发布时间 : 星期五 文章遗传学期末考试复习资料 - 图文更新完毕开始阅读
7. Population genetics.
群体遗传学：是研究一个群体中基因的组成及其遗传规律，它涉及群体中遗传变异的产生方式，以及这些方式的改变和进化等，它的研究对象是群体。
Population(群体): a group of interbreeding（相互交配） individuals
Genotypic frequency（基因型频率）: The frequency of a specific genotype in a given population (AA, Aa, aa)
Allele frequency: The frequency of a specific allele within a given population
Gene pool（基因库）: The collective gene frequencies of a specific population 等位基因频率，也称基因频率。任一基因座的全部等位基因频率之和等于1。
哈迪-温伯格遗传平衡定律的内容是什么？如何应用哈迪温伯格定律分析某种遗传病的基因型频率和等位基因频率？
Hardy-Weinberg Law ? Assumptions:
? Infinitely large population ? Random mating
? No mutation, migration, selection
? In an ideal population the allele and genotype frequencies do not change from generation
to generation.
? The genotype frequencies can be described by the equation: p2 + 2pq + q2 = 1 哈迪-温伯格定律的应用
? 1. 用来估算某个群体中有害隐性等位基因杂合个体的频率。
? 假设在某个人群中，苯丙酮尿症的频率是1/10000，即aa的频率是0.0001，由于基
因型AA和Aa在表型上是不能区分的，因而等位基因频率不能直接计算出来。然而，我们可以根据哈迪-温伯格定律反过来求出等位基因频率，因为aa=q2=0.0001，则a的频率是0.01，因此A的频率为1-0.01=0.99。由此我们就可以计算出这个群体中基因型的频率：f（AA）=p2=0.992=0.9801，f(Aa)=2pq=2X0.99X0.01=0.0198，f（aa）=q2=0.0001。由此可见，杂合子中PKU基因的数目比纯合子中大200倍，大量的有害隐性PKU基因是隐藏在杂合子中。如果企图通过阻止aa个体的生育来降低这个等位基因的频率将是不成功的，因为这个计划只是针对PKU基因的一小部分。 ? 2. 根据一个群体的基因型是否符合哈迪-温伯格定律，就可以判断这是否是一个平衡
群体。
? 人们发现在红-黑田鼠的血红蛋白基因座上由两个共显性等位基因M和J组成三种基
因型：MM，MJ和JJ。1976年在加拿大西北部发现一个田鼠群体，群体中有12只MM型，53只MJ型，12只JJ型。这是否为一平衡群体呢？ ? 基因频率： ? P=f（M）（2X12+53）/2X77=0.50
? Q=f（J）=1-0.50=0.50
? 表2 红-黑田鼠血红蛋白基因型比的卡平方测验 基因型 MM MJ JJ 预期值e p2XN=0.52X77=19.3 2pqXN=0.5X77=38.3 q2XN=0.52X 77=19.3 实际值o 12 53 12 差值d=e-o d2 d2/e X2=∑ d2/e 7.3 -14.5 7.3 53.29 2.76 10.98 210.25 5.46 53.29 2.76 ? 查卡平方表，当自由度为1（2种基因频率数目减1），卡平方值为10.98时，P值远
小于0.05，表明观测值与预期值之间存在显著差异，也就是说上述红-黑田鼠群体并不是一个平衡群体，存在其他因素的干扰。
3. 对复等位基因进行分析：
? 现以人类ABO血型为例。决定ABO血型的3个复等位基因是IA，IB，i，假设在
500个个体组成的群体中，有如下的血型分布： ? A型：195，B型：70，AB型：25，O型：210
? 我们已经知道人类中对于血型这样的性状是属于随机交配的类型，设IA，IB，i的
频率分别为p，q，r，则基因型频率可表示为:
? (p+q+r)2=p2 + 2pq +r2 + 2pq+ 2qr +q2=1
? 基因型 IAIA IAi ii IAIB IBi IBIB ? 表型： A型 O型 AB型 B型 ? 基因型 195/500 210/500 25/500 70/500 ? 频率： =0.39 =0.42 =0.05 =0.14 ? 由上可知（1）r2=0.42，即r=0.65；
? （2）A型和O型的频率相加为：p2+2pr+r2=（p+r）2=0.39+0.42=0.81，p+r=0.9，
p=0.9-r=0.9-0.65=0.25。 ? 因为p+q+r=1，所以q=0.1
? 从以上基因频率即可计算出哈迪-温伯格平衡时的基因型频率及个体预期数： ? A型：IAIA+IAi=（p2+2pr）XN=（0.252+2X0.25X0.65）X500=195 ? B型：IBIB+IBi=（q2+2qr）XN=（0.102+2X0.10X0.65）X500=70 ? AB型：2pqXN=2X0.25X0.10X500=25 ? O型：r2XN=0.652X500=210
? 因为观察到的基因型数目与预期的基因型数目完全一致，因此这一群体是哈迪-温伯
格群体。
影响遗传平衡定律的因素 ? 1、突变； ? 2、自然选择； ? 3、迁移； ? 4、基因漂变。 适合度（fitness）：它用来描述在某个群体中一个已知基因型的个体，相对于其他基因型个体把他的基因传递到其后代基因库中去的相对能力，即该基因型个体的相对适合值。一般用W表示。
? 适合度介于0-1之间。具有最高生殖效能的基因型的适合度为1，隐性致死基因的纯
合体在成熟前死亡，不可能留下后代，其适合度为0。 选择系数（selective coefficient）：是与适合度相对的参数。一般记作S，是指在选择作用下降低的适合度，即S=1-W，它表示的是某一基因型在群体中不利于生存和繁殖的相对程度。
迁移（migration）：是指个体从一个群体迁入另一个群体或从一个群体迁出的过程。 分子进化
? 它包括对进化过程中基因组序列、结构和功能改变的研究。在这里我们将主要介绍
当前的三个研究热点：
? 多基因家族的进化、内含子和序列进化。 内含子的起源
对内含子的起源，目前有两种假设：一是编码蛋白基因一开始就是不连续结构的 二是早先的蛋白编码基因是连续的DNA序列，随后内含子相继插入。
进化理论
? 进化是由群体的基因组成的变化所造成的。遗传水平的进化分两个过程：第一个过
程是基因的突变和重组，由此产生的遗传变异为进化提供原材料；第二个过程则是自然选择和随机漂变，使发生了遗传变异的个体有差别地世代相传下去。
? 生物进化的理论有三个：拉马克的获得性状遗传学说，达尔文的自然选择学说，20
世纪60年代后期提出的中性学说。
中性突变随机漂变学说（neutral mutation-random drift theory）。这个学说的要点如下： ? （1）突变大多数是“中性”的。这种突变不影响核酸、蛋白质的功能，对个体生存和
生殖并不重要，选择对它们没有作用，只是随物种而随机漂移着，然后在群体中固定下来。
? （2）分子进化的主角是中性突变而不是有利突变。中性突变率即核苷酸和氨基酸的
替换率是恒定的，所以蛋白质的进化表现与时间呈直线关系，这样，可根据不同物种同一蛋白质分子的差别来估计物种进化的历史，推测生物的系统发育。
? （3）分子进化是由分子本身的突变率决定的，随机漂变在进化中起主导作用。
? 8. Gene functions in molecular level.
增强子是位于启动子上游或下游甚至基因内的一段DNA序列，它可以增强启动子发动转录的作用，从而明显提高基因转录的效率。强启动子如T7启动子可以显著增加外源
基因的表达量。
沉默子具有负的增强子的作用，它和增强子一样，能对远隔25kb的启动子发挥作用，且无论在靶启动子的上下游都可起作用。
终止子（terminator）终止子是指在转录过程中，提供转录终止信号的序列。但真正起终止作用的不是DNA序列本身，而是转录生成的RNA。
终止子有两种类型：一类终止子必须在?因子的存在下才能终止转录，称为依赖?因子的终止子；另一类为内在终止子，终止子序列本身就足以使转录终止，故称为不依赖?因子的终止子。
依赖?因子的终止子转录终止机制目前还不是太清楚。 绝缘子（insulator）
? 绝缘子是一种长几十到几百核苷酸对的调控序列，通常位于启动子同邻近基因的正
调控元件（增强子）或负调控元件（沉默子）之间。绝缘子本身对基因的表达既没有正效应，也没有负效应，其作用只是不让其他调控元件对基因的活化效应或失活效应发生作用。 重叠基因，是指两个或两个以上的基因共有一段DNA序列，或是指一段DNA序列为两个或两个以上基因的组成部分。
DNA与蛋白质
RNA合成与DNA的区别 区别 RNA 合成 DNA合成 所用的原料 核苷三磷酸 脱氧核苷三磷酸 二条DNA 链 模板数目 一条DNA 链 引物 不需要 引物的引导 RNA 聚合酶 一种酶 三种酶 原核生物与真核生物RNA转录的区别
? 1. 真核生物RNA的转录是在细胞核内，翻译在细胞质中进行； ? 原核生物则在核区同时进行转录和翻译； ? 2. 真核生物一个mRNA只编码一个基因； ? 原核生物一个mRNA编码多个基因；
? 3. 真核生物有RNA聚合酶Ⅰ、Ⅱ、III等三种不同的酶； ? 原核生物则只有一种RNA聚合酶；
? 4. 真核生物中转录的起始更复杂，RNA的合成需要转录因子 ? 的协助进行转录；原核生物则较为简单；
? 5. 真核生物的mRNA 转录后进行加工，然后运送到细胞质中 ? 进行翻译；原核生物无需进行加工，边转录边翻译。