群体遗传平衡定律及其影响因素
影响遗传平衡定律的因素及典例

影响遗传平衡定律的因素及典例01遗传平衡定律概念遗传平衡定律(Hardy-Weinberg equilivbrium)是英国数学家Godfrey Hardy 和德国医生Welhelm Weinberg于1908年各自独立提出的关于群体内基因频率和基因型频率变化的规律,所以又称为Hardy-Weinberg定律,它是群体遗传学中的一条基本定律。
1.遗传平衡定律的要点(1)在随机交配的大群体中,如果没有影响基因频率变化的因素存在,则群体的基因频率可代代保持不变。
(2)在任何一个大群体内,不论上一代的基因型频率如何,只要经过一代随机交配,由一对位于常染色体上的基因所构成的基因型频率就达到平衡,只要基因频率不发生变化,以后每代都经过随机交配,这种平衡状态始终保持不变。
(3)在平衡状态下,子代基因型频率可根据亲代基因频率按下列二项展开式计算:[p(A)+q(a)]2=p2(AA)+2pq(Aa)+q2(aa)。
符合上述条件的群体称为平衡群体,它所处的状态就是Hardy-Weinberg 平衡。
2.遗传平衡定律的生物学例证满足群体遗传平衡的条件是有一个大的随机交配的群体。
而且没有任何其他因素的干扰,这显然是一个理想的群体。
在自然界中是否有接近这种平衡状态的群体呢?人类的MN血型就是一个很好的例证,因为人类的MN血型这一性状,满足了定律的前提条件:(1)因为基因L M和L N是共显性,这个性状的基因型与表型是一致的,所以容易从表型来辨别不同的基因型;(2)一般在婚配时对于这个性状是不加选择的,因此,它是符合随机交配原则的;(3)人类的群体一般都很大,进行调查时,可以有充足的数据;(4)L M和L N基因构成的三种基因型与适应性无关,具有同等的生活力,因此在实际统计中,预期的和观察的基因型频率无差异。
02影响基因频率改变的因素遗传学上的Hardy-Weinberg定律和物理学、化学中的许多定律一样,描述的只是一种理想状态。
群体的遗传平衡(姜)

女性患者
四、 影响群体遗传平衡的因素
条 件 影响因素 小群体 近亲婚配 选择 突变 迁移和基因流
(1)在一个很大的群体 (2)随机婚配而非选择性婚配 (3)没有自然选择 (4)没有突变发生 (5)没有迁移
1、突变
突变率以每代中每一百万个基因中发生突变的次 数表示(n×10-6/基因/代) 设一对等位基因A和a,A的频率为p,a的频率为q,A 突变为a的突变率为u,a突变为A的突变率为v。 因此:每代中由A突变为a的数量 = pu = (1-q)u 由a突变为A的数量 = qv 当pu = qv 处于遗传平衡 pu > qv pu < qv A和a的基因频率保持不变,群体 a的基因频率增加 A的基因频率增加
基因频率是由基因型频率推算而来的,是一个理论值。 基因频率是决定一个群体遗传性质的基本因素。
A基因的频率:
a基因的频率:q=
二、遗传平衡定律(Hardy-Weinberg定律)
1908年,英国数学家Hardy和德国内科医生 Weinberg分别同时提出遗传平衡定律。 ※ 哈迪-温伯格定律内容:
在一定条件下,群体的基因频率和基因型频率在一代 一代繁殖传代中保持不变。
任何一个群体,对于常染色体的一对等位基因而言,不论起 始群体的遗传组成如何,只要经过一代随机交配,群体遗传 组成都会处于哈迪—温伯格平衡状态。并且,对于基因频率 一样的所有群体,在随机交配一代以后都将达到遗传组成相 同的平衡状态。 但对于多对基因组成的基因型并不是一代的随机交配就能 达到遗传平衡的,涉及的基因位点越多,达到平衡所需的世 代数也就越多,存在连锁的多位点基因型达到平衡的速度就 更慢。伴性基因也需要若干代才能达到遗传平衡。
一、基因频率和基因型频率 基因频率(gene frequency): 群体中某一基因 在其所有等位基因数量中所占的比例。
医学遗传学:第10章 群体中的基因

一、基因频率和基因型频率
❖ 例:在一个747人的群体中,发现M血型者有233人; N血型者有129人;MN血型者有385人。
❖(1) MM、NN和MN3种基因型的频率分别是多少? ❖(2) M基因和N基因的频率分别是多少?
MN血型(共显性遗传)。人群中有MM、NN 和MN 3种基因型,相应的表型分别是M血型、 N血型和MN血型。
❖2、群体的遗传结构
又称为群体的遗传组成,是指群体的基因、基因 型的种类和频率。
❖ 一个群体所具有的全部遗传信息称为基因库 (gene pool)。
❖ 不同群体的遗传结构有差异。
❖3、随机交配
❖ 在有性生殖的孟德尔群体中,一种性别的任何一 个个体有同样的机会和相反性别的个体交配的方 式叫随机交配(random mating)。
群体发病率
p2 + 2pq H = 2pq ≈ 2p
p 1H 2
H≈发病率
基因频率的计算
❖2、常染色体隐性遗传
❖ aa为患者,Aa是携带者,AA是完全正常个体。 ❖遗传平衡群体中:AA=p2 Aa=2pq aa=q2 ❖ 所以群体发病率是q2,携带者频率为2pq。 ❖则通过群体发病率(q2 )就可直接计算出致病基
D
H
[M] p 747 0.312 2 747 0.515 0.312 2 0.515 0.57
747 2
R2H
[N] q 747 每0个.1基73因座2 747 0.515 0.173 2 0.515 0.43
有2个基74因7 2
2
一、基因频率和基因型频率
❖ 通过群体中的基因型频率计算共显性遗传和不完 全显性遗传的基因频率:
usq选择与突变间的平衡案例101一对外表正常的新婚夫妇新郎是中国上海人新娘系美国马萨诸塞州人双方均无遗传病家族史他们看到邻居家一对非近亲结婚的健康夫妇生了个苯丙酮尿症pku患儿很担忧将来自己的孩子也遭此厄运因此前来进行遗传咨询
遗传平衡定律

条件:(1)在一个很大的群体;(2)随机婚 配而非选择性婚配;(3)没有自然选择;(4) 没有突变发生;(5)没有大规模迁移。
2
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, 基因频率A = p 基因频率a = q p + q = 1 按数学原理(p+q)2 =1。
二项式展开 p2 + 2pq + q2 =1
例如:一个100人的群体中,AA有60人,aa有20人,Aa有 20人。 这是否是一个平衡群体呢?先计算基因型频率,在从基 因型频率计算基因频率。 AA = 60/100 = 0.6 Aa = 20/100 = 0.2 AA:Aa:aa = 0.6:0.2:0.2 aa = 20/100 = 0.2 p= A = AA + 1/2 Aa = 0.7 p2=0.49 q=a = aa + 1/2 Aa = 0.3 2pq=0.42 q2=0.09
15
4
子一代向下一代提供的配子中两种基因 频率分别是:
A=p2+1/2(2pq)=p2+pq=p(p+q)=p a=q2+ 1/2(2pq)=q2+pq=q(p+q)=q
由此可见,子代基因A的频率仍然是p, 基因a的频率仍然是q,而且将以这种频率在 所有世代传递下去,这就是遗传平衡。
5
遗传平衡定律的应用
携带者频率(Aa) = 2pq = 2 ×0.993× 0.007 = 0.0139
这提示人群中有1.4%为白化病致病基因携带 者,对于遗传咨询很重要。
8
对于一种罕见的AD遗传病 致病基因频率p很低,p2可以忽略,因 此: 2pq =1 2 + 2pq p
群体遗传学

3、遗传平衡定律的应用
判断一个群体是否达到遗传平衡
计算有显隐性之分的等位基因频率
如何判断一个群体是否达到遗传平衡?
假设:一对等位基因A和a,基因A频率为p,a频率为
q; 则基因型频率必须符合二项式:
(p + q)2 = p2 + 2pq + q2 = 1
基 因 型 的 频 率
基 因 型 的 频 率
男性患者 = 致病基因频率 = p
女性患者 = p2 + 2pq = 2p 男性患者
= 1/2
女性患者 结论:女性患病率是男性患病率的2倍
☆ 对于一种罕见的XR遗传病
致病基因频率q很低,
男性患者 = 致病基因频率 = q 女性患者 = 致病基因频率的平方 = q2 男性患者 女性患者 = q q2 = 1 q
基因型 aa 的频率为 R
从基因型频率直接计算基因频率
1、 调查中国朝鲜族人群1000例,其中TT、Tt、tt 基因型的例数分别是480人、420人、100人,
求T和t的基因频率分别是多少?
2、调查上海市汉族1788人,其中:M型血,397人; N型血,530人;MN型血,861人。求M和N 的基因频率分别是多少?
C: 0.82和0.18
(A)
2. 经调查,某学校的学生中各血型的比率如下:
IAIA 20% IBIB 10% IAIB 10% IAi 30% IBi 20% ii 10%
计算IB的基因频率。
10% + 1/2( 10% + 20%) = 25%
3. 某工厂有男女职工各200人,对他们进行调查时 发 现,女色盲5人,女性携带15人;男性色盲11人, 求XB、Xb的频率。 总基因数:200×2+200=600 XbXb 5个 XBXb 15个 XBXB 180个
医学遗传学——群体遗传

∵如果夫妻都是携带者,后代才会有1/4的可能为患者 aa。
这对夫妻都是携带者的风险为: 1×1/50
∴后代患病风险 f(aa) = 1×1/50× 1/4 = 1♀/♀2♀0♀♀0
(二)X连锁遗传病风险评估
因为男性是半合子,男性发病率等 于致病基因频率。
第七章 群体遗传
群体(population): 是指生活在某一地区的、能 相互杂交的个体群。
群体遗传学(population genetics)
是用数学的方法研究群体的遗传结构及 其演变规律的学科。
遗传结构
群体的基因频率 群体的基因型频率
♀♀♀♀♀
复习概念
基因频率(gene frequency)
♀♀♀♀♀
一、非随机婚配
♀♀♀♀♀
(一)近婚系数
近婚系数F:
近亲婚 配使子女 得到一对 相同基因 的概率。
亲缘系数r: 有共同祖
先的两个人, 在某一基因 座上带有相 同基因的概 率。
f(aa表型)= aa表型/(A表型+aa表型♀♀♀)♀♀
练习1
在一个1000人的随机群体中,AA人数 为600;Aa人数为340;aa人数为60。计 算基因频率。
已知基因型频率
A等位基因频率:
p=(2×600+340)/1000×2=0.77
a等位基因频率: q =(2×60+340)
/
1000×2=0.23♀♀♀♀♀
p=1-q=1-0. 4=0.6 基因型频率:
f(RR)=p2=0.62=0.36 f(Rr)=2pq=2×0.6×0.4=0.48 f(rr)= q2 =0.16
群体遗传学
1)常染色体基因
A 1 A2
A3A4 P2
同 胞 兄 妹 间 婚 配
P1
B1
B2
A1A1 = (1/2)4 A2A2 = (1/2)4 A3A3 = (1/2)4 A4A4 = (1/2×(1/2)4 = 1 / 4
8.在一个100人的群体中,AA为60%,Aa为20%,aa 为20%,那么该群体中______。 A.A基因的频率为0.3 B.a基因的频率为0.7 C.是一个遗传平衡群体 D.是一遗传不平衡群体 E.经过一代后基因频率和基因型频率都会发生变化
9.对于一种相对罕见的X连锁隐性遗传病,其男性发病率 为q, ______ 。 A.人群中杂合子频率为2pq B.女性发病率是p2 C.男性患者是女性患者的两倍 D.女性患者是男性 患者的两倍E.女性发病率为q2
一级亲属间的近婚系数为1/4
A 1 A2
A3A4 P2
舅 甥 女 间 婚 配
P1
B1
B2
A1A1 = (1/2)5 A2A2 = (1/2)5 A3A3 = (1/2)5 A4A4 = (1/2)5
C
F = 4 ×(1/2)5 = 1 / 8
◇ 二级亲属间的近婚系数为1/8
S
A 1 A2
A3A4 P2 B2 C2
2、计算AD病基因频率
群体发病率=AA+Aa=p2+2pq,p+q=1 实际计算时,致病基因频率p很低,AA纯合个体少,
p2可以忽略,因此: • p2 ≈0,q ≈1,发病率= p2+2pq ≈ 2pq ≈ 2p
• 所以对于AD遗传病: p= ½ 发病率
09群体遗传
群体遗传学
群体遗传学( population genetics) (流行遗传病学):
是研究群体遗传结构及变化规律的学
科,研究群体中基因分布、基因频率和
基因型频率维持及变化的科学。
第一节 群体的遗传平衡
群体(population): -----生活在某一地区、同一物种的个体 群。 基因库(gene pool ): -----一个群体所具有的全部遗传信息, 即全部基因。
q=0.01=1/100, 代入公式:n=1/qn-1/q=1/ 0.005 -1/ 0.01 , n=100代。 如果每世代以25年计算,则要经过2500年才
能使基因频率降低一半。
因此,选择压力的改变对隐性基因频率的变 化是很缓慢的。
2、选择压力放松 f=1 ; s=0 由于选择压力的降低使致病基因频率增高, 而导致遗传发病率增高。 AD病:f=1 ; s=0 , 若A是致死的,其发病率完全由突变v来维持。
这样,基因A最终会从群体中消失。这时如要
达到遗传平衡,就要靠基因a突变为基因A来 补偿。
其选择系数为S 选择的作用下,每一代中基因频率的改变为Sp
AD患者都是杂合体(H)=2pq
P的值很小,所以q=1
H=2p; p=1/2H
在一个遗传平衡的群体中,被淘汰的p必将由 突变率v来补偿,以维持平衡。 即v=Sp=S· 1/2H。
遗传平衡的群体中 (1-q)u = qv q=u/u+v 同理,p=v/u+v 中性突变(neutral mutaiton):这种突变 型既无害处亦无益处,选择性不显著. 如我国汉族人群中,对苯硫脲(PTC)缺 乏尝味能力的味盲(tt)的频率为9%,味盲 基因(t)的频率为0.03。
09第九章群体遗传与进化汇总
第三节 影响群体遗传平衡的因素
遗传平衡是一种相对的平衡,它只有在 各种干扰因素都不存在的情况下才能成立。 事实上在小型群体里,遗传漂变会不断发生; 在大群体里,迁移、突变和选择等干扰因素 也随时在起作用。
一、迁移 迁移:群体间的个体(或种子、花粉)
遗传学
第九章
第九章 群体遗传与进化
第一节 群体、基因频率和基因型频率
一、群体 遗传学中所指的群体,是指组成群体的个
体是进行有性繁殖的,能够进行基因交流(重组 和交换)。这种群体又叫做孟德尔群体。
孟德尔群体所包含的基因总量称为基因库, 群体的所有个体享有一个共同的基因库。最大 的孟德尔群体可以是一个物种。
例如:如果 u=0.00001, v=0.000002
则 q*= 0.00001/(0.00001+0.000002)
= 0.83
p*= 0.17 由于突变率一般很低(10-5 ~ 10-8 ),仅靠 突变要使基因频率发生显著变化要经过很多 世代。因此,突变对群体基因频率的影响还 是比较小的。但对一些世代很短的生物群体 (如细菌)来说,突变就可能成为一个影响 基因频率的重要因素。
例如,在上例中,白花基因a的频率
q0 =0.4,如果将白花植株(aa)全部淘汰掉,则 a的频率:
q1 = q0 /(1+ q0)= 0.4/(1+0.4)=0.286 配子随机结合,白花植株的频率为: R1= q12 = 0.2862 = 0.082 ( 白花植株由a型配子结合而来。)
如果继续淘汰下去,则a基因的频率为:
人类的ABO血型受IA 、IB和i三个复等位 基因控制,其频率分别为p、q和r,则 p+q+r=1。在随机婚配的情况下ABO血型的遗 传如下表所示:
遗传学第十四章 群体遗传与进化13.5 习题
第十四章群体遗传与进化一、填空题1、一个由可以相互交配的个体组成的群体叫,一个群体所有个体所有基因的总和构成该群体的。
2、理想群体是指,,,和的群体。
3、在随机交配的条件下,遗传不平衡的群体只要即可以达到遗传平衡。
4、遗传平衡群体是指和世代保持不变的群体。
5、某遗传病患者100人,育有子女25人;患者同胞420人,育有子女525人。
则患者的适合度为,选择系数是。
6、Hardy-Weinberg定律认为,在()在大群体中,如果没有其他因素的干扰,各世代间的()频率保持不变。
在任何一个大群体内,不论初始的基因型频率如何,只要经过(),群体就可以达到()。
7、假设羊的毛色遗传由一对基因控制,黑色(B)完全显性于白色(b),现在一个羊群中白毛和黑毛的基因频率各占一半,如果对白色个体进行完全选择,当经过()代选择才能使群体的b基因频率(%)下降到20%左右。
8、在一个遗传平衡的植物群体中,红花植株占51%,已知红花(R)对白花(r)为显性,该群体中红花基因的频率为(),白花基因的频率为(),群体中基因型RR的频率为(),基因型Rr的频率为(),基因型rr的频率为()。
9、在一个随机交配的大群体中,隐性基因a的频率g=0.6。
在自交繁殖过程中,每一代都将隐性个体全部淘汰。
5代以后,群体中a的频率为()。
经过()代的连续选择才能将隐性基因a的频率降低到0.05左右。
10、人类的MN血型由LM和LN这一基因控制,共显性遗传。
在某城市随机抽样调查1820人的MN血型分布状况,结果如下:M型420人,MN型672人,N型708人。
在该人群中,LM基因的频率为(),LN基因的频率为()。
11、在一个金鱼草随机交配的平衡群体中,有16%的植株是隐性白花个体,该群体中显性红花纯合体的比例为(),粉红色杂合体的比例为()。
(红色对白色是不完全显性)12、对于显性不利基因的选择,要使某显性基因频率从0.5降至0需经()代的选择。
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ABO血型的B等位基因频率 从东亚的0.30→西欧的0.06 从东亚到西欧:由20%~30%→10%~1320% →10%~15%→5%~10%→0%~5% B基因在东方的原始突变后逐渐扩散到更多 的西欧群体中。
苯硫脲尝味能力 基因t 欧洲和西亚白人:tt→36% t→0.6 宁夏回族: tt→20% t→0.45 中国汉人: tt→9% t→0.3
群体遗传平衡定律及其影响因素
law of genetic equilibrium and impacting factors
基础医学院 1 细胞生物学与遗传学教研室
1
❖ 群体或种群(population)是指生 活在某一地区的、能相互杂交 (婚配)的个体群。这样的群 体也叫孟德尔式群体。
❖ 基因频率(gene frequency)是指 群体中某一基因在其等位基因 的总数中所占的比率。
❖ 基因型频率(genotype frequency) 2 是指一个群体中某种基因型个 体占该群个体总数的比率。
2
一、遗传平衡定律
(law of genetic equilibrium; Hardy-Weinberg law)
在理想状态下,群体中基因频率和基因型频率 在一代一代的繁殖中保持不变,即保持着基因平衡。
13
小结
❖ 本节所含概念
群体、基因频率、基因型频率、近亲婚配、选择、 适合度、迁移压力、基因流、随机遗传漂变
❖ 群体遗传平衡的条件
(5点)
❖影响群体遗传平衡的因素 (5条)
14
❖ 近亲婚配的危害
14
15
15
突变率表示方式:n×10-6 配子/代, 例如:10-5配子代的标准写法为10×10-6 配子/代。
人类在许多情况下的基因突变是有害的,基因突 变会产生有害的表型效应,7影响群体的遗传平衡,因 而面临选择作用。
7
(三)、选择对遗传平衡的影响
➢ 选择(selection):增高或降低个体的适合度(f)。
10
aa × aa
10
钓鱼岛
这种波动变化导致某些等位基因的消失,另一些 等位基因的固定,从而改变了群体的遗传结构。
A
1.0
基 因
0.9 0.8 0.7
的 频 率
0.6 0.5 0.4 0.3
0.2
0.1
0
25人
250人
2500人
11
世代数
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160
在一定的条件下:
①随机婚配
②没有突变发生
③没有自然选择 ④群体很大 ⑤没有个体的大规模迁移 3
3
二、影响遗传平衡的因素
(一)、近亲婚配(consanguineous marriage, inbreeding) 定义:指3—4代以内,有共同祖先的人之间的婚配。
4
4
不同国家、地区人群中近亲结婚率
当群体平均近婚系数a≥1%时,就认为近婚 程度高,a值高的群体一般为小的群体。
➢ 适合度(fitness):是指个体在一定条件环境下,能生 存并传递其基因于下代 的能力。
➢ 选择的作用常用选择系数(selection coefficient,S) 来表示。S代表在选择的作用下,降低了的适合度
8
(S=1-f)。
8
选择的结果
9
9
(四)、遗传漂变对遗传平衡的影响——群体过小
随机遗传漂变(random genetic drift):在一 个小的隔离群体中,由于婚配机会不等所造成的 某一等位基因频率的随机增减的现象 。
11
(五)、迁移对遗传平衡的影响
由于某种原因,具有某一基因频率 的群体的一部分移入基因频率与其不同 的另一群体,婚配并定居,就会引起迁 入群体的基因频率发生改变 。这种 影响叫迁移压力(migration pressure)。
加强迁移压力可以使某些基因从一 个群1体2 有效地散布到另一个群体的过程, 此过程称为基因流(gene flow)。
5
5
近亲婚配的危害
近亲婚配的危害主要表现为隐性遗 传病纯合子患者的频率增高。
表兄妹婚配后所生子女是纯合子(aa) 原因:
(1)由共同祖先而来; 6
(2)由不同祖先分别而来(随机婚配)。
6
(二)、基因突变对遗传平衡的影响
自然界中普遍存在着突变,每个基因都有一定的 突变率(mutation rate)。