頻密率的脊平方（3）XD中，足男女舉發(fā)病途比例早為p/鑄(p2＋2p頁q)＝?（因p很小渠）（4）XR中，孔男女閣發(fā)病裁比例收為q/q2＝1/qHa有rd度y-乏We屬in嘗be椒rg定律芹的應(yīng)用例如竄：XR等位趁基因路位于X染色避體上此，男依性只霉有一章條X染色究體男性拐的發(fā)霧病率=致病紅基因發(fā)頻率女性趴的發(fā)蓄病率=(致病攔基因垮頻率)2紅綠挎色盲搭在男烘性中寫占7%致病跟基因預(yù)頻率q=奶0.愛07幼,女性長紅綠夏色盲發(fā)病雜率預(yù)期柏應(yīng)為q2=(留0.虧07渾)2=0培.0大04由9，這桃與實糠際觀拖察到車的數(shù)盆值0.擔(dān)5%是很聚相近瘋的女性慈攜帶憂者頻羅率2p貸q=暑2(擾1-膀q)觸q=指2q牌-2躍q2=2柴q=庭2×武0.木07爆=0眉.1貿(mào)44、復(fù)蠶等位繡基因(IA,IB,i)基因編頻率幟的計馳算復(fù)等序位基貌因(IA,IB,i)血型ABOAB基因型IAIA,IAiIBIB,IBiiiIAIB基因型頻率p2＋2prq2＋2qrr22pq基因控頻率闖的計北算第二僚節(jié)摟影響行遺傳潮平衡屆的因及素Ha要rd辜y-聰We泡in燥be騙rg平衡門定律妖僅適繭用于蟻無選沸擇、兵無突壺變、爹隨即餓婚配黑、無討限大臉的理烏想群規(guī)體。繼但是充，嚴(yán)捆格的箭理想蘇群體鋤在自鼠然界右是不協(xié)存在由的，尼我們役可以盡從這弊個理維想群守體出蔬發(fā)，困將這容些使往用條眠件逐裂個取活消，榨使理風(fēng)論分美析逐例漸接辜近于明客觀兇真實育群體右的情阻況，短最終怪獲得添真實擦群體逢的遺頌傳結(jié)鞏構(gòu)及籍其變慢化的壯一般稈規(guī)律乖。29影響究群體激遺傳嗽平衡鄙的因黨素遺傳響平衡突變遺傳漂變選擇遷移近親則婚配30１、廢突變基因派通過波突變侵可成積為另事外的屆等位投基因筋，這核無疑沙將影僵響到睜基因滲的頻想率及西群體春的遺秧傳平償衡。丹由突姜變引椅起群刃體的租基因妹頻率扔改變僵十分弦緩慢刊，每婆個基艘因每渣代的跡突變?nèi)~率大望約為10-5～10-7。2、選個擇(s婦el致ec朝ti君on殘)：指由鏈于基電因型斑的差杯別而放導(dǎo)致里個夸體生嚇存能政力和壟生育傻能力忘的差甜別。腫常用占適合押度和脾選擇樓系數(shù)協(xié)來表清示。適合焰度(f魚it跌ne疊ss暑)：是踩指一鑰定環(huán)往境條膝件下障，某疲種基跑因型叛個體柔能生章存并徐能將錢他的鉆基因塔傳給木后代厲的能那力。心用ｆ表示壯。一撲般用相對勞生育柄率(r畜el綁at斗iv窯e軍fe球rt爪il廟it岔y)來衡可量。選擇話系數(shù)：選擇直的作鈔用常索用選縮慧擇系約數(shù)(s攜el柱ec增ti雕on扛c康oe跳ff眉ic總ie辜nt，S)來表標(biāo)示。S代表竟在選然擇作腫用下利，降鴉低的渣適合且度，S＝1－f。例如榴，根銀據(jù)在疲丹麥叮的一么項調(diào)過查發(fā)射現(xiàn)：10勞8名軟詳骨發(fā)必育不朱全性伴侏儒邀生育魚了27個孩姿子，絡(luò)這些棒侏儒競的45彎7個正丘常同跪胞共改生育幟了58賽2個孩慈子。輸如以斬正常像人的嚇生育袍率為1，侏目儒患膚者的伙相對茅生育炕率（f）則魔為：f篇=領(lǐng)27剩/1皂08堂÷氧5貍82凳/4炮57經(jīng)=夫0分.2各0例如窗，軟統(tǒng)骨發(fā)拖育不唐全性塑侏儒誼的選屈擇系部數(shù)S滋=網(wǎng)1-紋f深=步1-趁0.栗20抵=椒0調(diào).8弓0３、溝遷移蝴，又蛋稱基煙因流(g嶼en毯e培fl渠ow果)：遷移兇壓力臉的增支強(qiáng)可聾使某取些基僚因從虧一個訂群體泊有效掌地散擱布到吹另一扇個群河體中創(chuàng)。如我血型B基因:起源直于亞蠟洲,逐漸叢向西義流動,導(dǎo)致B型血拼在亞驅(qū)洲高秋頻率,跨越抹歐洲勁而逐抹步降罩低。4、遺磁傳漂捧變(r疲an瘋do鵝m答ge勤ne蔑ti沿c道dr貼if獸t)：在一廣個小意的群秘體中慕，由孕于所剛生育閣的子赴女?dāng)?shù)釘目少熊，導(dǎo)攏致的脆等位牌基因詢頻率徹產(chǎn)生簽相當(dāng)糠大的食隨機(jī)狡波動螞的現(xiàn)起象。妙遺傳歐漂變撈沒有曾確定霧的方您向，爸世代魄群體哄間基辛因頻掘率變?；亲蛛S機(jī)豬的，山因此僚又稱弓為隨以機(jī)遺信傳漂完變(r茅an砍do天m棟ge鑼ne饅ti筒c可dr帆if此t)。5、近爪親婚腦配一、浸親緣臨系數(shù)親緣伏系數(shù)（re木la豬ti毒on秩sh副ip倉c爪oe礙ff挎ic勉ie反nt暴,r）：由厘于繼州承的褲關(guān)系扣，親屬間災(zāi)具有鋤相同沿基因敬的可趨能性途。表窗明近啦親個錘體之得間的疤血緣鞠程度遲或血緣族關(guān)系紅的遠(yuǎn)旦近。r=墊m(烈1/遞2)n1絲式+n項2m：近沃親個蟲體具辯有共溉同祖億先的側(cè)個數(shù)夕；n1、n2：分擋別表廈示共棒同祖題先將者其基私因傳擔(dān)給近劍親的勞兩個物個體艙的傳懼遞步走驟。兄妹(一級繼親屬)親緣次系數(shù)一級芒親屬災(zāi)的親敗緣系砍數(shù)：r＝2(1匙/2裳)1+巖1=1姐/2近婚疾系數(shù)（in帥br就ee炮di犬ng望c姨oe鋼ff角ic鳳ie甜nt智,F）：偏是指后近親店婚配媽的一絡(luò)對夫狼妻可亂能從誓共同紡祖先結(jié)得到端同一蜘基因弊，有甜可能白把同往一基嫩因傳網(wǎng)給他授們的擺子女晚，子條女得諸到這宋樣一義對來珠源相娛同且索純合令的概常率為品近婚弟系數(shù)葉。一、匠近婚年系數(shù)F稱=4千×(寄1/怨2)n或F革=2狼×(傲1/各2)nA1A1A2A2A3A3A4A4P12B12A1A2A3A4S同胞兄妹A1A1A1從P1B1S筆(1指/2宅)2A1從P1B2S責(zé)(鞠1/遵2)2A1從P1B1B2S(1/2)4同理A2A2(1修/2喜)4A3A3A3從P2B1S沒(1慎/2繭)2A3從P2B2S貓(中1/蓄2)2A3從P2B1B2S(1/2)4同理A4A4(1跡/2鼠)4F=4(1妥/2愧)4=1壓/44:表示集基因腎數(shù)目撞（共同宋祖先河）4：表示伍路經(jīng)忽數(shù)1234常染峰色體脖基因捧：兄妹每婚配(一級霸親屬)SA1A2A3A4A1A1A2A2A3A3A4A4一級滋親屬揭的近踐婚系弊數(shù)：F＝4(1俘/2悶)4=1勺/4舅甥圓女婚捷配(二級歉親屬)A1A1A2A2A3A3A4A4SA1A2A3A4二級陶親屬竭的近鵲婚系耀數(shù)：F＝4(1挎/2定)５=1/拘8S半同膝胞婚狹配A1A2A3A4A1A1A2A2A5A6半同釀胞的桌近婚纖系數(shù)裂：F＝２(1儲/2叢)4=1/徐8X連鎖就的基枝因女性婦有兩掩條X染色踩體，蝦可形題成純功合子炊；男性滋只有袖一條X染色清體，穩(wěn)是個務(wù)半合桂子。所以就，只殖需計啟算女售性的竄近婚鵝系數(shù)F。由于夠交叉抬遺傳記：1、男虧性的X連鎖凍基因揭一定可傳給殿女兒涌，傳針遞概希率為1，不俊計算巖父親吼向女濟(jì)兒的趁傳遞痰。2、男宰性的X連鎖妄基因于不會日傳給波兒子倡，傳淡遞概泊率為0，基時因傳山遞在擴(kuò)此中樸斷。姨表想兄妹洪婚配(三級穗親屬)X1YX2X3X1X1X2X2X3X3S姨表桌兄妹碑的近太婚系染數(shù)：F＝(1爭/2詢)３＋２(1逮/2叼)５=3/添16舅表底兄妹狗婚配(三級握親屬)SX1YX2X3X2X2X3X3舅表島兄妹糠的近滅婚系神數(shù)：F＝２(1駐/2弦)４＝1/幕8姑表郊兄妹小婚配(三級驅(qū)親屬)SX1YX2X3姑表停兄妹粗的近?；橄狄蹟?shù)F為0堂表綱兄妹妙婚配(三級礎(chǔ)親屬)SX1YX2X3堂表巡壽兄妹少的近倍婚系叢數(shù)F為045因此魚，僅割就X連鎖梨基因虎來看置，?；糜窈π圆郏阂瘫戆⑿置脴慊榕渖伲揪丝帽硇滞崦没榘雅洌竞泄帽砹倚置镁o或堂短表兄魔妹婚里配。46２、忘平均財近婚醋系數(shù)(a桃ve梨ra收ge冤i斃nb哥re繳ed斷in慕g厭co織ef堪fi伐ci基en駝t)評