Presentación Tema 4 Psicobio

8/18/2019 Presentación Tema 4 Psicobio

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La evolución

María Penado Abilleira

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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?


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?


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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