Tema 10.2: Factores Que Alteran El Equilibrio De Hardy-Weinberg PDF

Comisión 25 17/12/2024 Comisionista 1: Miguel Ángel Mateo Concepción. Corrector/a: Severiano Cortés Pacheco. Comisionista 2: Carmen Viera Sánchez....

Comisión 25 17/12/2024 Comisionista 1: Miguel Ángel Mateo Concepción. Corrector/a: Severiano Cortés Pacheco. Comisionista 2: Carmen Viera Sánchez. Genética Humana. Docente: Mariano Hernández Ferrero. TEMA 10.2: FACTORES QUE ALTERAN EL EQUILIBRIO DE HARDY-WEINBERG 1.-Emparejamientos no al azar. 1a- Emparejamientos dirigidos positivos (homogamia) Los individuos que tienen características “fenotípicas” similares tienden a cruzarse con una frecuencia mayor que por azar (atracción de similares/fenotípica; relacionado con aspectos culturales y religiosos, preferencias, etc). Esto se conoce como atracción fenotípica. 1b- Emparejamientos dirigidos negativos (heterogamia) Los individuos con características fenotípicas diferentes tienden a cruzarse con una frecuencia mayor que por azar (repulsión de similares/fenotípica). Se da entre poblaciones, razas, culturas y religiones diferentes. 1c- Consanguineidad y endogamia Los individuos endogámicos presentan alelos idénticos por descendencia (alleles identical by descent -> IBD). Tenemos a una señora que tiene el fenotipo A1A4 y un señor A2A2, tienen dos hijas heterocigóticas A1A2. Cada una de ellas va a dar su descendencia dando lugar a un individuo con alelos A1A4 y otra un individuo con alelos A1A3. Esta descendencia dará por una parte un varón A1A4 y por otra parte una mujer A1A. Es en este punto cuando estos últimos individuos se cruzan, dando lugar a un individuo homocigótico para el alelo A1 (último descendiente del pedigrí). Estos alelos son idénticos, han sido heredados desde un mismo origen. A estos individuos les llamamos IBD (idénticos por descendencia) En el siguiente pedigrí, observamos que existen individuos homocigotos en la población cuya homocigosidad no necesariamente es resultado de endogamia. El individuo final también es homocigoto para el alelo A1, pero este  Comisión 25 17/12/2024 Comisionista 1: Miguel Ángel Mateo Concepción. Corrector/a: Severiano Cortés Pacheco. Comisionista 2: Carmen Viera Sánchez. Genética Humana. Docente: Mariano Hernández Ferrero. no es exactamente idéntico por descendencia entre familias. A esto lo denominamos IBS (alelos idénticos por estado). Por tanto, distinguimos individuos homocigóticos por presentar alelos idénticos por estado (IBS) o idénticos por descendencia (IBD). En una población, existe un pequeño porcentaje de individuos con endogamia, proporción que denominaremos “F”. Este porcentaje varía entre distintas poblaciones. Un aumento en la endogamia incrementa las clases homocigóticas, mientras que una disminución favorece un aumento de las clases heterocigóticas. Se hace relación a la descendencia japonesa y se afirma que el 7% de la población proviene de cruces entre primos. En Europa se reduce la cifra a un 3% El coeficiente de endogamia (F) mide la probabilidad de que, en una población, los dos alelos de un individuo sean idénticos por descendencia (IBD). Estimando la fracción de la población que presenta endogamia. P (A1A1)= p^2 + pqF Q (A2A2)=q^2 + pqF En el caso de que no existiera endogamia “F” sería nula. Los homocigóticos van aumentando en pqF, mientras que los heterocigóticos disminuyen en pqF, y se calcula como: H (A1A1) = 2pq - 2pqF.  Comisión 25 17/12/2024 Comisionista 1: Miguel Ángel Mateo Concepción. Corrector/a: Severiano Cortés Pacheco. Comisionista 2: Carmen Viera Sánchez. Genética Humana. Docente: Mariano Hernández Ferrero. P (A1A1): homocigóticos para alelos A1A1 Q (A2A2): homocigóticos para alelos A2A2 H(A1A2): heterocigosidad Se plantea un problema de enfermedades recesivas, donde se va a calcular la cantidad de homocigóticos recesivos en una población endogámica frente a los homocigotos recesivos en una población no endogámica: Q: frecuencia de individuos homocigóticos recesivos enfermos en la población F: coeficiente de endogamia En la tabla observamos la relación entre una población endogámica y una no endogámica. Podemos apreciar que la endogámica presenta más homocigotos que la no endogámica (para q=0,1 la frecuencia en la población endogámica es 1,5 veces superior, lo mismo ocurre con el resto de valores). Cuanto menor es “q”, mayor es la diferencia entre una población endogámica y no endogámica (↑ probabilidad de homocigosis en cruces endogámicos). Los judíos ashkenazíes se cruzan preferentemente entre sí, lo que conlleva consecuencias. Diferencia entre endogamia y homogamia:  Comisión 25 17/12/2024 Comisionista 1: Miguel Ángel Mateo Concepción. Corrector/a: Severiano Cortés Pacheco. Comisionista 2: Carmen Viera Sánchez. Genética Humana. Docente: Mariano Hernández Ferrero. En la endogamia se afecta a todo el genoma porque los individuos relacionados comparten alelos para todo el genoma. Genera depresión consanguínea. En las atracciones fenotípicas (homogamia) se harán más homocigotos con aquel fenotipo por el que los progenitores se emparejaron, pero no se afecta todo el genoma; sólo afectaría a aquellos genes similares. Pregunta de examen 2. Estratificación/ estructura poblacional Algunas poblaciones no cumplen con el principio de Harry-Weinberg, sino que dentro de la población existen grupos de individuos que se emparejan preferentemente entre ellos, creando lo que se conoce como subpoblaciones. Cuando la población está estructurada de manera que presenta subpoblaciones constituidas por miembros que se emparejan preferentemente entre ellos y no con el resto de la población, se producen desviaciones del equilibrio. Ejemplo: Suponemos que dentro de una población de Tenerife existe un grupo de individuos que se emparejan entre ellos. Nombramos a las frecuencias alélicas ps y qs con valores 0.95 y 0.05 respectivamente. Suponiendo que la subpoblación constituye un 10%, frente al 90% de individuos del resto de la población en los que la frecuencia del alelo p=1 y del alelo q=0. Cuando analizamos la población de la isla completa encontramos que la frecuencia del alelo q= 0.05 x =0.10, por tanto el alelo q presenta una frecuencia de 0.005, mientras que el alelo p tendría una frecuencia de 0.995. Calculamos la frecuencia genotípica de los individuos homocigóticos recesivos (q), de manera que Q esperada sería qt^2, en este caso (0.005)^2. Como resultado esperamos encontrar un conjunto de individuos homocigotos para el alelo q con una frecuencia de 2.5𝑥10^−5.  Comisión 25 17/12/2024 Comisionista 1: Miguel Ángel Mateo Concepción. Corrector/a: Severiano Cortés Pacheco. Comisionista 2: Carmen Viera Sánchez. Genética Humana. Docente: Mariano Hernández Ferrero. Pero, si la subpoblación solo se cruzase entre ella, tendríamos que recalcular la frecuencia de genotipos que vamos a observar. Por lo tanto, deberíamos calcular la frecuencia del alelo qs= (0.005)^2 y la misma frecuencia diluida en la población (10 %), es decir, 2.5 x 10^-4. Esto implica que en la clase homocigótica observaremos un exceso de individuos diez veces mayor, lo que resulta en una mayor frecuencia de clases homocigotas y, como consecuencia, un déficit de heterocigotos debido a la existencia de una estructura poblacional. Por ello, es necesario investigar la causa de esta situación para comprender lo que ocurre antes de analizar los datos, ya que podría suceder que la mayoría de los individuos enfermos pertenezcan a una subpoblación específica y no al resto. EXAMEN: se puede preguntar el cálculo del coeficiente de Harry-Weinberg y el determinar si existe un exceso o defecto de homocigóticos Este déficit de heterocigotos solo se manifestará en los loci con frecuencias alélicas diferentes, ya que, de lo contrario, si las frecuencias alélicas fueran iguales, no se detectaría la estructura poblacional. Dicha estructura puede alterar las proporciones de homocigotos y heterocigotos, demostrando que, debido a esta misma estructura, no se cumple el equilibrio de Hardy-Weinberg. 3. MUTACIÓN Uno de los principios del equilibrio de Hardy-Weinberg es la ausencia de mutación, pues si hay una se altera la frecuencia de los alelos en la población. El efecto de la mutación numéricamente es el siguiente: Tenemos una población de 50 mil individuos Frecuencia del alelo 1: f(A1) = 0,90 Frecuencia del alelo 2: f(A2) = 0,10. −7 −8 Ahora se debe tener en cuenta la tasa de mutación (μ = 1x 10 /10 ) que provoca que los alelos A1 pasen a ser A2. Su valor es tan bajo porque no solo tiene en cuenta lo que se genera por mutación sino la reparación del ADN que corrige esos errores. Para este problema se usa una tasa de mutación mucho mayor. −5 Tasa de mutación: μ = 1x 10 , lo que quiere decir que 1 de cada 100.000 alelos (el total de alelos de nuestra muestra) cambia. En consecuencia las frecuencias cambian: f(A1) = 0,89999; f(A2) = 0,10001 Observamos que la alteración que genera la mutación en la frecuencia es muy lenta, prácticamente la podemos despreciar aunque genere cambios en las frecuencias alélicas. En enfermedades autosómicas recesivas el efecto de la mutación es mínimo en la población en comparación a los homocigotos recesivos como resultado del cruce entre heterocigotos portadores de la enfermedad.  Comisión 25 17/12/2024 Comisionista 1: Miguel Ángel Mateo Concepción. Corrector/a: Severiano Cortés Pacheco. Comisionista 2: Carmen Viera Sánchez. Genética Humana. Docente: Mariano Hernández Ferrero. 4. SELECCIÓN Y EFICACIA BIOLÓGICA Otro de los principios es que no hay selección. Primero es necesario comprender el concepto de eficacia biológica/ valor adaptativo (W), que se define como la capacidad de un genotipo para transmitir sus genes a la descendencia (“dejar descendencia”) y cuyo valor se encuentra entre 0 (NO trasmite) y 1 (muchos descendientes). *Anotación: el equilibrio de Hardy-Weinberg se puede ver alterado por matrimonios que dejan más descendencia que otros cuando aportan alelos con mayor eficacia biológica. Aquellas personas que no dejan descendencia tienen una eficacia biológica igual a 0, solo se tendrá en cuenta aquellos individuos que dejen descendencia porque son los que están transmitiendo sus genes a la siguiente generación. La pérdida de la eficacia biológica se mide a través del coeficiente de selección (s): s = 1- w; siendo w la eficacia biológica del genotipo. Cuanto mayor sea la diferencia, mayor será el coeficiente de selección. La fórmula también se puede emplear de la siguiente forma: w = 1- s; para así poder calcular la eficacia biológica. Cuando hay un alelo letal tenemos que s = 1 y, por lo tanto, w = 0, ya que el individuo no dejará descendencia. 4.1. SELECCIÓN EN ENFERMEDADES RECESIVAS Desde el punto de vista médico, este concepto es relevante para las enfermedades recesivas, en homocigosis en algunos casos impiden que pasen individuos a la descendencia: En base a la columna de frecuencia alélica, calculamos la probabilidad de obtener un individuo homocigótico para esa enfermedad recesiva, así como la probabilidad de obtener un individuo heterocigoto/portador. Al obtener ambos datos podemos calcular la proporción de individuos portadores frente a enfermos (ej. 0,42/0,09 = 5), es decir, que por cada individuo con ceguera congénita hay 5 portadores del alelo que no la manifiestan (“enmascarados en la población”). Cuando la frecuencia de la enfermedad disminuye aumenta el número de portadores por cada enfermo. A principios del siglo XX en Estados Unidos se tomaron medidas eugenésicas que impedían a individuos con ciertas enfermedades tener descendencia, a día de hoy se sabe que esta medida es inútil ya que la mayor parte de los alelos que determinan la enfermedad están en individuos heterocigotos, de forma que no se puede eliminar el alelo de la sociedad.  Comisión 25 17/12/2024 Comisionista 1: Miguel Ángel Mateo Concepción. Corrector/a: Severiano Cortés Pacheco. Comisionista 2: Carmen Viera Sánchez. Genética Humana. Docente: Mariano Hernández Ferrero. 4.2. SELECCIÓN EN ENFERMEDADES DOMINANTES 4.2.1. LETALES Cuando un alelo dominante es letal, si tiene penetrancia completa, el individuo heterocigótico estará expuesto a selección y será eliminado. Por lo que TODOS los alelos dominantes letales presentes en la población aparecen por mutaciones de novo, no heredadas por cruces. Es el caso de las siguientes enfermedades: atelosteogenesis, síndrome de Cornelia de Lange, osteogénesis imperfecta tipo II, displasia tanatofórica. Obviamente en individuos homocigóticos la selección también los eliminará. 4.2.2. NO LETALES Cuando los alelos no son letales, presentan menor fitness que los alelos normales, es decir, el individuo heterocigótico tendrá menor valor adaptativo que los homocigotos normales. En esta situación la frecuencia en la población presentará un equilibrio entre los que se eliminan por selección y los que aparecen por mutación. Si disminuye la selección la frecuencia aumenta. Pongamos un supuesto en el que la medicina sana a un individuo en esta situación restableciendo su eficacia biológica, manteniendo en la población individuos que la selección hubiera eliminado. Al disminuir la selección se aumenta la presencia del alelo que determina la enfermedad y disminuye la eficacia biológica. *En la presentación se incluye esta fórmula (el profesor no la explico): 5. DERIVA GENÉTICA Una de las premisas del equilibrio de Hardy-Weinberg es que el tamaño de la población es infinito. Cuando el tamaño de la población es limitado, al seleccionar alelos al azar dentro de esta para conformar una nueva población puede ocurrir que por error de muestreo haya más cantidad de un alelo que de otro. Si esto ya ocurría en la población original, aumenta la probabilidad de tener un alelo que otro. Tamaño poblacional pequeño = errores de muestreo de una generación a otra. A esos cambios en la frecuencias alélicas de manera aleatoria por error de muestreo debido a la reducción en el número de individuos de una población se le conoce como deriva genética. → Simulador del efecto de la deriva: http://www.radford.edu/~rsheehy/Gen_flash/popgen/. EJEMPLO: Simulación de deriva en 5 poblaciones, partiendo de frecuencias alélicas A1= 0,5 y A2= 0,5 para N=100.  Comisión 25 17/12/2024 Comisionista 1: Miguel Ángel Mateo Concepción. Corrector/a: Severiano Cortés Pacheco. Comisionista 2: Carmen Viera Sánchez. Genética Humana. Docente: Mariano Hernández Ferrero. EXPLICACIÓN DE LA GRÁFICA: - Al principio todos los individuos de la población (A1A1, A2A2 o A1A2) tienen el mismo fitness/ eficacia biológica (w). No habrá mutaciones (será 0). - En la gráfica se representa lo que cambia el alelo A1 en cada una de las 5 poblaciones, empleando los datos de número de individuos y frecuencia antes nombrados. - La población Pop 1 en apenas 100 generaciones ha fijado sus alelos, ha perdido uno de ellos: f (A1)= 1. - Las poblaciones Pop 2, 3 y 4 también pierden el alelo A2, por lo que de nuevo f (A1)= 1 y f (A2)= 0. - En la población Pop 5 (marrón) fija el alelo A2 (f (A2)=1) y pierde el A1. *Anotación: al entrar en la página debajo de la gráfica de A1, encontramos la que representa el alelo A2 (imagen especular), la interpretación de esta se hace del modo ya explicado. Al disminuir el tamaño poblacional, la alteración de las frecuencias alélicas y la fijación de los alelos ocurre mucho antes. Entonces, los cambios en las frecuencias alélicas son inversamente proporcionales al tamaño de las poblaciones. La deriva genética es la principal causante de la diferenciación genética entre las poblaciones humanas. Ej. que un alelo sea más frecuente en la población de El Hierro que en la de Tenerife. 5.1. FORMAS ESPECIALES DE DERIVA Se conoce como efecto fundador, se da cuando un número muy reducido de una población, al punto de que puede no ser representativo de las frecuencias alélicas de la población (frecuencias alélicas muy diferentes), generando una nueva población. Esto se observa en los Amish que provienen de unos 100 individuos holandeses que migraron y se establecieron en Filadelfia. Los individuos originales por error de muestreo llevaban alelos que no representaban la frecuencia alélica de la población holandesa, lo que provocó que a día de hoy los Amish presente una frecuencia del Síndrome de Ellis-Van Creveld sea mucho más alta, es decir, hay una alta frecuencia en los alelos que la determinan. Lo mismo ocurre con los británicos en Tristan da Cunha que presentan una frecuencia en la retinitis pigmentosa 10 veces superior que en la población normal. Así como la Corea de Huntington en Maracaibo, que la presentan 1 de cada 10 (otras poblaciones 30-70 por millón); o la alta frecuencia del grupo sanguíneo “0” en indios de América Central y del Sur (70-90%). 1. La ley de Hardy-Weinberg se rige por una serie de premisas. Indique cuál(es) son ciertas:  Comisión 25 17/12/2024 Comisionista 1: Miguel Ángel Mateo Concepción. Corrector/a: Severiano Cortés Pacheco. Comisionista 2: Carmen Viera Sánchez. Genética Humana. Docente: Mariano Hernández Ferrero. a) Es una población lo suficientemente grande en la que hay mutación, migración selección y hay emparejamiento al azar. b) Es una población lo suficientemente grande en la que hay mutación, migración selección y no hay emparejamiento al azar. c) Es una población lo suficientemente grande en la que no hay mutación, migración, selección y hay emparejamiento al azar. d) Es una población lo suficientemente grande en la que no hay mutación, migración selección y no hay emparejamiento al azar. e) Es una población en la que no hay mutación, migración selección y hay emparejamiento al azar independientemente de su tamaño. 2. ¿Qué factores alteran la ley de Hardy-Weinberg? Señale una o más de una a. La endogamia y la homgamia aumentan la homogocidad de todo el genoma. b. Los emparejamientos dirigidos negativos (heterogamia) aumentan la homocigosidad de la población. c. Los emparejamientos no al azar modifica la frecuencias genotípicas, pero no las alélicas de la población. d. En una población, podemos estimar las frecuencias genotípicas a partir de las alélicas, sí y solo si está se encuentran en equilibrio de Hardy-Weinberg. e. Ninguna de las afirmaciones son correctas. Respuestas: 1C, 2CD No se encontraron más preguntas referentes a este tema.