群體遺傳學(xué)PopulationGenetics12

群體遺傳學(xué)(populationgenetics)是研究基因突變、選擇、遷移和基因頻率變動(dòng)的影響下，群體遺傳結(jié)構(gòu)的變動(dòng)規(guī)律的科學(xué)。遺傳流行病學(xué)(geneticepidemiology)或臨床群體遺傳學(xué)則探討群體中各種遺傳病的發(fā)病率、傳遞方式、基因頻率、突變率、遺傳異質(zhì)性以及群體遺傳負(fù)荷等。人類的進(jìn)化過(guò)程實(shí)質(zhì)上是群體中基因頻率的演變過(guò)程，所以群體遺傳學(xué)也是進(jìn)化論的理論基礎(chǔ)。3第1節(jié)群體中的遺傳平衡

群體指一個(gè)物種生活在某一地區(qū)內(nèi)的、能相互雜交的個(gè)體群，也稱為孟德?tīng)柺饺后w(Mendelianpopulation)。一個(gè)群體所具有的全部遺傳信息稱為基因庫(kù)(genepool)。4一、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。任何基因座位上全部基因頻率的總和等于1?；蛐皖l率(genotypefrequency)

指群體中某一基因型個(gè)體占群體總個(gè)體數(shù)的比例。任何群體各個(gè)基因型頻率的總和等于1。5一、基因頻率和基因型頻率對(duì)于共顯性和不完全顯性性狀(以2個(gè)等位基因?yàn)槔?有一對(duì)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

＋?·Hq

＝R

＋?·H6一定條件下，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(gè)群體達(dá)到了這種狀態(tài)，就是一個(gè)遺傳平衡的群體。1.群體很大2.隨機(jī)婚配3.沒(méi)有突變4.沒(méi)有選擇5.沒(méi)有大規(guī)模遷移二、Hardy-Weinberg定律遺傳平衡定律(lawofgeneticequilibrium)DH.HardyW.Weinberg7(p＋q)(p＋q)＝p2＋2pq＋q2

＝1二、Hardy-Weinberg定律有一對(duì)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R8隱性表型頻率(發(fā)病率)＝隱性致病基因型頻率隱性致病基因頻率

q＝q2＝隱性表型頻率

＝

發(fā)病率

顯性正?；蝾l率p＝1－q

常染色體隱性遺傳病(AR)2pqq2≈2qq2＝2q三、基因頻率的計(jì)算9第二節(jié)影響群體遺傳平衡的因素1.突變及突變間的平衡2.選擇及選擇與突變間的平衡3.隨機(jī)遺傳漂變4.隔離5.遷移6.近親婚配10一、突變

突變率(mutationrate)

：每個(gè)基因都有一定的突變率，用每一世代中每百萬(wàn)個(gè)基因中有n個(gè)基因發(fā)生突變，即n×10－6/基因/代。一對(duì)等位基因A

和a，正（回復(fù)）突變基因A

的頻率為p

，突變?yōu)閍

的突變率為

u

基因a

的頻率為q

，突變?yōu)锳的突變率為v

11二、選擇

選擇(selection)指由于基因型的差別而導(dǎo)致生存能力和生育能力的差別。常用適合度和選擇系數(shù)來(lái)表示。

適合度(fitness)是指一定環(huán)境條件下，某種基因型個(gè)體能生存并能將他的基因傳給后代的能力。一般用相對(duì)生育率來(lái)衡量。軟骨發(fā)育不全0.2，血友病A0.29，遺傳性舞蹈病男0.82，女1.25;鐮形細(xì)胞攜帶者1.26（瘧疾流行區(qū)）。選擇的作用常用選擇系數(shù)(selectioncoefficient，S)來(lái)表示。S代表在選擇作用下降低的適合度，S＝1－f。12三、隨機(jī)遺傳漂變

隨機(jī)遺傳漂變(randomgeneticdrift)：在一個(gè)小的群體中，由于所生育的子女?dāng)?shù)目少，導(dǎo)致的等位基因頻率產(chǎn)生相當(dāng)大的隨機(jī)波動(dòng)的現(xiàn)象。美洲印第安人ABO血型頻率Blackfeet:IA0.5北美：IA0.018;IB0.009;i0.97313四、隔離由于自然條件或宗教、民族風(fēng)俗習(xí)慣等因素所形成的隔離(isolation)，使該群體與其他人群無(wú)基因交流，可以使純合子的比例增加，產(chǎn)生類似于近親婚配的遺傳效應(yīng)。建立者效應(yīng)(foundereffect)：在一些隔離群體中，基因頻率是由少數(shù)幾個(gè)始祖的某一突變基因在小的隔離群體近親繁殖的結(jié)果(1780-1790的颶風(fēng),9個(gè)男人與一個(gè)小島上的先天性失明達(dá)10%)。14五、遷移

遷移(migration)：指具有某一基因頻率群體的部分個(gè)體因某種原因遷入與其基因頻率不同的另一群體中，并雜交定居，從而改變遷入群體的基因頻率，這種影響也稱遷移壓力。

基因流(geneflow)：遷移壓力的增強(qiáng)可使某些基因從一個(gè)群體有效地散布到另一個(gè)群體中。歐洲、西亞tt：36%f(t)=60%漢族tt：9%f(t)=30%回族tt：20%f(t)=45%IB頻率從0.3梯級(jí)降至西歐的0.06.15六、近親婚配

近親（closerelatives）是指在3～4代以內(nèi)有共同祖先的個(gè)體間的關(guān)系，他們之間的婚配稱為近親婚配（consanguineousmarriage）

。（一）近婚系數(shù)

近婚系數(shù)(inbreedingcoefficient，F(xiàn))：近親婚配使子女從婚配雙方得到祖先同一基因的概率。

親緣系數(shù)

：由于繼承的關(guān)系，親屬間具有相同基因的可能性。16達(dá)爾文家族比較著名的4個(gè)科學(xué)家是伊拉司馬斯·達(dá)爾文、查爾斯·達(dá)爾文和喬治·達(dá)爾文和高爾頓。高爾頓是查爾斯·達(dá)爾文的表弟。達(dá)爾文的十個(gè)子女中，有三個(gè)很小夭折，其他七個(gè)子女，竟不同程度地得了精神病,有2人不育。5623GDFRS有成就的科學(xué)家17古埃及統(tǒng)治者認(rèn)為，只有皇室同族通婚才能保持皇室血統(tǒng)的純潔和高貴，所以多是親兄妹結(jié)婚。然而，人們從無(wú)數(shù)事實(shí)中得出結(jié)論，血緣近的男女結(jié)婚生育率低，后代的死亡率高，并常常出現(xiàn)先天畸形和遺傳性疾病。近代更有大量資料證明，表兄妹結(jié)婚，癡呆兒發(fā)生率...18哈布斯堡下頜（唇突）Hapsburgjaw(lip)哈布斯堡皇室包括奧地利皇室1278～1918，西班牙皇室1504～1700，神圣羅馬帝國(guó)皇室1438～1806.1920寧國(guó)公榮國(guó)公賈代化賈敷賈敬惜春賈珍賈蓉賈代善賈母(史老太)邢夫人賈赦迎春賈璉王熙鳳平兒王夫人賈政趙姨娘元春賈珠賈寶玉探春薛寶釵林黛玉林如海21第四節(jié)遺傳負(fù)荷

遺傳負(fù)荷（geneticload）指在一個(gè)群體中，由于致死基因(lethalgene)或有害基因的存在而使該群體適合度降低的現(xiàn)象。來(lái)源于突變負(fù)荷和分離負(fù)荷。突變負(fù)荷(mutationload)指由于基因的致死突變或有害的基因突變產(chǎn)生而降低了適合度，給群體帶來(lái)的負(fù)荷。取決于突變率和突變基因的選擇系數(shù)。分離負(fù)荷(segregationload)指由于雜合子(Aa)之間的婚配，在后代中由于分離而產(chǎn)生一部分適合度降低的純合子(aa)，因而導(dǎo)致群體適合度的降低，造成遺傳負(fù)荷的增高。22已知各種AR的發(fā)病率約為1/10,000～1/100,000，攜帶者頻率為1/50～1/500，MIM已記錄約1,500種AR。每個(gè)人攜帶的有害基因數(shù)目大約為：

1/50×1,500～1/500×1,5003～30第四節(jié)遺傳負(fù)荷1.

根據(jù)AR的發(fā)病率估計(jì)23已知一個(gè)AR攜帶者和一級(jí)親屬婚配，后代發(fā)病機(jī)率為：1×1/2×1/4＝1/8

AR攜帶者和一級(jí)親屬婚配,不發(fā)病機(jī)率為7/8。一個(gè)人有幾個(gè)有害基因，他和一級(jí)親屬婚配所生后代不發(fā)病的占(7/8)n(7/8)4＝0.586(7/8)5＝0.513(7/8)8＝0.344一級(jí)親屬間婚配所生子女中只有56％或35％是無(wú)病的。3.根據(jù)一級(jí)親屬間婚配所生子女發(fā)病情況來(lái)估計(jì)第四節(jié)遺傳負(fù)荷五、遺傳負(fù)荷的估計(jì)24

1.解釋下列名詞：inbreedingcoefficient,consanguineousmarriage,randomgeneticdrift,polymorphism,fitness,neutralmutation,mutationrate,lawofHardg-Winberg,genepool,populationgenetics

2.何謂遺傳平衡定律，哪些因素可破壞遺傳平衡而引起群體遺傳結(jié)構(gòu)的改變。

3.我國(guó)婚姻法規(guī)定：“禁止三代以內(nèi)的旁系血親之間通婚?！比绻巳褐械倪z傳負(fù)荷水平以每人平均攜帶6個(gè)有害基因來(lái)計(jì)算，說(shuō)明上述規(guī)定是否符合科學(xué)原理?

4.人類存在的遺傳多態(tài)性主要有哪幾種類型?

5.在11335人中的血型檢查結(jié)果是：O型血為5150人、A型血為4791人、B型血為1032人、AB型血為362人，試計(jì)算A、B、O三個(gè)等位基因的基因頻率。思考與練習(xí)25參考文獻(xiàn)與網(wǎng)站1.左伋.醫(yī)學(xué)遺傳學(xué),6版.北京:人民衛(wèi)生出版社，20132.傅松濱.醫(yī)學(xué)遺傳學(xué),3版.北京:人民衛(wèi)生出版社，20133.楊保勝.醫(yī)學(xué)遺傳學(xué).北京:科學(xué)出版社，20134.王培林，傅松濱.醫(yī)學(xué)遺傳學(xué),3版.北京:科學(xué)出版社，20105.楊保勝等主編.醫(yī)學(xué)遺傳學(xué)—原理與應(yīng)用,第2版,北京:中國(guó)人口出版社，20056.楊保勝等主編.遺傳與生殖科學(xué),北京:人民軍醫(yī)出版社，20047.朱平主編.臨床分子遺傳學(xué).北京:北京醫(yī)科大學(xué)出版社,20028.PasternakJJ..Bethesda:FitzgeraldSciencePress