Mejora genetica- Tema2 Poblaciones (2014)

Apunte Español
Universidad Universidad de Zaragoza
Grado Veterinaria - 2º curso
Asignatura Genética Cuantitativa y Mejora
Año del apunte 2014
Páginas 5
Fecha de subida 18/09/2017
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Apuntes completos del tema 2 Genetica de poblaciones de Mejora genética.

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Genética Cuantitativa, Molecular y Mejora T. 2 Bloque I: Fundamentos, Poblaciones y Genética Cuantitativa Tema 2: Genética de Poblaciones GENÉTICA DE POBLACIONES El objeto de estudio de la mejora genética es la población (raza o línea), que es el conjunto de individuos que comparten un acervo o patrimonio genético. El individuo aporta información del acervo de la población.
Una población es una comunidad de genes, y puede estudiarse bajo dos puntos de vista: - Estructura: Visión estática. Ver como es la población en un momento determinado.
- Modificaciones: Visión dinámica. Ver qué pasará con esa población, para distinguirla en nuestro beneficio. La frecuencia o proporción es independiente de la frecuencia anterior. Hay tres tipos:  Frecuencias génicas o alélicas: Alelos.
 Frecuencias genotípicas y fenotípicas: Genotipo y fenotipo.
 Frecuencias gaméticas y haplotípicas: Gametos y haplotipo.
NOMENCLATURA Individuo diploide A B c d e F G h A b C D e F g h Cada individuo tiene un genotipo G, determinado por los gametos recibidos de sus padres: G = Hp / Hm Cada haplotipo está constituido cromosoma transmitido: por los alelos del Hp y Hm - Loci A, C y E:  Genotipo: Ace/Ace.
 Haplotipos: Ace y ACe.
 Locus: A/A, c/C y e/e.
ESTRUCTURA GENÉTICA DE LA POBLACIÓN Es la visión estática.
CODOMINANCIA Respecto a un locus, el locus A, con los alelos A1 y A2, en codominancia (A1 = A2).
FENOTIPO A1 A1A2 A2 A1/A1 A1/A2 A2/A2 Homocigoto Heterocigoto Homocigoto INDIVIDUOS n1 n2 n3 N = n1 + n2 + n3 FRECUENCIA P = n1/N H = n2/N Q = n3/N 1 ALELOS A1 2 x n1 n2 - 2 x n1 + n2 ALELOS A2 - n2 2 x n3 2 x n3 + n2 GENOTIPO Total Frecuencias alélicas y haplotípicas: - 𝑓𝑟(𝐴1) = 𝑛º 𝑎𝑙𝑒𝑙𝑜𝑠 𝐴1⁄𝑛º 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑎𝑙𝑒𝑙𝑜𝑠 = 𝑓𝑟(𝐴2) = 𝑛º 𝑎𝑙𝑒𝑙𝑜𝑠 𝐴2⁄𝑛º 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑎𝑙𝑒𝑙𝑜𝑠 = - Total: 2 𝑥 𝑛1 𝑥 𝑛2 2𝑥𝑁 2 𝑥 𝑛3+𝑛2 2𝑥𝑁 =𝑝 =𝑞 p+q=1 7 DOMINANCIA Respecto a un locus, el locus A, con los alelos A y a, en dominancia (A > a).
FENOTIPO A a GENOTIPO A/A A/a a/a Total INDIVIDUOS n1 n2 n3 N = n1 + n2 + n3 FRECUENCIA P = n1/N H = n2/N Q = n3/N 1 ALELOS A1 2 x n1 n2 - 2 x n1 + n2 ALELOS A2 - n2 2 x n3 2 x n3 + n2 Frecuencias alélicas y haplotípicas: - 𝑓𝑟(𝐴) = 𝑛º 𝑎𝑙𝑒𝑙𝑜𝑠 𝐴⁄𝑛º 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑎𝑙𝑒𝑙𝑜𝑠 = 𝑓𝑟(𝑎) = 𝑛º 𝑎𝑙𝑒𝑙𝑜𝑠 𝑎⁄𝑛º 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑎𝑙𝑒𝑙𝑜𝑠 = - Total: 2 𝑥 𝑛1 𝑥 𝑛2 2𝑥𝑁 2 𝑥 𝑛3+𝑛2 =𝑞 p+q=1 Respecto a dos loci, los loci A y B, con los alelos A, a (p, q) y B, b (r, s).
HAPLOTIPO AB Ab aB ab FRECUENCIAS t u v w FENOTIPOS AB Ab aB ab Ab/Ab = n6 Ab/ab = n7 aB/aB = n8 aB/ab = n9 ab/ab = n10 GENOTIPOS AB/AB = n1 AB/Ab = n2 AB/aB = n3 AB/ab = n4 Ab/aB = n5 Frecuencias haplotípicas: - 2𝑥𝑁 =𝑝 𝑡= - 𝑢= - 𝑣= - 𝑤= 2 𝑥 𝑛1+𝑛2+𝑛3+𝑛4 - Total: 2𝑥𝑁 2 𝑥 𝑛6+𝑛2+𝑛5+𝑛7 2𝑥𝑁 2 𝑥 𝑛8+𝑛3+𝑛5+𝑛9 2𝑥𝑁 2 𝑥 𝑛10+𝑛4+𝑛7+𝑛9 2𝑥𝑁 t+u+v+w=1 N = Σ nj Frecuencias alélicas o génicas: - 𝑝= 𝑞= 𝑟= 𝑠= 𝑡+𝑢 𝑣+𝑤 𝑡+𝑣 𝑢+𝑤 - Totales: p+q=1  r + s = 1  POBLACIÓN Ala información genética, de generación en generación: - Genotipo: En reposo. Combinación de gametos en la fecundación  AB/ab.
Haplotipo o gameto: En transmisión. Combinación de genes en la meiosis  AB.
La estructura genética de una población depende de: - Frecuencias genotípicas.
- Frecuencias haplotípicas.
Esta estructura independientes.
genética es estable o está en equilibrio cuando los componentes no están correlacionados, es decir, son Las frecuencias genotípicas están en equilibrio cuando los gametos son independientes.
Las frecuencias genotípicas son el producto de las frecuencias gaméticas, porque la probabilidad conjunto de dos sucesos independientes es igual al producto de las probabilidades.
8 Genética Cuantitativa, Molecular y Mejora Bloque I: Fundamentos, Poblaciones y Genética Cuantitativa Tema 2: Genética de Poblaciones EQUILIBRIO DE HARDY – WEINBERG - Equilibrio: Gametos no correlacionados.
- Desequilibrio: Gametos correlacionados. Se producen un cambio en la estructura genética de la población, que puede ser:  Correlación positiva: Si el valor del gameto paterno aumenta, el valor del gameto materno también.
 Correlación negativa: Si uno baja, el otro también.
Gameto paterno Gameto paterno Gameto paterno Gameto materno Gameto materno Gameto materno El equilibrio de Hardy – Weinberg es la situación que alcanza la población cuando existe una combinación aleatoria de los gametos para formar los genotipos.
La población debe tener las siguientes características: 1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
De tamaño grande.
Con apareamiento aleatorio.
Panmixia En ausencia de migración.
Población cerrada En ausencia de mutación (no se puede evitar nunca).
Sin errores de copia que introduzcan novedad En ausencia de selección (siempre hay selección natural).
Sin diferencias de fitness o actitud* Las frecuencias génicas (p y q) y genotípicas (P, H y Q) permanecen constantes.
Las frecuencias genotípicas dependen de las frecuencias génicas.
* Actitud o fitness: Aportación gamética de un individuo a la siguiente generación. Si no tiene hijos, no hay fitness.
En este caso se dice que la población está en equilibrio genético: p+q=1 P (A1/A1) = p2 H (A1/A2) = 2pq Q (A2/A2) = q2 EQUILIBRIO DE LIGAMIENTO, HAPLOTÍPICO O GAMÉTICO Las frecuencias gaméticas están en equilibrio cuando los genes son independientes. Son el producto de las frecuencias génicas.
- Equilibrio: Alelos no correlacionados.
- Desequilibrio gamético: Alelos correlacionados. Tanto positivo como negativo.
Alelo Alelo Alelo Alelo Alelo Alelo El equilibrio de ligamiento consiste en la combinación aleatoria de los alelos para formar los gametos.
D=txw–uxv El desequilibrio (D) es la covarianza entre p y r.
D = Cov (p, r) El desequilibrio es el producto entre la correlación lineal de las frecuencias y las desviaciones típicas de las mismas.
𝑟(𝑝, 𝑟) = 𝐷 𝐶𝑜𝑣(𝑝, 𝑟) → 𝑟(𝑝, 𝑟) = → 𝑫 = 𝒓(𝒑, 𝒓) ∗ (𝜽𝒑 ∗ 𝜽𝒓) 𝜃𝑝 ∗ 𝜃𝑟 𝜃𝑝 ∗ 𝜃𝑟 EQUILIBRIO D=0 DESEQUILIBRIO D≠0 t(AB) = p(A) *r(B) u(Ab) = p(A) *s(b) t(AB) ≠ p(A) *r(B) u(Ab) ≠ p(A) *s(b) v(aB) = q(a) *r(B) w(ab) = q(a) *s(b) v(aB) ≠ q(a) *r(B) w(ab) ≠ q(a) *s(b) 9 MODIFICACIONES GENÉTICAS DE LA POBLACIÓN Es la visión dinámica.
- Procesos sistemáticos: Cambios predecibles en dirección y en cantidad.
 Migración.
 Mutación.
 Selección.
- Procesos dispersivos: Cambios predecibles en cantidad pero no en dirección.
 Deriva genética.
 Consanguinidad o endogamia.
MIGRACIÓN Es la entrada de genes de otra población, que producirá una sustitución en la población base. Como mínimo, en ciertas ocasiones, la población es abierta, por lo que entran individuos de otra población foránea con distintas frecuencias alélicas. Los que migran suelen ser los más aptos, por lo que esta entrada de genes suele favorecer la frecuencia en la población base.
En cada generación se introduce un porcentaje de individuos con sus frecuencias génicas en la población base. Al final, la población inicial queda extinguida, sustituyéndose una raza por otra.
G0 Base Foránea m m G1 m Final Gn La tasa de migración (m) es el porcentaje de genes que vienen de fuera en cada generación. Cuando mayor sea, antes se sustituye la población.
MUTACIÓN Los genes sufren sistemáticamente errores de copia, lo que conlleva a una variabilidad de la población. Es un proceso muy lento y la única fuente de variabilidad.
En cada generación mutan algunos genes (10-6), lo que cambia las frecuencias, llegando tras muchas generaciones a frecuencias extremas.
Mutación p q Retromutación SELECCIÓN La selección actua sobre el genotipo / fenotipo, y siempre va contra algo, por lo que lo contrario sale favorecido. Los genotipos tienen distinta capacidad de producir descendencia viable, siendo el fitness o aptitud (W), que es la aportación gamética de cada individuo a la siguiente generación.
* s: Coeficiente de selección.
Ejemplos: q0 = 0’9; s = 0’5; s1 = 0’7; s2 = 0’3 1. Dominancia completa. (A > a). Se produce reducción rápida pero no completa, porque aún quedan individuos Aa.
W A/A A/a p2 1 2pq 1 a/a q2 1-s 2. Ausencia de dominancia. (A1 = A2). La reducción es más lenta y tiende a 0 lentamente.
W q 0’9 0’5 a/a A/A A/a p2 2pq q2 1 1 – ½·s 1-s 3. Sobredominancia. (WA1/A2 = max). La selección actúa a 5 10 15 genes favor del heterocigoto, que es el más apto. Hay diferente selección para cada homocigoto y tiende al equilibrio.
W A/A A/a a/a p2 1 – s1 2pq 1 q2 1 – s2 4. Sobredominancia. (WA1/A2 = min). La selección actúa contra el heterocigoto. Se tiende a eliminar uno de los alelos, llevando las frecuencias al extremo, bien sea 0 o 1.
W 10 A/A A/a p2 1 2pq 1–s a/a q2 1 Genética Cuantitativa, Molecular y Mejora Bloque I: Fundamentos, Poblaciones y Genética Cuantitativa Tema 2: Genética de Poblaciones DERIVA GENÉTICA Es el cambio de la frecuencia génica que se produce al azar en poblaciones pequeñas , por los errores del muestreo de genes. Cuando más pequeña sea la muestra de la población, más errores se producen.
ENDOGAMIA O CONSANGUINIDAD Es el apareamiento entre parientes, con al menos un antecesor común. El coeficiente de endogamia de un individuo es la probabilidad de homocigosis idéntica, es decir, que tenga los dos alelos iguales por copia, desde los antecesores comunes hasta los padres.
Hay que diferenciar conceptos: - Consanguinidad: 𝑓𝐴 . De un individuo, si sus padres son parientes.
Parentesco: 𝑓𝑝𝑚 . De los padres.
El parentesco es la relación entre individuos, y hay tres tipos: 1. Coascendencia o Malecot, correlación gamética : consanguinidad del hijo.
2. Parentesco numerador: 𝑓𝑝𝑚 = 𝑓𝑖 .
El parentesco entre los padres es igual a la 𝑎𝑖𝑗 = 2 𝑥 𝑓𝑖𝑗 . Es dos veces la coascendencia.
3. Parentesco de Wright, correlación cigótica: 𝑟𝑖𝑗 = 𝑎𝑖𝑗 √𝑎𝑖𝑖 𝑥 𝑎𝑗𝑗 . Es el parentesco de uno consigo mismo. Si es consanguíneo, lo será más.
TAMAÑO EFECTIVO DE LA POBLACIÓN La conexión entre las condiciones de la población ideal y las situaciones más reales, se lleva mediante el tamaño efectivo de la población (Ne). El tamaño de la población (N) es la variable que más afecta al proceso dispersivo: 𝜃𝑞2 = 𝑝𝑥𝑞 𝑁 ∆𝐹 = 1⁄2𝑁 𝐹𝑡 = 1 − (1 − ∆𝐹)𝑡 Ne es el número de individuos que darían lugar a la misma varianza del muestreo otasa de endogamia, en el supuesto de que dichos individuos se reprodujeran en la forma como se hace en la población ideal. El valor real (N) sería sustituído por Ne en las fórmulas.
Las situaciones más comunes que constituyen desviaciones en la estructura reproductiva, respecto a la población ideal son: 1.
2.
3.
4.
Ausencia de autofertilización.
Número diferente de machos y hembras.
Efectivos diferentes en generaciones sucesivas.
Distribución no aleatoria del tamaño de familia.
11 ...

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