医学遗传学8章群体教学提纲.ppt
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1、医学遗传学8章群体 群体群体(种群种群)-)-同一区域内生活,相互婚配产生正常同一区域内生活,相互婚配产生正常 能育后代的个体集群能育后代的个体集群(孟德尔群体孟德尔群体)。研究群体的遗传结构及基因变化规律的学科研究群体的遗传结构及基因变化规律的学科称称群体群体 遗传学遗传学。主要是应用数学原理主要是应用数学原理(概率概率)和方法研究群体的和方法研究群体的基因基因 和和基因型频率基因型频率、探讨基因、探讨基因突变、选择、迁移突变、选择、迁移等因素对等因素对 基因基因和和基因型频率基因型频率的影响和变化的规律。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、发展探讨遗传病和致病基因在
2、群体的分布和发生、发展 规律的学科规律的学科称称医学群体遗传学医学群体遗传学(遗传流行病学遗传流行病学)。基因频率基因频率:设;设;A=p,a=q;p+q=1。则则 (p+q)2=p2+2pq+q2=1 基因型频率基因型频率:AA=p2;Aa=2pq;aa=q2 因因 p+q=1 基因频率:基因频率:A=p2+1/2(2pq)a=q2+1/2(2pq)3 3、基因型频率和基因频率的换算关系、基因型频率和基因频率的换算关系 基因型频率基因型频率可从群体的可从群体的表型表型调查中获得;调查中获得;基因频率基因频率可通过与可通过与基因型频率换算基因型频率换算得出。得出。基因型基因型 血型血型(表型表
3、型)基因型频率基因型频率 -L LM ML LM M M 355355/10001000=0.3550.355 L LM ML LM M=0.355 0.355 -L LM ML LN N MN480480/10001000=0.480 0.480 L LM ML LN N=0.4800.480 -L LN NL LN N N 165165/10001000=0.165 0.165 L LN NL LN N=0.1650.165 -0.3550.355+0.4800.480+0.1650.165=1 1 例例MN血型血型(L LM M、L LN N共显性共显性);M M=L LM ML LM
4、M、N N=L LN NL LN N、MNMN=L LM ML LN N -设;调查设;调查10001000人人,M=355355人人、N=165165人人、MN=480480人人 依依基因频率基因频率和和基因型频率基因型频率关系换算出关系换算出基因频率基因频率:LM频率频率=0.3550.355+1/21/20.4800.480=0.5950.595 LN频率频率=0.1650.165+1/21/20.4800.480=0.4050.405 遗传平衡遗传平衡群体,知道群体,知道基因型频率,基因型频率,可依可依遗传平衡定遗传平衡定 理理计算计算基因频率基因频率,亦可据,亦可据基因频率基因频率推
5、出推出基因型频率基因型频率。例;例;PKU(AR)群体群体发病率发病率0.0001(aa0.0001(aa=0.00010.0001=q q2 2),求求a(q)和和杂合子杂合子Aa(2pq)频率。频率。已知;已知;aa(q2)=0.00010.0001;a=0.00010.0001=0.010.01 A+a=1;A=1 1-0.010.01=0.990.99 已知;已知;AA:2Aa:aa=p2+2pq+q2 Aa=20.990.01=0.02=1/50 50人中有一个携带者人中有一个携带者(Aa)。二、二、Hardy-Weinberg定律定律1 1、群体足够大。群体足够大。2 2、随机婚配
6、随机婚配。3 3、无基因突变或突变均衡。无基因突变或突变均衡。4 4、生存、生育机会均等。生存、生育机会均等。5 5、无大规模迁移无大规模迁移(迁入迁入或或迁出迁出)。(一一)遗传平衡定律的概念遗传平衡定律的概念 随机婚配大群体内,若没有随机婚配大群体内,若没有突变、选择、突变、选择、迁移迁移和和漂变漂变等,等,基因频率基因频率将代代保持不变。将代代保持不变。基因型基因型频率频率和和基因频率基因频率累代保持不变累代保持不变称称遗传平衡。遗传平衡。设;一对基因设;一对基因A和和a;亲代基因亲代基因A=p,a=q;在平衡群体中;在平衡群体中;(p+q)2=p2+2pq+q2=1 亲代亲代基因型频率
7、基因型频率;AA=p2;Aa=2pq,aa=q2 在随机婚配的大群体,后代各在随机婚配的大群体,后代各基因型基因型比例应为比例应为;子代子代基因型频率基因型频率符合符合AAAA:AaAa:aaaa=p p2 2+2pq2pq+q q2 2=1 1;则是则是遗传平衡群体遗传平衡群体。遗传平衡公式遗传平衡公式:p2+2pq+q2=1 A A(p p)a a(q q)A A(p p)AA AA=p p2 2 Aa Aa=PqPq a a(q q)aA aA=pqpq aa aa=q q2 2精子精子卵子卵子 设;设;100100人平衡群体,人平衡群体,AA60人,人,Aa20人,人,aa20人。人。
8、基因型基因型 频率频率 AAAA 6060 0.6 0.6 p p2 2 AaAa 2020 0.2 0.2 2pq2pq aaaa 2020 0.2 0.2 q q2 2 合计合计 100100 1.01.0 遗传平衡群体遗传平衡群体?求;亲代求;亲代100人人A、a的的基因频率基因频率?A=60602 2+2020=140140;a=20202 2+2020=6060 A=140140/200200=0.70.7;a=6060/200200=0.30.3 子代子代基因型频率基因型频率、基因频率基因频率:AA(AA(0.490.49)+2Aa(2Aa(0.420.42)+aa(aa(0.09
9、0.09)=)=p2:2pq:q2=1 A=0.490.49+1/2(0.421/2(0.42)=0.70 a=0.090.09+1/2(0.42)=0.30亲代:亲代:AA:Aa:aa=60:20:20 男男 A a A a 女女 0.7 0.30.7 0.3A A 0.70.7 AA AA 0.490.49 Aa Aa 0.21 0.21 a a 0.30.3 Aa Aa 0.210.21 aa aa 0.090.09 按按Hard-WeinbengHard-Weinbeng原则,随机婚配时,子代原则,随机婚配时,子代A和和a 基因频率基因频率应保持不变,仍是应保持不变,仍是 A=0.7;
10、a=0.3 。三、三、Hard-WeinbergHard-Weinberg定律的应用定律的应用 (一一)群体遗传平衡的评判群体遗传平衡的评判 群体群体是否是否遗传平衡遗传平衡,判断步骤如下;判断步骤如下;根据根据基因频率基因频率和和基因型频率基因型频率的关系,由的关系,由已知基已知基 因型频率因型频率求出求出基因频率基因频率。据据平衡公式平衡公式,由,由基因频率基因频率求出平衡状态时求出平衡状态时基因基因 型频率型频率的的理论值理论值。将将理论值理论值与与实际值实际值比较;比较;理论值理论值与与实际值实际值一致,一致,肯定肯定是平衡群体是平衡群体。如。如不一致不一致,也,也不能直接否定不能直接
11、否定,则需通过则需通过2显著性检验显著性检验来判断其是否平衡来判断其是否平衡?例;检测例;检测4080名汉族大学生名汉族大学生PTCPTC尝味能力尝味能力(半显性半显性),结果结果(实际值实际值):TT=1180、Tt=2053、tt=847 是否为平衡群体是否为平衡群体?与与理论值理论值进行比较。进行比较。【书书101】求求 基因型频率:基因型频率:设设 TTTT=D D=11801180/4080 4080=0.28920.2892 Tt Tt=H H=20532053/4080 4080=0.50320.5032 tttt=R R=847847/4080 4080=0.20760.207
12、6 算算 基因频率:基因频率:T T=P P=D D+1/21/2H H=0.28920.2892+1/21/20.50320.5032=0.54080.5408 t t=q q=R R+1/21/2H H=0.20760.2076+1/21/20.50320.5032=0.45920.4592 基因频率基因频率实际值实际值调查总人数调查总人数=基因型基因型频率频率理论值理论值 TTTT=P P2 2=0.54080.54082 240804080=1193.261193.26 Tt Tt=2pq2pq=2 20.54080.54080.45920.459240804080=2026.4220
13、26.42 tt tt=q q2 2=0.45920.45922 240804080=860.33860.33 实际值实际值与与理论值理论值不完全一致时,不能就判定不完全一致时,不能就判定实际实际与与 理论预期理论预期不符不符(不平衡不平衡),需,需吻合度检验吻合度检验再作判断。再作判断。吻合度检验:吻合度检验:用统计学方法检验用统计学方法检验实际值实际值与与理论值理论值是是 否吻合;依否吻合;依统计学规定:统计学规定:差异率:差异率:P5%;差异显著差异显著 P5%;差异不显著差异不显著,符合假设。符合假设。PTC尝味尝味2 2检验检验 (书书P101)基因型基因型 TT Tt tt 总计总
14、计实际值实际值(o)1180 2053 847 4080理论值理论值(e)1193.26 2026.42 860.33 4080(o-e)2/e 0.147 0.349 0.206 0.702 自由度自由度n=1;2 2=0.720.72;查表查表(p102p102)1.320.720.45 P在在0.250.25 0.500.50之间,之间,P P0.050.05,差异不显著差异不显著。根据根据2 2值查出偏差出现的概率大小,判断偏差性质。值查出偏差出现的概率大小,判断偏差性质。计算公式计算公式:2=(o o-e e)2 2e eo=实际值;实际值;e=理论值;理论值;=比值的总和比值的总和
15、 (二二)基因频率的计算基因频率的计算 1、常染色体基因频率计算常染色体基因频率计算 (1)共显性基因频率计算共显性基因频率计算(MN血型血型)总人数总人数 M型型 MN型型 N型型 1788人人 397 861 530 已知表型已知表型 M-MM MN-MN N-NN 求求M和和N的频率:的频率:M=(3972+861)/(17882)=0.4628 N=(5302+861)/(17882)=0.5372(2)常显常显基因频率计算基因频率计算 ADAD病,病,AAAA/AaAa患病,患者患病,患者基因型频率基因型频率是是p p2 2和和2pq2pq,正常人正常人基因型频率基因型频率是是q2。
16、但。但AA/Aa表型表型无法区别,无法区别,需利用遗传平衡公式计算。需利用遗传平衡公式计算。如家族性结肠息肉如家族性结肠息肉(ADAD)发病率是发病率是1/10001/1000,求致病求致病 基因基因P(A)的频率?的频率?P(A)=p2+2pq=0.0012+1/20.0001 =0.000001+0.00005 =0.00005;因因 P+q=1 q(a)=1-0.000050.99995 (3)常隐基因频率计算常隐基因频率计算 因;因;p p+q q=1,1,所以所以 p p=A A=1 1-q q=1 1-0.0010.001=0.9990.999 携带者携带者AaAa=2pq2pq=
17、2 20.9990.9990.0010.001=0.0020.002 故在故在ARAR病系谱中病系谱中,因患者因患者aa多多是是AaAa-AaAa后代,所以后代,所以 家族聚集性不明显家族聚集性不明显,呈呈散发散发。群体中群体中杂合子频率杂合子频率是是0.0020.002,是是隐性致病基因频隐性致病基因频 率率(0.0010.001)的的2倍倍,是,是患者患者(1/1001/100万万)的的20002000倍。倍。遗传平衡时遗传平衡时,隐性基因频率可以从隐性基因频率可以从发病率发病率求出。求出。如;如;尿黑酸尿症尿黑酸尿症为为AR,发病率发病率(aa)1/1001/100万万。aaaa=q q
18、2 2=0.0000010.000001;a a=q=0.0000010.000001=0.0010.001 在遗传平衡的基础上,可推出以下结论:在遗传平衡的基础上,可推出以下结论:罕见的罕见的AR病:病:q值很小,值很小,p=1-q1;2pq2q 即即杂合子杂合子(AaAa)频率频率约是约是致病基因频率致病基因频率的的2倍。倍。常见的常见的AR病:病:q很小,很小,P1,故,故携带者携带者(AaAa)与与患者患者 的比例为的比例为2pq/q2,致病基因致病基因(q)的频率越低的频率越低,该比值该比值 越大,越大,致病基因致病基因(a)几乎都在几乎都在携带者携带者(Aa)中。中。如;如;尿黑酸
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