醫(yī)學遺傳學講義 群體遺傳學-孫業(yè)盈

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構及其演變規(guī)律的遺傳學分支學科。它是運用數學和統(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構的關系。

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。

有人調查了1000人的群體，其中TT，Tt，tt三種基因型的例數分別為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定律的內涵據數學原理：(p

＋q)2=(p

＋q)(p

＋q)假設有一對等位基因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復等位基因頻率計算Hardy-Weinberg定律的應用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

設在群體中某種AR遺傳病的發(fā)病率為10-4。根據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定律的應用

由于Ⅱ2為患者，故Ⅰ1和Ⅰ2必然都為攜帶者。根據分離律，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，假設已知這種遺傳病在群體中的發(fā)病率也為1/10000，根據Hardy-Weinberg定律，可得群體中攜帶者的頻率=1/50。Hardy-Weinberg定律的應用

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

X