Modulo 7 (2017)

Apunte Español
Universidad Universidad de Lleida (UdL)
Grado Medicina - 1º curso
Asignatura Genòmica Humana
Año del apunte 2017
Páginas 9
Fecha de subida 13/06/2017
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MODULO 7: GENETICA DE POBLACIONES 1. CONCEPTO DE POBLACION MENDELIANA Población: conjunto de individuos de una misma especie con reproduccion real o potencial entre ellos - La reproduccion no ha de ser controlada, es decir, absolutamente aleatoria - Comparten un conjunto comun de genes: patrimonio genetico Las poblaciones se caracterizan por la frecuencia de los alelos del conjunto de genes que comparten GENETICA DE TRANSMISION a.Los individuos heredan los alelos de los progenitores b. Las poblaciones heredan la frecuencia de los alelos de la generacion procedente (si un alelo es mucho mas frecuente que otro, se heredará con mayor frecuencia por parte de la descendencia.
Esto ocurrirá siempre que la poblacion esté en equilibro (cuando no ocurre nada en el entorno que provoca que una parte de los individuos se sienta amenazado o esté siendo eliminada; es decir, que exista una presion positiva) La genetica de poblaciones estudia la transmision de las frecuencias de los alelos de una generacion a la sigiuente y los mecanismos que pueden alterar estas frecuencias Por ejemplo, si yo observo una frecuencia no esperada, he de estudiar la causa de por qué es diferente lo que tengo respecto a lo que esperaba. Estas alteraciones en las frecuencias serán debidas a un desequilibrio en la poblacion.
1.1. Poblaciones mendelianas Poblacion ideal que cumple los siguientes requisitos: - Aparejamiento aleatorio - No hay fluctuaciones en el balance mutacion/seleccion - Ausencia de migracion - Gran numero de individuos (no hay derivas genicas) Organismo diploide con reproducción secual En una población mendeliana, las frecuencias alelicas se mantienen inalterables generacion tras generacion 2. FRECUENCIAS FENOTIPICAS, GENOTIPICAS Y ALELICAS • Fenotipicas: numero de individuos que manifiestan un determinado caracter respecto al total de individuos de una poblacion (N) • Genotipicas: numero de individuos que manifiestan un determinado caracter respecto al total de individuos de la poblacion (N) ◦ A partir de 2 alelos podemos obtener 3 genotipos diferentes: TT, CC, TC ◦ Si tenemos 100 alelos, estamos analizando 50 individuos. Si de estos alelos, encontramos 63 tipos T y 37 tipos C, podemos saber su frecuencia: 63 T 37 C • F(T)= 63/100 = 0,63 F(C)= 1 – 0,63 = 37/100 = 0,37 Alelicas: numero de copias de un determinado alelo de un gen respecto al total de los alelos de aquel gen en la poblacion Si las frecuencias varian a lo largo de las generaciones, quiere decir que el equilibrio se ha alterado (presion selectiva) Ejemplo de calculos de frecuencias: 10 flores blancas – AA 10 flores rojas – BB 80 fores rosas – AB (codominancia: los dos alelos se expresan por igual) Frecuencias fenotipicas F(Blancas)= 10/100 = 0,1 F(Rojas)= 10/100 = 0,1 F(Rosas)= 80/100 = 0,8 (si al sumarlas da >1 está mal) Frecuencias genotípicas F(AA) = 0,1 F(BB) = 0,1 F (AB) = 0,8 Frecuencias alelicas Genotipos= 100/ Alelos= 200 F(A)= F(AA) + 1/2 F(AB)= 0,1 + 0,8:2 = 0,5 F(B) = F(BB) + 1/2 F(AB)= 0,1 + 0,8:2 = 0,5 100/200 = 0,5 100/200 = 0,5 2.1. Ley de Hardy-Weinberg Despues de una generacion de aparejamiento aleatorio, las frecuencias genicas se mantienen en valores constantes si no se alteran las condiciones de aparejamiento de la poblacion.
Todas las frecuencias de A se mantienen iguales y todas las de a también Generacion inicial (G0): F(A) = A0 F(a) = a0 Primera generacion F(A) = A1 F(a) = a1 Segunda generacion F(A) = A2 F(a) = a2 Enesima generacion F(A)= An F(a)= an Generaciones de aparejamiento aleatorio A1 = A2 = ... = An a1 = a2 = ... = an La ley de Hardy-Weinberg culmina en una formula que permite, a partir de las frecuencias alelicas de una problacion, calculas las frecuencias genotipicas, siempre que se mantengan constantes las poblaciones (equilibrio) Ejemplo: la isla de Hardy-Weinberg (no hay migracion) - Numero total de individuos (N) = 3.500 - Sistema genetico estudiado: grupo sanguineo MN (alelos: M y N) ejemplo de codominancia Distribucion de los fenotipos: - 1000 personas son del grupo M (500 h y 500 m) -> HOMOCIGOTOS MM - 2000 personas son del grupo MN (1000 h y 1000 m) -> HETEROCIGOTOS MN - 500 personas son del grupo N (250 h y 250 m) -> HOMOCIGOTOS NN Frencuenicas genotipicas: F(MM) = 1000/3.500 = 0,29 F(MN) = 2000/3.500 = 0,57 F(NN) = 500/3.500 = 0,14 Frecuencias alelicas F(M) = F(MM) + 1/2 F(MN) = 0,57 F(N) = F(NN) + 1/2 F(MN) = 0,43 Una vez tenemos la distribucion de las frecuencias de una poblacion (generacion G0) a traves de Cuadros de Punnet podemos saber los diferentes aparejamientos posibles (todas las combinaciones que se pueden dar MM MN NN Frec.
0,29 0,57 0,14 MM 0,29 0,082 0,163 0,041 MN 0,57 0,163 0,327 0,082 NN 0,14 0,041 0,082 0,02 A partir de aqui podremos saber cuál es la frecuencia sumando la de cada aparejamiento individual, de tener una descendencia MM, MN o NN.
FRECUENCIAS GENOTIPICAS DESPUES DE G1 Aparejami entos posibles Descendencia de los descendientes posibles Frecuencias MM MM x MM 0,082 1 MM x MN 0,327 0,5 MM x NN 0,082 MN x MN 0,327 NN X NN 0,02 MN NN Frecuencias genotipicas en la descendencia MM 0,5 0,163 0,5 0,25 0,082 1 Se mantienen despues de una generacion de aparejamiento aleatorio F(M)= F(MM)+ 1/2 F(MN) = 0,57 F(N) = F(NN) + 1/2 F(MN) = 0,43 Generacion 1 F(MM) = 0,327 F(MN)= 0,49 F(NN)= 0,184 F(M) = 0,57 F(N) = 0,43 0,163 0,082 Respecto a las frecuencias alelicas: Generacion 0 F(MM) = 0,29 F (MN) = 0,56 F (NN) = 0,14 NN 0,082 1 0,25 MN 0,163 0,082 0,02 2.2. Formula matematica de equilibrio de H-W: Si F(A)= p y F(a) = q, con (p+q)=1 Las frecuencias de cada genotipo serán: F(AA) = p·p = p2 F(Aa) = F (aA) = (p·q)+(q·p) = 2pq F(aa) = q·q = q2 Formula H-W p2 + 2pq + q2 = 1 (p = dominante, q = recesivo) Nota: p2 + 2p1 + q2 = 1 es lo mismo que F(AA) + F(Aa) + F(aa) = 1 No son fenotipicas, son genotipicas, ya que si no hablariamos de sumar AA y Aa.
Ejemplo: F(Blanco)=p F(Negro)=q Se produce una seleccion aleatoria de los gametos F(blanco y blanco) = p2 F(negro y negro) = q2 F (blanco y negro) = pq + F(negro y blanco) = qp 2pq 2.3. Aplicaciones del equilibrio H-W a) Determoninacion de la frecuencia de heterocigotos en caracteres recesivos FIBROSIS QUISTICA en poblacion caucasina: 1 de cada 2.500 nacimientos. Si consideramos que se da equilibrio H-W.
Por tanto, nos estan dando la frecuencia de q2 (homocigotos recesivos) F(afectados "aa") = 1/2.500 = q2 F(alelo "a") = Raiz cuadrada de q2 = 0,02 Si q = 0,02, como p+q=1 0,02 = 1 – p ; p = 0,98 = F (AA) F (Heterocigotos Aa) = 2pq = 2·(1-q)·q = 2· 49/50 · 1/50 = 2·0,98·0,02 = 0,0392 = 4% La probabilidad de que coincidan dos portdores es de 0,0392 · 0 0,392 = 0,0016 = 0,16% La probabilidad de que dos portadores tengan un hijo enfermo es 0,00016·0,25 = 0,0004 (mismo que hacer q2, es decir: 0,02· 0,02). Utilizamos el 25% porque es una enfermedad recesiva, de manera que nada mas estaran afectados los "aa".
b) Determinacion de las frecuenicas geneticas en caracteres dominantes ACONDROPLASIA en poblaciones humanas: - p = alelo de la acondroplasia - q = alelo normal Afectados = 1/10.000 nacimientos F(Afectados) = 1/10.000 nacimientos Si consideramos que se da equilibrio H-W: p=0; q=1; p2 = 0; 2pq = 2p p2 + 2pq = 2 pq F(afectados) = 1/20.000 = 2p p = 1/2 · 1/20.000 = 1/ 40.000 La frecuencia de un alelo dominante "raro" es aproximadamente la mitad de la incidencia de la enfermedad en la poblacion.
¿Está el sistema genico MN en la generacion inicial G0 en equilibrio H-W? Observadas Esperadas si H-W Calculo xi cuadrado Nº indiv Frec Frec Nº indiv O-E (O-E)2/E MM 1.000 0,29 0,57·0,57=0,33 0,33·3500= 1142,8 142,8 17,86 MN 2.000 0,57 2·0,57·0,43= 0,49 0,49 · 3500 = 1714,2 285,7 47,6 NN 500 0,14 0,43·0,43= 0,18 0,18 · 3500 642,8 31,7 3.500 97,22 M 4.000 0,57 N 3.000 0,43 7.000 El valor obtenido (97,22) es muy superiorr al valor umbral que nos dan las tablas (3,84). Las diferencias entre los valores observados y los valores esperados son muy grandes, por tanto, habremos de rechazar la hipotesis de Equilibrio de Hardy-Weinberg 2.4. Distorsiones de equilibrio Hardy-Weinberg Hay situaciones en que las normas de equilibrio no se cumplen, siendo principalmente: • • • • Falta de aparejamiento aleatorio: ◦ Estratificacion de la poblacion ◦ Aparejamiento por eleccion ◦ Consanguineidad Mutacion/seleccion Derivas genicas (nº de individuos) ◦ Historia de la poblacion ◦ Cuellos de botella ◦ Efecto fundador Migracion 3. CONSANGUINEIDAD Cambios en las frecuencias genotipicas por consanguineidad: F(AA)=P2 + Fpq F(Aa)= 2pq – 2 Fpq F(aa) = q2 + Fpq 1. F = coeficiente de consanguineidad Nota: si la F es 0 se simplifican los calculos anteriores F=1 (autofecundacion) F=0,25 (hermanos) F= 0,0625 (primos hermanos) Calculo de F Relacion inversa entre F y la frecuencia de heterocigotos He= frecuencia esperada de heterocigotos si hay equilibrio H-W Ho= frecuencia observada de heterocigotos F= He-Ho/He El coeficiente de consaguineidad de un propositus: - Numero de caminos que llevan alelos identicos por descendencia (n) - Numero de individuos implicados en cada camino (r): sin contar al propositus Cuanto mas alejado esta el individuo del alelo parental que estemos estudiando menor es la consanguineidad, es decir, cuanto mayor sea r (nº individuos) menor sera F (habra mucha menos consanguineidad) F= n (1/2)^r = 2 · (1/2)^5 = 1/16 Ejemplo 1: F= n (1/2)^r = 1 · (1/2)^3 = 1/8 - n= 1 - r= 4-1 = 3 Nada mas hay un camino porque nada mas hay un progenitor que pueda transmitir el caracter por consanguineidad, es decir, nada mas hay un progenitor comun en los hermanastros Ejemplo 2: B A C D E G F H Pareja que tiene 3 hijos y uno de los hijos ha tenido descendencia con sus hermanos - La consanguineidad puede venir de los padres comunes (A y B) o del camino comun (D) - Encontramos 6 individuos implicados (6-1=5) en el camino de los padres y 4 (4-1) en el individuo comun La frecuencia de consanguienidad entonces, seria la suma de las dos probabilidades de consanguineidad FH = n· (1/2)^r = 2· (1/2)^5 + 1 · (1/2)^3 = 0,187 Mutacion/seleccion Si hay una mutacion o seleccion estamos alterando estas reglas, es decir, estamos cambiando la frecuencia Derivados geneticos Se deriva a que nada mas se exprese un genotipo. Se produce cuando hay una mutacion o alguna especie de deleccion Generacion 1 p = 0,7 q= 0,3 Generacion 2 p = 0,5 q = ,5 Generacion 3 p= 1 q= 0 Si partimos de una poblacion muy pequela, la secuencia de los alelos está disparada. Si estudiamos una poblacion muy grande hay mas tendencia a 50% y 50% Cuellos de botella Una poblacion experimenta un cuerpo de botella, cuando sufre un dástrico descenso del nuermo de miembros (llegando en algunos casos al borde de la extincion) Esto lleva a que los ejemplares de las generaciones posteriores al cuello de botella presenten una escasa variabilidad genetica y la antigua proporcion de alelos en el conjunto de la poblacion haya cambiado considerablemente ...

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