上海交通大学医学院精品课程群体遗传学7PPT课件

M的频率：(250X2+500)/1000x2=0.5
N的频率：(250X2+500)/1000x2=0.5
● Hardy-Weinberg定律与群体遗传结构
◆ 计算群体的基因和基因型频率
◆ 检验群体中决定某性状的基因及基因型频 率是否处于Hardy-Weinberg平衡
◆ 基因型频率：一个群体中不同基因型所 占的比率。全部基因型频率的总和等于1。
◇ 核酶（ribozyme）的发现推测 RNA是最初的replicator
◇ RNA world ◇ 47亿年前最早的生物－－现有细 胞的前体出现。
◆ 生物进化的历程
◇ 化石记录指出, 至今所发现的确切的细胞 于35亿年前出现在澳大利亚（13-12）
◇ 最早的细胞迅速进化成三界：细菌、古 菌（archaea）和真核生物（13-13）
◆人类的起源与进化
◇ 人类35亿年前从灵长类进化而来（13-14）
◇ Wilson 及其同事通过比较来自不同地区的女人 （如非洲的美国人, 亚洲人，新几内亚人，澳大利 亚人等）的mtDNA序列，提出现代人于200000年前起 源于非洲（13-15）
● 基因组的进化
◆ DNA的变化（第十二章）是基因组进化的基础 ◆ 复制使基因组增大。 ◆ 利用基因组间遗传差异构建分子种系发生树
◆复制使基因组增大。
◇四个层次水平的复制增加基因组大小（13-16）
◇转座引起的复制（13-17）
◇来自不等交换的复制（13-18）
◇随机遗传漂变和突变使复制序列成为假基因→ 基因组中的随机DNA序列。
◇选择造成的复制基因的多样性，能产生新基因。
◆利用基因组间遗传差异构建分子种系发生树
◆ 基因库（gene pool）：一个群体中所有个 体的等位基因的总和。

9三角形： 3三角形： 3三角形： 1卵形
香豌豆实验
紫圆花粉粒（PPll） × 红长（ppLL）
PpLl 紫长
×
紫长；P_L_： 紫圆 P_ll：红长3 ppL_：红圆ppll
3910 1303
1303Biblioteka 434（9:3:3:1)4831 390
393 1338
三点测验（three-point testcross）
同源染色体（或一个）（sexchromosome）
➢ 其余各对染色体则统称为常染色体（autosome），通常以A表示。 果蝇：2n=8 雌性：AA（44）+XX（2） 雄性：AA（44）+XY（2）
性染色体决定性别的几种类型
➢ XY型 ➢ ZW型
XY型
➢ 全部哺乳动物 ➢ 某些两栖类 ➢ 某些鱼类 ➢ 很多昆虫（果蝇） ➢ 植物（雌雄异株） ➢ 果蝇为XY，但也有XO, 雄性(蝗虫，蟋蟀)。 ➢ 雌性同配子性别（homogametic-sex） ➢ 雄性：异配子性别（heterogametic-sex）
重组值＝
新型 亲型 ＋ 新型
＝ 距离 百分比
cM——厘摩 （centimorgan）
Wx-sh间的单交换值＝（ 601 ＋626 ＋6）/6708 =18.4%
+ wx c sh + + + +c sh wx + sh + c
｝ 2708 亲型
Wx-sh间遗传距离为18.4 cM
2538
Wx-c间的单交换值
显性上位 12：3：1
5. 叠加效应（duplicate effect）
两对等位基因决定同一性状的表达，具有叠加作用

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30、风俗可以造就法律，也可以废除 法律。 ——塞·约翰逊
群体遗传学
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71、既然我已经踏上这条道路，那么，任何东西都不应妨碍我沿着这条路走下去。——康德 72、家庭成为快乐的种子在外也不致成为障碍物但在旅行之际却是夜间的伴侣。——西塞罗 73、坚持意志伟大的事业需要始终不渝的精神。——伏尔泰 74、路漫漫其修道远，吾将上下而求索。——屈原 75、内外相应，言行相称。——韩非
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26、我们像鹰一样，生来就是自由的 ，但是 为了生 存，我 们不得 不为自 己编织 一个笼 子，然 后把自 己关在 里面。 ——博 莱索
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Hale Waihona Puke 27、法律如果不讲道理，即使延续时 间再长 ，也还 是没有 制约力 的。— —爱·科 克
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28、好法律是由坏风俗创造出来的。 ——马 克罗维 乌斯
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29、在一切能够接受法律支配的人类 的状态 中，哪 里没有 法律， 那里就 没有自 由。— —洛克

（一）染色体病：由于染色体的数目 或结构发生改变而导致的遗传病。
1. 常染色体病 先天愚型（21三体综合
征、Down综合征、 软白痴）
（一）染色体病
2. 性染色体病 先天性卵巢发育不全综
合征 (Turner syndrome)
（二）单基因遗传病：由单个基因的 突变引起的遗传病。
1. 常染色体显性遗传 先天性锁骨发育不全
宫内感染：天花—瘢痕, 风疹病毒—先天性心脏病， 药物：反应停—先天畸形
激素—性发育畸形 • 遗传病并非都是先天性的 Huntington舞蹈病：大都在25-45岁左右发病 痛风 ：一般在30-50岁发病
遗传性、先天性、家族性疾病
家族性疾病(familial disease) 一个家族有多个成员患同一种疾病。
2019年2月《NATURE》和《SCIENCE序工作
• 人类基因组的碱基数约为31.647亿
• 编码蛋白质的基因数为2-2.5万，占全序 列的2%。
医学遗传学
第一章 遗传学与医学 第四章 人类染色体和染色体病 第五章 单基因遗传病 第六章 多基因遗传病 第七章 群体遗传 第八章 生化遗传病（药物遗传） 第九章 线粒体基因病 第十一章 免疫遗传 第十二章 肿瘤遗传 第十六章 临床遗传
遗传学(genetics)
遗传学
植物遗传学 动物遗传学 微生物遗传学 人类遗传学 医学遗传学…...
定义
是遗传学与临床医学相互渗透的 一门学科。主要探讨人类疾病的发 生发展与遗传因素的关系，亦即分 析研究遗传性疾病的发病机制、遗 传方式，为诊断、预防和治疗遗传 病提供理论依据。
第一章 遗传学与医学
第一节 健康与疾病的遗传基础 第二节 医学遗传学发展简史 第三节 遗传性疾病的分类 第四节 医学遗传学和人类基因组计划

α+珠蛋白生成障碍性贫血综合征
②Hb H病 (- -/α-) Hb H(β4)达4 ~ 30% • 低色素小细胞性溶血性贫血、黄疸、肝脾
肿大 ③α珠蛋白生成障碍性贫血性状
(- -/αα或α-/α-) • 轻度小细胞性贫血 ④α珠蛋白生成障碍性贫血静止型携带者
(αα/α-) • 无临床症状
2） β珠蛋白生成障碍性贫血
• 遗传方式：AR
c)MPSI-H/I-S型(Hurler/Scheie综合征）
I-H/I-S复合杂合子(double heterozygote)： 两个不同的突变（致病）的等位基因构成 的基因型。
• 发病机理：缺乏α-L-艾杜糖苷酸酶 • 临床特征：
症状介于MPS-I-H型和MPS-I-S型之间 • 遗传方式：AR
α基因的第142位终止密码发生了突变
终止密码
谷氨酰胺密码
UAA(142) → CAA……直到173位 才出现下一个终止密码, α链延长到172个
氨基酸
②密码子缺失或插入 (codon deletion/insertion)
如: Hb Lyon β 17赖→0,18缬 →0 Hb Grady α 116-118插入谷→苯丙→苏
④融合基因（联接基因）(fusing gene)
二种非同源基因的部分片段拼接,称为融合 基因。
血红蛋白变异体功能的改变
• 溶解度降低
Hb S
• 不稳定血红蛋白 Hb Zurich
• O2 的亲和力增高 Hb Chesapeake • O2的亲和力降低 Hb Kansas • 形成高铁血红蛋白 Hb M Boston • 合成速率降低 Hb CS
1) α珠蛋白生成障碍性贫血综合征
① Hb Bart’s胎儿水肿综合征 (hydrops fetalis syndrome) (- -/- -)

第二节 影响遗传平衡的因素
一、非随机婚配
随机婚配指无须考虑配偶的基因型选择配偶；而非随机婚配可以通过
两种方式增加纯合子的频率。
选型婚配（assortative mating），即选择具有某些特征（如身高、智力、
种族）的配偶；如果这种选择发生在常染色体隐性遗传性聋哑病患者中， 就将增加纯合患者的相对频率。
子代的基因型频率只由 上一代的基因频率决定
在以后所有世代中，如果没有突变、迁移和选择等因素干扰，群体中的基因频率、
基因型频率代代不变。且基因型频率与基因频率间关系为：D = p 2，H = 2 p q ，R = q 2， p 2 + 2 p q + q 2 = 1 。
第十二页，共62页。
例，某一群体中，A1、A2是常染色体上的一对等位基因，起始的基因型 频率为：
因为多基因病的患病风险与亲属级别成正比。
亲缘系数（coefficient of relationship，r）是指两个人从共同祖先获得 某基因座的同一等位基因的概率。
不同亲属级别的亲缘系数
亲属 双亲－子女 同胞(兄弟姐妹)
叔(姑、舅、姨)-侄(甥) 祖－孙
观察值(O)
600 320 80
(O-E)2/E
0.869 5.502 8.711
χ 2=15.0816，查表得 p＜0.05 因此对于该基因座随着BB纯合子的减少，Bb杂合子增加，该群体偏离
了Hardy-Weinberg平衡 。
第十九页，共62页。
（二）等位基因频率和杂合子频率计算 1、常染色体隐性基因频率的计算
（3）在发病率较低的XD病中男性患者与女性患者的比例为：
p/(p2+2pq)=1/(p+2q)，由于p很小，q接近于1，所以1/(p+2q)=1/2，

则原有个体比例为1-m。 设迁入个体中的某一个体基因频率是qm，则原有 个体同一基因频率是q0。 则在混合群体内基因频率q1将是：
q1 = mqm + (1-m)q0 = m(qm-q0)+q0
三、迁移（transference）的计算
➢ 迁入一代引起的基因频率的改变为： △q = q1–q0 = m(qm–q0)
基因频率和基因型频率的区别
主要内容
一 概念比较 二 计算方法
群体遗传学是研究群体的遗传组成及其变化规律 的科学。群体的遗传组成是指群体的基因型频率和 基因频率。
一、概念比较
基因频率计算
某种基因在某个种群 中出现的比例.
基因型频率计算
某种特定基因型的个体站群 体内全部个体的比例.
二、计算方法
（一）计算方法
二 哈迪-温伯格定律的生物学例证
一般说来，自然界中许多群体都是很大的，个体 间的交配在许多性状上，尤其是在中性性状上一般是 接近于随机的，所以哈德—温伯格定律具有普遍适用 性。它已成为分析自然群体的基础，即使对于那些不 能用实验方法进行研究的群体也是适用的。
一、哈迪-温伯格定律的适用条件
一般说来，自然界中许多群体都是很大的，个体间的交 配在许多性状上，尤其是在中性性状上一般是接近于随机的， 所以哈德—温伯格定律具有普遍适用性。它已成为分析自然 群体的基础，即使对于那些不能用实验方法进行研究的群体 也是适用的。
[剖析]A基因的频率为30%+1/2×60%=60% a基因的频率为10%+1/2×60%=40%
二、计算方法
➢ 由式子可知，在一个有个体迁入的群体里， 基因频率的改变明显的取决于迁入率及迁 入个体与原群体之间的基因频率差异。

从而形成复等位基因，复等位基因是基因内部不同碱 基改变的结果
突变的主要方式
分子结构的改变——碱基替换 倒位
——移码，缺失、插入
2. 突变的修复
v DNA的防护机制： 简并
回复突变
抑制 致死和选择
DNA的修复：
二倍体和多倍体 光修复
暗修复 重组修复
五、基因突变的诱发
1.物理因素
适用外照射
电离辐射：α射线、β射线、中子，γ射线和X射线 等电磁辐射
人类对动植物的利用要求——动植物适应环境的需要
二、基因突变与性状表现
1. 显性突变和隐性突变
鉴定时期： 隐性突变 F2 显性突变F3
2. 大突变和微突变的表现
大突变：突变效应表现明显，容易识别 控制质量性状基因 微突变：突变效应表现微小，难察觉，控制数量性状基因
微突变中出现有利突变的频率大于大突变
显性
隐性 正突变
隐性
显性 反突变或回复突变
正突变频率 大于 反突变频率
v 多方向性、复等位性
A a
a1 a2 a3
生理功能、形状各不相同
A, a, a1, a2, a3 存在对性关系 AA*aa(a1a1,a2a2,a3a3)=3:1/1:2:1 具有对性关系的基因是位于同一基因位点上的 复等位基因(multiple allele)：位于同一基因位点上的各个等位基因
三、基因突变的鉴定
v 突变的鉴定 变异是否可以遗传 v 显隐性的鉴定 杂交试验 v 突变率测定
高等生物，100万-1亿个配子1个突变 细菌，1万-100亿个细菌1个突变/每一细胞世代
四、基因突变的分子基础1. 突 Nhomakorabea的分子机制
v 细胞水平：基因—染色体上的位点 v 分子水平：位点—分成许多基本单位，座位（核苷酸） v 一个基因内不同座位的改变可以形成许多等位基因，

2019/8/10 25
（二）基因平衡定律的条件
（1）必须是大群体 （2）群体内个体间交配时随机的 （3）没有其他因素影响，这些因素包括突变、
选择、迁移等。
雪猴（日本猕猴 ）
（三）基因平衡定律的证明
• 幻灯片 11
随机交配导致群体平衡
• 设群体中等位基因频率为P(A)=p和P(a)=q，则有：
芦花鸡
复习：第四节 性别决定与伴性遗传
一、性染色体类型
二、伴性遗传
特点： 1、性状的遗传与性别有关 2、正反交的结果不同 3、在特定的交配方式下表现交叉遗传
三、伴性遗传在养殖业的应用 四、从性遗传和限性遗传
第3章 群体遗传结构分析
第3章 群体遗传结构分析
• 群体遗传学：所研究的群体不是多个体的简单
孙代
雌配子 雄配子
0.6A
0.4a
0.6A
0.36AA 0.24Aa
0.4a
0.24Aa 0.16aa
AA Aa
基因型 频率
36%
48%
aa 16%
A% = 0.6 a% = 0.4
从子代起，该种群的基因频率和基因型频率不再发生改变。
数学推导
假设在一个理想的群体中，某个基因座上的 两个等位基因 A和a，
a(q) Aa(pq) aa(q2)
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例题
• 设一个初始群体(尚未达到哈迪一温伯格平衡)，
其初始基因型频率为：D= 0.6，H = 0.4，R= 0.0，试计算该群体随机交配第一代和第二代的 基因型频率和基因频率。
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30
例题：果蝇的体色由常染色体
上一对等位基因控制，基因型
2019/8/10

所有生物个体的总和，有个体群的意思。 在遗传学领域内，指生活在一定空间范围内、能
够相互交配并能产生具有生殖能力后代的许多同 种个体称为群体，即组成群体的个体必须能够彼 此交配，繁殖后代，以实现上下代间的基因交流。 因此可利用孟德尔规律分析其传递规律，故遗传 学群体又称孟德尔群体。 以后提到群体时，若无特殊说明，都是指孟德尔 群体。
一个群体内的全部遗传信息称基因库(gene pool)。
同一群体内的所有个体共享同一基因库。一 般来说，生活在同一地区的同一物种属于一 个群体。
但是，生活在同一地区的同一物种也可属于 不同的群体（如图），即可以具有不同的基 因库。
基因变异是人类进化的基础，构成了群体中 的个体多样性。
不同人群
例1：某一基因座的一对等位基因A和a，有三 种基因型AA，Aa／aA和aa，在随机1000 人的群体中，观察的基因型分布如下：AA 为600人、Aa／aA为340人、aa为60人。
从上述数据可以得到A等位基因频率p是 （2×600＋340）／2000等于0.77；
而等位基因a的频率q是（2×60＋340）／ 2000等于0.23。
群体的遗传结构，即群体的遗传组成，指群体内 的基因及基因型的种类和频率，是群体遗传学首 先必须弄清的问题。
通过医学群体遗传学的研究，可以了解遗传病的 发病率、遗传病的传递方式、致病基因频率及其 变化规律，为认识某些遗传病的产生原因和遗传 咨询提供理论依据，为遗传病的预防、监测及治 疗提供必要的资料。
第一节 群体的遗传平衡
我们知道按照遗传学的分离率和自由组合 率，当两个杂合个体婚配后，子代3/4表现 显性性状，1/4表现为隐性性状，因此在群 体中似乎随着隐性性状的减少，显性性状 将会增加，最终大多数为显性性状；