医学遗传学群体遗传课件.ppt
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- 医学 遗传学 群体 遗传 课件
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1、第七章第七章 群体遗传群体遗传群体群体(population):是指生活在某一地区的、能是指生活在某一地区的、能相互杂交的个体群。相互杂交的个体群。群体遗传学群体遗传学(population genetics)是用数学的方法研究群体的遗传结构及是用数学的方法研究群体的遗传结构及其演变规律的学科。其演变规律的学科。群体的基因频率 群体的基因型频率遗传结构遗传结构复习概念l基因频率基因频率(gene frequency)l 指群体中某一基因在其等位基因指群体中某一基因在其等位基因的总数中所占的比例。的总数中所占的比例。A基因频率基因频率p;a基因频率基因频率qp=A+aAq=A+aa复习概念基因型
2、频率(基因型频率(genotypic frequency)指某种基因型个体在群体中所占的比例。指某种基因型个体在群体中所占的比例。表型频率表型频率 某一表型所占的比例。某一表型所占的比例。f(aa表型表型)=aa表型表型/(A表型表型+aa表型)表型)f(AA)=AA/(AA+Aa+aa)练习练习1 在一个在一个1000人的随机群体中,人的随机群体中,AA人数人数为为600;Aa人数为人数为340;aa人数为人数为60。计。计算基因频率。算基因频率。A等位基因频率等位基因频率:p=(2600340)/10002=0.77 a等位基因频率等位基因频率:q=(260340)/10002=0.23已
3、知基因型频率已知基因型频率计算表型频率计算表型频率 f(A表型表型)=(AA+Aa)/(AA+Aa+aa)f(a a表型表型)=aa/(AA+Aa+aa)f(AA表型表型)=AA/(AA+Aa+aa)f(Aa表型表型)=Aa/(AA+Aa+aa)f(a a表型表型)=aa/(AA+Aa+aa)表型频率表型频率=基因型频率基因型频率第一节第一节 群体的遗传平衡群体的遗传平衡一、遗传平衡定律一、遗传平衡定律 (Hardy-Weinberg Law)在一个大群体中,如果是随在一个大群体中,如果是随机婚配,没有突变,没有自然选机婚配,没有突变,没有自然选择,没有大规模迁移所致的基因择,没有大规模迁移所
4、致的基因流,群体中的基因频率和基因型流,群体中的基因频率和基因型频率在一代代传递中保持不变。频率在一代代传递中保持不变。遗传平衡群体遗传平衡群体基因频率与基因型频率的关系基因频率与基因型频率的关系 讨论群体中等位基因讨论群体中等位基因A和和a。A基因频基因频率为率为p;a基因频率为基因频率为q。(p+q)2=p 2 +2pq +q 2遗传平衡定律的数学表达式遗传平衡定律的数学表达式p+q=1 遗传平衡群体的基因频率与基因遗传平衡群体的基因频率与基因 型频率满足以下表达式:型频率满足以下表达式:(p+q)2=p 2 +2pq +q 2 基因型频率:基因型频率:f(AA)=p2 f(Aa)=2pq
5、 f(aa)=q2说明定律成立的理想条件:群体大、定律成立的理想条件:群体大、随机婚配、无突变、无迁移、无随机婚配、无突变、无迁移、无选择。(现实中不存在)选择。(现实中不存在)但一般可把实际研究的群体看成但一般可把实际研究的群体看成是符合条件的群体。是符合条件的群体。二、遗传平衡定律的应用二、遗传平衡定律的应用卷舌卷舌RR/Rr 平舌平舌rr 西藏藏族西藏藏族平舌平舌16%16%,卷舌卷舌84%84%。求基因频率和求基因频率和基因型频率。基因型频率。思路思路由表及里由表及里 群体调查得到表型频率群体调查得到表型频率基因频率基因频率基因型基因型频率频率西藏藏族西藏藏族f(rr)=16%求基因频
6、率和基因型频率求基因频率和基因型频率f(rr)=q2=0.16基因频率基因频率q=0.16=0.4 p=1-q=1-0.4=0.6基因型频率:基因型频率:f(RR)=p2=0.62=0.36 f(Rr)=2pq=20.60.4=0.48 f(rr)=q2=0.16二、遗传平衡定律的应用二、遗传平衡定律的应用(二)在遗传咨询中的应用(二)在遗传咨询中的应用遗传风险估计遗传风险估计发病率发病率基因频率基因频率携带者频率携带者频率遗传风险估计遗传风险估计(一)常染色体遗传病的风险评估(一)常染色体遗传病的风险评估例例1:某群体苯丙酮:某群体苯丙酮尿症尿症(AR)发病率为发病率为1/10000。求。求
7、(1)基因频率基因频率,(2)携带者频率携带者频率,(3)后代风险估计后代风险估计 怎样计算基因频率?已知:发病率已知:发病率 f(aa)=1/10000=q21、计算群体中的、计算群体中的A和和a基因频率基因频率p和和q。f(aa)=q2=1/10000q=1/10000=0.01p=1-q=1-0.01=0.99怎样计算携带者频率?(1 1中已求得中已求得p=0.99;q=0.01p=0.99;q=0.01)2 2、求群体中的杂合子、求群体中的杂合子(携带者携带者)频率。频率。f(Aa)=2pq =2 0.99 0.01 0.02 1/502q 携带者频率远高于发病率,它是遗传病风险评估的
8、重要信息。怎样估计遗传风险?3、如果一个肯定携带者与家族中无病史者婚如果一个肯定携带者与家族中无病史者婚配。计算其后代的发病风险。配。计算其后代的发病风险。2中已求得携带者频率中已求得携带者频率f(Aa)=1/50 如果夫妻都是携带者,后代才会有如果夫妻都是携带者,后代才会有1/4的可能为患的可能为患者者aa。这对夫妻都是携带者的风险为这对夫妻都是携带者的风险为:1:11/501/50 后代患病风险后代患病风险 f(aa)=11/50 1/4=1/200 某人群中尿黑酸症(某人群中尿黑酸症(AR)的发病率为)的发病率为4/1000000。计算致病基因频率和携带者计算致病基因频率和携带者频率。频
9、率。练习发病率发病率=f(aa)=q2 =4/1000000=410-6携带者频率:携带者频率:f(Aa)2q=2 2 10-3(致病基因频率)(致病基因频率)后代发病风险估计后代发病风险估计家族中都无病史的两人随机婚配,其后代家族中都无病史的两人随机婚配,其后代的发病风险是多少?的发病风险是多少?思路:思路:后代患病风险后代患病风险=丈夫是携带者的可能性丈夫是携带者的可能性 妻子是携带者的可能性妻子是携带者的可能性1/41/4携带者频率携带者频率f(Aa)4 10-3 囊性纤维化(囊性纤维化(ARAR)在欧洲白种人的发病)在欧洲白种人的发病率约为率约为1/20001/2000,预测白种人中囊
10、性纤维化致,预测白种人中囊性纤维化致病基因携带者频率是多少?病基因携带者频率是多少?发病率发病率q2 1/2000;q 0.022 p=1-q=1-0.022=0.978 携带者频率携带者频率=2pq =20.9780.022=0.043%为什么携带者频率为什么携带者频率2pq2pq对囊性纤维化对囊性纤维化家族的遗传咨询重要?家族的遗传咨询重要?表6-9 发病率对携带者/患者比率的影响你可以从此表看出你可以从此表看出1、何种规律?、何种规律?2、2pq的重要性?的重要性?P84 表表6-9 发病率对携带者发病率对携带者/患者比率的影响患者比率的影响l发病率越低,致病基因频率和携带者频率越低,发
11、病率越低,致病基因频率和携带者频率越低,但携带者与患者的比例越高。但携带者与患者的比例越高。有何规律?有何规律?(二)(二)X连锁遗传病风险评估连锁遗传病风险评估因为男性是半合子,男性发病率等因为男性是半合子,男性发病率等于致病基因频率。于致病基因频率。XR:q=f(XaY)=男性发病率男性发病率 q2=f(XaXa)=女性发病女性发病率率 携带者频率携带者频率f(XAXa)=2pq XD:p=f(XAY)=男性发病男性发病率率 女性发病率女性发病率=2pq+p2 2p例例2:红绿色盲(:红绿色盲(XR)在英国男性中)在英国男性中发病率为发病率为1/12求携带者频率求携带者频率f(XAXa)q
12、=1/12,p=1-q=11/12 f(XAXa)=2pq=211/121/12 =22/144 =0.15求女性发病率求女性发病率f(XaXa)f(XaXa)=q2=(1/12)2 =1/144=0.007答:携带者频率为答:携带者频率为0.15(女性(女性15%为携为携带者带者),女性发病率为,女性发病率为0.007(0.7%女性患女性患病)。病)。练习:甲型血友病(XR)男性发病率为0.00008求女性发病率求携带者频率f(XaXa)=q2=0.000082=6.410-9f(XAXa)=2pq2q=20.00008 =1.610-4小结:从发病率求致病基因的频率小结:从发病率求致病基因
13、的频率(1)常染色体遗传常染色体遗传AR:隐性致病基因频率隐性致病基因频率q=发病率发病率 AD:显性致病基因频率显性致病基因频率(2)X连锁遗传连锁遗传 XR:隐性致病基因隐性致病基因(Xa)频率频率q=男性发病率男性发病率 =女性发病率女性发病率 XD:显性致病基因显性致病基因(XA)频率频率p=男性发病率男性发病率 1/2女性发病率女性发病率第一次课第一次课p(1/2)发病率发病率AD遗传中遗传中显性致病基因的频率显性致病基因的频率p=(1/2)发病率)发病率I群体中患者多为杂合子群体中患者多为杂合子Aa发病率发病率 I=f(Aa)=2pq 2pp=(1/2)I第二节第二节 影响遗传平衡
14、的因素影响遗传平衡的因素非随机婚配非随机婚配突变突变选择选择遗传漂变(小群体)遗传漂变(小群体)基因流基因流(迁移)(迁移)一、非随机婚配一、非随机婚配(一)近婚系数(一)近婚系数近婚系数近婚系数F:近亲婚近亲婚配使子女配使子女得到一对得到一对相同基因相同基因的概率。的概率。亲缘系数亲缘系数r:r:有共同祖有共同祖先的两个人,先的两个人,在某一基因在某一基因座上带有相座上带有相同基因的概同基因的概率。率。亲缘系数(亲缘系数(r r)近亲婚配1/21/21/21/21 1、常染色体遗传的近婚系数、常染色体遗传的近婚系数 思路:思路:一步一半一步一半(1/2),步步相乘左右步步相乘左右汇;汇;四个
15、基因,四个基因,最终纯合同机最终纯合同机会。会。F=4(1/2)41/21/21/21/2(1 1)兄妹近婚系数)兄妹近婚系数lS获得获得A1途径(途径(4步):步):lP1 B1 S:1/2 1/2 lP1 B2 S:1/2 1/2 lS基因型为基因型为A1A1的概率:的概率:l=1/2 1/2 1/2 1/2 =1/16=(1/2)(2+2)兄妹近婚系数兄妹近婚系数lS获得获得A2A2、A3A3、A4A4的概的概率各为率各为(1/2)(2+2)lS获得获得A1A1、A2A2、A3A3、A4A4中任何一对中任何一对的概率:的概率:l F=4 (1/2)(2+2)1/4常染色体遗传的近婚系数常
16、染色体遗传的近婚系数公式:公式:F=4(1/2)(n1+n2)说明:说明:n1:共同祖先到:共同祖先到丈夫的世代数。丈夫的世代数。n2:共同祖先到:共同祖先到妻子的世代数。妻子的世代数。近婚系数推导练习近婚系数推导练习F=4(1/2)(3+3)=1/16表兄妹近婚系数:表兄妹近婚系数:近婚系数推导练习F=4(1/2)(2+3)=1/8舅甥女近婚系数:舅甥女近婚系数:3 3、表兄妹婚配中等位、表兄妹婚配中等位基因的传递图解基因的传递图解 1.S获得获得A1途径:途径:P1 B1 C1 S:P1 B1 C2 SS获得获得A1概率:概率:=(1/2)6=1/642.获得获得A2A2、A3A3、A4A
17、4的概率均各为:的概率均各为:1/64。3.获得获得A1A1、A2A2、A3A3、A4A4中任何一中任何一对的概率即总概率:对的概率即总概率:4 1/64=1/162、X连锁遗传的近婚系数连锁遗传的近婚系数男传男,概率男传男,概率0,路,路中断中断。男传女,男传女,概率概率1,不,不统计。统计。女下传,女下传,1/2,要乘积。,要乘积。方法:方法:1.看路通否;看路通否;2.标男传女;标男传女;3.标女传标女传递;递;4.算总概率。算总概率。1111/21/21/21/2计算舅表兄妹近婚系数计算舅表兄妹近婚系数X1X1概率为概率为0X2X2概率:概率:(1/2)4X3X3概率:概率:(1/2)
18、4获得一对纯合的获得一对纯合的X基因的概率是:基因的概率是:F=(1/2)4+(1/2)4 =1/81111/21/21/21/2某男娶了他舅舅的女儿某男娶了他舅舅的女儿姨表兄妹近婚系数姨表兄妹近婚系数1.S获得获得X1 途径:途径:P1 B1 C1 S:P1 B1 C2 SS获得获得 X1 X1概率:概率:=(1/2)3=1/82.S获得获得X2X2,X3X3 的概的概率均各为:率均各为:(1/2)5=1/32。3.S获得获得X1X1,X2X2,X3X3中任何一对的概率中任何一对的概率F=1/8+21/32=3/16111/21/21/211/21/2某男娶了他阿姨的女儿某男娶了他阿姨的女儿
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