13.群体遗传学
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群体遗传学群体遗传学:是研究在演化动力的影响下,等位基因的分布和改变。
演化动力包括自然选择、性选择、遗传漂变、突变以及基因流动五种。
通俗而言,群体遗传学则是在种群水平上进行研究的遗传学分支。
它也研究遗传重组,种群的分类,以及种群的空间结构。
同样地,群体遗传学试图解释诸如适应和物种形成现象的理论。
群体遗传学是现代进化综论出现的一个重要成分。
该学科的主要创始人是休厄尔·赖特、约翰·伯顿·桑德森·霍尔丹和罗纳德·费雪,他们还曾经为定量遗传学的相关理论建立基础。
传统上是高度数学化的学科,现代的群体遗传学包括理论的,实验室的和实地的工作。
计算方法常使用溯祖理论,自1980年代发挥了核心作用。
理论:1、分子钟:分子水平的恒速变异,或分子进化速率在不同种系中恒定。
2、中性理论:进化过程中的核苷酸置换绝大部分是中性或者接近中性的突变随机固定的结果,而不是正向达尔文选择的结果。
许多蛋白质多态性必须在选择上为中性或者接近中性,并在群体中由突变维持平衡。
3、同源性状:两个物种中有两个性状(状态)满足以下两个条件中的任意一个:它们与这些物种的及先类群中所发现的某个性状相同;它们是具有祖先—后裔关系的不同性状。
直系同源的序列因物种形成而被区分开:若一个基因原先存在于某个物种,而该物种分化为了两个物种,那么新物种中的基因是直系同源的。
旁系同源的序列因基因复制而被区分开:若生物体中的某个基因被复制了,那么两个副本序列就是旁系同源的。
直系同源的一对序列称为直系同源体,旁系同源的一对序列称为旁系同源体。
4、祖先类群:如果一个类群(物种)至少有一个子裔类群,这个原始的类群就称为祖先类群。
5、单系类群:包含一个祖先类群所有子裔的群组称为单系类群,其成员间存在共同祖先关系。
6、并系类群和复系类群:不满足单系类群要求,各成员间又具有共同祖先特征的群组称为并系类群;各成员既不具有共同衍生特征也不具有共同祖先特征,只具有同型特征的分类群组称为复系类群。
群体名词解释遗传学
遗传学是一门研究基因传递和遗传变异的学科。
它涵盖了从基因组水平到个体和群体水平的遗传现象的研究。
遗传学研究的对象包括基因在传代中的遗传原则、基因的结构和功能、基因组的变异和进化、以及基因与环境之间的相互作用。
在群体遗传学中,研究的焦点是一群个体的遗传组成以及这些基因在整个群体中的传递和分布。
群体遗传学关注的是群体中基因频率和基因型频率的变化,以及这些变化对群体适应性和进化的影响。
群体遗传学的一个重要概念是遗传漂变。
遗传漂变是指由于随机事件(如自然灾害、人类干预等)导致基因频率发生变化的现象。
遗传漂变是一个随机过程,其影响程度取决于群体的大小。
较小的群体更容易受到遗传漂变的影响,因为随机事件对其基因频率的影响更大。
遗传漂变可以导致基因的增加或减少,进而改变群体的遗传结构。
另一个重要概念是基因流。
基因流是指个体之间的基因交流。
基因流可以通过迁移、交配等方式发生。
基因流可以改变群体中的基因频率,增加群体的遗传多样性。
然而,过高的基因流也可能导致不同群体之间的遗传差异减少,从而抑制进化过程。
群体遗传学还研究了自然选择对群体中基因频率的影响。
自然选择是
指环境中某些特质的选择性增强或减弱。
通过自然选择,特定的基因型可能在群体中的频率逐渐增加或减少,从而影响群体的适应性和进化。
总之,群体遗传学研究群体中基因的分布和变化,以及这些变化对群体适应性和进化的影响。
通过理解群体遗传学的原理和机制,我们可以更好地理解生物多样性、进化和遗传疾病等现象。
1群体遗传学population genetics研究目标:探索群体的遗传组成以及引起群体遗传组成发生变化的动力。
研究范畴:所有决定群体的遗传组成及其随时间和空间的变化规律性问题。
群体中有一对等位基因A和a等位基因A的频率为A/(A+a),显性的通常用p表示p= A / (A+a)等位基因a的频率为a/(A+a),隐性的通常用q表示q= a / (A+a)p + q= (A+a) / (A+a)= 16例:一对等位基因A和a群体中存在的基因型有3种AA, Aa, aaAA的频率:AA /(AA+Aa+aa),用D(dominance)表示Aa的频率:Aa/(AA+Aa+aa),用H(heterozygote)表示aa的频率:aa/(AA+Aa+aa),用R(recessive)表示D + H + R = 18如何获取某个群体某个感兴趣基因其分布的信息呢?9如果我们可以得到某个基因座所存在的每种基因型的频率,就可以得到每种等位基因的基因频率。
比如当某一性状是共显性或不完全显性性状时,群体中每一表型的频率就是对应的基因型频率,进而可以得到基因频率。
1011对MN血型有人在一个地区调查747人M 血型基因型为MM 占31.2% D N 血型基因型为NN 占17.3% R MN血型基因型为MN 占51.5% H例:p = D + H/2q = R + H/2设M的基因频率为p,N的基因频率为q,p+q = 1p=(747×31.2%×2+747×51.5%)/747×2=0.312+0.515/2=0.57q=(747×17.3%×2+747×51.5%)/747×2=0.173+0.515/2=0.4312例:CCR5基因,编码细胞表面的细胞因子受体,可作为HIV病毒进入细胞的受体。
ΔCCR5基因,32bp的缺失突变,可引起编码蛋白的移码,从而使HIV病毒失去受体。
群体遗传学研究方法群体遗传学是一门研究群体中基因频率及其变化的学科,其研究对象是整个群体的遗传特征。
群体遗传学研究方法主要包括群体遗传结构分析、群体遗传变异分析、群体遗传演化分析等。
本文将从这几个方面对群体遗传学研究方法进行详细介绍。
一、群体遗传结构分析群体遗传结构分析是研究群体内个体之间的遗传相关性以及遗传多样性的变化。
常用的方法有:群体遗传结构分析、群体遗传结构可视化、遗传距离计算等。
群体遗传结构分析可以通过分析群体内个体间的基因型频率来研究不同群体之间的遗传距离,从而揭示不同群体的遗传关系。
通过构建遗传结构树,可以直观地展示群体间的遗传关系。
群体遗传结构可视化是一种通过图形化展示群体间的遗传关系的方法。
常用的可视化方法包括主成分分析、判别分析等。
通过将高维数据降维到二维或三维空间,可以更直观地观察群体间的遗传关系。
遗传距离计算是一种衡量群体间遗传差异的方法。
常用的遗传距离计算方法有欧氏距离、曼哈顿距离等。
通过计算不同群体之间的遗传距离,可以量化群体间的遗传差异程度。
二、群体遗传变异分析群体遗传变异分析是研究群体内基因频率变异的过程。
常用的方法有群体遗传变异指数计算、群体遗传方差分析等。
群体遗传变异指数是衡量群体内基因频率变异程度的指标。
常用的群体遗传变异指数有平均杂合度、F统计量等。
通过计算群体遗传变异指数,可以评估群体内基因频率的变异程度。
群体遗传方差分析是一种用于检测群体间基因频率差异的统计方法。
通过比较群体内个体之间的遗传差异与群体间的遗传差异,可以判断基因频率是否存在显著差异,进而推测群体间是否存在遗传分化。
三、群体遗传演化分析群体遗传演化分析是研究群体内基因频率随时间的变化及其原因的过程。
常用的方法有群体遗传演化模型、遗传漂变分析等。
群体遗传演化模型是基于群体遗传学原理构建的数学模型,用于模拟群体内基因频率随时间的变化。
常用的群体遗传演化模型有哈迪-温伯格平衡模型、马尔可夫链模型等。
群体遗传学中的基本理论群体遗传学是遗传学的分支学科,主要研究的是群体中遗传基因的演化规律和变异程度。
它是遗传学的重要组成部分,为人类和动植物的遗传进化提供了很多有价值的信息。
本文将从群体遗传学的基本理论入手,探讨它的相关内容,以期为读者提供一个全面了解群体遗传学的视角。
1. 群体遗传学的基本概念群体遗传学是一门研究群体中个体遗传结构和遗传演化规律的科学。
群体一般是指同一物种内的一组个体,而这些个体由于生理、地理、行为等因素的相互作用而形成的。
在群体遗传学中,我们通常会用“基因频率”和“基因型频率”这两个概念来量化群体中基因与基因型的分布情况。
基因频率指的是基因在一个群体中出现的频率,而基因型频率则指的是基因型在一个群体中出现的频率。
这些概念对于研究群体的遗传结构和演化规律非常有用。
2. 群体基因流与遗传漂变群体基因流和遗传漂变是群体遗传学两个基本的遗传过程。
群体基因流是指群体间基因的交换和迁移,通常是由于移民、带来或释放的虫子、种植植物的花粉飘散等原因造成的。
群体基因流的过程,会对群体中的基因型频率和基因型分布产生影响,从而引起群体的遗传结构多样性和个体的遗传多样性增加。
而遗传漂变是指在群体内随机选择造成的一些遗传变异。
群体遗传学家通过这些变异规律,探索了一些群体遗传学的法则,如硬-渐进定律、Wright-Fisher模型等。
这些规则也有助于科学家更好地理解生物进化的基本原理。
3. 遗传偏移及其作用遗传偏移是指群体基因型在进化过程中发生的一些偏离,由于不同因素的影响,基因型频率会有所改变,从而导致遗传结构的偏移。
在遗传偏移的演化过程中,有两种情况,一种是自然选择,它会增强一些基因在群体中的频率,来增强生物在适应环境中的优势。
但另一种是遗传漂变,它会削弱一些基因在群体中的频率,让一些突变基因得以保留。
4. 遗传流行病学和复合病学在人类群体中,遗传偏移是一个非常关键的问题,因为这些偏移往往与一些疾病或者复杂性遗传疾病有关。
群体遗传学的理论及应用群体遗传学是生物学上的一个重要分支,旨在研究动植物群体中基因的变化和分布规律。
群体遗传学理论的基础在于对进化过程的理解和基因频率分布的测量。
群体遗传学应用范围广泛,涉及到基因修改、疾病预防、环境保护等多个领域。
本文将系统阐述群体遗传学的基本概念、理论、方法和应用,并着重探讨其在人类疾病研究中的应用。
一、群体遗传学的基本概念1.基因型和基因频率:基因型是指个体基因所构成的基因组合,而基因频率是指在群体中某一基因型的频率。
基因型的分析和基因频率的测量是群体遗传学研究的基础。
2.突变:指基因的新变异,并被遗传给后代。
突变是基因组演化的一种重要机制,对基因型的遗传变化有着重要的影响。
3.基因流:指群体间基因的交换。
基因流可以通过迁移和杂交引起,对基因频率变化起着重要的作用。
4.基因漂移:是指随机因素对基因频率变异的影响。
当群体中个体数量很少时,基因漂移的作用更加明显。
5.自然选择:自然选择是指基于适应性原则,那些适应性较强的个体能在繁殖过程中留下更多的后代,从而将自己的基因遗传给更多的后代,进而影响基因频率的变化。
二、群体遗传学的理论1.哈迪-温伯格定律:哈迪-温伯格定律是指在没有进化变化的情况下,群体基因型频率的稳定性。
定律的数学形式为:p²+2pq+q²=1。
2.楚特定理:楚特定理是指同一共位基因多态性位点所存在的等位基因(allele)永远不会共存于单个个体上,因为它们在相同的位点上,故相互竞争。
若两个等位基因都能有效地适应生态环境,也就意味着它们所代表的不同基因型都有生存机会,并且其中一种等位基因的频率会随着时间变化而迅速减小至消失。
3.费歇尔基因频率:费歇尔基因频率是指在种群中,基因型和基因频率变化受到随机因素的影响,并具有随机性,其表达式为:p(t)=p(0)exp(r*t)。
三、群体遗传学的方法1.分子标记:利用分子标记技术,如RAPD、AFLP和SSR等,对群体数量和构成进行快速、准确的检测。