第九章群體遺傳學

(populationgenetics)

醫(yī)學遺傳教研室孫業(yè)盈Tel：6913225E-mail:sunyy21cn@163.com醫(yī)學遺傳學(medicalgenetics)

應(yīng)用遺傳學的理論和方法研究人類遺傳性疾病和人類疾病發(fā)生的遺傳學問題的一門綜合性學科研究對象是與人類遺傳有關(guān)的疾病，即遺傳性疾病醫(yī)學遺傳學其他分科表觀遺傳學優(yōu)生科學遺傳倫理學體細胞遺傳學

生態(tài)遺傳學

群體遺傳學免疫遺傳學藥物遺傳學腫瘤遺傳學發(fā)育遺傳學

從不同角度研究人類遺傳與疾病的關(guān)系。

群體是指生活在某一地區(qū)的、能相互雜交的個體群。這樣的群體也叫孟德爾式群體.群體遺傳學（populationgenetics）

群體遺傳學是研究群體的遺傳結(jié)構(gòu)及其演變規(guī)律的遺傳學分支學科。它是運用數(shù)學和統(tǒng)計學方法研究群體的基因頻率，基因型頻率以及影響這些頻率的因素與遺傳結(jié)構(gòu)的關(guān)系。

醫(yī)學群體遺傳學：研究治病基因在群體中變化將會闡明人群中致病基因頻率，攜帶者頻率，遺傳病的種類，發(fā)病率，流行規(guī)律，從而控制遺傳病在人群中的流行。第一節(jié)基因頻率和基因型頻率一、基因頻率(重點)

基因頻率（genefrequency）是指群體中某一基因在其等位基因的總數(shù)中所占的比例即指等位基因的頻率。任何一基因座位上全部基因頻率總和必定等于1.

假設(shè)有一對等位基因A和a，在某一群體的該基因座位上共有1000個等位基因，其中A基因為800，則A基因的頻率為多少?a基因頻率為多少？

二、基因型頻率(重點)

基因型頻率（genotypefrequency）是指一個群體中不同基因型所占的比率。

有人調(diào)查了1000人的群體，其中TT，Tt，tt三種基因型的例數(shù)分別為480人，420人，100人，則三種基因型的頻率分別為?基因T和t的頻率？任何群體各個基因型頻率的總和等于1

?；蛐皖l率的計算N11、N12和N22分別代表三種基因型個體的數(shù)量N11＋N12＋N22＝N；D、H和R分別代表三種基因型的頻率

基因頻率計算公式

二倍體生物中，每個個體的每一個基因座位上有2個等位基因，N個個體，共有2N個等位基因。例如:MN血型。有人在一個地區(qū)調(diào)查837人M血型基因型為MM261人占31.2%N血型基因型為NN145人占17.3%MN血型基因型為MN431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

第二節(jié)群體的遺傳平衡定律

當一個群體符合一定條件時，則群體中的基因頻率和基因型頻率在一代一代的繁殖傳代中，保持不變。哈迪-溫伯格(Hardy-Weinberg)DH.HardyW.Weinberg遺傳平衡定律(lawofgeneticequilibrium)在一定的條件下：①群體很大②隨機交配③沒有自然選擇④沒有突變發(fā)生⑤沒有個體的大規(guī)模遷移

哈迪-溫伯格(Hardy-Weinberg)遺傳平衡法則

群體中的基因頻率和基因型頻率在世代傳遞中保持不變。如果一個群體達到了這種狀態(tài)，就是一個遺傳平衡的群體。（二）、Hardy-Weinberg定律的內(nèi)涵據(jù)數(shù)學原理：(p

＋q)2=(p

＋q)(p

＋q)假設(shè)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R＝p2

＋2pq

＋q2

＝1

即AA：Aa：aa=p2

：2pq

：q2

-----為遺傳平衡群體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？

原則：首先計算群體的基因型頻率，再估算理論上的基因頻率基因型數(shù)量頻率

AA600.60Aa200.20aa200.20

總計1001.0先計算基因型頻率：AA→0.6Aa→0.2aa→0.2判斷一個群體是否為平衡群體Hardy-Weinberg定律的應(yīng)用再計算基因頻率:A→p=0.60＋0.20/2=0.70a→q=0.20+0.20/2=0.30

如果是遺傳平衡的群體，它應(yīng)當符合：p2+2pq+q2=1，

p2=0.492pq=0.42q2=0.09

即0.49+0.42+0.09=1上述群體基因型頻率p2:0.6、2pq:0.2、q2:0.2

故群體是一個遺傳不平衡的群體Hardy-Weinberg定律的應(yīng)用F1基因型AA：Aa：aa的比例變化F1精子A（0.70）a(0.30)

卵子

A(0.70）

a(0.30)AA(0.49)Aa(0.21)Aa(0.21)aa(0.09)即AA（p1）2=0.49，Aa(2p1q1)=0.42，aa(q1)2=0.09，達到了遺傳平衡狀態(tài)。平衡群體的鑒定

AA

Aa

aa

是否平衡？1.0.5/0.52.0.40.20.43.0.250.50.25

Hardy-Weinberg定律的應(yīng)用常染色體顯性遺傳病(AD)對于一種罕見的AD遺傳病一般罕見的遺傳病的致病基因p很小，所以純合患者AA的頻率很低，可以忽略不計，所以雜合子患者（2pq）占全部患者的比例2pq/(p2+2pq)≈1，即幾乎所有患者均為雜合子，則2pq=發(fā)病率，其中q=1-p≈1

，所以p=1/2x發(fā)病率。

視網(wǎng)膜母細胞瘤屬于AD遺傳病，群體發(fā)病率為1/10000，計算致病基因頻率？致病基因頻率p=1/2×發(fā)病率

=1/2×1/10000=1/20000ABO血型：IA、IB、i的頻率為p、

q、

r

（p+q+r）2=p2+q2+r2+2pq+2qr+2pr=1復(fù)等位基因頻率計算Hardy-Weinberg定律的應(yīng)用ABO血型：IA、IB、i的頻率為p、

q、

r（p+q+r）2=p2+q2+r2+2pq+2qr+2pr=1血型基因型基因型頻率

AIAIAp2

IAi

2prBIBIBq2

IBi2qrABIAIB2pqOiir2

=p2+2pr=q2+2qr

=2pq=r2BAABO基因型頻率

=p2+2pr=q2+2qr

=2pq=r2BAABOr=√r2=√Op=1-q-r=1-(q+r)=1-√(q+r)2=1-√

q2+2qr+r2=1-√+q=1-p-r=1-(p+r)=1-√(p+r)2

=1-√

p2+2pr+r2=1-√+BOOA

基因頻率基因型頻率例題：調(diào)查一個200000人的群體血型分布情況：A型血83400人，B型血17200人,O型血93400人，AB型血6000人。計算這個群體IA、IB、i的基因頻率。隱性表型頻率(發(fā)病率)＝隱性致病基因型頻率

a

基因頻率q

＝

q2

＝隱性表型頻率＝發(fā)病率

A

基因頻率p

＝

1－

qAa=2pq=2q(1–q)=2q–2q2

≈2q常染色體隱性遺傳病(AR)Hardy-Weinberg定律的應(yīng)用AR:一個群體中白化病的發(fā)病率為1/40000，求致病基因頻率；攜帶者頻率？按遺傳平衡定律計算：aa=q2=1/40000a=q=√1/40000=1/200A=p=1-q=1-0.005=0.995≈1Aa=2pq=2×1×1/200≈1/100

在這個群體中：致病基因a的頻率為1/200，攜帶者的頻率約為1/100。Hardy-Weinberg定律的應(yīng)用

常染色體隱性遺傳病發(fā)病風險的估計（重點）（一）家族無患者時發(fā)病風險的估計

設(shè)在群體中某種AR遺傳病的發(fā)病率為10-4。根據(jù)Hardy-Weinberg定律的公式：

p2+2pq+q2=1和p+q=1，則發(fā)病率=P（aa）（即隱性純合體在群體中出現(xiàn)的頻率）=q2=10-4Hardy-Weinberg定律的應(yīng)用隱性致病基因的頻率q=√q2=√10-4=0.01，顯性基因的頻率p=1-q=1-0.01=0.99；群體中攜帶者的頻率P(Aa)=2pq=2×0.99×0.01≈1/50。Hardy-Weinberg定律的應(yīng)用

隨機婚配

夫婦雙方同為攜帶者概率=P(Aa)×P(Aa)=(2pq)2=(1/50)2

雙親同為攜帶者時，其子女發(fā)病的可能性為1/4隨機婚配時，子女的發(fā)病風險(子女發(fā)病率)=(1/50)2×1/4=1/10000。Hardy-Weinberg定律的應(yīng)用表兄妹之間近親婚配表兄妹同為攜帶者的可能性等于1/50×1/8，子女的發(fā)病風險則為1/50×1/8×1/4=1/1600，表兄妹婚配其子女的發(fā)病風險比隨機婚配時提高了6.25倍。

Hardy-Weinberg定律的應(yīng)用（二）家族有患者時發(fā)病風險的估計先天性耳聾家族的系譜Hardy-Weinberg定律的應(yīng)用

由于Ⅱ2為患者，故Ⅰ1和Ⅰ2必然都為攜帶者。根據(jù)分離律，Ⅱ3和Ⅱ5各有2/3的可能性為攜帶者，那么Ⅲ5和Ⅲ6為攜帶者的可能性各為2/3×1/2=1/3。另外，假設(shè)已知這種遺傳病在群體中的發(fā)病率也為1/10000，根據(jù)Hardy-Weinberg定律，可得群體中攜帶者的頻率=1/50。Hardy-Weinberg定律的應(yīng)用

隨機婚配時，夫婦雙方同攜帶者的概率=1/3×1/50，其子女的發(fā)病風險=1/3×1/50×1/4=1/600。如果Ⅲ5與其姑表妹Ⅲ6近親婚配，他們所生子女的發(fā)病風險=(1/3)2×1/4=1/36，比隨機婚配時的發(fā)病風險提高了約17倍。Hardy-Weinberg定律的應(yīng)用性連鎖遺傳病計算

XD遺傳病的基因頻率計算：女性患者XAXAp2XAXa2pq

男性患者

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