ALGEMENE EN MOLECULAIRE GENETICA
HOOFDSTUK 7 BASISPRINCIPES VAN DE POPULATIEGENETICA
- Erfelijke aandoeningen die zich binnen een populatie kunnen voordoen zonder
dat er enige voorgeschiedenis is binnen een bepaalde familie, welke conclusies
we hieruit kunnen trekken.
- Populatiegenetica houdt zich bezig met de toepassingen van de wetten van
Mendel op populatieniveau
- Onder een populatie verstaan we een groep van organismen die zich
voortplanten en afkomstig zijn van een geografisch beperkte regio, waarbij we
veronderstellen dat ze dezelfde etnische achtergrond hebben
- Populatiegenetica houdt zich bezig met de toepassingen van de wetten van
Mendel op populatieniveau
- Onder een populatie verstaan we een groep van organismen die zich
voortplanten en afkomstig zijn van een geografisch beperkte regio
- Genotypefrequentie: de frequentie waarbij een bepaald genotype voor een
gen voorkomt binnen een populatie
- Genfrequentie: slecht gekozen naam omdat elk gen in principe 2x voorkomt
bij een individu, correctere term is allelfrequentie als we bespreken over bepaald
allel van een bepaald gen.
7.1 Genfrequentie en genotype frequentie
- Binnen een populatie kunnen de gen (of beter allel) frequentie en
genotypefrequentie bepaald worden op basis van de verschillende
fenotypefrequenties
- Voor een codominant of partieel dominant kenmerk is dit eenvoudig.
Voorbeeld
- Een gen kan de kleur van de vacht van het rund bepalen waarbij het kenmerk N
partieel dominant is over:
NN: witte kleur
Nn: intemediaire kleur
nn: rode kleur
- Partieel dominant is dat we eigenlijk in staat zijn om een onderscheid te maken
tussen de genen die 1 dominant allel hebben en genen die 2 dominante allelen
hebben. Heterozygoten zijn te onderscheiden van 2 homozygote types.
- De waargenomen fenotypes zijn: 756 witte runderen, 3780 intermediaire, 4169
rode
- Doordat we te doen hebben met partieel dominant kunnen we heel makkelijk
van fenotype naar genotypefrequentie. Elk fenotype is namelijk te associeren
met een genotype. Normaal weet je bij zwarte koeien niet of ze Aa of AA zijn
omdat A dominant is. Bij partiele dominantie kan je verschil zien tussen Aa en AA
en kan je dus de aantallen tellen en omzetten naar genotypefrequenties.
- Dit resulteert in de volgende groeps genotypefrequenties:
NN: 765/8705 = 0.0869 of 9%
Nn: 3780/8705 = 0.4342 of 43%
nn: 4169/8705 = 0.4789 of 48%
- Dit laat toe om de allelfrequenties binnen een populatie te berekenen
- Dit kan via de exacte aantallen voor de verschillende fenotypes
- Gen N: (2 x 756) + 3780 = 5292 op een totaal van 2 x 8705=17410
Allelfrequentie van N: p = 5292/17410 = 0.304
Je hebt 2 N dus doet 2x 756 + 3780 heterozygoten.
- Gen n: 3780 + (2x 4169) = 12118 op een totaal van 17410
, Allelfrequentie n: q = 12118/17410 = 0.696
- We noemen de allelfrequenties p en q
- Eenzelfde resultaat wordt bereikt vanuit de relatieve genotypefrequenties
N: p = 0.0869 + (0.4343/2) = 0.304
n: q = (0.4342/2) + 0.4789 = 0.696
- Uiteraard stelt men vast dat de som van beide genfrequenties telkens 1 moet
zijn
-p+q=1
7.2 Wet van Hardy Weinberg
- Godfrey Hardy en Wilhelm Weinberg hebben rond 1908 de relatie tussen
allelfrequenties en genotypefrequenties vastgelegd in de naar hen genoemde
wet. Deze wet omvat 2 vaststellingen:
1. Indien p en q de genfrequenties zijn, kunnen de genotypefrequenties
hiervan afgeleid worden: p2 + 2pq + q2 = 1
2. Genfrequenties en genotype frequenties blijven in een populatie constant
over de generaties heen
Stelling 1
- De homozygoten hebben een frequentie van respectievelijk p 2 en q2, en de
heterozygoten van 2pq
- Dit impliceert dat op basis van de genfrequenties de genotypefrequenties
kunnen berekend worden
Voorbeeld
- Stel allel A heeft genfrequentie van p= 0.7 en allel a van q= 0.3
- Bij kruising van 2 heterozygoten zal er 0.7 2 = 0.49 kans zijn op een homozygoot
AA in de F1 generatie en 0.32=0.09 kans op een homozygoot aa
- Zoals blijkt uit het Punnettvierkant is de kans op een heterozygoot 0.7 x 0.3 en
hebben we daarop een dubbele kans, wat de totale kans op 0.42 brengt (2pq)
A (p) 0.7 a (q) 0.3
A (p) AA Aa
0.7
p2 Pq
0,7 x 0,7 = 0.49 0.7 x 0.3 = 0.21
a (q) Aa Aa
0.3
pq q2
0.7 x 0.3 = 0.21 0.3 x 0.3 = 0.09
- Verschillende spectra afhankelijk van groottes van p en q
- Je ziet kans op bepaalde genotypes flucturen afhankelijk van wat de initiele p en
q zijn
- Als p = 0 (a) en q=1 (A) komt alleen q voor. Genotype zal 100% AA.
- Als we gaan fluctueren, q neemt af dus p neemt toe, zal frequentie van AA
dalen want we hebben ook de mogelijkheid om a’s te introduceren. Frequentie
van aa zal
- Als p = 1 (a) en q=0 (A) komt alleen p voor. Genotype zal 100% aa zijn
- Als de lijn van de kans op AA en de lijn van de kans op aa elkaar kruisen is de
kans op Aa maximaal. Beide allelen komen even frequent voor dus je hebt
meeste kans op heterozygoot individu
- Je hebt 0.5 x 0.5 x 2 (want 2pq) = 50%, dit klopt ook want 50% van de
individuen zal heterozygoot zijn
- In de tabel zie je alle frequenties berekend voor elke combinaties. Ook vinden
we hoe nageslacht eruit ziet. Tabel goed bekijken.
,- Als we kijken naar frequentie in nageslacht kunnen we ze optellen. Algebra, dan
kom je op p2, q2 en 2pq. Als je theoretisch uitwerkt wat er gebeurd naar volgende
generatie toe zijn de verhoudingen dus bewaard gebleven.
- Geen verschuivingen in genotypefrequenties en allelfrequenties
Stelling 2
- De verhouding tussen p en q blijft identiek over de verschillende generaties
Voorbeeld
- Voortgaande op vorig voorbeeld hebben we AA=0.49, Aa=0.42 en aa=0.09
- Dit levert een genfrequentie op van 0.49 + (0.42 /2) = 0.7 voor A, (0.42/2)
+0.09 = 0.03 voor a
7.3 Voorwaarden voor de wet van Hardy Weinberg
1. Grote populatie
2. Kruisingen gebeuren at random (panmixis)
3. Allelfrequenties blijven constant over verschillende generaties. Dit kan pas
als…
Er geen hoge mutatiesnelheid is
Individuen met de verschillende genotypes een gelijke kans hebben om
zich voort te planten en genen door te geven. Er mag dus geen negatieve
selectie zijn tegen een bepaald genotype
Er geen grote immigratie vanuit een populatie met afwijkende
allelenfrequenties is
7.4 Oorzaken van verstoring van wet van Hardy Weinberg
Stappen van ouderpopulaties naar nakomelingen
1. Initiele genotype frequenties ouderpopulaties
2. Allelfrequenties ouderpopulatie
3. Parings frequenties
4. Genotype frequenties bij geboorte
5. Genotype frequenties nakomelingen
- Bij elke stap kan er iets fout gaan
- Van 1 naar 2 kan er iets fout gaan bij gameet selectie, bij 3 naar 4 iets in de
zygoot selectie en van 4 naar 5 iets in de overlevingsselectie.
- Tijdens meiose gaan allelen ontstaan voor bepaalde variant. Dit hoort gewoon
willekeurig te gaan, evenveel kans op doorgeven van ene allel/andere allel. Maar
het kan zijn dat een allel een bepaalde voorkeur heeft of dat er negatieve
selectie is op een allel. Er wordt meer van ene allel doorgegeven dan van andere
allel --> verschuiving in allelfrequentie/genotypefrequentie
- Het kan zijn dat tijdens de zwangerschap of tijdens selectie van zygote iets mis
gaat, dat bepaalde combinatie niet levensvatbaar is of verminderde kans op
levensvatbaarheid, dus tijdens zwangerschap bepaalde verschuiving -->
verschuiving in allelfrequentie/genotypefrequentie
- In volwassen stadium kan het zijn dat bepaalde allelencombinaties verminderde
overlevingskans hebben
- Bij malaria had omgevingsfactor bepaalde invloed had op het genotype van
individuen doordat individuen met de lethale afwijking van sikkelcelanemie toch
beschermd waren tegen malaria als er in omgeving risico was voor malaria. Er
treedt selectie op. --> verschuiving in allelfrequentie/genotypefrequentie
- Van 2 naar 3 kan non-random paring gebeuren. Assortive mating, waarbij we
bepaalde combinaties van individuen frequenter zien dan we verwachten. Je hebt
dan niet-willekeurige paring. Komt bijvoorbeeld voor bij bepaalde ziektebeelden,
, denk aan doven en blinden. Er is een verhoogde kans dat 2 doven een koppel
vormen, gaan samen naar dovenschool en dus hogere kans dat ze een koppel
vormen. ---> afwijkingen door verschuivingen in
allelfrequentie/genotypefrequentie.
- Van 1 naar 2: migratie en mutatie, drift met een pijl.
- Migratie kan leiden tot een soort genetische drift
1. Natuurlijke selectie
- Dergelijke selectie kan op meerdere niveaus plaatsgrijpen, namelijk ter hoogte
van gameten, zygoten of zelfs kort na de geboorte
- Vaak betreft het een negatieve selectie die de genfrequentie van een bepaald
allel kan doen dalen.
- In bepaalde omstandigheden is ook een positieve selectie voor heterozygoten
mogelijk (malaria en sikkelcelanemie)
- Meiotic drive houdt in dat een bepaald allel preferentieel wordt doorgegeven
tijdens de meiose waardoor het Hardy-Weinberg evenwicht wordt verstoord. Hier
ligt een mogelijke verklaring voor de hoge prevalentie van mucoviscidose.
2. Niet willekeurige paring
- Er is om uiteenlopende redenen een voorkeur voor paarvorming (assortive
mating) die uiteindelijk de genotypeverhouding in de volgende generatie kan
beinvloeden
- Voorbeelden: personen met klein gestalte, personen met doofheid of blindheid
- Dit kan resulteren in een verhoogde kans op homozygoten die we statistisch
zeer zelden in de populatie zouden verwachten
- Een vorm van niet-willekeurige paring is ook consanguiniteit waarbij
verwantschap tussen partners een verhoogde kans op homozygoten geeft
3. Founder effect
- In kleine, geisoleerde subpopulaties kan een genetische afwijking na generaties
een verhoogde frequentie krijgen in de subpopulatie (founder effect resulterend
in genetische drift)
- Genetische drift: combineren met selectie, mutatie treed op die eigenlijk
positief is, op populatieniveau heeft deze mutatie meer kans om zich te
ontwikkelen en zal uiteindelijk ook meer voorkomen na aantal generaties.
- Voorbeelden zijn de ziekte van Buchem, bepaalde ziektebeelden bij Ashkenazi
joden, finse populaties
4. Mutatie
- Door nieuwe mutaties kan de genfrequentie beinvloed worden
- Afhankelijk van hoe een populatie zich gedraagt kunnen we een heel ander
patroon zien
- Migratie; individuen verhuizen
- Als je populatie hebt met veel migratie zal de recessieve aandoening zich
verspreiden. Als je populatie hebt met weinig migratie zal de recessieve
aandoening op 1 plek blijven. Binnen een kleine regio relatief hoge frequentie in
vergelijking met andere regio’s
- We vertrekken vanuit bepaalde allelfrequenties, als je relatief veel mutaties
krijgen krijg je verstoring want je gaat meer individuen zien met zeldzame variant
dan we eigenlijk verwachten vanuit genotypefrequenties
- Over het algemeen ligt de mutatiefrequentie van genen zeer laag en zal dit
geen drastisch effect hebben
5. Migratie
Les avantages d'acheter des résumés chez Stuvia:
Qualité garantie par les avis des clients
Les clients de Stuvia ont évalués plus de 700 000 résumés. C'est comme ça que vous savez que vous achetez les meilleurs documents.
L’achat facile et rapide
Vous pouvez payer rapidement avec iDeal, carte de crédit ou Stuvia-crédit pour les résumés. Il n'y a pas d'adhésion nécessaire.
Focus sur l’essentiel
Vos camarades écrivent eux-mêmes les notes d’étude, c’est pourquoi les documents sont toujours fiables et à jour. Cela garantit que vous arrivez rapidement au coeur du matériel.
Foire aux questions
Qu'est-ce que j'obtiens en achetant ce document ?
Vous obtenez un PDF, disponible immédiatement après votre achat. Le document acheté est accessible à tout moment, n'importe où et indéfiniment via votre profil.
Garantie de remboursement : comment ça marche ?
Notre garantie de satisfaction garantit que vous trouverez toujours un document d'étude qui vous convient. Vous remplissez un formulaire et notre équipe du service client s'occupe du reste.
Auprès de qui est-ce que j'achète ce résumé ?
Stuvia est une place de marché. Alors, vous n'achetez donc pas ce document chez nous, mais auprès du vendeur rd19. Stuvia facilite les paiements au vendeur.
Est-ce que j'aurai un abonnement?
Non, vous n'achetez ce résumé que pour €3,99. Vous n'êtes lié à rien après votre achat.
