GENÉTICA POBLACIONALGENÉTICA POBLACIONAL

Dra. Dania GuerraDra. Dania Guerra

Con el estudio de los aspectos fundamentales Con el estudio de los aspectos fundamentales de la genética poblacional se adquirirán los de la genética poblacional se adquirirán los conocimientos necesarios para analizar como conocimientos necesarios para analizar como se distribuyen los genes de un locus se distribuyen los genes de un locus cualquiera en las poblaciones, cuales factores cualquiera en las poblaciones, cuales factores influyen en la modificación de estas influyen en la modificación de estas frecuencias, así como el modo de calcular la frecuencias, así como el modo de calcular la frecuencias con que aparecen en dichas frecuencias con que aparecen en dichas poblaciones.poblaciones.

OBJETIVOSOBJETIVOS

GENÉTICA POBLACIONALGENÉTICA POBLACIONAL

Es la rama de la genética que se ocupa del estudio de la distribución de los genes en las poblaciones, la frecuencia en que aparecen en ellas y como se modifican en las generaciones sucesivas

La unidad de estudio del genetista no es un individuo, sino la familia 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 que se presenten genotipos específicos en poblaciones diferentes

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 perteneceEl paciente es el reflejo de la población a la que pertenece

LEY DE HARDY Y WEINBERGLEY DE HARDY Y WEINBERG

La piedra angular de la genética poblacional 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 y Weinberg

EN UNA POBLACION GRANDE CON MATRIMONIOS AL EN UNA POBLACION GRANDE CON MATRIMONIOS AL AZAR, LAS FRECUENCIAS GENICAS Y GENOTIPICAS AZAR, LAS FRECUENCIAS GENICAS Y GENOTIPICAS PERMANECEN CONSTANTES DE GENERACION EN PERMANECEN CONSTANTES DE GENERACION EN GENERACION, EN AUSENCIA DE FACTORES QUE LAS GENERACION, EN AUSENCIA DE FACTORES QUE LAS ALTEREN, TALES COMO MUTACION, SELECCIÓN Y ALTEREN, TALES COMO MUTACION, SELECCIÓN Y MIGRACION ENTRE OTROS Y LAS FRECUENCIAS MIGRACION ENTRE OTROS Y LAS FRECUENCIAS GENOTIPICAS ESTAN DETRMINADAS POR LAS GENOTIPICAS ESTAN DETRMINADAS POR LAS FRECUENCIAS GENICAS FRECUENCIAS GENICAS

El postulado de la ley de Hardy y Weinbergley de Hardy y Weinberg expresa:

Si tenemos en cuenta un par de alelos A y aun par de alelos A y a, los cuales aparecen en la población estudiada con una frecuencia A = p y a = qcon 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)desarrollo del binomio (p+q)22, donde el exponente 2 significa las posibles combinaciones de estos alelos tomadas de 2 en 2

GAMETOS MASCULINOSGAMETOS MASCULINOS A aA a (p) (q)(p) (q)

GAMETOS FEMENINOS A (p)GAMETOS FEMENINOS A (p)

a (q)a (q)

AA (pAA (p22) Aa (pq)) Aa (pq)

Aa (pq) aa (qAa (pq) aa (q22))

FRECUENCIA FENOTÍPICAFRECUENCIA FENOTÍPICAProporción o porcentaje de individuos que presenta un fenotipo Proporción o porcentaje de individuos que presenta un fenotipo particular en relación con el total de individuos estudiados de la particular en relación con el total de individuos estudiados de la poblaciónpoblación

FRECUENCIA GENOTÍPICAFRECUENCIA GENOTÍPICAProporción o porcentaje en que aparecen los distintos genotipos Proporción o porcentaje en que aparecen los distintos genotipos dentro de una población. Es decir, es la relación entre el numero dentro de una población. Es decir, es la relación entre el numero de individuos que presentan un determinado genotipo y el total de de individuos que presentan un determinado genotipo y el total de individuos que se analizaindividuos que se analiza

FRECUENCIA GÉNICAFRECUENCIA GÉNICAProporción o porcentaje en que aparece un alelo en un locus en Proporción o porcentaje en que aparece un alelo en un locus en relación con el total de genes de ese locus relación con el total de genes de ese locus

CALCULO DE LA FRECUENCIA FENOTIPICACALCULO DE LA FRECUENCIA FENOTIPICA

En una muestra de 50.000 individuos se determino por reacción antigeno/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 homocigotos(DD) y heterocigotos(Dd) para este carácter

CALCULO DE LA FRECUENCIA GENICA EN CARACTERES CALCULO DE LA FRECUENCIA GENICA EN CARACTERES CODOMINANTESCODOMINANTES

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 MN N

Genotipos MM MN NN

CALCULO DE LA FRECUENCIA GÉNICA EN CARACTERES CODOMINANTESCALCULO DE LA FRECUENCIA GÉNICA EN CARACTERES CODOMINANTES

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

Se estudio una muestra de 450 individuos que resultaron:

M 270 MN 115 N 65

pp = frecuencia del alelo que determina el carácter dominante

qq = frecuencia del alelo que determina el carácter recesivo

(p+q)(p+q)22= p= p2 2 + 2pq + q+ 2pq + q22

PP2 2 = Frecuencia del genotipo homocigoto dominante

2pq 2pq = Frecuencia del genotipo heterocigoto

qq2 2 = Frecuencia del genotipo homocigoto recesivo

CALCULO DE LAS FRECUENCIAS GENICAS Y GENOTIPICAS EN CALCULO DE LAS FRECUENCIAS GENICAS Y GENOTIPICAS EN LOS RASGOS CON DOMINANCIA COMPLETA LOS RASGOS CON DOMINANCIA COMPLETA

CALCULO DE LAS FRECUENCIAS GENICAS Y GENOTIPICAS EN LOS CALCULO DE LAS FRECUENCIAS GENICAS Y GENOTIPICAS EN LOS RASGOS CON DOMINANCIA COMPLETA RASGOS CON DOMINANCIA COMPLETA

q2 = proporción de individuos que presentan el fenotipo recesivo en estudio (Rh- 7500/50000= 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-WEINBERGFACTORES QUE AFECTAN EL EQUILIBRIO DE HARDY-WEINBERG

-La población se caracteriza por unión aleatoriaunión aleatoria, con poca o ninguna estratificación, uniones dirigidas o endogamia

-El locus que se esta considerando tiene una tasa de mutación tasa de mutación constanteconstante,, y los alelos mutantes que se pierden se reemplazan por nuevas mutaciones

-No hay selecciónNo 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 fluctuación no aleatoriano aleatoria de frecuencias como resultado de la trasmisión de cualquier genotipo solo por azar

-No ha existido cambio en la estructura poblacional por migraciónNo 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 FACTORES QUE PUEDEN ALTERAR EL EQUILIBRIO HARDY-WEINBERGHARDY-WEINBERG

UNIONES NO AL AZARUNIONES NO AL AZAR

Las uniones al azar, aleatorias o panmixis, se refieren a la selección de una pareja independiente de su genotipoLa unión no al azar puede puede conducir a un aumento en la frecuencia de los homocigotos afectados por dos mecanismos:

-Unión avenidaUnión avenida La unión avenida es la tendencia de los sujetos humanos a elegir parejas con las que comparten algunas características. Ejemplo: raza, creencias religiosas, enfermedad congénita

-ConsanguinidadConsanguinidadLa consanguinidad es la unión entre individuos emparentados que tiene al menos un ancestro común

La unión consanguínea o endogamiaendogamia 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

FACTORES QUE PUEDEN ALTERAR EL EQUILIBRIO FACTORES QUE PUEDEN ALTERAR EL EQUILIBRIO HARDY-WEINBERGHARDY-WEINBERG

UNIONES NO AL AZARUNIONES NO AL AZAR

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)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 HARDY-FACTORES QUE PUEDEN ALTERAR EL EQUILIBRIO HARDY-WEINBERGWEINBERG

TAMAÑO PEQUEÑO DE LA POBLACIONTAMAÑO 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. 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-WEINBERGFACTORES QUE PUEDEN ALTERAR EL EQUILIBRIO HARDY-WEINBERG

MUTACIÓNMUTACIÓN

Si un locus particular presenta una alta tasa de mutaciones, abra 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 MUTACIONTASA DE MUTACION EFECTOS DE LA SELECCIÓNEFECTOS DE LA SELECCIÓN

La ventaja selectivaventaja 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

FACTORES QUE PUEDEN ALTERAR EL EQUILIBRIO FACTORES QUE PUEDEN ALTERAR EL EQUILIBRIO HARDY-WEINBERGHARDY-WEINBERG

SELECCIONSELECCION

En las mutaciones deletéreas es posible que exista una selección negativaselección negativa disminuyendo la actitud reproductiva de los sujetos afectados provocando una disminución gradual de la frecuencia del gen mutanteLa 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 heterocigotoventaja selectiva del heterocigoto

FACTORES QUE PUEDEN ALTERAR EL EQUILIBRIO HARDY-WEINBERGFACTORES QUE PUEDEN ALTERAR EL EQUILIBRIO HARDY-WEINBERG

MIGRACIONMIGRACION

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 genéticoflujo 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) (efecto del fundador) en grupos con aislamiento social, religioso o geográfico (aislados (aislados genéticos)genéticos)

APLICACIONES DEL EQUILIBRIO DE HARDY- WEINBERGAPLICACIONES DEL EQUILIBRIO DE HARDY- WEINBERG

A. ESTIMACION DE LA FRECUENCIA DE PORTADORES

B. ESTIMACION DE LAS TASAS DE MUTACION

C. ESTIMACION DEL TAMAÑO DEL GEN

D. DETERMINACION DEL POTENCIAL MUTRAGENICO

E. CONSECUENCIAS DEL TRATAMIENTO DE LA ENFERMEDAD GENETICA