1、,第4章 孟德爾式遺傳分析,在18571864年間，孟德爾成功地進行了舉世聞名的豌 豆（Pisum sativum）雜交實驗，在其論文發(fā)表35年之后，3位 植物學(xué)家最終于1900年重新發(fā)現(xiàn)孟德爾定律，這標(biāo)志著遺傳 學(xué)現(xiàn)代紀(jì)元的開端。,孟德爾定律通常分為分離定律和自由組合定律，它是現(xiàn)代,遺傳學(xué)的基礎(chǔ)和經(jīng)典遺傳學(xué)的核心。,經(jīng)歷了108年的發(fā)展，當(dāng)今的遺傳學(xué)已成為生命科學(xué)的核 心。談家楨先生曾生動而形象地將遺傳學(xué)比喻為一棵根深葉茂 的大樹，孟德爾定律便是具有頑強生命的種子，由摩爾根等人 建立起來的細胞遺傳學(xué)則是這棵巨樹的主干。,本章的主要內(nèi)容:孟德爾遺傳的基本規(guī)律及其擴展。 要點:孟德爾遺傳分析的基

2、本原理與方法，基因在動物、,植物乃至人類的繁衍過程中的表現(xiàn)及其傳遞規(guī)律。,補充,遺傳學(xué)的基本術(shù)語（重要的名詞）,1、遺傳性狀（Hereditary traits） 一個個體從親代傳遞到下一代的特性（孟德爾稱為Characters） 2、基因（Gene）: (Mendelian factor) Physical and functional unit of heredity,which carries information from one generation to the next.In molecular terms, a gene is the entire DNA sequence

3、necessary for the synthesis of a functional polypeptide or RNA molecular. In addition to coding regions most genes also contain noncoding intervening sequences (introns) and transcription- control regins. 攜帶從一代到下一代信息的遺傳的物質(zhì)單位和功能單位。按分子術(shù) 語講，一個基因是合成一條有功能的多肽或RNA分子所必須的完整的 DNA序列。除了編碼區(qū)外，大多數(shù)基因也包含非編碼的間插序列和轉(zhuǎn)錄

4、控制區(qū)。,3、基因座（Locus,復(fù)Loci）:,The specific place on a chromosome where a gene is located; the position of a gene on a genetic map.,基因在染色體上的特定位置/基因在遺傳學(xué)圖上的位置。 4、基因型（Genotype）: 一個生物個體的遺傳組成，包括一個個體的所有的基因。,5、表現(xiàn)型（Phenotype）：,一個生物個體由基因型與環(huán)境相聯(lián)系所產(chǎn)生的可觀察到的,特性。包括一個個體各種基因所產(chǎn)生的產(chǎn)物，如蛋白質(zhì)、酶等，,以及個體的各種特征表現(xiàn)，甚至它的行為等等。,由于環(huán)境和其他基因的

5、影響，導(dǎo)致：具有相同基因型的一些個體,可能會有不同的表現(xiàn)型，或具有相同表型的一些個體可能有不同,基因型。,6、等位基因（Alleles）: 位于一個基因座上的一個或多個基因的替換形式（alternative forms of a gene）,通過它們對表型的不同影響而加以區(qū)別。 或：在同源染色體上基因座相同，控制相對性狀的基因。 7、顯性和隱性（Dominant and recessive） 孟德爾把相對性狀中能在F1顯現(xiàn)出來的叫顯性，不表現(xiàn)出來的叫隱性。 顯性基因?qū)﹄[性基因具有掩蓋作用，隱性基因在雜合體中不能表現(xiàn) （Aa），只能在純合狀態(tài)時才能表現(xiàn)（aa），而顯性基因在純合和雜合狀態(tài) 時都能

6、表現(xiàn)其性狀（AA或Aa）。,8、野生型與突變型（Wild type and mutant type）,野生型也叫正常型，是指生物體在自然界中出現(xiàn)最多的類型（基因型或表,現(xiàn)型），或某一生物用作標(biāo)準(zhǔn)實驗種的基因型或表現(xiàn)型。,突變型是由野生型基因突變而來，即突變體，突變型基因用所說明的基因,名稱的英文略字表示。例如果蠅的黃體突變型基因用Y（yellow）表示，而野,生型基因則用表示，或用Y表示。,4.1,分離定律及其遺傳分析,4.1.1 孟德爾的豌豆雜交實驗 豌豆：雙子葉植物、閉花 授粉，因而每株豌豆子代性 狀與親代的遺傳一致性極 高，將這種品系（strain） 稱為純種（true-breeding

7、） 或 稱 真 實 遺 傳 。 七對相對性狀 種皮的顏色 種子的形狀 花的顏色 未成熟豆莢的顏色 成熟豆莢的形狀 莖的高度 花的位置,4.1.2 單因子雜交實,驗及其分析,用帶有一對相對性狀差別,的純合等位基因品系（true- breeding strains）進行雜 交，這樣的交配稱為單基因 雜種雜交（monohybrid,crosses），揭示了遺傳的第 一個規(guī)律分離規(guī)（Law of segeragation）,例種子形狀 圓形 皺形 相 對性狀,P RR rr,分離比3：1在第一代 （ First filial,generation, F1 ）中,看不出來，因為有顯 隱關(guān)系，顯性對隱性

8、的掩蓋作用，在第二 代才能看出。,注意：F1是由雜交得,到的，稱雜種一代,F2是自交得來的，稱,子二代,（1）F1只表現(xiàn)出一個親本的性狀,例如：圓形種子，黃色子葉、高莖等等，因而表現(xiàn)整齊一致。,孟德爾將表現(xiàn)出來的親本性狀叫做顯性性狀，沒表現(xiàn)出來的親本性狀叫做隱性,性狀。,（2）F1自交，在子二代群體中，親本的相對性狀又分別表現(xiàn)出來,例如，F(xiàn)2既有圓形種子又有皺形種子，即顯性性狀和穩(wěn)性性狀同時表現(xiàn)出,來 ，變得不一致了，這種現(xiàn)象叫做性狀分離（Character segregation）,(3)在子二代的群體中，具有顯性性狀的個體和具有隱性性狀的個體數(shù)，常是,一定的分離比，而且都很接近3：1,以上

9、試驗，在F1植株上所結(jié)的豆莢，每個豆莢可能結(jié)兩類種子：圓形、皺,形，在一個豆莢中兩種類型的種子都有時，圓形是多數(shù)，而皺形是少數(shù)。,正反交，也稱互交（reciprocal cross） 即 圓（雌）皺（雄）和 皺（雌）圓（雄） 正反交結(jié)果所得到的F1性狀表現(xiàn)完全一致 注意：若為細胞質(zhì)控制的性狀，正反交結(jié)果是不一致的。 上述結(jié)果顯示出三個有規(guī)律的共同現(xiàn)象：,孟德爾的解釋 對上述試驗結(jié)果提出如下解釋（這也是分離法則的要點）,（1）性狀是由遺傳因子（genetic factor）控制的，相對性狀是由,細胞中相對遺傳因子控制（遺傳因子控制性狀的發(fā)育）；,（2）遺傳因子在體細胞中是成對的，一個來自母本，一

10、個來自父,本，在形成配子時，成對的遺傳因子彼此分離，并且各自分配到,不同的配子中去。每一個配子，只含有成對因子中的一個（配子,是純粹的）；,（3）雜種F1體細胞內(nèi)的遺傳因子，各自獨立，互不混合（融 合），彼此保持獨立的狀態(tài)，但對性狀的發(fā)育卻互有影響，從而,表現(xiàn)為顯性和隱性（因子作用的顯隱性）。,圓豌豆與皺豌豆的分子解釋 1940年 提出基因決定酶的形成 1991年 英國一個遺傳學(xué)家鑒出決定豌豆種子 圓形或皺形的基因（分子本質(zhì)）,Dominant,allele R, starch-branching enzyme 1 ,Amylose - amylopectin,直鏈淀粉,支鏈淀粉,皺豌豆,圓豌

11、豆（吸水性強）410,4.1.3,分離定律,principle of segregation Mendels First law The two members of a gene pair (alleles) segragate (separate) from each other in the formation of gametes;half the gametes carry one allele, and the other half carry the other allele. 在形成配子時一個等位基因的兩個成員彼此分離，結(jié)果 一半配子攜帶一個等位基因，另一半配子攜帶另一個等位基

12、 因。 解釋：每一對同源染色體來自父本一條，母本一條，假設(shè)等 位基因A，等位基因a,減數(shù)分裂,同源染色體分離 （基因的分離是染色體分離的結(jié)果）,等位基因分離的驗證,（1）、測交驗證,測交（Test cross）:是用來測驗雜種基因型的一種雜交,方法，用F1與隱性純合類型雜交。,孟德爾測交試驗的結(jié)果和他預(yù)期的完全相會，從而證實了F1,在形成配子時等位基因的分離，證實了他的理論分析是正確的。,以上的測交中，一對基因的雜種，總是與其隱性親本（rr）,進行雜交，這種雜交方式也叫做回交（backcross）。,415,2、自交驗證（selfed/selfing）,通過自交后代的類型和數(shù)目來推論親本的情況

13、。,基本方法：以F2分別自交產(chǎn)生F3，然后根據(jù)F3的表型類型及比 例，驗證所設(shè)想的F2基因型，從而推知F1在形成配子時，等位基 因是否分離。,F2具顯性性狀的類別進行自交(RR 1/3 , 2Rr 2/3),分別觀察七個單位性狀,結(jié)果F2自交群體中,1/3的個體所產(chǎn)生的后代保持穩(wěn)定的顯性性狀 具有性狀分離的和具穩(wěn)定遺傳個體的比例為2：1,2/3的個體所產(chǎn)生的后代顯性:隱性3:1 分離,豌豆F2顯性性狀個體自交所得F3的各種表現(xiàn)型數(shù)目,這一結(jié)果表明，具有顯性性狀的F2群體中，有2/3左右的個體基因型為 雜合型，有1/3左右的個體基因型為純合型。這樣，就證實了孟德爾對F2基 因型的設(shè)想，進而證實了

14、F1在形成配子時等位基因的分離。,分離比實現(xiàn)的條件,（1）子一代個體形成的兩種配子的數(shù)目是相等的，它們的生,活力是一樣的,（2）子一代的兩種配子的結(jié)合機會是相等的,（3）3種基因型個體的存活率到觀察時為止是相等的 （4）顯性是完全的。,分離法則的普遍意義,動物、植物、微生物、以及人類,4.2,自由組合定律及其遺傳分析,4.2.1 雙因子雜交實驗及自由組合定律 孟德爾進行了兩對相對性狀的豌豆雜交實驗 豌豆種子 兩對性狀 第一對 黃色和綠色 第二對 圓形和皺形 P 黃色圓形 綠色皺形,黃色圓形,（說明黃、圓為顯性）,F1 F2,總數(shù) 556粒,黃圓 315粒 (9/16),黃皺 101粒 (3/1

15、6),綠圓 108粒 (3/16),綠皺 32粒 (1/16),子二代,四種類型,黃圓 綠皺,黃皺 綠圓,分別和兩個親本中的一個親本相同親組合類型 與親本不同的新類型重組合類型 而且這4種表現(xiàn)型存在著一定的比例關(guān)系：9：3：3：1, 親組合,parental combination, 重組合類型 recombination,獨立分離和自由組合,怎樣解釋9：3：3：1這個比例？孟德爾將這兩對性狀折開，,分別只考察其中的一對，在總共556粒種子中：,黃416粒315粒 黃圓101粒 黃皺 綠140粒108粒 綠圓32粒 綠皺,所以 從顏色上看 黃色：綠色416：1402.97：1=3:1,再考察種

16、子的形狀：,圓：423粒315粒黃圓108粒綠圓 皺：133粒101粒黃皺32綠皺,所以 圓形：皺形423：1333.18:13：1,可見，在分別只考察其中一對性狀時，F(xiàn)2仍然各自呈3：1的,分離，所以這兩對性狀是獨立遺傳的，各自按分離法則分離，相 互之間不發(fā)生影響，兩對性狀之間的組合完全自由。,以上結(jié)果說明：,（1）決定兩對相對性狀的兩對基因在F1雜合子中（YyRr）互,不混淆，各自保持其獨立性，這實質(zhì)上是孟德爾的顆粒遺傳 （particulate inheritance）理念的進一步體現(xiàn)。說明遺 傳絕不是“融合式”的。遺傳學(xué)的發(fā)展愈來愈顯示遺傳的顆 粒性理念的正確性和重要性。,（2）F1植

17、株形成雌、雄配子時，每對等位基因Y、y（或R、r,）的分離都是獨立的，分別進入不同的配子，不同對的基因 則自由組合。所產(chǎn)生的4種基因型的配子（雌或雄）在數(shù)量 上是相等的，其比率勢必為1：1：1：1。,P62 第2段 第4行,孟德爾第二定律-自由組合定律,Mendels second law ,the principle of independent assortment, states that genes for different traits assort independently of one another in the production of gametes,不同對的遺傳因子

18、在形成配子中自由組 合（independent assortment）。自由組合 定 律 又 叫 獨 立 分 配 定 律 （ law of independent assortment ）。,孟德爾第二定律的驗證,孟德爾兩對基因雜種測交結(jié)果：四種類型 RrYy,Rryy,rrYy,rryy比例 1：1：1：1,F1測交,孟德爾測交試驗的結(jié)果和他預(yù)期,的結(jié)果完全相符，從而證實了F1在形,成配子時等位基因分離，非等位基因 自由組合，證實了他的理論分析是正 確的。,P63 知識窗41,遺傳學(xué)與遺傳命名法,英國遺傳學(xué)進展編輯部編輯的 TIG遺傳命名指南于2000年出版發(fā)行 不同生物的遺傳命名規(guī)則有別，

19、常用的模式生物有各自標(biāo)準(zhǔn)化的基因 （或基因產(chǎn)物）符號、書寫方式和命名規(guī)則與方法 例如果蠅的基因命名規(guī)定一般有：英文az字母的斜體表示隱性突 變基因，非野生型等位基因用上標(biāo)“”號表示；用英文AZ字母的斜體 表示顯性等位基因，野生型基因用上標(biāo)“”號標(biāo)出。用相應(yīng)的基因符號 命名其產(chǎn)物（蛋白質(zhì)或其他）時，需要大寫，正體。連鎖著的基因的 基因型符號用斜線隔開，如yw sn3YW Sn3；非同源染色體上的基因 用分號或空位分開，如bw；e等等。黑腹果蠅中的4對染色體用斜體阿 拉伯?dāng)?shù)字命名（對于X染色體而言，符號1與X是同義的），如X（或1） ，2，3，4和Y。由表示染色體結(jié)構(gòu)變異類型的英文前綴來命名，如T

20、 （translocation），In（inversion），Df（deficiency），Dp（ duplication）等等。而細菌的基因符號則由3個小寫斜體的字母組成，如 組氨酸基因以his表示，色氨酸基因以trp表示；用hisA表示某一組氨酸缺 陷型基因；hisA則表示相應(yīng)的野生型基因等等。,4.3 遺傳學(xué)研究中的統(tǒng)計方法,孟德爾 進行,遺傳分析,重大成功歸于統(tǒng)計學(xué)方法,3：1或1：1只是當(dāng)個體數(shù)相當(dāng)多時比較接近而已，個體數(shù)目少時，實得 結(jié)果與理論常常有明顯的偏差。,例：黃豌豆,綠豌豆, 258株F1,8023粒F2種子 其中黃6022粒，綠2001粒 總起來看接近3：1,圓,皺, 2

21、53株F1,7324粒F2種子 其中5474粒圓，1850粒皺,總數(shù)也接近3：1 但若分別觀察每一株F1所結(jié)的F2種子，實得比例同理論預(yù)期往往有相當(dāng) 大的偏差，從下表可以看出，每一株F1所結(jié)的F2種子與理論比例（3：1） 都有一定的偏差。,最極端的分離比 32黃：1綠和20黃：19綠 43圓：2皺和 14圓：15皺（表中未列）同3：1極不符合。 孟德爾試驗中F1單株的分離比數(shù),黃綠,F2種子,圓皺,F2種子,F1株號 1 2,黃 25 32,綠 11 7,F1株號 1 2,圓 45 27,皺 12 8,3 4 5 6 7 8 9 10,3 4 5 6 7 8 9 10,14 5 70 27 2

22、4 13 20 6 32 13 44 9 50 14 44 18 355 123,24 19 32 26 88 22 28 25 336,7 16 11 6 24 10 6 7 107,2.88:1,3.14:1,但若把各株F1所結(jié)的F2種子累加起來，便 可發(fā)現(xiàn)在F2中顯性種子的比例始終在0.750 （即3/4）左右波動，而且隨著F2種子數(shù)目的,增加，偏差愈來愈小，比例逐漸逼近3：1，,所以說F2種子中顯性種子的出現(xiàn)概率是0.750,（即3/4），或者說，基因的分離是一種機率 （概率）現(xiàn)象。,(1)概率 概率（probability）：是指在反復(fù)試驗中，預(yù)期某一 事情的出現(xiàn)次數(shù)的比例?；蛘哒f是

23、指某一事情發(fā)生的可能性 的大小。 某一事情：事物的某種情況或試驗中獲得的某種結(jié)果。,例：事情A發(fā)生的可能性大小,P（A）,n次試驗，某一事件在n次試驗中平均發(fā)生m次，這一事 情的概率：m/n。 概率是0到1之間的一個分數(shù)。 概率所代表的是一件事情即將發(fā)生的平均趨勢。 例如：向空中拋硬幣，落下時，得到的正面和反面的次數(shù)， 二者出現(xiàn)的機會都是1/2。,(2)加法定律（sum rule）,加法定律是與計算兩個或兩個以上互斥事件 （mutually exclusive events）的概率有關(guān)的定 律。,互斥事件：指二者不能同時出現(xiàn)的事件。,兩個互斥事件中，出現(xiàn)任一事件的概率是它們各自 概率的和 :

24、P（A或B）P（A）P（B）,例：一粒豌豆的顏色，不可能既是黃色又是綠色， 在這里兩者是互斥事件，是黃色或綠色的概率是它 們各別概率之和即：1/2+1/2=1,(3)乘法定律（product rule） 兩個或兩個以上的獨立事件同時出現(xiàn)的概率是它們各自概率的乘積。,P（AB）P（A）P（B）,一個事件的發(fā)生對另一個事件發(fā)生的概率沒有影響，這兩個事件就是獨立事件。,例：我們用甲、乙兩個硬幣同時上拋，問甲、乙同時都出現(xiàn)正面或都出現(xiàn)反面的,概率是多少？,1/21/2=1/4（兩件獨立的事件同時發(fā)生的機會是這兩件事件的概率的乘積）,同理：甲正、乙反或甲反、乙正的概率也各為1/4。,即：甲乙兩硬幣同時出

25、現(xiàn)正面的概率：1/21/21/4,相同面,甲乙兩硬幣同時出現(xiàn)反面的概率：1/21/21/4,甲乙兩硬幣出現(xiàn)一正一反的概率：1/21/21/4,一正一反,甲乙兩硬幣出現(xiàn)一反一正的概率：1/21/21/4 以上四種情況（組合），各種情況間（組合）都是互斥事情。,（4）遺傳比例的計算,基因型、表現(xiàn)型的數(shù)目的計算和表示法,1)、棋盤法（punnett seqnare） 一對基因雜種的遺傳分析 例：Aa Aa 基因型為Aa的雜種,形成配子，等位基因分離,兩種配子A a 概率 1/2 1/2,當(dāng)自交時，即AaAa，雌雄配子各作為獨立事情相遇的概率，按乘法定律：,有四種組合,1/2 A 1/2 A=1/4

26、AA 1/2 A 1/2 a=1/4 Aa 1/2 a 1/2 A=1/4 aA 1/2 a 1/2 a=1/4 aa,Aa,Aa,用棋盤法表示： 配子概率 1/2 A 1/2 a, 1/2A,1/2a 1/2 A 1/4 AA 1/4 aA, 1/2A,1/2a 1/2 a 1/4 Aa 1/4 aa,從棋盤中看出，AaAa具四種可能的合子，其概率各為1/4。 不同合子的產(chǎn)生是互斥事情， 按加法定律，不分基因先后順序，,則,Aa和aA基因型的概率：1/4 + 1/4 =1/2,帶顯性（A）基因的合子的概率：P（AA或Aa或aA）1/4+1/4+1/4=3/4 帶aa合子的概率：1/4 四種組

27、合合子的總概率：3/4+1/41 A表型：a表型3/4：1/4=3：1,Aa,一對基因相差時，有6種交配方式。每種交配所 產(chǎn)生的子代的基因型和表型都有所不同 AA,11aa1,1Aa,1A:1a,(2)兩對基因雜種的遺傳分析,例：RrYy,RrYy,RrYy產(chǎn)生四種類型的配子，其概率各為1/4,1/4RY,1/4Ry,1/4rY,1/4ry,1/4RY 1/4Ry 1/4rY 1/4ry,1/16RRYY 1/16RRYy 1/16RrYY 1/16RrYy,1/16RRYy 1/16Rryy 1/16RrYy 1/16Rryy,1/16RrYY 1/16RrYy 1/16rrYY 1/16r

28、rYy,1/16RrYy 1/16Rryy 1/16rrYy 1/16rryy,9種基因型 4種表現(xiàn)型，比例為9：3：3：1,2)分枝法（branching,process method /branching idogram）,兩對以上基因雜種的遺傳分析 棋盤法繁瑣 4n 分枝法簡便 例：AaBbCc的自交，AaBbCc AaBbCc 可將它的每對基因分別考慮 即AaAa BbBb CcCc 每一組合都產(chǎn)生三種不同的基因型，其比率是1：2：1 每一組合都產(chǎn)生兩種表現(xiàn)型，比率是3：1 按照它們各自的概率相乘起來，便是子代的基因型和表現(xiàn)型，,具體如下：,AaBbCc,AaBbCc,表現(xiàn)型,Aa A

29、a,Bb,Bb,Cc Cc,(8種),表型,簡化,3/4A 1/4a,3/4B 1/4b 3/4B 1/4b,3/4C27/64A B C 1/4c = 9/64A B CC 3/4C = 9/64A bbC 1/4c = 3/64A bbcc 3/4C = 9/64aaB C 1/4c = 3/64aaB cc 3/4C = 3/64aabbC 1/4c = 1/64aabbcc,27ABC 9ABC 9AbC 3Abc 9aBc 3aBc 3abC 1abc,2Cc =4AABbCc,1AA,1BB 2Bb 1bb,1CC2AaBBCC,1BB,共27種基因型,2Cc =4AaBBCc 1

30、cc =2AaBBcc 1CC =4AaBbCC,2Aa,2Bb,2Cc =8AaBbCc,1cc =4AaBbcc 1CC =2AabbCC,1bb,2Cc =4AabbCc 1cc =2Aabbcc,基因型比例： 1CC1AABBCC 2Cc =2AABBCc 1cc =1AABBcc 1CC =2AABbCC 1aa 1cc =2AABbcc 1CC =1AAbbCC 2Cc =2AAbbCc 1cc =1AAbbcc,1BB 2Bb 1bb,1CC1aaBBCC 2Cc =2aaBBCc 1cc =1aaBBcc 1CC =2aaBbCC 2Cc =4aaBbCc 1cc =2aaBb

31、cc 1CC =1aabbCC 2Cc =2aabbCc 1cc =1aabbcc,(3)、多對基因雜交后代比例的推算,例：AaBbCcDdEeFf,AaBbCcDdEeFf,(36=243),求F1基因型為AA bb Cc DD ee Ff的個體的概率,因為（AaAa）,1AA:2Aa:1aa,所以AA1/4,Aa=1/2,aa=1/4,該基因型可用每對基因各別的概率相乘,即:,1/4(AA)1/4(bb)1/2(Cc)1/4(DD)1/4(ee)1/2(Ff)=1/1024,根據(jù)乘法定律推算的自由組合的不同基因?qū)?shù),雜交F1配子及配子組合，F(xiàn)2基因型和表現(xiàn)型,(4)、二項式（binomia

32、l equation）展開與遺傳咨詢,（這里主要涉及某種事件組合出現(xiàn)的概率）,例：Aaaa雜交中，如果只產(chǎn)生兩個后代，則這兩個后代出,現(xiàn)Aa和aa的組合可能: ( 因為： Aaaa 1/2Aa ,1/2aa),第一后代,第二后代 概率,Aa (兩個后代全為Aa) Aa 1/21/2=1/4 Aa (一個為Aa,一個為aa) aa 1/21/2=1/4,aa,Aa 1/21/2=1/4,aa (兩個全為aa) aa 1/21/2=1/4,因為屬于獨立事情，故每個組合的概率可按乘法定律計算 若不計較次序的先后，它們概率的分布是 兩個后代都是Aa的概率為1/4 一個后代為Aa,一個后代為aa的概率為

33、1/41/4=2/4 兩個后代都是aa的概率為1/4,分布形式,1：2：1是二項式展開（p+q）2=1p2+2pq+1q2的系數(shù)。,如果設(shè)Aa=p,aa=q，則：(Aa)+(aa)2=1(Aa)(Aa)+2(Aa)(aa)+1(aa)(aa). 將每一個體的概率代入上式有：,(1/2)+(1/2)2=1(1/2)(1/2)+2(1/2)(1/2)+1(1/2)(1/2)=1/4+2/4+1/4,以上就是一個Aaaa交配產(chǎn)生兩個后代時，各種基因型組合的概率。,后代的每一特定組合的概率（后代個體分為兩類的任何比數(shù)），都可用這一組合,的二項式展開的系數(shù)在總共可能出現(xiàn)的組合數(shù)中的比率來表示。,例：Aa

34、aa的雜交有4個后代，問4個后代基因型都是Aa的概率,是多少？ 這相當(dāng)于（p+q)4=1/16+4/16+6/16+4/16+1/16,展開式的第一項，即1/16，系數(shù)是1， 總共可能的組和數(shù)是16。,（pq）2 （pq）4 （pq）n,公式的二次方代表二個個體 4代表四個個體 n代表n個個體,一般來說，設(shè)p為某一基因型或表現(xiàn)型出現(xiàn)的概率，而q或,p1是另一個基因型或表現(xiàn)型的出現(xiàn)概率，則pq1，這樣這,一事件每一組合的概率就可用二項式展開來說明。,一般的二項式展開：,(p+q)n=pn+npn-1q+n!/i!(n-i)1pn-iqi+npqn-1+qn (1),公式中任何一項都可表示一種概率

35、，在n個個體中，出現(xiàn)i個個體的概率，,可用p(i,n)表示： p(i,n)=,(返回）,= n(n-1)(n-2)1,!代表階乘，n! 就是n的階乘，n! O! =1,式（2）中，n,!,/i,!(n-i) !是二項式展開的系數(shù),在公式（2）中，n代表后代數(shù)目,i代表某一基因型（例如Aa）或表現(xiàn)型的后代數(shù)目 n-i代表另一基因型（例aa）或表現(xiàn)型的后代數(shù)目 p代表某一基因型或表現(xiàn)型出現(xiàn)的概率 q代表另一基因型或表現(xiàn)型出現(xiàn)的概率,pn-iqi (2),n! i!(n-i)!,例：求AaAa的雜交中四個后代個體中三個是 A，一個是a的組合的概率。 因為 AaAa,1/2A,1/2a,個體中,1/2

36、A 1/2a,1/4AA 1/4Aa,1/4Aa 1/4aa,A_的概率是3/4 aa的概率是1/4,按公式（2）,（2.65),（4！/3!1!）(3/4)3(1/4)1=4321/3211 333/444 1/4=27/64 按(p+q)4=p4+4p3q+6p2q2+4pq3+q4 （2.64) 4p3q=4(3/4)3(1/4)=(3/4)3=27/64,4.1.1 適合度（吻合度、好適度）測驗 (goodness of fit) 遺傳學(xué)研究中 理論計算來預(yù)期雜交后代的基因型、表現(xiàn)型 理論預(yù)期的結(jié)果（相不相符）實際實驗的結(jié)果 判斷實得結(jié)果同理論預(yù)期的符合程度的問題,在統(tǒng)計學(xué)上叫做,“好

37、適度測驗”,（1）機率分布與波動的產(chǎn)生 實得結(jié)果與理論預(yù)期之間普遍存在著偏差 根本的原因是由于機率和隨機取樣而產(chǎn)生的波動,每一試驗中,取樣個體數(shù)目,有限樣本,理想群體,理論上應(yīng)該由無限的個體組成,隨機地抽取一部分個體作為樣本或代表理想群體中各種類型（例如黃豌 豆與綠豌豆，正常與白化人等等）的出現(xiàn)是由機率決定的，因此在取樣 時便可能取得各種不同比數(shù)的樣本，從而使實得結(jié)果與理論預(yù)期發(fā)生了 偏差 取樣誤差，或機率的波動,例：一個白化基因雜合體女子同雜合體男子結(jié)婚（AaAa），假定這對 夫婦一共生了四個孩子。試問是否一定是3個正常1個白化？如果不是這 樣的話，是否說明了孟德爾定律不對？,根據(jù)孟德爾定律

38、：每胎生正常小孩的概率： 生白化小孩的概率：,3/4 1/4,每胎各為獨立事件，（因為每次受精都是獨立發(fā)生的）根據(jù)二項式展開： (p+q)4=p4+4p3q+6p2q2+4pq3+q4 生四個孩子有以下五種不同的情況：,4個孩子都正常，其概率:,p4=(3/4)4=81/256,3個正常,1個白化,有4種組合,其概率: 4p3q=4(3/4)3(1/4)=108/256,2個正常,2個白化，6種可能,總概率: 1個正常,3個白化, 4種可能,總概率: 4個孩子都是白化，其概率：,6p2q2=6(3/4)2(1/4)2=54/256 4pq3=4(3/4)(1/4)3=12/256 q4=(1/

39、4)4=1/256,上述五種情況的總概率： 81/256+108/256+54/256+12/256+1/256=1 從以上可以看出，在 AaAa 生4個孩子時 并不一定是3（正常）：1（白化） 其中完全符合預(yù)期比例的是第二種情況，而它的概率只有108/256，即 在256個家庭中約有108個家庭如此。其余四種情況都不符合預(yù)期比例， 但它們各有一定機率（概率）,比例 4：0,概率 81/256,與理論比例的偏差愈大，則其機率也愈低,2:2 1:3 0:4,54/256 12/256 1/256,這四種不符合理論比例的情況的總概率為 81/256+54/256+12/256+1/256=148/

40、256,換句話說，在AaAa生4個孩子時，每256個家庭中大約108個家庭是完全 符合3：1的，有148個家庭是不符合3：1的，所以如果我們只考慮一個家 庭，就相當(dāng)大的機會（148/256）取到不符合3：1的家庭（樣本）。,例：設(shè)在AaAa的測交中共得20個子代。 試問得到15個顯性，5個隱性的機率是多少？ 按照分離法則，測交后代的理論比為1：1,按二項式展開，特定組合公式有：,n=20, i=15, p=1/2, q=1/2,所以p20！/15！(20-15)！ （1/2）5(1/2)15=0.015,即在每100次這樣的試驗中將有1.5次會得到15：5這樣的結(jié)果。,再問得到10個顯性和10

41、個隱性的機率是多少？,p=20!/10!10! (1/2)10(1/2)10=0.176,即大約在100次這樣的試驗中會有17.6次得到10：10的結(jié)果，在上,述雜交試驗中實際結(jié)果一共有21種可能。,所以在Aaaa產(chǎn)生20個子代時也不一定每次實驗都會得到1：1（即10：,10）的預(yù)期結(jié)果。而是有21種不同的可能結(jié)果。其中以得到完全符合預(yù) 期比例（10：10）的機率為最高：0.176。實得結(jié)果離開預(yù)期比例愈 遠，則其機率愈低。即在預(yù)期比例左右波動。這種現(xiàn)象叫做機率分布。 因此，在遺傳學(xué)試驗中實得結(jié)果與理論預(yù)期發(fā)生偏差是必然的不可 避免的。顯然，產(chǎn)生這種偏差的原因并非試驗過程有差錯，更不是孟德 爾

42、法則本身不正確，而是由于機率分布隨機取樣而產(chǎn)生的波動。,Aaaa 時20個子代中有K個為顯性時的機率p,(2)顯著水平,觀察值與預(yù)期值 偏差愈小，符合程度愈高，偏差太大，可能就不,符合，可能具有顯著的差異,1)、小概率事件不可能發(fā)生原理,共100個小球，黑球：白球1：99，問白球是否是99個？假設(shè)袋中 的白球是99個，任取一個球得到黑球的概率是1/100，即在一次取球中 很少遇到抽取一球是黑球的。,現(xiàn)居然從袋中抽到一黑球，那自然使人懷疑假設(shè)。,小概率原理：小概率事件在一次試驗中幾乎是不可能出現(xiàn)的。 若根據(jù)一定的假設(shè)條件計算出來該事件發(fā)生的概率很小，而在一次 試驗中競?cè)话l(fā)生了，則認為假設(shè)的條件不

43、正確。因此，否定假設(shè)。,零假設(shè)：Ho，是否成立,一次試驗，如果小概率事件居然發(fā)生，則拒絕Ho，接受HA。,反之若小概率事件不發(fā)生，則接受Ho。,由以上原理建議起來的檢驗方法稱為顯著性檢驗。,2)、顯著水平的界限,究竟概率小到什么程度，才能當(dāng)作小概率事件？,統(tǒng)計學(xué)上有一個人為的界限：,當(dāng)p0.05差異不顯著 0.05p0.01差異顯著,p0.01差異非常顯著,如試驗屬于隨機誤差的概率小于5或1時，就可認為一次試驗,中，它不能屬于隨機誤差，而主要是試驗處理效應(yīng)。因此，否定Ho:1 2，接受HA：12，從而推斷理論值與實際值之間差異顯著或非,常顯著。當(dāng)試驗屬于隨機誤差的概率大于5，說明試驗結(jié)果符合,

44、Ho:1=2的可能性大。因此，接受Ho，否定HA。,所謂顯著水平，實際是一個小概率值，由于取定值,后，即確定了否定域，實測值落此區(qū)域內(nèi)時，就否定原,假設(shè)，得出差異顯著的結(jié)論，故稱值為顯著性水平。,定義：X2（N） (O-E)2/E O：observed number,X2(n)=(實得數(shù)預(yù)期數(shù))2/預(yù)期數(shù) E:expected number,:the sum over all categories N:degree of freedom（自 x 由度） df n1 2、卡平方測驗的方法步驟 （1）建立假說（提出零假設(shè)H0和備擇假說HA） （2）算預(yù)期值；確定顯著水平 （3）計算X2值 （4）確

45、定自由度，查X2表，求偏差的概率，對假設(shè)進行選取。,4.1.2.用卡平方（chi-square）來測定適合度 1、卡平方的定義 X2是經(jīng)過統(tǒng)計學(xué)處理后計算出來的一個指數(shù)， 用來代表實得數(shù)與理論預(yù)期數(shù)的總偏差。,例如，在番茄中某次實驗以純合的紫莖、缺刻葉植株（ AACC）與純合的綠莖、馬鈴薯葉植株（ aacc）雜交，F(xiàn)2 得 到454個植株，其4種表型的頻數(shù)分布如下：,紫莖缺刻葉,247,紫莖馬鈴薯葉 90,綠莖缺刻葉,83,綠莖馬鈴薯葉 34 判斷該實驗結(jié)果是否符合孟德爾的9: 3: 3: 1的理論比率?,解: 假設(shè),H0:樣本結(jié)果247:90:83:1,符合理論比率9:3:3:1 HA:不符

46、合9:3:3:1 顯著水平:0.05,理論預(yù)期,4549/16255.37 4543/1685.13 4541/1628.37,2=(247-255.4)2/255.4+(90-85.1)2/85.1,+(83-85.1)2/85.1+(34-28.4)2/28.4,= 1.17,查X 值表，df3 , X( 3)0.057.82, Xc 0.05,自由度 df=n-1413,2 2,2,（1.717.82),接受H0，即樣本結(jié)果是符合理論比率9:3:3:1 的，,或247:90:83:34可以合理地認為是247:90:83:34總體的一個 隨機樣本。,習(xí)題（1）,1. 兩基因雜交F2具有四種表型，分別為88、 34、32、10，用卡平方法測定這一結(jié)果是 否與理論上預(yù)期的9：3：3：1的比例相符 合。,4.4,人類中的孟德爾遺傳分析,4.4.1 人類遺傳的系譜分析法 人類中不能進行控制性婚配，因此，人類中簡單的孟德 爾式遺傳分析主要依賴于系譜（pedigree）記錄，系譜分析 （pedigree analysis）是判斷人類單基因決定的孟德爾式 遺傳方式的經(jīng)典方法。 系譜圖： 是根據(jù)血緣關(guān)系繪制出來的一種家庭成員示意圖 利用該示意圖來圖解表明