医 学 遗 传 学 群体遗传学

第一节 基本概念 群体：指一个物种生活在某一地区内的、能相互杂交的个体群，也称为孟德尔式群体(Mendelian population)。 第一节 基本概念 群体：指一个物种生活在某一地区内的、能相互杂交的个体群，也称为孟德尔式群体(Mendelian population)。 基因库：一个群体所具有的全部遗传信息称为基因库(gene pool)。

第二节 群体中的遗传平衡 基因频率(gene frequency)：指群体中某特定等位基因数量占该基因座全部等位基因总数的比率。任何基因座位上全部基因频率的总和等于 1。 基因型频率(genotype frequency)：指群体中某特定基因型个体占全部个体数的比率。任何群体各个基因型频率的总和等于 1。

基因频率和基因型频率 对于共显性和不完全显性性状 有一对等位基因 A 和 a 基因 A 的频率为 p 基因 a 的频率为 q 基因型 AA 的频率为 D 基因型 Aa 的频率为 H 基因型 aa 的频率为 R

Hardy-Weinberg 定律 遗传平衡定律(law of genetic equilibrium) D.H. Hardy W. Weinberg

Hardy-Weinberg 定律 遗传平衡定律(law of genetic equilibrium) 一定条件下，群体中的基因频率和基因型频率在世代传递中保持不变。如果一个群体达到了这种状态，就是一个遗传平衡的群体。 1. 群体很大 2. 随机婚配 3. 没有突变 4. 没有自然选择 5. 没有大规模迁移

Hardy-Weinberg 定律 遗传平衡定律(law of genetic equilibrium) p＋q＝1 每个世代基因频率保持不变。 p＋q＝1 基因型频率按下列分布展开 精子 f (A)＝p f (a)＝q 卵 子 p2 pq q2

Hardy-Weinberg 定律 遗传平衡定律(law of genetic equilibrium) p＋q＝1 p2＋2pq＋q2＝1 每个世代基因频率保持不变。 p＋q＝1 基因型频率按下列分布展开 p2＋2pq＋q2＝1 p2: 基因型AA的频率 2pq: 基因型Aa的频率 q2: 基因型aa的频率

Hardy-Weinberg 定律 遗传平衡定律(law of genetic equilibrium) p＋q＝1 p2＋2pq＋q2＝1 每个世代基因频率保持不变。 p＋q＝1 基因型频率按下列分布展开 p2＋2pq＋q2＝1 一个不平衡的群体只要经过一个世代随机婚配就可以达到遗传平衡。

Hardy-Weinberg 定律 f (a) = q = q2 f (A) = 1－q

基因频率的计算 2pq q2 ≈ 2q q2 ＝ 2 q 2pq ≈ 2q 常染色体隐性遗传病(AR) q ＝ q2 p ＝ 1－ q 隐性表型频率(发病率)＝隐性致病基因型频率 q ＝ q2 ＝ 隐性表型频率 ＝ 发病率 p ＝ 1－ q 2pq q2 ≈ 2q q2 ＝ 2 q 2pq ≈ 2q

基因频率的计算 H ＝ 2pq ≈ 2p 常染色体显性遗传病(AD) q ＝ q2 p ＝ 1－ q 2pq ≈ 1 p2 ＋ 2pq ＝ 正常人的频率 p ＝ 1－ q 2pq ≈ 1 H ＝ 2pq ≈ 2p p2 ＋ 2pq

基因频率的计算 X连锁基因 性 别 女 性 男 性 基因型 XAXA XAXa XaXa XAY XaY 基因型频率 p2 2pq q2 p 性 别 女 性 男 性 基因型 XAXA XAXa XaXa XAY XaY 基因型频率 p2 2pq q2 p q 男性表型频率＝男性基因型频率＝群体基因频率 女性纯合体的频率为男性相应表型频率的平方 XD中，男女发病比例为 p / (p2 ＋ 2pq) ＝ 1/2 XR中，男女发病比例为 q / q2 ＝ 1/q

第三节 影响群体遗传平衡的因素 一、突 变 突变率(mutation rate)：每个基因都有一定的突变率，用每一世代中每百万个基因中有 n 个基因发生突变，即 n×10－6/基因/代。

突 变 一对等位基因 A 和 a p ＝ qv; q ＝ pu q ＝ u u ＋ v p ＝ v u ＋ v 突 变 一对等位基因 A 和 a f(A) ＝ p，突变率为 u f(a) ＝ q，突变率为 v p ＝ qv; q ＝ pu q ＝ u u ＋ v p ＝ v u ＋ v

二、选 择 选择(selection)：指由于基因型的差别而导致生存能力和生育能力的差别。常用适合度和选择系数来表示。 二、选 择 选择(selection)：指由于基因型的差别而导致生存能力和生育能力的差别。常用适合度和选择系数来表示。 适合度(fitness)：是指一定环境条件下，某种基因型个体能生存并能将他的基因传给后代的能力。一般用相对生育率(relative fertility)来衡量。 选择系数(selection coefficient，S)：选择的作用常用选择系数来表示。S 代表在选择作用下，降低的适合度，S ＝ 1 － f。

几种遗传病患者的适合度 遗传病 适合度 黑矇性痴呆 视网膜母细胞瘤 软骨发育不全 0.2 甲型血友病 0.29 遗传性舞蹈症 男 0.82 视网膜母细胞瘤 软骨发育不全 0.2 甲型血友病 0.29 遗传性舞蹈症 男 0.82 女 1.25 镰状细胞贫血 镰状细胞贫血(携带者) 疟疾区 1.26

选择和突变对群体遗传结构的作用方向正好相反 选择与突变间的平衡 选择和突变对群体遗传结构的作用方向正好相反 选 择 频 率 突 变 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 有害基因数目

选择和突变对群体遗传结构的作用方向正好相反 选择与突变间的平衡 选择和突变对群体遗传结构的作用方向正好相反 选择压力(selection pressure) 突变压力(mutation pressure) 在一个遗传平衡的群体中，选择压力和突变压力基本上维持着平衡。

选择与突变间的平衡 v ＝ Sp ＝ S × 1/2H u ＝ Sq2 u ＝ Sq/3 v ＝ Sp AD遗传病 AR遗传病 XR遗传病 XD遗传病 v ＝ Sp

选择压力的变化对遗传平衡的影响 选择压力的增强 AD遗传病 AR遗传病 n 1 qn ＝ q －

选择压力的变化对遗传平衡的影响 选择压力的放松 AD遗传病 AR遗传病 q ＋ M×10－6 × n = 2q q M×10－6 n ＝

三、近亲婚配 近亲(close relative)是指在 3～4 代以内有共同祖先的个体间的关系，他们之间的婚配称为近亲婚配(consanguineous marriage)。

近亲系数 近婚系数(inbreeding coefficient，F)：近亲婚配使子女从婚配双方得到祖先同一基因的概率。 亲缘系数(coefficient of relationship)：由于继承的关系，亲属间具有相同基因的可能性。

兄妹婚配(一级亲属) A1A2 A3A4 S A1A1 A2A2 A3A3 A4A4

舅甥女婚配(二级亲属) S A1A2 A3A4 A1A1 A2A2 A3A3 A4A4

半同胞婚配 A1A2 A3A4 A1A1 A2A2 A5A6 S

近亲系数的估算 F ＝ 4 × (1/2)n & F ＝ 2 × (1/2)n 4 ×: 两个共同祖先 (4条染色体) 2 ×: 一个共同祖先 (2条染色体) n : 传递步骤 n ＝ 2×世代数 n ＝ 世代数1＋世代数2

X连锁基因的近亲系数 X 连锁的基因 女性有两条X染色体，可形成纯合子； 男性只有一条X染色体，是个半合子。 所以，只需计算女性的近婚系数F。 由于交叉遗传： 男性的X连锁基因一定传给女儿，传递概率为 1 男性的X连锁基因不会传给儿子，传递概率为 0

姨表兄妹婚配(三级亲属) X1Y X2X3 X1X1 X2X2 X3X3 S

舅表兄妹婚配(三级亲属) S X1Y X2X3 X1X1 X2X2 X3X3

姑表兄妹婚配(三级亲属) X1Y X2X3 X1X1 X2X2 X3X3 S

堂表兄妹婚配(三级亲属) X1Y X2X3 X1X1 X2X2 X3X3 S

平均近亲系数 ΣMi•Fi a = N 平均近婚系数(average inbreeding coefficient，a) a ＞ 0.01

四、迁 移 迁移(migration)：指具有某一基因频率群体的部分个体因某种原因迁入与其基因频率不同的另一群体中，并杂交定居，从而改变迁入群体的基因频率，这种影响也称迁移压力(migration pressure)。 基因流：迁移压力的增强可使某些基因从一个群体有效地散布到另一个群体中，称为基因流(gene flow)。

五、随机遗传漂变 ----由于某种机会，某一等位基因频率在群体（尤 其是在小群体）中出现世代传递的波动现象称为遗 传漂变（genetic drift），也称为随机遗传漂变 （random genetics drift）。 ----这种波动变化导致某些等位基因的消失，另一 些等位基因的固定，从而改变了群体的遗传结构。

随机遗传漂变 孤岛模型：有一对等位基因A和a，频率各为0.5 AA Aa aa AA Aa Aa aa AA×AA AA×AA aa×aa

随机遗传漂变 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 1.0 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 世 代 数 25人 基因 A 的频率 2500人 250人

随机遗传漂变 美洲印第安人ABO血型频率 北美：IA 0.018; IB 0.009; i 0.973 Blackfeet: IA 0.5

第四节 遗传负荷 遗传负荷(genetic load) ：一个群体由于有害基因或致死基因的存在而使群体适合度降低的现象。来源于突变负荷和分离负荷。

突变负荷 突变负荷(mutation load)：指基因突变产生有害基因或致死基因，使群体适合度下降而给群体带来的遗传负荷。 取决于突变率和突变基因的选择系数。

分离负荷 分离负荷(segregation load)：指适合度较高的杂合子由于基因分离而产生适合度较低的纯合子，从而降低了群体适合度而给群体带来的遗传负荷。近亲婚配导致分离负荷。