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8/18/2019 Presentación Tema 4 Psicobio
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La evolución
María Penado Abilleira
marabilleira@pontevedra.uned.es
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Antecedentes históricos de la teoría de laevolución
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Grecia clásicaLa evolución se plantea como un problema susceptible de ser
explicado racionalmente y en términos enteramente naturales
Introducen la idea de cambio
Pitágoras, Heráclito, Anaxágoras, Heródoto, Aristóteles
Desde la Grecia clásica a los S. XVI y XVII
Concepto tipológico de especie: las actuales especies son, en
número y aspecto, fiel reflejo del diseño divino que se materializó
con la apariciones de las plantas, los animales y el hombre, entre el
tercer y sexto día de la creación.
Creacionismo: concepción estática,
sin cambio del mundo orgánico
Transformismo radical: las especies
surgen por generación espontánea
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Se propuso descubrir cual es el diseño seguido por Dios.
Clasificar y ordenar el mundo vivo jerárquicamente.
Evidencia que dentro de una misma especie existían variantes
que no se ceñían a ningún patrón o diseño.
El cambio existe por lo que el concepto tipológico de especie es
falso
Carl Von Linneo (1707 – 1778)S. XVIII
Aportaciones de la geología, anatomía comparada,
embriología, fisiología, paleontología
Lamarck (1744 – 1829)
Entre los restos fósiles encontramos especímenes parecidos a las especies actuales por lo
que la evolución y el cambio existe.
¿Cómo explica ese cambio? La función crea el órgano ( ley del uso y deldesuso ): los cambios en la estructura del
cuerpo se basan en el uso y el desuso
La herencia de los caracteres adquiridos: se transmiten a
los descendientes aquellos caracteres desarrollados por el
uso.
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Teoría de la evolución
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S. XIX Respuesta a la pregunta: ¿Cuál es el mecanismo de la evolución? ¿qué la
causa?
Si se sigue el principio creacionista en ella deberían
existir seres vivos propios y singulares ya que distan
del continente americano 965 km
Islas galápagos
Islas de origen volcánico más recientes que el
continente
En lugar de eso encontró especies estrechamente emparentadas con las continentales
aunque con variaciones morfológicas y conductuales respecto a aquellas
13 especies de pinzones que se
diferencian en la forma del pico
Pico gordo y robusto o fino y
delgado
Forma del caparazón dependiente
de la vegetación de la isla
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Explicación de Darwin: las especies de tortugas y pinzones no son
creaciones independientes sino que se diferencian de una
población reducida y colonizadora gracias a:
1. La existencia de variaciones intraespecíficas que les
permitieron enfrentarse a nuevas condiciones ambientales y
adaptarse a nuevos hábitats
2. El aislamiento geográfico propiciado por la propia naturaleza
del archipiélago
Diferencia con Lamarck: el organismo no cambia para adaptarse a las condiciones sino
que los cambios son previos a las condiciones.
Los cambios que resultan más adecuados permitirán a las especies una utilización más
eficiente de los recursos y aumentaran sus posibilidades de supervivencia y su
probabilidad de dejar más descendientes.
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Selección natural: las condiciones de un medio
ambiente favorecen o dificultan, es decir, seleccionan la
reproducción de los organismos vivos según sean sus
peculiaridades
(explicación de la evolución)
Mecanismos de la evolución de Darwin
Variabilidad: los individuos de la misma
especie son semejantes pero no iguales
(debido al azar y erróneamente al uso y eldesuso)
Herencia de esa variabilidad: esavariabilidad tiene que ser hereditaria
(en aquella época no sabía el método)
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El origen de las especies (1859)
2. El crecimiento de las poblaciones tiene como límite la cantidad de recursos disponibles
1. Las poblaciones de seres vivos crecerían exponencialmente si
todo los individuos que nacen pudiesen reproducirse
3. Existe una gran variabilidad en todas las poblaciones no
existiendo dos individuos iguales
4. Gran parte de esa variabilidad es hereditaria
5. La limitación de los recursos establece una lucha por la
existencia en la que los individuos que porten rasgos que
permitan afrontar mejor las condiciones adversas
tendrán más posibilidades de sobrevivir y reproducirse
6. Tras muchas generaciones el proceso de la
selección natural irá produciendo un
cambio gradual de las poblaciones que
conducirá a la aparición de una nueva
especie
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S.XX Teoría sintética de la evolución
Descubrimiento de las leyes de Mendel que permiten
explicar la cuestión pendiente de Darwin
(selección natural)
El mecanismo por el que actúa la selección natural son cambios producidos por mutación
en el material hereditario
Evolución son cambios en la frecuencia alélica
Teoría sintética de la evolución pretende explicar la teoría de la evolución de Darwin
aplicando los descubrimientos de la genética y las observaciones de la paleontología
Concepto biológico de especie: conjunto de poblaciones
naturales de organismos que forman una comunidad
reproductivamente aislada de otras comunidades deorganismos
Variedades distribuidas geográficamente que reflejan las
diferentes adaptaciones a los ambientes locales por los que
se distribuye
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La herencia a través de las poblaciones
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Evolución = cambio en las frecuencias
alélicas producidas por mutación del
material hereditario
Individuo = combinación única de los alelos existentes en una población
De la adecuación de los alelos al ambiente dependerá su éxito reproductivo
No se puede estudiar a un solo individuo sino que habrá que estudiar a una población
entera (genética de las poblaciones)
Población: grupo de individuos que se reproducen entre sí
y viven en el mismo espacio y tiempo
Acervo genético: conjunto de todos los alelos de la
totalidad de los genes de los individuos que componen esapoblación.
Genética de las poblaciones: estudiar las variaciones que se producen a lo largo del
tiempo en ese acervo génico y que las desencadena
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Frecuencias genotípicas
Frecuencia relativa que tiene cada uno de los genotipos posibles en la población
Población 500 individuos (N)
250 (homocigoto dominante) (d)
150 (heterocigoto) (h)
100 (homocigoto recesivo) (r)
d + h + r = N
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Frecuencia genotípica homocigoto recesivo (r)
D + H + R = 1
Frecuencia genotípica homocigoto dominante (d)
Frecuencia genotípica heterocigoto (h)
d/N = D
h/N = H
r/N = R
250 / 500 = 0,5
150/ 500 = 0,3
100/500 = 0,2
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Frecuencias génicas o frecuencia alélica
Representación del alelo con respecto al conjunto de variantes de un determinado locus
Homocigoto recesivo (r) A2A2 (100) A2A2 = 200 alelo A2
Homocigoto dominante (d) A1A1 (250) = 500 alelo A1
A1 A1
Heterocigoto (h) A1A2 (150) = 150 alelo A1 y 150 alelo A2
A1 A2
A2 A2
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Frecuencias génicas o frecuencia alélica
Frecuencia alelo A2 (q) = 150 + 2(100) / 2(250) + 2(150) + 2(100) = 0,35
p + q = 1
Frecuencia alelo A1 (p) = 2(250) + 150 / 2(250) + 2(150) + 2(100) = 0,65
2(250) + 150
2(250) + 2(150) + 2(100)
= 0,65
150 + 2(100)
2(250) + 2(150) + 2(100)
= 0,35
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Calculo de las frecuenicas alélicas a partir de las frecuencias genotípicas
Frecuencia del genotipo A1A1 = 0,50 (D)
Frecuencia del genotipo A1A2 = 0,30 (H)
Frecuencia del genotipo A2A2 = 0,20 (R)
Calculo de la frecuencia de A1 Calculo de la frecuencia de A2
2(0,5) + 0,3
2(0,5) + 2 (0,3) + 2(0,2)
p =
2(0,5) + 0,3
2 (0,5 + 0,3 + 0,2)
2(0,5) + 0,3
2(1)
0,5 + ½(0,3)
0,65
p =
p =
p =
p =
2(0,2) + 0,3
2(0,5) + 2(0,3) + 2(0,2)
q =
2(0,2) + 0,3
2 (0,5 + 0,3 + 0,2)
2(0,2) + 0,3
2(1)
0,2 + ½ (0,3)
0,35
q =
q =
q =
q =
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Fórmula general
Alelo A1 (dominante) Alelo A2 (recesivo)
p + q = 1p = D + ½ H q = R + ½ H
p =
2D + H
2D + 2H + 2R
2D + H
2(D + H + R)
D + H + R = 1
p =
2D + H
2p =
q =2R + H
2D + 2H + 2R
q = 2R + H
2 (D + H + R)
q =
H
2
2R +
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Ley del equilibro de Hardy - Weinberg
Las frecuencias génicas y genotípicas de una población se
mantienen constantes generación tras generación siempre y
cuando se cumplan las siguientes condiciones
1. El tamaño de la población es lo suficientemente grande como para evitar variación de
las frecuencias génicas debidas al muestreo
2. Todos los individuos de la población tienen la misma probabilidad de aparearse para
originar la siguiente generación (los apareamientos son al azar)
3. No se producen movimientos de inmigración ni de emigración
4. La fertilidad de los genotipos de la generación parental, así
como la viabilidad de los nuevos genotipos formados por la
siguiente generación, es la misma
5. No hay mutación de un estado alélico a otro, no aparecen nuevos alelos a partir de los
existentes.
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Gametos A1
p
A2
q
A1
p
A1A1
p2A1A2
pq
A2
q
A1A2
pq
A2A2
q2
La frecuencia genotípica de cada uno de estos cigotos será el resultado del
producto de las frecuencias de los respectivos alelos
p x p = p2 homocigotos para el alelo A1 (D)
(p x q) + (q x p) = 2pq en el caso de los heterocigotos (H)
q x q = q2 para los homocigotos del alelo A2 (R)
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Ley del equilibro de Hardy - Weinberg
p2 + 2pq + q2 = 1
Sólo si la población está en equilibrio podemos calcular las frecuencias genotípicas a partir
de las frecuencias alélicas
p x p = p2 = D
(p x q) + (q x p) = 2pq = H
q x q = q2 = R
D + H + R = 1
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d + h + r = N
D + H + R = 1
D = frecuencia genotipo dominante
H = frecuencia heterocigoto
R = frecuencia genotipo recesivo
p = D + ½ H (frecuencia alelo dominante)
q = R + ½ H (frecuencia alelo recesivo)
p + q = 1
Cálculo de las frecuencias génicas y alélicas
Población normal Población en equilibrio
p x p = p2 = D
(p x q) + (q x p) = 2pq = H
q x q = q2 = R
p2 + 2pq + q2 = 1
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Mecanismos de la evolución
1. La herencia
2. La variabilidad
3. La selección natural
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2. Variabilidad genética
Sin variabilidad no existiría evolución
Seleccionistas: la selección natural mantiene
la variabilidad por que su presencia confiere
alguna ventaja reproductiva a los individuos
que la portan.
Neutralistas (Motoo Kimura): gran parte
de la variabilidad no tiene carácter
ventajoso o perjudicial (es neutra)
A. Las mutaciones génicas
B. Variación en la cantidad de ADN
C. Recombinación génica
D. Migración y deriva genética
Explicación de esa variabilidad
Origen de la variabilidad
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A. Mutaciones génicas
Dependiendo de donde se produzca pasará a
la siguiente generación o no
(línea germinal / gametos)
Al contrario de lo que dice Lamarck las
mutaciones son fruto del azar
(preadaptativas)
Cambio en la secuencia del ADN cuando se
produce la replicación
Cambio lentos en la
frecuencia alélica
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B. Variación en la cantidad de ADN
Cambios estructurales de los cromosomas
(deleciones, duplicaciones, inversiones y
translocaciones)
C. Recombinación génica
Cambios en la cantidad del material
(haploidía, diploidía, poliploidía y
aneuploidía)
No produce variabilidad alélica ni modifica las frecuencias
genotípicas
sobrecruzamiento - ligamiento
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D. Migración y deriva genética
Migración desde un punto de vista genético consiste en un flujo de genes hacia
dentro o hacia fuera de esa población
La migración de individuos al azar no tendrá
efectos si las frecuencias alélicas de las dos
poblaciones son la misma.
Si las frecuencias alélicas de las dos poblaciones
son distintas si que variará la frecuencia génicade la población receptora y dependerá del
tamaño de la población receptora y la población
inmigrante
Deriva génica: cuando las frecuenciasgénicas cambian por razones aleatorias
Cuanto mayor sea la población menos
será el efecto de la deriva génica
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Efecto fundador: Cuando se establece
una población a través de muy pocos
individuos los cambios morfológicos seproducen con mayor rapidez que en las
poblaciones grandes
Efecto cuello de botella: cuando a
consecuencia de un cambio brusco de las
condiciones ambientales la población se
ve mermada y hace que se produzca una
alteración de las frecuencias génicas.Disminución grande de la variabilidad.
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3. La selección natural
La evolución es consecuencia de la selección natural que hace no
todos los alelos tengan la misma probabilidad de pasar a la
siguiente generación.
Eficacia biológica: número de descendientes
que aporta un organismo a la siguiente
generación
Eficacia biológica (W) = n / N
No todos los individuos contribuyen con el mismo número de descendientes a la siguiente
generación.
Lo que provoca un cambio paulatino en las frecuencias alélicas que provoca la aparición de
una nueva especie
Numero de descendientes medio de un grupo o individuo (n)
Numero del grupo que más descendientes tiene (N)
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Cambios en la eficacia biológica ponen de reflejo
la selección natural
Eje: enanismo endoplasmático
Descendientes promedio de una familia en la
que uno de los progenitores sufría la
enfermedad 0,25Descendientes promedio de familias con los
dos progenitores normales 1,27
Eficacia biológica (W) = 0,25 / 1,27 = 0,2
Efecto de la selección sobre la eficacia biológica
coeficiente de selección (s)
S cuando no existe selección = 1
W = 1 – s
S = 1 - w
S = 1 –
0,2 = 0,8
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Cuanto mayor sea la eficacia biológica
menor será el coeficiente de
selección
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Tipos de selección natural
Selección natural direccional: actúa
eliminando a los individuos de una población
que presentan unas características situadas
en uno de los extremos de su distribuciónfenotípica
Selección natural estabilizadora: actúa
contra los individuos de ambos extremos de
la distribución fenotípica favoreciendo el
mantenimiento de las características
intermedias
Selección natural disruptiva. Actúa a favor
de los individuos de los extremos de la
distribución fenotípica de una población y
en contra de los individuos con fenotipo
intermedio
Selección sexual. Cualquier desviación del
apareamiento aleatorio entre los individuos
de la población.
Seleccionar aquellas características que
confieren una ventaja con respecto al
apareamiento.
P li fi
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Polimorfismos
Cuando en una población un determinado locus presenta dos o más alelos, cada uno con
una frecuencia mayor que la que podría mantenerse sólo por mutación.
Permanentes: acción directa de la selección
natural (polimorfismos equilibrados)
Ejemplo: superioridad del heterocigoto y la
selección natural dependiente de la
frecuencia
Transitorios (aparece por mutación un alelo
que aumenta la eficacia biológica del
portador) será polimórfico hasta que se
implante
Superioridad del heterocigoto:cuando la selección natural actúa contra
ambos homocigotos, aumentando la
eficacia biológica de los heterocigotos.
Ejemplo: Anemia falciforme y malaria
Selección natural dependiente de lafrecuencia:
la frecuencia que tenga un determinado
fenotipo en una población puede incidir
sobre su eficacia biológica
atractivo rasgos exóticos
Color de los ojos de las moscas
Relación depredador - presa
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Especiación
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¿Cuándo una especie deja de ser lo que era y se transforma en otra?
Especiación (transformación de una especie en otra)
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La especiación supone
1. Divergencia genética
2. Aislamiento reproductor
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Formas de especiación
Anagénesis o evolución filética
Poblaciones que se transforman
paulatinamente y que ya no puedenconsiderarse pertenecientes a la misma
especie de la población original
Cladogénesis
En una población se produce
una divergencia genética que
origina varias ramas o clados
Diversificación o ramificación
Transformación de una línea evolutiva
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En la cladogénesis pueden coexistir
la especie original y la nueva.
Dos maneras distintas te lograrlo:
especiación alopátrica y
especiación simpátrica
Especie 1
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1. Especiación alopátrida o geográfica
Producida por la separación física
o aislamiento geográfico que hace
que las poblaciones estén
expuestas a distintos factores
Colonización de un territorio
Deriva de continentes
(Australia)
Si la separación no ha sido muy duradera en el tiempo puede coincidir las
especies y llevar a cabo cruces cuyos descendientes serán híbridos. Si los
híbridos presentan una eficacia biológica menor quiere decir que han
aparecido mecanismos de aislamiento postcigóticos.
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Reducción de la viabilidad del híbrido. Loshíbridos no tienen problemas pero la F2
resulta débil y con gran mortalidad
Mecanismos de aislamiento postcigóticos
Inviabilidad del cigoto híbrido. El cigoto
muere antes de nacer(cruce entre cabra y carnero)
Esterilidad del híbrido. Sus gónadas no sedesarrollan adecuadamente o la meiosis es
incapaz de producir gametos
(caballo y burra)
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Mecanismos de aislamiento reproductivo precigóticos
Lo anterior consume energía y recursos y estos impiden los cruces entre especies distintas
favoreciendo el cruce entre individuos genéticamente iguales
Aislamiento etológico. Conductas de cortejo tan específicas para la
especie que han improbables los cruces entre dos especies distintas
(canto pájaros)
Aislamiento estacional. Los periodos de maduración sexual o fertilidad de los organismos
relacionados no coinciden en el tiempo (flores)
Aislamiento mecánico. La característica de
los genitales de una u otra especie
impiden la cópula
Aislamiento ecológico. Dos especies muy
relacionadas que se crían en nichos distintos
(moscas de agua salada y agua dulce)
Aislamiento gamético. Gametos de distintas especies
no se atraen o resultan inviables en el tracto
reproductor femenino.
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2. Especiación simpátrica
Producidas sin separación física
La manera de conseguir cambio genético y al mismo tiempo aislamiento reproductivo sinque existan barreras geográficas es mediante cambios en la dotación cromosómica
Más común en plantas que en animales.
Eje: poliploidía de la planta de algodón.
Se produce una duplicación de los
cromosomas de las células que forman los
gametos (que pasan a ser diploides).
Se autofecundan las plantas de tal modo
que la nueva especie tiene el doble dedotación cromosómica (tetraploide)
impidiendo que se unan a la anterior
especie
El hecho de la evolución Tipos de evolución
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El hecho de la evolución. Tipos de evolución
Analogías: parecidos debidos a similitud
funcional pero no causados por una
herencia compartida o antepasado común.
Alas de mariposa
Homologías: semejanzas entre
organismos por la herencia compartida de
un pasado común. Extremidades
anteriores
Evolución convergente: cuando los cambios adaptativos solucionan de una forma similare independiente problemas semejantes.
Evolución paralela: un proceso de evolución
convergente que implica no solo
adaptaciones puntuales parecidas sino
adaptaciones globales a nichos parecidos.
Coevolución: consecuencia de las
presiones selectivas recíprocas
establecidas entre dos o más especies.
Relación depredador –
presa.
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EXÁMENES
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Una población está en
equilibrio cuando:
A) Todos los genotipos tienen la misma
frecuencia
B) Las frecuencias alélicas se ven
afectadas por la acción de la
selección natural
C) Las frecuencias alélicas son las
mismas que las genotípicas
D) Se pueden predecir las frecuencias
genotípicas si se conocen lasfrecuencias alélicas
Sólo si la población está en
equilibrio podemos calcular
las frecuencias genotípicas a
partir de las frecuencias
alélicas
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Las semejanzas que aparecen entre especies que
comparten un antepasado común:
A) Se denominan analogías
B) Son consecuencia de la evolución convergente
C) Son consecuencia de la evolución paralela
D) Se llaman homologías
Homologías: semejanzas entre
organismos por la herencia compartida de
un pasado común. Extremidades
anteriores
E bl ió l h ilib i é i
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En una población en la que hay equilibrio genético para
un gen con dos alelos (A1 dominante; A2 recesivo) la
frecuencia del alelo A1 es de 0,85 y la del alelo A2 es de
0,15 ¿cuál será la frecuencia del genotipo homocigotodominante?
A) 0,850
B) 0,255
C) 0,722
D) 0,425
Población en equilibrio = p2 + 2pq + q2 = 1
P2 = D
P = 0,85
(0,85 x 0,85) = 0,722
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Para un determinado locus con dos alelos, la frecuencia
del alelo dominante en una población en equilibrio es de
0,35 ¿Cuál es la frecuencia del genotipo heterocigoto?
A) 0,455
B) 0,2275
C) 0,1225
D) 0,4225
Población en equilibrio?
Población en equilibrio = p2 + 2pq + q2 = 1
Frecuencia del genotipo heterocigoto = H = 2pq
P + Q = 1
Frecuencia del alelo dominante = 0,35 (p)
Q = 1 – 0,35 = 0,65
H = 2pq = 2 (0,35) (0,65) = 0,455
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En una población existe un gen con dos alelos, uno dominante (A)
y otro recesivo (a). Si la frecuencia del genotipo homocigoto
dominante (AA) es 0,5, la del homocigoto recesivo (aa) es 0,3 y la
del heterocigoto 0,2 ¿Cuáles serán las frecuencias de cada uno delos alelos en esa población?
A) A = 0,6 y a = 0,4
B) A = 0,5 y a = 0,3
C) A = 0,7 y a = 0,3
D) A = 0,8 y a = 0,2
D = 0,5
R = 0,3
H = 0,2
P = D + ½ H
Q = R + ½ H
P = 0,5 + ½ (0,2) = 0,6
Q = 0,3 + ½ (0,2) = 0,4
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Si en una población de 10000 judios ashkenazi de norteamérica
hay 400 personas que padecen un trastorno autosómico recesivo
¿Cuál será la frecuencia del genotipo heterocigoto para el gen que
provoca este trastorno suponiendo que la población estuviera en
equilibrio?
A) 0,016
B) 0,32
C) 0,04D) 0,2
Población en equilibrio?
Población en equilibrio = p2 + 2pq + q2 = 1
Genotipo heterocigotos = 2pq
400 personas que padecen una
enfermedad autosomica recesiva (aa)
Población = 10.000
400 (r) = 400 / 10000 = 0,04 (R)
0,04 = q2 q = 0,2
P = 0,8
2 (0,8) (0,2) = 0,32
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La evolución
María Penado Abilleira
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