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GENÉTICA DE POBLACIONES
Dr. José A. Nastasi C.
OBJETIVOS
Con el estudio de los aspectos fundamentales de la
genética
de
poblaciones
se
adquirirán
los
conocimientos necesarios para analizar como se
distribuyen los alelos de un locus en las poblaciones,
además
de
los
factores
que
influyen
en
la
modificación de estas frecuencias, así como el modo
de calcularlas.
GENÉTICA POBLACIONAL
Es la rama de la genética encargada de estudiar la distribución de los
genes en las poblaciones, así como también, como son mantenidas o
modificadas las frecuencias de estos genes.
La unidad de estudio del genetista no es un individuo, sino la familia que es
una unidad imperecedera. En la familia además entran por matrimonio
miembros de la población general
En el asesoramiento genético se debe tomar en cuenta la población a la
cual pertenece el individuo.
Es muy importante conocer el lugar de procedencia de las familias, los
antecedes de consanguinidad y la raza o el grupo étnico a que pertenecen
El paciente es el reflejo de la población a la que pertenece
LEY DE HARDY - WEINBERG
La piedra angular de la genética de poblaciones es una ley enunciada
en 1908 por el matemático ingles G.H. Hardy y el medico alemán W.
Weinberg, quienes descubrieron independientemente, el principio de la
distribución de la frecuencia de los genes en las poblaciones
Enunciado de la ley de Hardy - Weinberg
EN UNA POBLACION GRANDE CON MATRIMONIOS AL AZAR, LAS
FRECUENCIAS
GENICAS
Y
GENOTIPICAS
PERMANECEN
CONSTANTES DE GENERACION EN GENERACION, EN AUSENCIA DE
FACTORES QUE LAS ALTEREN, TALES COMO MUTACIÓN, SELECCIÓN
Y MIGRACION ENTRE OTROS Y LAS FRECUENCIAS GENOTIPICAS
ESTAN DETERMINADAS POR LAS FRECUENCIAS GENICAS.
El postulado de la ley de Hardy - Weinberg expresa:
Si tenemos en cuenta un par de alelos A y a, los cuales aparecen en la
población estudiada con una frecuencia A = p y a = q y esta población se
encuentra en equilibrio, la suma de estas frecuencias deben ser la unidad
es decir p + q =1, al igual que la sumatoria de las frecuencias de los
genotipos que se calculan a partir de la frecuencia con que aparecen estos
alelos, debe ser la unidad.
El cálculo de la frecuencia de los genotipos se realiza mediante el
desarrollo del binomio (p+q)2, donde el exponente 2 significa las posibles
combinaciones de estos alelos tomadas de 2 en 2
GAMETOS MASCULINOS
A
a
(p)
(q)
GAMETOS FEMENINOS
A (p)
a (q)
AA (p2)
Aa (pq)
Aa (pq)
aa (q2)
FRECUENCIA FENOTÍPICA
Proporción o porcentaje de individuos que presenta un fenotipo
particular en relación al total de individuos de la población
FRECUENCIA GENOTÍPICA
Proporción o porcentaje de los distintos genotipos dentro de una
población. Es decir, es la relación entre el numero de individuos
que presentan un determinado genotipo y el total de individuos que
se analiza.
FRECUENCIA GÉNICA
Proporción o porcentaje de los distintos alelos de un gen en
relación con el total de genes de ese locus.
CÁLCULO DE LA FRECUENCIA FENOTIPICA
En una muestra de 50.000 individuos se determinó por reacción
antígeno/anticuerpo con anti Rh que 42.500 eran Rh + y 7.500 Rh-.
Las frecuencias fenotípicas para el grupo sanguíneo Rh fueron:
42. 500/ 50.000 = 0.85 u 85% Rh positivo
7.500/ 50.000 = 0.15 u 15% Rh negativo
El 85%
Rh+ incluye los individuos
heterocigotos(Dd) para este carácter
homocigotos(DD)
y
CÁLCULO DE LA FRECUENCIA GENICA EN CARACTERES
CODOMINANTES
El sistema de grupos sanguíneos MN esta representado
por dos alelos, M y N, los cuales son codominantes, por
lo que a través del estudio del fenotipo se puede
determinar el genotipo
Fenotipos
M
Genotipos MM
MN
N
MN
NN
CÁLCULO DE LA FRECUENCIA GÉNICA EN CARACTERES CODOMINANTES
Se estudio una muestra de 450 individuos que resultaron:
M 270
MN 115
N 65
a. Número total de genes de la muestra, multiplicando el número total de individuos
450 X 2, ya que cada individuo es diploide
b. Cálculo del número de genes M, en este caso 270 x 2 + 115= 655, ya que 270
individuos con fenotipo M son homocigotos MM y 115 individuos son MN, por
tanto tendrán 115 alelos M
c. Cálculo del número de genes N, en este caso son 65 x 2 + 115 = 245, ya que 65
individuos son homocigotos NN y 115 individuos son MN, por tanto hay 115
alelos N
Frecuencia génica del alelo M sería:
270 x 2 + 115/ 450 x 2= 655/ 900 = 0.73
Frecuencia génica del alelo N sería:
65 x 2 + 115/ 450 x 2= 245/ 900 = 0.27
CÁLCULO DE LAS FRECUENCIAS GÉNICAS Y GENOTÍPICAS EN LOS
RASGOS CON DOMINANCIA COMPLETA
p = frecuencia del alelo que determina el carácter
dominante
q = frecuencia del alelo que determina el carácter recesivo
(p+q)2= p2 + 2pq + q2
P2 = Frecuencia del genotipo homocigoto dominante
2pq = Frecuencia del genotipo heterocigoto
q2 = Frecuencia del genotipo homocigoto recesivo
CALCULO DE LAS FRECUENCIAS GENICAS Y GENOTIPICAS EN
LOS RASGOS CON DOMINANCIA COMPLETA
q2 = proporción de individuos que presentan el fenotipo recesivo en estudio (Rh7500/50000= 0.15
q2 = proporción de individuos con genotipo homocigoto recesivo = 0.15
q = √q2
Como p + q es igual a 1, despejamos el valor de p
p = 1-q
p = frecuencia génica del alelo dominante
Sustituyendo en la expresión del binomio cuadrado perfecto
p2(AA) + 2pq(Aa) + q2(aa)
Los valores obtenidos de las frecuencias de los dos alelos se calculan las frecuencias
genotípicas del homocigoto dominante y del heterocigoto
FACTORES QUE AFECTAN EL EQUILIBRIO DE
HARDY-WEINBERG
-La población se caracteriza por unión aleatoria, con poca o ninguna
estratificación, uniones dirigidas o endogamia.
-El locus que se esta considerando tiene una tasa de mutación constante, y
los alelos mutantes que se pierden se reemplazan por nuevas mutaciones.
-No hay selección a favor o en contra de un fenotipo particular; todos los
genotipos en un locus son viables por igual.
-La población es lo suficiente grande para que no exista fluctuación no
aleatoria de frecuencias como resultado de la trasmisión de cualquier
genotipo solo por azar.
-No ha existido cambio en la estructura poblacional por migración, que
puedan alterar de manera gradual las frecuencias génicas al incrementar o
disminuir el número de individuos con un genotipo particular.
FACTORES QUE PUEDEN ALTERAR EL EQUILIBRIO HARDYWEINBERG
UNIONES NO AL AZAR
Las uniones al azar, aleatorias o panmixis, se refieren a la
selección de una pareja independiente de su genotipo.
La unión no al azar puede puede conducir a un aumento en la
frecuencia de los homocigotos afectados por dos mecanismos:
-Unión selectiva
La unión selectiva es la tendencia de los sujetos humanos a elegir
parejas con las que comparten algunas características. Ejemplo:
raza, creencias religiosas, enfermedad congénita
-Consanguinidad
La consanguinidad es la unión entre individuos emparentados que
tiene al menos un ancestro común
FACTORES QUE PUEDEN ALTERAR EL EQUILIBRIO HARDYWEINBERG
UNIONES NO AL AZAR
La unión consanguínea o endogamia incrementa la frecuencia los
genotipos homocigotos y disminuye el genotipo heterocigoto
correspondiente
La consanguinidad se encuentra con mas frecuencia en los
antecedentes de individuos con enfermedades muy infrecuentes
La medición de la consanguinidad es importante en genética medica
porque el riesgo de que un niño sea homocigoto recesivo para algún
alelo raro es proporcional a la cercanía del parentesco entre los padres
El coeficiente de endogamia (F) es la probabilidad de que un
homocigoto haya recibido ambos alelos de un par de una fuente
ancestral común
FACTORES QUE PUEDEN ALTERAR EL EQUILIBRIO HARDYWEINBERG
TAMAÑO PEQUEÑO DE LA POBLACION
Cuando la población es grande el numero de niños que nacen
de sujetos con diferentes genotipos será balaceada, sino existe
ninguna ventaja biológica de algún genotipo en particular, por lo
que la frecuencia de los genes permanecerá estable
Si la población es pequeña es posible que por fluctuación
estadística al azar un alelo pueda ser trasmitido en mayor
proporción a la descendencia, modificándose la frecuencia de
los alelos de una generación a la siguiente
Este fenómeno se denomina deriva genética aleatoria. Si un
alelo se pierde totalmente se dice que se ha extinguido, y el
otro alelo se dice que se ha fijado
FACTORES QUE PUEDEN ALTERAR EL EQUILIBRIO
HARDY-WEINBERG
MUTACIÓN
Si un locus particular presenta una alta tasa de mutaciones, habrá
un incremento sostenido en la cantidad de alelos mutantes en la
población
El efecto de la introducción en la población de una mutación esta
compensado por la perdida de los alelos mutantes debido a las
aptitudes disminuidas de los individuos particulares afectados.
Si la población esta en equilibrio estos dos factores tiene efectos
iguales.
TASA DE MUTACION
EFECTOS DE LA SELECCIÓN
FACTORES QUE PUEDEN ALTERAR EL EQUILIBRIO
HARDY-WEINBERG
SELECCIÓN
La ventaja selectiva es el factor que determina:
-Que la mutación se pierda inmediatamente
-Sobreviva durante unas cuantas generaciones
-Se convierta en un alelo predominante del locus en cuestión
En las mutaciones deletéreas es posible que exista una
selección negativa disminuyendo la actitud reproductiva de los
sujetos afectados provocando una disminución gradual de la
frecuencia del gen mutante
La selección puede actuar en sentido opuesto aumentando las
aptitudes reproductivas del sujeto. En algunas enfermedades
recesivas se observa un incremento en la aptitud biológica de
los heterocigotos al compararlos con los homocigotos no
afectados, esto se conoce como ventaja selectiva del
heterocigoto
FACTORES QUE PUEDEN ALTERAR EL EQUILIBRIO HARDY-WEINBERG
MIGRACION
Si se introducen nuevos alelos en una población como consecuencia de
la migración y las subsiguientes uniones intergrupales, se producirá un
cambio en la frecuencia de los alelos. Esta lenta difusión de los alelos
a través de las fronteras raciales o geográficas se denomina flujo
genético
Cuando una enfermedad recesiva rara tiene una frecuencia alta en
ciertas poblaciones y comunidades, la explicación mas probable es que
presumiblemente uno o de los dos fundadores originales del grupo
portaba estos alelos, que quedaron establecidos con una frecuencia
alta debido al restringido numero de parejas disponibles (efecto del
fundador) en grupos con aislamiento social, religioso o geográfico
(aislados genéticos).
APLICACIONES DEL EQUILIBRIO DE HARDY- WEINBERG
A. ESTIMACIÓN DE LA FRECUENCIA DE PORTADORES
B. ESTIMACIÓN DE LAS TASAS DE MUTACION
C. ESTIMACIÓN DEL TAMAÑO DEL GEN
D. DETERMINACION DEL POTENCIAL MUTAGÉNICO
E. CONSECUENCIAS DEL TRATAMIENTO DE LA ENFERMEDAD
GENETICA