医学遗传学--群体遗传学-课件.ppt

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1、学习要求 掌握：群体、基因频率、基因型频率 遗传平衡、基因库、选择系数 遗传漂变、适合度、遗传负荷、熟悉：近婚系数的计算方法。基因频率与基因型频率的转换。了解：影响群体遗传平衡的各种因素。,第八章 群体遗传学,群体(种群)-同一区域内生活，相互婚配产生正常 能育后代的个体集群(孟德尔群体)。,研究群体的遗传结构及基因变化规律的学科称群体 遗传学。主要是应用数学原理(概率)和方法研究群体的基因 和基因型频率、探讨基因突变、选择、迁移等因素对 基因和基因型频率的影响和变化的规律。探讨遗传病和致病基因在群体的分布和发生、发展 规律的学科称医学群体遗传学(遗传流行病学)。,第一节 群体的遗传平衡,一个

2、群体具有的全部遗传信息或基因称基因库。群体的遗传组成就是基因库中的基因和基因型的 种类和频率的组成。,一、基因频率和基因型频率 1、基因频率 群体中某一基因占所有等位基因总量的比率。如；群体的等位基因Aa;总和是A+a=1 A或a各自所占的比率就是A、a的基因频率。,设；一对等位基因A、a。群体内任一基因 座上全部等位基因的总和是 A+a=1 例；群体500人，等位基因A和a；基因型AA/Aa/aa。每人一对基因，500人2=1000个 设；A=600、a=400;因 600+400=1000=1 则；A基因频率=600/1000=0.6(p)a基因频率=400/1000=0.4(q)A+a=

3、p+q=1,=1,2、基因型频率 群体某基因型个体占该群体各基因型总数的比率。设；一对等位基因A、a，大群体内随机婚配，有 三种基因型；AA、Aa、aa。设；1000人，AA=300、Aa=500、aa=200。求AA/Aa/aa各基因型的频率？基因型频率:AA=300/1000=0.3 Aa=500/1000=0.5 aa=200/1000=0.2,基因频率:设；A=p，a=q；p+q=1。则(p+q)2=p2+2pq+q2=1 基因型频率：AA=p2；Aa=2pq；aa=q2 因 p+q=1 基因频率：A=p2+1/2(2pq)a=q2+1/2(2pq),3、基因型频率和基因频率的换算关系

4、,基因型频率可从群体的表型调查中获得；基因频率可通过与基因型频率换算得出。,基因型 血型(表型)基因型频率-LMLM M 355/1000=0.355 LMLM=0.355-LMLN MN480/1000=0.480 LMLN=0.480-LNLN N 165/1000=0.165 LNLN=0.165-0.355+0.480+0.165=1,例MN血型(LM、LN共显性)；M=LMLM、N=LNLN、MN=LMLN-设；调查1000人,M=355人、N=165人、MN=480人,依基因频率和基因型频率关系换算出基因频率：,LM频率=0.355+1/20.480=0.595 LN频率=0.16

5、5+1/20.480=0.405,遗传平衡群体，知道基因型频率，可依遗传平衡定 理计算基因频率，亦可据基因频率推出基因型频率。例；PKU(AR)群体发病率0.0001(aa=0.0001=q2),求a(q)和杂合子Aa(2pq)频率。已知；aa(q2)=0.0001；a=0.0001=0.01 A+a=1；A=1-0.01=0.99 已知；AA:2Aa:aa=p2+2pq+q2 Aa=20.990.01=0.02=1/50 50人中有一个携带者(Aa)。,二、Hardy-Weinberg定律,1、群体足够大。2、随机婚配。3、无基因突变或突变均衡。4、生存、生育机会均等。5、无大规模迁移(迁入

6、或迁出)。,（一）遗传平衡定律的概念 随机婚配大群体内，若没有突变、选择、迁移和漂变等，基因频率将代代保持不变。,基因型频率和基因频率累代保持不变称遗传平衡。,设；一对基因A和a；亲代基因A=p，a=q；在平衡群体中；(p+q)2=p2+2pq+q2=1 亲代基因型频率；AA=p2；Aa=2pq，aa=q2 在随机婚配的大群体，后代各基因型比例应为；,子代基因型频率符合AA:Aa:aa=p2+2pq+q2=1；则是遗传平衡群体。遗传平衡公式：p2+2pq+q2=1,A(p)a(q)A(p)AA=p2 Aa=Pq a(q)aA=pq aa=q2,精子,卵子,设；100人平衡群体，AA60人，Aa

7、20人，aa20人。基因型 频率 AA 60 0.6 p2 Aa 20 0.2 2pq aa 20 0.2 q2 合计 100 1.0 遗传平衡群体？,求；亲代100人A、a的基因频率?A=602+20=140;a=202+20=60 A=140/200=0.7；a=60/200=0.3,子代基因型频率、基因频率：AA(0.49)+2Aa(0.42)+aa(0.09)=p2:2pq:q2=1 A=0.49+1/2(0.42)=0.70 a=0.09+1/2(0.42)=0.30,亲代：AA:Aa:aa=60:20:20 男 A a 女 0.7 0.3A 0.7 AA 0.49 Aa 0.21

8、a 0.3 Aa 0.21 aa 0.09,按Hard-Weinbeng原则，随机婚配时，子代A和a 基因频率应保持不变，仍是 A=0.7；a=0.3。,三、Hard-Weinberg定律的应用,(一)群体遗传平衡的评判,群体是否遗传平衡，判断步骤如下；根据基因频率和基因型频率的关系，由已知基 因型频率求出基因频率。据平衡公式，由基因频率求出平衡状态时基因 型频率的理论值。将理论值与实际值比较；理论值与实际值一致，肯定是平衡群体。如不一致，也不能直接否定，则需通过2显著性检验来判断其是否平衡？,例；检测4080名汉族大学生PTC尝味能力(半显性)，结果(实际值)：TT=1180、Tt=2053

9、、tt=847 是否为平衡群体？与理论值进行比较。【书101】求 基因型频率：设 TT=D=1180/4080=0.2892 Tt=H=2053/4080=0.5032 tt=R=847/4080=0.2076 算 基因频率：T=P=D+1/2H=0.2892+1/20.5032=0.5408 t=q=R+1/2H=0.2076+1/20.5032=0.4592,基因频率实际值调查总人数=基因型频率理论值 TT=P2=0.540824080=1193.26 Tt=2pq=20.54080.45924080=2026.42 tt=q2=0.459224080=860.33,实际值与理论值不完全一

10、致时，不能就判定实际与 理论预期不符(不平衡)，需吻合度检验再作判断。吻合度检验：用统计学方法检验实际值与理论值是 否吻合；依统计学规定：差异率：P5%；差异不显著，符合假设。,PTC尝味2检验(书P101),基因型 TT Tt tt 总计实际值(o)1180 2053 847 4080理论值(e)1193.26 2026.42 860.33 4080(o-e)2/e 0.147 0.349 0.206 0.702,自由度n=1；2=0.72；查表(p102)1.320.720.45 P在0.250.50之间，P0.05，差异不显著。,根据2值查出偏差出现的概率大小，判断偏差性质。,计算公式：

11、2=,(o-e)2,e,o=实际值；e=理论值；=比值的总和,(二)基因频率的计算,1、常染色体基因频率计算,（1）共显性基因频率计算(MN血型）,总人数 M型 MN型 N型 1788人 397 861 530 已知表型 M-MM MN-MN N-NN 求M和N的频率：M=(3972+861)/(17882)=0.4628 N=(5302+861)/(17882)=0.5372,（2）常显基因频率计算 AD病，AA/Aa患病，患者基因型频率是p2和2pq,正常人基因型频率是q2。但AA/Aa表型无法区别，需利用遗传平衡公式计算。如家族性结肠息肉(AD)发病率是1/1000,求致病 基因P(A)

12、的频率？P(A)=p2+2pq=0.0012+1/20.0001=0.000001+0.00005=0.00005；因 P+q=1 q(a)=1-0.000050.99995,(3)常隐基因频率计算,因；p+q=1,所以 p=A=1-q=1-0.001=0.999 携带者Aa=2pq=20.9990.001=0.002,故在AR病系谱中,因患者aa多是Aa-Aa后代，所以 家族聚集性不明显,呈散发。,群体中杂合子频率是0.002，是隐性致病基因频 率(0.001)的2倍，是患者(1/100万)的2000倍。,遗传平衡时,隐性基因频率可以从发病率求出。如；尿黑酸尿症为AR,发病率(aa)1/10

13、0万。aa=q2=0.000001；a=q=0.000001=0.001,在遗传平衡的基础上，可推出以下结论：罕见的AR病：q值很小，p=1-q1；2pq2q 即杂合子(Aa)频率约是致病基因频率的2倍。常见的AR病：q很小，P1，故携带者(Aa)与患者 的比例为2pq/q2,致病基因(q)的频率越低,该比值 越大，致病基因(a)几乎都在携带者(Aa)中。如；尿黑酸尿症群体发病率(aa)q2=0.000001；q=0.001；携带者(Aa)与患者(aa)之比是2:0.001。故携带者检出，对预防AR患儿出生有重要意义。,罕见的AD病 由于P(A)值很小，纯合患者(AA=P2)频率很低，故P2可

14、忽略不计，所以杂合患者(Aa=2Pq)占全 部患者的比例约为；,P2+2Pq,2Pq,1,即AD患者几乎都是杂合子；所以AD病的发病率 可以看成杂合子的频率。2Pq2P;则P1/2Pq2P 1/2发病率。,（4)复等位基因频率(ABO血型),归类，平衡状态时，基因型频率和基因频率关系：,ABO血型随机婚配后代基因型及基因频率,IA(p)IB(q)i(r),IAIA(p2)IAIB(pq)IAi(pr),IBIA(pq),IBIB(q2),IBi(qr),IAi(pr),i(r),IB(q),IA(p),IBi(qr),ii(p2),男,女,(p+q+r)2=p2+q2+r2+2pq+2pr+2

15、qr=1,IAIA IBIB ii IAIB IAi IBi,设;IA=p、IB=q、i=r；p+q+r=1,表型、基因型、基因频率的关系,设:A,B,AB,O为A、B、AB、O四种表型频率。,即;A=p2+2Pr B=q2+2qr AB=2pq O=r2,表型 基因型 基因频率,A IAIA p2,IAi 2pr,B IBIB q2,IBi 2qr,AB IAIB 2pq,O ii r2,P=1-(q+r)2=1-q2+2qr+r2=1-B+O,q=1-(p+r)2=1-p2+2pr+r2=1-A+O,r=0,例；人群“ABO”血型调查。A型=38.3%，O型=30.6%；B型=21.7%；

16、AB型=9.4%求;p、q、r 的频率(IA、IB、i)。,r=O p=1-B+O q=1-A+O,i=r=30.6%=0.553,IA=P=1-21.7%+30.6%=0.2777,IB=q=1-38.3%+30.6%=0.18,已知表型频率，利用公式代入换算出基因频率：,性别 基因型 基因频率 XAXA p2 女 XAXa 2pq XaXa q2 XAY p XaY q,2、X连锁基因频率计算,X男女数量不同，女XX、男XY，故群体2/3的X 存在于女性，1/3X在男性。设一对基因A和a。,男,X连锁遗传平衡时，男/女的基因型和基因频率。,群体中男性的表型频率=男性对应的基因频率。如红绿色

17、盲男性发病率是7%；其红绿色盲基因频率也是7%(q)。群体中q频率同样是7%。即XR遗传时，男性的发病率就等于群体男性的 隐性致病基因(q)的频率。女性的发病率等于q2。男=0.07=7%；女=(0.07)20.5%,隐性致病基因(a=q)很少，A=p1。患者男与女的比例为；q/q21/q。故男患者约为女患者的2倍，群体中多男患者。而女携带者(XAXa)频率为2pq2q，故女携带者 约为男患者的2倍。如；红绿色盲(XR)；男性(XaY)发病率为0.07，女 患 者=q2=(0.07)2=0.0049 女携带者=2Pq2q=20.07=0.14,（1)罕见XR病,（2)XD病(罕见)显性致病基因

18、频率(A=P)很低,可忽略不计。隐形正常基因的频率a=q1 群体中男患者与女患者的比例为：,即群体中XD病，女患者是男患者的2倍。,(p2+2pq),P,1/2,(p+2q),1,男女,第二节 影响群体基因频率的因素,一、突变对遗传平衡的影响,基因突变频率很低，用(n10-6/基因.代)表示。如；2010-6/基因.代;即每代100万个基因中有20个突变。设一对等位基因A和a，基因突变设Aa=，aA=；,时,A、a 时，A、a=时，Aa；频率不变。,1、突变率的计算(1)AD基因突变率的计算 选择对显性致病基因(A)不利时，作用较大，AA和Aa个体都被淘汰，一代后A在群体中消失。新的A基因由突

19、变补充(aA=)。群体突变率(aA)=1/2SH,=突变率 S-选择系数(0S1）H=2Pq=(A=P=1/2H),如；丹麦调查，94075名婴儿中有10个软骨发育不 全性侏儒(AD)患儿，求该病基因突变率(aA=)。发病率=10/94075=0.0001063;已知；选择系数(S)=0.8,=1/2SH=1/20.80.0001063=42.510-6/基因.代,AD病越严重，淘汰作用越大，S=1时，全部淘汰 掉A，群体恒定的发病率全靠突变基因维持。,(2)AR基因突变率的计算 AR时，仅aa个体被淘汰，aa=q2。如；PKU群体发病率1/16500，求突变率()？已知；aa=q2=0.00

20、006 S=0.7，Aa=计算公式；=Sq2=0.70.00006=4210-6/基因.代,二、选择,环境对个体的保留或淘汰作用称选择。群体中不同基因型的个体对环境的适应能 力不同，即各自生存力和生育力不同。因选择存在，不同基因型个体对后代因基 库的贡献大小则不同。选择作用的大小用适合度和选择系数进行 定量研究。,(1)适合度(适应值；适合值)某基因型个体与其它基因型个体相比，能够 生存并将基因传给后代的相对能力。,1、适合度(f)和选择系数(S),个体适合度与其生存力和生殖力有关，最终由 其生殖力(生殖适合度)决定。生殖适合度可用相对生育率衡量。,相对生育率：生殖力最高的基因型定为1，用 其

21、它基因型与之比较的相对值。,某种基因型平均子女数与最佳基因型平 均子女数的比值称该基因型的适合度。例：软骨发育不全症型侏儒(AD)调查108个侏儒，生27个后代，其正常同胞 457人，生582个后代，求侏儒的适合度(f)？f=(27108)/(582457)=0.25/1.27=0.1960.20(适合度),几种遗传病的相对适合度(正常人f=1),性 状 相对适合度,视网膜母细胞瘤(杂合子)0,软骨发育不全(杂合子)0.20,血友病A(男性)男0.20、女0,舞蹈症(杂合子)男0.82、女1.25,HbS(杂合子)1.26(疟疾高发区),神经纤维瘤(杂合子)男0.41、女0.75,(2)选择系

22、数(淘汰系数),在选择的作用下，降低了的适合度。S 是测量某种基因型不利于生存的程度。计算公式：S=1-f,如；软骨发育不全患者 适 合 度：f=0.20 选择系数：S=1-f=1-0.20=0.80 正常人留下一个后代时；患者仅有0.2个后代。,2、选择的效应,选择对显性基因的影响,设基因A和a，选择对A不利，群体中AA、Aa个体 则被淘汰。选择系数为S(0 S 1),适合度为1-S。在AD中，aa适合度=1。因AA、Aa后代少于aa，选择结果；A、a。选择系数越大，A下降越快。当S=1时，AA和Aa适合度为0，一代后A消失。,选择引发基因频率和基因型频率在增减和方向 上的改变称选择效应。,

23、选择对隐性基因的效应,AR中，a基因有害，aa被淘汰，AA和Aa被保留。因aa被淘汰，a则逐代降低。但因有害基因a绝大多数存在于Aa中不被淘汰，当 aa=1/10000=a2；则 a=0.01。而 Aa=2pq=20.990.01=0.02=1/50人 纯合体(aa):杂合体(Aa)=1:200 设；aa适合度为0，因Aa中的a不能被淘汰，故在AR中，选择淘汰a基因的作用很缓慢。,AR遗传不同基因型的适合度,群 体 AA Aa aa,基因频率 p2 2pq q2,适 合 度 1 1 0,AR遗传病群体基因型AA、Aa、aa按比例组成。若S=1，经一代选择，aa的个体被全部淘汰，只有AA、Aa个

24、体能传留后代。,设；基因a的频率在亲代是q0，aa被全部淘汰时，亲代a的频率由q0降低到子代qn，需要世代数？计算公式:世代数(n)=1/qn-1/q0,例；胰腺囊性纤维化病(AR)，在亚洲致病基因频 率q0=0.002；患者(aa)的选择系数S=1。若目标是把a频率由0.002(q0)0.001(qn)，需 要多少世代和多少年?,解：q0=0.002；qn=0.001 n=1/qn1/q0=1/0.0011/0.002=1000500=500(代),a频率由0.0020.001需500代。设;25年/代；50025=12500年。,X上隐性基因为有害基因时,男患者(XaY)发病 率=男性致病

25、基因频率,XR中，男患者(XaY)=q，女患者(XaXa)=q2 所以群体中男患者远多于女患者。故选择作用主要淘汰男性。,选择对X隐性基因的作用(XD=AD),在女性中，仅淘汰纯合子(XaXa)；杂合子(XAXa)则以携带者状态存在，不受选择影响。,男性的X染色体只占群体X的1/3，2/3的X染色体 存在于女性，对群体而言，仅男性1/3的Xa被淘汰。女性杂合体(XAXa)的Xa不受选择影响。,所以；当致病基因频率为q，选择系数=S时，经 一代选择后，仅“1/3sq”隐性基因被淘汰(群体男女 共三个X，仅男性的一个Xa被淘汰，故乘1/3)。突变率=1/3sq时(S=)，则群体保持平衡。,选择放松

26、,随医学发展，许多应淘汰的遗传病患者得到 了医治或延长了患者生命，使其能活到生育年龄 并结婚生子，因而放松了选择效应。其结果使致病基因频率和遗传病发病率增高。,因选择压力降低，有害基因不能严格淘汰，致使致病基因频率升高的现象称选择放松。若放松到选择系数S=0时，称完全放松。,无论显性还是隐性致病基因，选择放松都会造 成致病基因频率逐代增加。但显性致病基因频率变化迅速；而隐性致病基因变化非常缓慢。,对显性致病基因来讲，如果是致死的，即S=1，则发病率完全由突变率来维持。若患者被治愈并与正常人一样生育(完全放松),一代后有害基因频率将增加一倍，并在以后各 世代按同样速度增加。,隐性致病基因变化则非

27、常缓慢。如;PKU为致死性AR病，假定PKU治愈者的生育率与正常人相同，完全放松后；致病基因频率由0.01提高到 0.02，需5000年。,XR，如果疾病是致死的，则只有男患者被淘汰，完全放松后，经3代致病基因频率就可提高1倍。,三、遗传漂变,Hardy-weinbberg 原理适用于足够大的理想群体(无限大群体)；在大群体内基因频率才不发生漂变。实际上人类自然群体均为有限群体，且生育后代数 亦有限，因此；即使无选择作用，小群体的下一世代 也不可能维持与上一代的基因型频率完全相同。,因群体小而发生基因频率随机波动引起的基因频 率随机变化称随机遗传漂变(遗传漂变、漂变)。,例；美国宾塞法尼亚敦克

28、人，18世纪从德国移居而 来，因宗教与当地人有严格的生殖隔离。调查敦克人A型血占0.6，几乎无B、AB型；当地美国人A型者占0.4；与美国人有血缘的德国人，A型血占0.45。已知选择对不同血型者无作用，敦克人高A频率只 能用因群体小，遗传漂变造成IB基因消减来解释。,由于漂变因素，小群体的基因频率常会呈较大幅度 变动，甚至发生某个基因在群体消失，而另一等位基 因在群体中固定的可能。,假设；在一小岛有一对夫妇，其基因型为Aa。AaAa其后代子女的基因型理论比例是:1/4AA:2/4Aa:1/4aa 其子1代随机婚配生育，限各对夫妇分别居住在 不同的海岛上，后代婚配类型见表：,群体小，基因漂变幅度

29、大，群体大，漂变幅度小。漂变可造成有害基因频率在一些隔离群中特别高。奠基者效应就是遗传漂变造成的。,AaAa夫妇后代随机婚配基因型的组合,AA(1/4)Aa(2/4)aa(1/4),AA(1/4)AA-AA Aa-AA aa-AA,Aa(2/4)AA-Aa Aa-Aa aa-Aa,aa(1/4)Aa-aa Aa-aa aa-aa,女,男,子1代;AAAA组合；子2代;A固定，a消失。子1代;aaaa组合；子2代;a固定，A消失。,AaAa子1代随机婚配各基因组合概率和子2代基因频率,婚姻组合 组合数 子1各组合的概率,子2的基因频率,A a,AA-AA 1(1/4)(1/4)=1/16 1 0

30、,AA-Aa 2 2(1/4)(1/2)=1/4 0.75 0.25,AA-aa 2 2(1/4)(1/4)=1/8 0.50 0.50,Aa-Aa 1(1/2)(1/2)=1/4 0.50 0.50,aa-aa 1(1/4)(1/4)=1/16 0 1,Aa-aa 2 2(1/2)(1/4)=1/4 0.25 0.75,遗传漂变的基本原理；群体越小，漂变的可能越大。群体繁殖个体数越少，由漂变引起的基因频率 的变化越大。一个数目有限的新群体如是由少数个体繁殖而 来，该群体很可能会发生遗传漂变。遗传漂变可造成某些遗传病在某些小群体中出 现特别高的频率。,用计算机模拟不同大小的群体基因频率变化 的

31、情况得出以下结论：当A、a的频率都是0.5时；25人群体随机婚配经42代，A固定、a消失。250人群体随机婚配经100代，A和a都不消失。2500人群体随机婚配，A和a可永远维持平衡。,四、隔离对遗传平衡的影响,因自然或宗教等原因，小群体与其他群体因无 基因交流(生殖隔离)，致后代纯合子的比例增加，产生类似近亲结婚的遗传效应。,由少数几个始祖近亲繁殖而致某基因频率在小 群体内快速增高的效应称建立(奠基)者效应。,如调查太平洋小岛，因18世纪一场飓风剩30人(男9)，无先天性全色盲(AR)患者。现约1600余人，发病率高达5%。该群体致病基因(b)频率？,原30人，无患者；现1600人，发病率为

32、5%。已知；先天性全色盲是AR：患者基因型-bb 群体基因型;BB：2Bb：bb；,群体：正常 杂合子 患者 BB 2Bb bb,已知；bb=q2=5%;q=0.05=0.22,最初30个奠基者可能仅有一人为携带者(Bb)。原致病基因频率：q=b=302=1/600.017,180年(1790-1970),约7.2代(25年/代)后；致病基因频率：q由0.0170.22,基因频率快速变化的原因是隔离 的结果，因该岛群体与其他人群无 基因间交流，产生了类似近亲婚配 的遗传学效应，漂变使致病基因(b)的频率快速增加。,五、迁移对遗传平衡的影响,一个群体居民迁入另一群体并相互婚配而发生 的基因流动(

33、基因流)称迁移。迁入的群体称迁入群；接受的群体称接受群；,如果迁入群和接受群的基因频率不同，迁移必将 使迁入群和接受群的基因频率都发生变化。,如；欧洲和西亚白人PTC味盲者频率-36%中国汉族人PTC味盲者频率-9%宁夏回族人PTC味盲者频率-20%？,欧洲和西亚白人PTC味盲者频率是：tt=36%；t=0.6 中国汉族人PTC味盲者频率是:tt=9%;t=0.3 宁夏回族人PTC味盲者频率是:tt=20%;t=0.45 调查发现，宁夏回族人PTC味盲者tt频率高，是因欧 洲和西亚白人在唐代由欧洲宁夏长安经商。部分的白人在宁夏定居并与当地回民通婚后形成的 基因流(白人迁入)所致。,如迁移连续不

34、断地进行，基因频率将不断地的 变化，直到两群体的后代基因频率建立新的平衡。迁移引起的基因频率改变的大小，取决于迁入 群与接受群之间的基因频率差异大小。迁入群与接受群之间随机婚配，一代后即可达 到新的平衡。迁移停止，基因频率维持平衡，代代不变。,突变、选择、迁移和漂变对群体基因频率的影响作用是不同的。突变、选择和迁移共同点是；如果已知基因频率、突变率、选择系数和迁移率，就可预测基因改变的方向和量值大小。而由漂变引起等位基因频率的变化，量值上可预测，但方向上不可预测(留A淘a或留a淘A)。,六、近亲婚配,1、近婚概念 3-4代内有共同祖先的个体群称近亲。近亲两个体间的婚配称近亲婚配。,近婚不仅增加

35、后代AR隐性纯合子风险，也是 改变群体遗传结构的重要因素。,当群体无限大且随机婚配时，基因频率和基因 型频率才能维持平衡。实际上人类的婚配常因地区、民族、风俗、宗 教等因素的影响，婚配很难完全随机。,近亲两个体血缘关系用亲缘系数(r)表示。按遗传规律，上代的一个基因传给下代的概率 是1/2,故一个体获得父或母任一个等位基因的概 率都是1/2，即；r=1/2。,P1 P2,B1 B2,A1A2 A3A4,按乘法定理；P1的A1B1或B2的概率=1/2 B1或B2同时得到P1同一基因的概率；1/21/2=(1/2)1+1 B1或B2同时得到P2同一基因的概率；1/21/2=(1/2)1+1,依概率

36、加法定理；B1或B2都得到P1或P2同一基因的 概率=(1/2)1+1+(1/2)1+1=2(1/2)1+1=1/2,1+1表示P1或P2将某基因传给B1和B2的步骤。即共同祖先的基因传给B1需一步；共同祖先的基因传给B2也需一步。故可将亲缘系数的计算公式概括为；r=m(1/2)n1+n2,P1 P2,B1 1/2 B2,A1A2 A3A4,r=m(1/2)n1+n2,m=近亲两个体共同祖先个数；亲表兄妹；m=2；隔山表亲；m=1(同母异父或同母异父）,n1，n2 分别是共同祖先将其基 因传给近亲2个体的传递步骤。,1 2 3 4,1 2,1 2,例如；3和1叔侄的r。1和2将基因3需1步。1

37、和2将基因1需2步。3和1叔侄的r=2(1/2)1+2=1/4。同理；1和2的r=2(1/2)2+2=1/8。,2、近婚系数(F)近亲婚配的两个体从共同祖先获得同一基因，又把该基因传给后代，使该基因在后代得以纯 合的概率称近婚系数。如；AA或aa。,换言之，F表示近婚后代性质来源相 同的某个基因得以纯合(aa或AA)的可 能性的大小。,近婚后代获得的等位基因性质和来源 相同；遗传学上称完全相同。,A1A2 A3A4,A1 A1,A1 A1,A1A1,3、近婚系数(F)的计算,（1）常染色体基因近婚系数,假定兄妹结婚，求F？设共同祖先；P1=A1A2；P2=A3A4 亲代传给子代任一基因概率=1

38、/2。如；P1-A1儿=1/2；P1-A1女=1/2；A1经儿、女S的概率各是1/2(4步)；A1经儿、女S是A1A1的概率=(1/2)4。F=A1A1、A2A2、A3A3、A4A4=4(1/2)4=1/4 一级亲属；F=1/4,S,A1A1 A2A2 A3A3 A4A4,A1A2 A3A4,P1 P2,P1 P2,B2,C1,C2,S,A2A2、A3A3、A4A4 同理；姑表兄妹F=4(1/2)6=1/16,姑表兄妹近婚的F值,故；A1A1纯合的机率为；(1/2)3(1/2)3=(1/2)6,B1,P1；A11/2B11/2 C11/2S=(1/2)3 P1；A11/2B21/2 C21/2

39、S=(1/2)3,A1A1 A2A2 A3A3 A4A4,A1A2 A3A4,从表兄妹近婚的F值,F=4(1/2)8=1/64,A1A2 A3A4,P1 P2,C1 C2,B1 B2,D1 D2,S,P1；A1B1C1D1S(1/2)4 A1B2C2D2S(1/2)4,A1纯合的概率(1/2)8 P1/P2：A2、A3、A4 同理。,A1A1 A2A2 A3A3 A4A4,1/64,姨表兄妹近婚的F值,F=4(1/2)6=1/16,常染色体上；姑表、姨表、舅表、堂兄妹；F=1/16,P1,P2,C1 C2,B1 B2,S,P1；A1B1 C1 S(1/2)3 A1B2 C2 S(1/2)3,A

40、2、A3、A4 同理。,A1A1 A2A2 A3A3 A4A4,A1A2 A3A4,隔山表亲近婚的F值,因C1、C2仅一个共同祖先，故S只有A1A1和A2A2有纯合可能性；F=2(1/2)6=1/32,隔山表亲,A1A2,A1A1 A2A2,S,P2 P1 P3,C1 C2,B1 B2,P1；A11/2B11/2C11/2S A11/2B21/2C21/2S,A1A1在S纯合的概率=(1/2)6；A2A2同理=(1/2)6。,隔山表亲,（2）X连锁基因近婚F值：注意下列几点：,女性2个X，可为纯合子。男性仅1个X，无纯合 可能，故X连锁的只算女儿F值。,男性X只传女儿(100%)，故计算传递步

41、骤时，不 计父亲传向女儿的传递。,父亲X不能传儿子，传递中遇男男，则传递 路线中断为0。,女共同祖先2个X，女儿可形成两种纯合子，男共同祖先1个X，女儿仅形成一种纯合子。,例1；姨表兄妹近婚的X连锁F,X1Y X2X3,P1 P2,B1 B2,C1 C2,姨表兄妹近婚,S为X1X1的概率=(1/2)3,总计；X1X1;X2X2;X3X3=(1/2)3+2(1/2)5=3/16,S,S为X2X2、X3X3概率=(1/2)5,P1：X10B11/2C10SP1：X10B21/2C21/2S,P2：X2X31/2B11/2C10S X2X31/2B21/2C21/2S,例2；堂兄妹近婚X的F,X1Y

42、 X2X3,P1 P2,C1 C2,B1 B2,F=0,S,P1；X1(男)/B1(男)=0 X1(男)/B2(男)=0,X1在传递通经中因男-男中断，故X1X1无纯合机会，F=0,P2；X21/2B1(男)/C1(男)故；F=0。X3同理：F=0。,所以堂兄妹近婚；X1、X2、X3均无纯合的机会，故 F=0。,堂兄妹近婚,例3；姑表兄妹近婚X的F,P1 P2,B1 B2,C1 C2,S,姑表兄妹,F=0,P1;X1(男)/B1(男)=0,P2;X21/2B1(男)/C1(男)X3同理;即F=0,X1、X2、X3均无纯合机会。故姑表兄妹近婚X；F=0,X1Y X2X3,例4、舅表兄妹近婚X的F

43、,X1Y X2X3,P1 P2,B1 B2,C1 C2,S,P1;X1(男)/B2(男);X1X1;X1-F=0,P2;X21/2B11/2C11S P2;X21/2B21C21/2S-X3同理:-总计；F=2(1/2)4=1/8,X2X2 X3X3,F=1/8,X连锁近婚系数F计算公式 F=2(1/2)m+(1/2)n m=女祖先、n=男祖先,总之;常染色体基因，姨、姑、舅、堂兄妹婚配的近婚系数相同；F=4(1/2)6=1/16,X连锁基因，近婚的危害性：姨表婚配(3/16)舅表婚配(1/8)姑表、堂兄妹婚配(0),总之：近婚有害效应就是隐性有害基因纯合的概率增加，增加群体的遗传负荷，降低群

44、体的遗传素质！,最佳基因型适合度,第三节 遗传负荷,遗传负荷=,用群体内各个体平均携带的有害基因或致死基因 的数量来衡量遗传负荷的大小。平均每人携带的有 害或致死基因的数量越多，遗传负荷越大。遗传负荷来源突变负荷、分离负荷两方面。,最佳基因型适合度-群体平均适合度,在一个群体中，由于致死基因或有害基因的 存在而使群体适合度降低的现象。,1、突变负荷：基因突变产生的有害或致死基因，使群体平均 适合度下降的效应称突变负荷。由于选择的作用，显性致死突变发生后，致死 基因将随突变个体的死亡而消失，不会增高群体 的遗传负荷。隐性致死突变发生后，致死基因在群体中会以 杂合状态保留许多世代，增加群体的遗传负荷。XR突变基因在男性，与AD相同不增高遗传负荷。XR在女性中，与AR相同，增高遗传负荷。,据估计，我国每人平均携带56个有害基因，即 为我国群体的遗传负荷。,2、分离负荷：适合度较高的致病基因携带者(Aa)因分离而产 生出纯合子(aa)患者，从而降低群体适合度的现 象称分离负荷。群体的遗传负荷主要取决于AR有害基因的频率，个体患遗传病的威胁主要来自Aa个体间的婚配，因 此，对群体遗传负荷的估计，主要根据每人平均带 有隐性有害基因数量的多少。,