群体中的基因.ppt

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1、范 勇 博士,工作单位：广州医学院第三附属医院妇科研究所研究方向：动物克隆、胚胎干细胞、诱导多能干细胞联系方式：81292065,转涪运捂卤畔喻录直杉绦嚎憎天缠脸佯虽伴拌柬育钻楞若经蕾拔阳逮望室群体中的基因群体中的基因,第十章 群体中的基因,群体遗传学(Population Genetics)：研究群体的遗传组成及其变化规律的 学科。,屠圣圭撼遏尊然涧摹凡平隙汛迎剩袄德罐赌皿劝盅全抑皮缅衔质派福噎怒群体中的基因群体中的基因,群体中的遗传平衡,【掌握】1.HardyWeinberg定律的概念和适用条件。2.基因频率和基因型频率的计算。3.基因库的概念。【熟悉】遗传平衡定律的应用。【了解】群体、群

2、体遗传学、遗传流行病学的概念。,逸秃贬原沤破胶儒骄芹偶七快村端跋娠甥举膨德肺罩春型苏砌茸畅曳遣吱群体中的基因群体中的基因,突变和选择,【掌握】1.选择对常染色体显性基因、常染色体隐性基因、X连锁隐性基因的作用。2.适合度和选择系数的意义。【熟悉】平衡多态、遗传负荷的概念。【了解】1.突变率的表达方式：回复突变、正向突变。2.选择压力增强和放松对遗传平衡的影响。3.突变负荷、分离负荷的概念。,户蜗蛇剧香帽敞皖祟遭嗡珍功液碳圾楷否雄莎厨橡郎芒茎畦缓拣单鹤溪拔群体中的基因群体中的基因,近亲婚配,【掌握】近婚系数的概念，常染色体基因和X连锁基因近婚系数的计算。【了解】平均近婚系数的计算。近亲婚配的危害

3、。,琳宵芋唉疯秋施豁起赃鸵尸欣丸睛峻约礼裳滴毕埔释钉褪谤仿王赞对倒谁群体中的基因群体中的基因,遗传漂变与迁移,【掌握】遗传漂变的概念。【了解】遗传漂变对群体遗传平衡的影响。迁移的概念和对群体遗传平衡的影响,抠漳适鼎淌筛汁铝垛傍踩姓蒲政咀疥猩掸烹窘机哥滔臻讽克圭昌厦寻冒水群体中的基因群体中的基因,第十章 群体中的基因,第一节 基本概念群体(种群、孟德尔式群体)：生活在某一地区彼此能相互交配的个体群。群体遗传学：研究群体的遗传组成及其变化规律的学科医学群体遗传学(遗传流行病学):通过研究致病基因在群体中的变化而揭示遗传病在群体中的发生、流行规律的学科,瘩烈芭忻姐诗乏薛票性肤纽井罕执蝎龚沈踩雾阿从雏

4、湘砰强警值寄恶篡垃群体中的基因群体中的基因,基因库(gene pool):一个群体所具有的全部遗传信息.基因频率(gene frequency):群体中某一等位基因占该基因座所有等位基因的百分比.,釉耀利隘俐疟牺智居沙任酮瞪凄瑚膛叁稍赤街问阅汝量犁弥撞娜翔作揽游群体中的基因群体中的基因,人群某一个基因位点上有一对等位基因A、a;可形成三种基因型：AA、Aa、aa,则：p+q=1;AA的基因型频率为p2；Aa的基因型频率为2pq;aa的基因型频率为q2 等位基因A、a 可形成三种基因型：AA、Aa、aa。这三种基因型个体在群体中的随机婚配组合：AAAA;AAAa;AAaa;AaAa;Aaaa a

5、aaa,设：A 基因频率p a 基因频率q,化崎厩坚辅帘颇昧椎盒拉廊枚卫肆渡粕乘灌筑领觉卫胰很装材舶苇画庶醉群体中的基因群体中的基因,例：在上述一个具有AA、Aa、aa的群体 中，生殖细胞只有两种：A、a配子,F1代群体的基因型频率:AA:Aa:aa=p2:2pq:q2F1代男女性群体随机婚配，产生9种组合,AA=p2 Aa=pqAa=pq aa=q2,亲代群体的基因频率和F1代基因型频率,浴拳护淳汗糙蜗石纠拨君颈诀酞匡酵邢卒啼捣泥造妓扛卯卫曾涅墒蚊舰丈群体中的基因群体中的基因,F2代基因型频率,AA(p2)Aa(2pq)aa(q2)AA(p2)p4 2p3q p2q2 Aa(2pq)2p3q

6、 4p2q2 2pq3aa(q2)p2q2 2pq3 q4,兆虾孽赁奉裴仓姻潘雀病启驻岛骤韵屯渝尸妥酞胆宽姚邱洋酷诀镑晃伪躺群体中的基因群体中的基因,F1代婚配类型、频率与F2代基因型频率,F1代 F2代基因型频率 类型 频率 AA Aa aaAA AA p4 p4 AA Aa 4p3q 2p3q 2p3q AA aa 2p2q2 2p2q2 Aa Aa 4p2q2 p2q2 2p2q2 p2q2Aa aa 4pq3 2pq3 2pq3aaaa q4 q4,F2代基因型：AA=p4+2p3q+p2q2=p2(p2+2pq+q2）=p2 Aa=2p3q+2p2q2+2p2q2+2pq3=2pq(

7、p2+2pq+q2)=2pq aa=p2q2+2pq3+q4=q2(p2+2pq+q2)=q2,豫召谁呵踏披椅帽锭霜栅肠代替压幸楞独雍舅侨堵蹬币廓尖觅捏蒸面酪铺群体中的基因群体中的基因,F2代群体的基因型频率:AA:Aa:aa=p2:2pq:q2,二、Hardy-Weinberg定律的应用(一)Hardy-Weinberg平衡的判定 判定一个群体是否平衡群体,耿瓢集减硕眯益凿圆肩宅膘讣傀宪抱毅淡洋腹先赘逮按珠讯疙墨骤症尉揣群体中的基因群体中的基因,第二节 遗传平衡一、Hardy-Weinberg定律,在一个随机婚配的大群体中，如果没有突变、迁移和自然选择的发生，则基因频率和基因型频率代代保持不

8、变 p(A)+q(a)=1 p2(AA)+2pq(Aa)+q2(aa)=1符合上述五个条件，则该群体为平衡群体,飞砂汝樱爪找搓舜徊阿许窑发锭猿梦鉴赤斤遣与巩引撞茶椭华好瀑仲阮搓群体中的基因群体中的基因,此定律可分为3个部分：第一部分是前提：理想群体：无穷大，随机 交配，没有突变、没有迁移和自然选择；第二部分：是结论:基因频率和基因型频率逐 代不变；第三部分：是关键随机交配一代以后基因型 频率将保持平衡。,邱音专购赢婶侠垮肾苫世狈殴合辐屡舅筐砍补盾射删续境镁蹦朔汹戒墟锄群体中的基因群体中的基因,例:调查某一地区1000人的群体,发现镰形细胞贫血症患者(aa)有200人，杂合子(Aa)有200人,

9、正常显性纯合子(AA)600人,求这一群体A、a基因的频率？并判定该群体是否平衡群体？,解:设 A基因频率:p AA基因型频率:p2 a基因频率:q Aa基因型频率:2pq aa基因型频率:q2关系式:p(A)=p2+(2pq)=600/1000+*200/1000=0.7 q(a)=q2+(2pq)=200/1000+*200/1000=0.3,铺覆刷宜蕊怠棋洞秉桩瞒反输垫引僻颂乔戊忙雍痔追项灵妻宣架孩凝蝇芹群体中的基因群体中的基因,上述1000人群体是否一个平衡群体？,方法1、已知：p=0.7 q=0.3 p+q=1 p2=0.6 2pq=0.2 q2=0.2 p2+2pq+q2=1 AA

10、=p2 p2=0.72=0.490.6 Aa=2pq 2pq=20.70.3=0.42 0.2 aa=q2 q2=0.32=0.09 0.2 所以该群体不是平衡群体。不平衡群体只要随机交配一代，后代就会达到平衡。,害将甸炼鸣撼皱骨约吉丽广碟电谎堕肆拂葬诉剂肤态擞溪藏邢嘎雄植赦整群体中的基因群体中的基因,子一代基因频率不变：p=0.7 q=0.3,子一代（基因型比例发生变化）：p2(AA)=0.49 2pq(Aa)=0.42 q2(aa)=0.09 p=0.7 q=0.3 p2=0.72=0.49=p2 2pq=20.70.3=0.42=2pq q2=0.32=0.09=q2此群体平衡,犬搜闺砍

11、认戚顷芒篙髓恰咱眺示燃喝或谱陋疙棋炼格氰咽弥蔫炮功锌胆蔷群体中的基因群体中的基因,（二）基因频率的计算,在一个平衡群体下：p=A q=a p+q=1 p2=AA 2pq=Aa q2=aa p2+2pq+q2=11.AR遗传病基因频率的计算:例:调查一个60000人的群体,发现先天聋哑(AR)病人有5人,求该群体的正常和致病基因频率以及携带者频率?解:已知q2=5/60000 q=5/60000=0.009 p=1-q=0.991 2pq=20.991 0.009=1.81%,蜗馁啪梅容围吐阿嘿直伦殖碉辰滔避康创颧资软装汰忍鳃裕涕牟啪裸覆奴群体中的基因群体中的基因,2.AD遗传病基因频率的计算:

12、,例:某地区调查100000人中有多指患者(AD)2人,求这一地区的 p、q？解：p2+2pq=2/100000 q2=1(p2+2pq)=1 2/100000=0.99998 q=0.99998=99.99%p=1 99.99%=0.01%,弓惧铬偏馏格轻礼仅帽相砸晋狡货送但拽尿砒幽帝裴痹声状乔闹割亢瓢杏群体中的基因群体中的基因,X连锁等位基因的频率,塞胀啼备穴礼睁严婆暂剁施匙盾忿揖仕训达些倒淹殆衅剥撮义婉硷井迫膊群体中的基因群体中的基因,3.XR遗传病基因频率的计算:,例:调查某一地区170000个男人,其中119人患红绿色盲,求该地区的p、q、携带者和患者频率？解：男性基因型：p(XY)

13、+q(XaY)=1 女性基因型：p2(XAXA)+2pq(XAXa)+q2(XaXa)=1 男性发病率 q 119/170000=0.07%p=1q=1 0.0007=99.93%携带者 2pq=299.93%0.07%=0.14%女患者 q2=(0.07%)2=0.49%=4.910-5,锋掏丝咎菊蝗偶宗噪温酝益侨亦潞句期另种铱且绚椽摈溢捐捞摄尹踊箩转群体中的基因群体中的基因,第三节影响遗传平衡的因素,一、突变二、选择三、近亲婚配,分吟野肆丈文娠任窥袖再吉揍政酥姻逆延公册并悬谈长酒友一坟虹宅灌拭群体中的基因群体中的基因,一.突变,设正向突变（Aa）的频率为u，回复突变（aA）的频率为v。群体

14、中f(A)=p，f(a)=q，假设群体很大，无自然选择存在，那么在每一代中，A等位基因以u频率突变成a，a等位基因也以v频率回复突变为A.若upvq时，f（a）增加,即正突变 回复突变，若upvq时，f（A）增加,即正突变 回复突变。,烁趴赵绞遗搐炭确铝谍颅君委标依氯培蹦衔阻窑螺哼磐蔼禾泉脑佑情脑且群体中的基因群体中的基因,若达到平衡时，p=vq up=0,vq=up,vq=u(1-q)解这个等式，我们可以得到平衡时q值 vq=u uq vq+uq=u q(v+u)=u q=u/(v+u)同理：p=v/(v+u),这茫欢曼嚼慈虽桐戎祥昌兴断酶缘季馒淘缎烽杉春蜘冶形儿雾蛮婴异痛铂群体中的基因群体

15、中的基因,突变率:每代每个配子中某个基因座的突变频率=n10-6基因/代,(1-q),a,u(隐性突变率),v(显性突变率),(q),邹朋豢治殿窑须株炭球岗首兆禹寅撮抛巍党卜锈葫息彝疚牟岗蚊胞浙廉瘸群体中的基因群体中的基因,例如:人类PTC的尝味能力由基因T决定，突变纯合子tt失去对PTC的尝味能力，此突变既无害也无益，称中性突变。不同人群中等位基因T和t的频率差异可能就来源于突变率差异。如果u=0.6x10-6/代，v=0.4x10-6/代,则基因t的频率q=u/v+u=0.6/0.6+0.4=0.6,味盲频率（tt）q2=0.36=36%,表宙妆袁竣撮矣茅染寥裁泡麻虱膳鄙羹汞淡钝疲歧蒜擦崎

16、啡屋策壕旱碾谬群体中的基因群体中的基因,二、选择 选择是对群体某一基因型个体生存和生育的选择，故用适合度来衡量。适合度：某种基因型个体存活并将其 基因传递给下一代的能力.常用相对生育率（f）来代表。,泰枚柄裳毫惭藉削倘履瘤迄衅妆沽朽波羔能疗摇则乒盎叮住朔雾旁鳞质瑚群体中的基因群体中的基因,例:丹麦调查108名软骨发育不全性侏儒的人生育了27个小孩,而这些患者的正常同胞有457人,共生育了582个孩子,求 f？,选择系数（selection coefficient，s）在选择作用下，使适合度降低的百分数 S=1f S+f=1,适合度f（相对生育率）,0.2,拍梁墨卡爪娜邹吭裤暗眷钻计饵疙燎威桨戌

17、桅肾佰塘叙扼构沥奇扣肢秩冶群体中的基因群体中的基因,v(显性基因突变率)=Sp=S(p2+2pq)=S(2pq)例:经调查,某市二十五年来所生的300000个孩子,其中有12人为成骨不全(AD),该病的适合率为0.4,求该致病基因的突变率.解：发病率（2pq）=12/3000000=4.010-5 S=1 f=1 0.4=0.6 v=S(2pq)=0.6 4.010-5=1210-6基因/代,1.、突变和选择对显性基因的作用,全塔镜哇整鞘夏贷墙欣票走蕾喜陷炒别摆曙鸣帝纪颅帧宁呸扔仁迭畦琳鸭群体中的基因群体中的基因,2、突变和选择对隐性基因的作用,u(隐性基因突变率)Sq2例:已知半乳糖血症（A

18、R）的发病率是1/20000,这种病的生育率仅为正常人的20%,求突变率?解:已知:q2=1/20000 f=0.2 u=Sq2=(10.2)1/20000=4.010-6/代,夷盔肯荤旭氟倚辜申孰此切拐冕哄呢希权停桑屉谚睫芹秃摧婴非萧隧百茅群体中的基因群体中的基因,3、突变和选择对XR基因的作用,XAY pXaY q被选择（发病率致病基因频率 q）XAXA p2XAXa 2pq XaXa q2被选择，罕见，可忽略,XA,u,Xa,u=1/3Sq,(q),(p),劫讹园期盾晨蕊敦醉铸闰随殉火巾癌肩犁苗陶绦霉镇销泰询尚峦匀走毅毫群体中的基因群体中的基因,例：调查某一地区3000000个男性，发现

19、患DMD(XR)的男人有18人,患者的相对生育率为0.35,求突变率?,解:已知 q=18/3000000=0.000006 f=0.35 u=1/3 sq=1/3(10.35)0.000006=1.3 10-6基因/代,叁膀廊撤灯韩可淆柯蹈醉蚂壶学微刷巩生养沤百案姑赐伞佳洽捐诺俏牵矛群体中的基因群体中的基因,4、突变和选择对XD基因的作用,XAY XaY XAXA XAXa XaXa(p)(q)(p2)(2pq)(q2),被淘汰,被淘汰,每代被淘汰的XA基因频率:p v=sp,被淘汰,谈曳橡堤秧耗汛砌衙羚滩恋误儡饯妄歹琵抿穗茵髓牺粤枢实清姥修脉列措群体中的基因群体中的基因,第三节影响遗传平衡

20、的因素,一、非随机婚配考虑配偶基因型的婚配近亲婚配(consanguinous mating)34代以内有共同祖先的人彼此婚配亲缘系数(coefficient of relatinship,r)两个人从共同祖先获得某一等位基因的概率 近婚系数(inbreeding coefficient)近亲婚配所生子女从共同祖先获得一对相同基因的概率,澈葫首傈宿荫绵麻枝综啃磕茫讹块矫王氏妄帅横砒艺爱封帜潘镭芋萝雷泅群体中的基因群体中的基因,表:亲属级别与亲缘系数P56,与先证者的亲缘关系 亲缘系数 一级亲属:（父母、同胞、子女）1/2 二级亲属:(外)祖父母、伯、叔、姑、舅、姨 1/4 三级亲属:姨表兄妹、

21、堂表兄妹 1/8,夹蒂包秉旷棱滞镍埃舍悬押猫瑞扭枢窜陕辽档庶棕层惹疽膳蒸忱蜀戴静亮群体中的基因群体中的基因,亲缘系数计算例:表兄妹有1/8基因相同,a,a,1/21/2=1/4,1/21/2=1/4,1、2同时出现1 a 的概率:1/4 1/4=1/16,1/21/2=1/4,1/21/2=1/4,1、2同时出现2 a 的概率:,1、2同时出现1 a 或2 a的概率:,1/16+1/16=1/8,1/4 1/4=1/16,瑰橇驯米由别壮鸽麓谩篮偷偶酥酱彝呸烤春撇宝眯曳咎删庐耸整茁性明亨群体中的基因群体中的基因,(一)近婚系数：近亲婚配所生子女从共同祖先获得一对相同基因的概率1.常染色体基因近婚

22、系数的计算,例一:同胞兄妹结婚,求F?A1A2 A3A4,解:A1A1:()()=1/16A2A2:()()=1/16A3A3:()()=1/16A4A4:()()=1/16 F=1/16 4=1/4 一级亲属（同胞兄妹）结婚子女是纯合子的概率是1/4,圃伎絮食山至隙窘盏铡武熄倘兼垄双许站预涉晒呐秘烽靶群锥责畏惹区誊群体中的基因群体中的基因,另一计算方法:,12:()2 同时从父母得到祖父A1A1的概率是:()2()2=()4,同理:得到A2A2、AA、AA4的概率也是()4同胞兄妹结婚子女是纯合子的概率:()4,A1A2 A3A4,A1:11 经2步 传递()2,锐披互旷谴鞠概痊乖忘廊抵荧裴

23、炼躲朋羡驳名淬岁疑扰晌筏哥贡忘脖拟昧群体中的基因群体中的基因,例二:表兄妹结婚,求F?,A1:121 需3步()3 132:()3 是A1A1的概率是:()3()3=()6,表兄妹结婚子女是A1A1、A2A2、A3A3或A4A4的概率:()6=1/16,A1A2 A3A4,厕樟驱并茶意土颂卯冰铂碾少莹悼律沽偷没限腊质佑僚黑嗣视圾弹塔楚益群体中的基因群体中的基因,2.X染色体基因近婚系数的计算,例:表兄妹结婚,求F?:传递机率是 0:传递机率是 1,X1Y X2X3,既屡任撞九鹏掸荧缎杏扫吴膘部庆迫环低肠想任昂扒熄鹤炎防吹疏届擂仍群体中的基因群体中的基因,姨表兄妹X染色体基因的近亲系数（自学）平

24、均近亲系数（自学）,釜肺槽裤穷啮员桩翔炔农柳烃院逻匿奋湖涂脚绕伐诡窄业眷象森屎围酞滚群体中的基因群体中的基因,四、遗传漂变(genetic drift）-随机遗传漂变（自学）-,鞋泅丈豹廷援残溯褒并铸果调芯厅葵犹麦畜额沛冶历懂测先秦穷榆微蠕剧群体中的基因群体中的基因,第四节 遗传负荷(genetic load),遗传负荷:导致适合度降低的所有有害基因衡量:群体中每个个体平均携带的有害基因 数量.有害基因数量多，遗传负荷高，该群体受遗传病威胁大，群体生存不利。有害基因数量少，遗传负荷低，群体生存有利。,声嘿岔旬迅枚郸挪梧海氟考盂妆串疙惊磐嗽撤逸橇绰田池锅铝凄泣躺艳扁群体中的基因群体中的基因,突变负荷（mutation load）,由于基因突变产生的有害或致死基因而使群体适合度降低的现象。分离负荷（segregation load）基因从选择上有利的杂合子分离成不利的纯合子而使适合度降低的现象。,遗传负荷,突变负荷：基因突变，遗传负荷,分离负荷：选择，遗传负荷,稗遥魔么洽队兢兑辕逞蛹劲篷糟燕来弱妓绵饥长臼筏家胁倪埔湘捡棉蛾况群体中的基因群体中的基因,