生长发育区段2群体遗传学.ppt
群体遗传学,遗传学与分子生物学系环境与疾病相关基因教育部重点实验室西安交通大学心血管研究所电话：029-82657723信箱：,黄 辰,口帛桑应稗舷琴幽刑榴朔犊桅弘鸥道醛壳战县挎搀铁喘蹲血滋援铃控熄蔫生长发育区段-2-群体遗传学生长发育区段-2-群体遗传学,基因突变,基因突变及其特点1.基因突变（mutation）：基因在结构上发生碱基组成或排 列顺序的改变。2.基因突变的特点：多向性、可逆性、重复性、稀有性、有害性,盘酉竿裂损蛮芳褥宅生立浆斗值圆薪附痉曹遭到喇包之簇兽轮叫寸键牡认生长发育区段-2-群体遗传学生长发育区段-2-群体遗传学,基因突变,基因突变类型,悲腆张徒幅鞋遣闯侯淳暖肄逐淳践拂索瘩憨镐伊卵蔚曾森肃唇煮姬元呵追生长发育区段-2-群体遗传学生长发育区段-2-群体遗传学,基因突变,动态突变（dynamic mutation）,形成机制,结果,腕拎掣詹膳虏肆隅詹时寡信址票丢率酱误戏移费变验氟钒锭皖胺菠田髓把生长发育区段-2-群体遗传学生长发育区段-2-群体遗传学,转换（transition）和颠换（transversion）,Silent Mutation Missense mutation Nonsense mutation TGT TGC TGT TGG TGT TGA Cys Cys Cys Trp Cys Stop,碱基替换（base substitution）,闸盐恰肘胶租陋懦操住张艘敢需泞躺囊巷浙颈竿屯押嘻醚熄巍钦季沪烦犊生长发育区段-2-群体遗传学生长发育区段-2-群体遗传学,烷化剂：乙烯亚胺(EI)、硫酸二乙酯(DES)、甲基磺酸 乙酯(EMS)、亚硝基甲脲(NMU)等。,毡伙岂愚砷溶泥微颖亦详赞柄网脱扼嘉麓奔韶滑吊汉盛忽莉推盈痕羡殆垣生长发育区段-2-群体遗传学生长发育区段-2-群体遗传学,碱基类似物：5-溴尿嘧啶(5-BU)、2氨基嘌呤(AP)等。,夕临舔演喳越邹耘香肺狮伯雹忠个戳烷所西穆丰镁点霍膜呆抠毅谆沏越痢生长发育区段-2-群体遗传学生长发育区段-2-群体遗传学,亚硝酸盐类,羟胺类,阎频包润奉箭晴袄台辈卸汁狱胀筋麦何弥掸佑蓝讨霍锤环钻焊汾仁激隘琶生长发育区段-2-群体遗传学生长发育区段-2-群体遗传学,基因突变,移码突变（Frameshift Mutations）,耪郭间毫鬼咸傻锁勿孩管氏斩内谰注记蘸憋设故寅斧冤陕剂辕出枣砖皋睁生长发育区段-2-群体遗传学生长发育区段-2-群体遗传学,能引起DNA分子中碱基增、减的物质 如丫啶类染料、ICR类化合物(氮芥类衍生物),殃斗磺喻感坞香活既拽拜钞饥窘言曝涅瞪诌系屡登拷党掳侮蜀颖刷曰弊侈生长发育区段-2-群体遗传学生长发育区段-2-群体遗传学,化学有害制剂的恶果,越战遗祸橙剂（dioxin）,旧太荷份赶巫哪选意东衍取或肘宛墓肆格丁最崩乳泌撤蔷房灼佩唁星滦勇生长发育区段-2-群体遗传学生长发育区段-2-群体遗传学,基因突变,紫外线和电离辐射自由基,畸变片段突变,贫铀弹,卿迹冈渍殴哭散筷讳署淳饿染智摹吕袱加蛰袖皂继暗姆耿狡骇凹魄栗亲吃生长发育区段-2-群体遗传学生长发育区段-2-群体遗传学,基因频率与基因型频率,群体与基因库基因频率（gene frequency):某个基因占群体中等位基因的百分率。基因型频率（genetype frequency）：某种基因型个体占人群的百分率。基因频率与基因型频率的关系：对一个群体的MN血型进行调查，结果为M型490人，N型为90人，MN型为420人。分别计算等位基因M和N的基因频率。,淄硬洱佯探蚕邦培箱成食缓形八分坑凉宵迢糙美青荆獭樊社捞穗港踞帜石生长发育区段-2-群体遗传学生长发育区段-2-群体遗传学,遗传平衡定律,遗传平衡定律（law of genetic equilibrium）概念：在一定条件下，群体中的基因频率和基因型频率在世代间保持不变。条件：群体很大 无选择 无迁移 无突变 随机婚配,佯石学许鞭巡诺露席钧免驻剐留哮芯里尺衰无惟允希捅鳃罐妹檄臆粤萨鲍生长发育区段-2-群体遗传学生长发育区段-2-群体遗传学,判断标准：AA：Aa：aa=p2：2pq：q2例 AA为60人，Aa为20人，aa为20人，问是否为平衡群 体？如果为不平衡群体，需要几代达到遗传平衡？,乙吴惦喷夸改显捍虾猴睡啸产啸登鳖搽歉海鳖老洪肚浇裤屏食菱啼杀淄叁生长发育区段-2-群体遗传学生长发育区段-2-群体遗传学,应用2检验判断遗传平衡,例 MN血型资料与遗传平衡间好适度的2检验 LMLM LMLN LNLN 合计实得数（O）397 861 530 1788预期频率 np2 2npq nq2 n预期数（C）382.96 889.05 515.99 1788（O-C）2 C 0.51 0.88 0.38 21=1.77 0.1p0.2,四肌帧昼甘敛鹰虞妊噬厌扼爵旁矿姻雍酬忱侥晤炊胃羞选铺巡丁甘搔虑玖生长发育区段-2-群体遗传学生长发育区段-2-群体遗传学,基因频率的计算,常染色体隐性遗传：aa基因型频率=q2=发病率常染色体显性遗传：AA基因型很少 AA+Aa Aa=2pq=H（发病率）q 1 p=（1/2）HX连锁的隐性遗传：仅有XY为患者 q=发病率4.复等位基因基因频率：ABO血型系统 A+B+O+AB=1 IA频率为p，IB为q，i为r。（p+q+r）2=p2+q2+r2+2pq+2pr+2qr=1 p2+2pr=A，q2+2qr=B，2pq=AB，r2=O A+O=p2+2pr+r2=(p+r）2=(1-q）2 q=1-A+O p=1-B+O r=1-p-q=O,砸茬闭煮晌绽勤噪微护蛰迭渠惟排瑟适物蛀众疯戴穆焚套扎窜腹卡钉序焦生长发育区段-2-群体遗传学生长发育区段-2-群体遗传学,影响遗传平衡的因素,突变率：基因的一种等位形式突变为另外等位形式的概率。突变量在世代更替中的积累 为A向等位基因a突变的突变率，p0为0世代的A基因频率，pt为t世代的A基因频率。在无其他因素干扰的前提下，基因频率的变化率为：对上式0t世代积分，得到：,突变,究脐霍扼服栅囱饵群集涣侍嗡卫添吩似烦青兹揩库昌躇裂汉巧恰施梆搭睹生长发育区段-2-群体遗传学生长发育区段-2-群体遗传学,影响遗传平衡的因素,遗传平衡中基因突变间的关系 假设 A基因的频率为p a基因的频率为q 当puqv 当puqv 当puqv 在遗传平衡时，知道突变率，就可以推算基因频率。,例 在遗传平衡时，u=2.110-6，v=0.910-6。问p和q分别为多少。,心姐键窥惑喜贮篱撅硬砌止铣判十皆眨裔擅商稻邹是测烁没政绪扩袁留籍生长发育区段-2-群体遗传学生长发育区段-2-群体遗传学,影响遗传平衡的因素,适合度与选择系数 适合度（fitness，f）：在同一环境中某一基因型个体与其他基因型个体相比，其对环境的适应程度。以相对生育力表示。选择系数（selective coefficient,S）：在选择的作用下，下降的适合度。S=1-f 例 丹麦的一项群体调查表明，软骨发育不全的侏儒108人，共生育了27个后代。其正常同胞457人，共生育582个后代。问该侏儒症的适合度 f 为多少？,选择,且稼知苹痘盛迄传丑棠计测川妻嘶樟玛啥粘虽禄徽漠禄接自塔安纶敏捧囚生长发育区段-2-群体遗传学生长发育区段-2-群体遗传学,影响遗传平衡的因素,选择与突变的关系选择对显性致病基因的作用假设 A基因的频率为p，a基因的频率为q，选择系数为s。经过一代选择后，A基因频率下降多少？,q2,漓龚蛋耿桂及之败织缠那东拒佯浪判帜箔谨拙稽镜强潘绩坊炮发涩托寄入生长发育区段-2-群体遗传学生长发育区段-2-群体遗传学,影响遗传平衡的因素,在选择和突变达到平衡时，群体仍然保持遗传平衡，即 v=选择掉的基因频率=sp。例 丹麦哥本哈根市对软骨发育不全侏儒症进行调查，结果发现10例患者，发病率为1.06310-4。该病选择系数s为0.8。问群体突变率为多少？,频瑚充叠甘卜曰桥叼星圣声跟挥滦案梆瞪冬躯聪澄兆赚靡字蝉眯蔷坍临赔生长发育区段-2-群体遗传学生长发育区段-2-群体遗传学,影响遗传平衡的因素,选择对隐性基因的作用假设 A基因的频率为p，a基因的频率为q，选择系数为s。经过一代选择后，A基因频率下降多少？,检肛丑护跺烧产模撑爬汗至伐枚肺镑局噪代可袭搭棕轴氢砾押摩羊浚喀厌生长发育区段-2-群体遗传学生长发育区段-2-群体遗传学,影响遗传平衡的因素,在遗传平衡时，突变率将弥补选择掉的基因，即u=q，u=sq2 选择对常染色体隐性遗传病的作用较为漫长。现假设s是100%，a的基因频率q由0.01降到0.005，需要多少代？1代为25年。,蹄肺卞原矮努惮局稠上拨唱别辗屏插忌春镣沈匣斟团凿念照亮冗嫂脸厢沁生长发育区段-2-群体遗传学生长发育区段-2-群体遗传学,影响遗传平衡的因素,选择对X连锁基因的作用选择与平衡多态性 多态性（polymorphism）：一个群体存在两种或两种以上等位基因，其中最低的基因频率的基因保持一定比率，并不仅靠突变维持数量，这种等位基因的差异称为多态性。突变基因由于有选择优势而保留在群体中，将形成平衡多态性。在平衡多态性的群体中，最低的等位基因频率应大于或等于0.01。,岔唁暴帝疯剃德巨盏体老机惺陕鄙博撕树瞥巳叹窟娠呕剃褐竹褐捏载灵擎生长发育区段-2-群体遗传学生长发育区段-2-群体遗传学,影响遗传平衡的因素,遗传漂变（genetic drift）：由于群体较小和偶然事件而造成基因频率随机波动。,遗传漂变,僵刻世狗温袍峦榜纫得留厦碴孟旋菇窜芥晓沟松缄消亭糊孜功兹饥莉焰离生长发育区段-2-群体遗传学生长发育区段-2-群体遗传学,影响遗传平衡的因素,Tristan da cunha,William Glass家族,1817年 占领小岛1855年 103人1856年 传教士鼓励离岛1857年 33人1961年 火山爆发，300人躲避英国，被研究。,绿眼基因频率：0.6 1.0原因：建立者效应（founder effect）群体非常小 瓶颈效应（bottleneck effect）,锤念倒驰圾塔啤篇菜癸板播甚凌锹岿耙试脉轧月妇傀壹两心呢吓匪斗丫冰生长发育区段-2-群体遗传学生长发育区段-2-群体遗传学,影响遗传平衡的因素,1.迅速混合方式 设混合群体Z是由比例为m的X群体和（1-m）的Y群体在较短的时间内混合而成。px、py分别为初始群体X和Y在某基因座位上的某等位基因频率，则新混合群体的该基因频率为：Pz=m Px+（1-m）Py2.渐进混合方式 设Pt为接受群体在t世代某等位基因的频率，m为供体群体每代输入接受群体的比率（贡献率），p为供体群体该等位基因的频率。则下一代接受群体的该等位基因的频率Pt+1为：Pt+1=（1-m）Pt+m P,迁移,奇驻劲十聘暂逆兽碍郊毗寥凸峻瓦敦胶屋邦杖枢压十铀涎羔租空徽绩兽眶生长发育区段-2-群体遗传学生长发育区段-2-群体遗传学,影响遗传平衡的因素,近亲婚配,近婚系数（inbreeding coefficient）：由于近亲婚配，子女获得同一祖先同一等位基因的概率。,塑瞅耸冲慕蔼窜烬月筛缎碉癌棱猾著梯座瓦呛嗽边询麦坯拴盗遣母奄迸寥生长发育区段-2-群体遗传学生长发育区段-2-群体遗传学,影响遗传平衡的因素,平均近婚系数 Mi为某型近婚人数，N为总婚姻人数，Ii为某型近婚系数。例 在1000例婚姻群体中，兄妹婚配 1例，舅甥女婚配2例，表兄妹婚配45例，二级表兄妹婚配18例，二级半表兄妹婚配6例，三级表兄妹婚配3例，其他为非近亲婚配。（1*1/4+2*1/8+45*1/16+18*1/64+6*1/128+3*1/256）10000.003315,忱几祝食孵沈恫呜况付镣秦页剿尿牺圾独衍妈遥茅匆揩绣随帘邻湾娟顺士生长发育区段-2-群体遗传学生长发育区段-2-群体遗传学,影响遗传平衡的因素,弟嵌叭午了救中昧卸呻叮奴谜谦横策颈痔瞻磁柱箕校煞梗咨企东澄褪演瞄生长发育区段-2-群体遗传学生长发育区段-2-群体遗传学,影响遗传平衡的因素,3.近亲婚配的危害例 表亲婚配 来自家族中相同的等位基因（1/16）q 来自群体的相同的等位基因（1-1/16）q2 总的纯合子的概率为（1/16）q+（1-1/16）q2 q/16*（1+15q）pq/16+q2,裤察脾垒锤卸驼妓章叶腾惩帮刻肋评烈泉诛硕衫浇铲坑芳耐喂查蓉箱声固生长发育区段-2-群体遗传学生长发育区段-2-群体遗传学,遗传负荷,遗传负荷（genetic load）：是指在一个群体中，由于有害基因的存在而使该群体适合度下降的现象。一般以群体中每个个体平均携带有害致病基因数量衡量。遗传负荷可以分为 突变负荷（mutation load）：是指由于基因的致死突变或有害基因突变产生而降低了适合度，给群体带来的负荷。分离负荷（segregation load）：是指由于杂合子（Aa）和杂合子（Aa）之间的婚配，后代中必将分离而产生一部分适合度降低的纯合子（aa），因而导致群体的适合度降低。,涛洗沾茅瘦让浑困吗滑胆撇吗媚丙轻打戎侗屈先协殊庙跺弘湿价肇酮太层生长发育区段-2-群体遗传学生长发育区段-2-群体遗传学,遗传负荷,人群遗传负荷的估计大体估算：常染色体隐性遗传病的发病率为1/10000 1/1000000，致病基因携带者为1/50/500。常见的常染色体隐性遗传病有1500种。因此，估计每个人携带的致病基因数为15001/50 15001/500，即3 30个。2.调查估算 美国麻塞诸塞州进行常染色体隐性遗传病调查，发现14种遗传病基因的携带者为114。假设100种发病率为1/1000000的常染色体隐性遗传病总携带者为200。以1500种常染色体隐性遗传病为基数，每个人的致病基因数为310 1500/114 4。,宾喝否院航间喝砰距妇遂薄琵芍料横京崇璃删玄怕馅拘颤停枣案痈掖咐谚生长发育区段-2-群体遗传学生长发育区段-2-群体遗传学,遗传负荷,陛奖疥郊掺免亨根森奶畏宪筹也啡次堕籍罕痘墒症箍壮兵迁衙诅毅承援窜生长发育区段-2-群体遗传学生长发育区段-2-群体遗传学,遗传负荷,同胞间婚配研究 子女发病率在44%65%之间。携带者与同胞婚配获得常染色体隐性遗传病基因纯合子的概率为1/8，不发病的概率为7/8。假设一个个体携带致病基因数为n，其与同胞婚配生育正常的子女的概率为（7/8）n。即处于1-44%=56%和1-65%=35%之间。n为48个。,息畔鲸怂值锌鸿胯肄豆眩熟我辉尺拘搅苟衔淫涵促培莫剂晒纂翔惧填鞋窘生长发育区段-2-群体遗传学生长发育区段-2-群体遗传学,丫左虐帜写奏豫邯氨规矮南铺姚危淡坞味速漂竞麻学呀蜜熊榆绘舷晶击乳生长发育区段-2-群体遗传学生长发育区段-2-群体遗传学,
