Ćwiczenia 4

Biologia

I MGR

GENETYKA POPULACJI

Ad. Ćwiczenia 1 Liczba możliwych genotypów w locus wieloallelicznym

Geny sprzężone z płcią

Prawo Hardy’ego-Weinberga

2

)1( mm

p+q=1 p2+2pq+q2=1

22

2 QP

QPp

22

2 QR

QRq

._2

2

osobnwszystkich

AaAA

N

NNp

._2

2

osobnwszystkich

Aaaa

N

NNq

Zadanie 1

Oblicz liczbę możliwych genotypów - wiedząc,

że w danym locus obserwujemy:

allele a1, a2

allele a1, a2, a3

Dla obu przykładów wypisz możliwe genotypy.

Liczba możliwych genotypów =

m – liczba alleli w locus

2

)1( mm

PRAWO HARDY’EGO-WEINBERGA

W populacji znajdującej się w stanie równowagi genetycznej

częstość występowania genotypów zależy wyłącznie od

częstości alleli i jest stała z pokolenia na pokolenie

p2 = frakcja homozygot AA

2pq = frakcja heterozygotyczna Aa

q2 = frakcja homozygot aa

PAA=p2 QAa=2pq Raa=q2

MUSZKA OWOCÓWKA

Drosophila melanogaster

https://pl.wikipedia.org/wiki/Wywil%C5%BCna_kar%C5%82owata#/media/File:Drosophila_melanogaster1.jpg

Zadanie 2 U muszek owocówek:

szara barwa tułowia warunkowana jest dominującym allelem A,

czarna barwa jest warunkowana allelem recesywnym a.

Do słoika wpuszczono 210 szarych homozygotycznych drozofili oraz 90 czarnych.

1) Oblicz częstość alleli wyznaczających barwę tułowia.

2) Czy populacja jest w równowadze genetycznej?

3) Oblicz oczekiwany rozkład genotypów i fenotypów w pokoleniu F1, przyjmując, że pokolenie F1będzie miało taką samą liczebność jak pokolenie F0.

1) 0,7; 0,3

2) Brak równowagi, bo frekwencja genotypów nie wynika

z frekwencji alleli, brak heterozygot!

3) Szare: 273; czarne: 27

Zadanie 3 Populacja (F0) składa się z następujących liczb osobników

o podanych genotypach : AA: 200, Aa: 200, aa: 100.

Sprawdź:

1) frekwencje alleli i genotypów w tej populacji,

2) frekwencje alleli i genotypów w następnym pokoleniu (F1),

jeśli kojarzenie w F0 miało charakter losowy,

3) przybliżoną liczebność osobników o podanych genotypach

w pokoleniu F1, przyjmując, że populacja będzie miała taką

samą liczebność jak w pokoleniu F0.

1) 0,6; 0,4

2) 0,6; 0,4; 0,36; 0,48; 0,16

3) 180; 240; 80

HETEROZYGOTYCZNOŚĆ

OBSERWOWANA I OCZEKIWANA

Heterozygotyczność oczekiwana (He) –

frekwencja heterozygot oszacowana dla frekwencji alleli

danego locus w populacji w warunkach równowagi

Hardy’ego-Weinberga.

Heterozygotyczność obserwowana (Ho) –

rzeczywista frekwencja heterozygot występujących

w populacji.

He=Ho :stan równowagi genetycznej

He=Ho : obecność procesów demograficznych, które zmieniają

(zaburzają) frekwencje i rozkład alleli

Zadanie 4 Oblicz heterozygotyczność oczekiwaną dla populacji,

w której q=0,3.

Czy populacja rzeczywista o frekwencji alleli opisanej w punkcie powyżej jest w równowadze HW jeżeli w próbie liczącej 500 osobników obserwujemy 250 heterozygot?

1) 0,42

2) Nie

GENY SPRZĘŻONE Z PŁCIĄ geny zlokalizowane w chromosomach płci

(np. geny odpowiedzialne za krzepliwość krwi,

geny odpowiedzialne za prawidłowe widzenie barw)

krzepliwość krwi

gen jest zlokalizowany w chromosomie X

H: allel dominujący,

h: allel recesywny (odpowiedzialny za hemofilię)

♀ XHXH (zdrowa); XHXh (zdrowa, nosicielka); XhXh (chora)

♂ XHY (zdrowy); XhY (chory)

PRAWO HARDY’EGO-WEINBERGA

DLA GENÓW SPRZĘŻONYCH Z PŁCIĄ

U samic częstość genotypów wyrażana jest klasycznym

wzorem na prawo H-W

p2+2pq+q2=1

♀ XHXH (zdrowa); XHXh (zdrowa, nosicielka); XhXh (chora)

U samców częstość genotypów równa jest częstości alleli

p+q=1

♂ XHY (zdrowy); XhY (chory)

Zadanie 5

U ludzi gen hemofilii (h) jest zlokalizowany

w chromosomie X i występuje z częstotliwością 0,03.

Załóżmy, że w jednym z miast mieszka 200 000 osób.

Rozkład płci w tym mieście wynosi 1:1.

Ile osób jest nosicielami genu hemofilii?

Ile osób choruje na tę chorobę.

Kobiety nosicielki: 5820

Kobiety chore: 90

Mężczyźni chorzy: 3000

http://m.demotywatory.pl/801420

Zadanie 6

Gen recesywny d powoduje daltonizm i występuje

z częstością q = 0,08. Jaka jest frekwencja genotypów

u kobiet i mężczyzn pod względem tej sprzężonej

z płcią cechy?

Kobiety:

zdrowe: 0,8464

nosicielki: 0,1472

chore: 0,0064

Mężczyźni:

zdrowi: 0,92

chorzy: 0,08

KOTKA SZYLKRETOWA

https://pl.wikipedia.org/wiki/Tricolor#/media/File:Calico_cat_-_Phoebe.jpg

Zadanie 7

Kolor sierści kotów jest uwarunkowany parą sprzężonych z płcią genów A i a.

Samice homozygoty AA są czarne, heterozygoty Aa szylkretowe, a homozygoty aa– rude.

Samce mogą być tylko rude lub czarne

Ile będzie kotów czarnych, rudych i szylkretowych w próbie liczącej 1000 osobników w populacji, w której p=q.

* Przyjmujemy równą liczbę samców i samic

AA – czarne, Aa – szylkretowe, aa – rude

Czarne: 375; rude: 375, szylkretowe: 250

Zadanie 8

Kolor sierści kotów jest uwarunkowany parą

sprzężonych z płcią genów A i a.

Samice homozygoty AA są czarne, heterozygoty Aa

szylkretowe, a homozygoty aa– rude.

Samce mogą być tylko rude lub czarne.

Szylkretowa kocica urodziła kocięta, wśród których

były rude kocice oraz dwa kocury – jeden rudy, drugi

czarny. Jakiego koloru był ojciec młodych.

1) Odp. rudy

Ad. Ćwiczenia 2

Podział populacji

Łączenie subpopulacji

222

2

2

1

2

q

qqRR razemosobno

222

2

2

1

2

p

ppPP razemosobno

Zadanie 9

W pierwszym stadzie są wyłącznie kozy rogate,

a w drugim jest 25% kóz bezrogich.

Rogatość dominuje nad bezrożnością.

Oblicz zróżnicowanie genetyczne w populacji kóz,

która składa się z dwóch dużych losowo kojarzących

się stad.

Oblicz o ile spadnie homozygotyczność po połączeniu

obu stad.

Łączna utrata homozygotyczności: 0,125

Ad. Ćwiczenia 3 Efektywna wielkość populacji -

liczebność idealnej, teoretycznej populacji, która traciłaby heterozygotyczność w tym samym tempie, w którym następuje utrata heterozygotyczności w rzeczywistej, badanej populacji.

1210

1...

11111

te NNNNTN

fm

fm

eNN

NNN

4

eNF

2

1

t

t FF )1(1

T

t e

e

tN

TN

1

1

2

24

k

eV

NN

k

Vk

kNN

k

Ae

1

1

Zadanie 10 Oblicz średnią efektywną wielkość populacji rzeczywistej,

która przeszła przez wąskie gardło w następujący sposób:

N0=340

N1=250

N2=40

N3=250

N4=350

Podczas obliczeń

skorzystaj ze wzoru

podanego obok:

Ne=128,87

Zadanie 11

Oblicz efektywne wielkości populacji oraz przyrosty

inbredu na pokolenie dla populacji podanych poniżej.

Porównaj i zinterpretuj otrzymane wyniki.

Populacja Samice Samce Proporcja

płci

I 25 25 1:1

II 48 2 24:1

I: 50; 1,00%

II: 7,68; 6,50%

Zadanie 12 W pewnym gatunku monogamicznym wariancja liczby

potomstwa wynosi Vk=12,4. Oblicz proporcję efektywnej

wielkości populacji do liczebności potomstwa.

2

4

k

e

VN

N

Odp.: 0,2(7)

N – wielkość populacji potomnej (l. potomków)

Vk – wariancja liczby potomków

k – średnia liczba potomków

MARMOZETA ZŁOTA

Leontopithecus rosalia

https://pl.wikipedia.org/wiki/Marmozeta_lwia#/media/File:Stavenn_Leontopithecus_rosalia_01.jpg

Zadanie 13

U gatunku marmozeta złota wariancja liczby

potomstwa wynosi Vk=6,5. Oblicz proporcję

efektywnej wielkości populacji do liczebności

potomstwa, przy średniej liczbie potomstwa k=1,06.

N A – l. dorosłych osobn. w pok. poprzednim

Vk – wariancja liczby potomków

k – średnia liczba potomków

k

Vk

k

N

N

kA

e

1

Odp.: 0,16