PRACTICA No. 4 “ALELOS MULTIPLES” OBJETIVO •
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Determinar los diferentes tipos de genotipos presentes en un población. Aplicar ley de Hardy-Weinberg.
INTRODUCCION ALELOS MULTIPLES
Muchos Muchos genes tienen más de dos alelos (si bien un individuo diploide diploide solo puede tener dos alelos alelos por cada gen). Los alelos múltiples se originan de diferentes mutaciones sobre un mismo gen. El sistema ABO para tipificar la sangre humana es un ejemplo de alelos múltiples. El tipo de sangre humana esta determinado por los alelos A, B y O. A y B son codominantes sobre el O. El único genotipo posible para una persona de tipo O es OO. Los de tipo A pueden pueden tener un genotipo genotipo AA o AO. El tipo B, genotipo BB o BO. El tipo AB tiene solo el genotipo (heterocigoto). Los alelos A y B del gen producen diferentes glicoproteínas (antígenos) en la superficie de cada célula. Los homocigotas para A producen el antígeno A, los de B solo los del B, los del AB ambos y los homocigotas para el O, ninguno. Se ha considerado hasta el momento que un par de alelos es el que controla una determinada característica característica fenotípica. Pero un determinado gen puede tener más de dos formas alélicas. Cuando se presenta esta situación se dice que tienen alelos múltiples o polialelos. En el caso de alelos múltiples, un individuo diploide tendrá como máximo dos de estos alelos, uno en cada uno de los cromosomas homólogos, aunque en la población se presenten más alelos para el mismo gen. Un ejemplo clásico de alelos múltiples en seres humanos, es la herencia de los grupos sanguíneos de la clasificación ABO. A diferencia del albinismo, donde solamente se encuentran dos alelos diferentes A y a (y por lo tanto no se trata de polialelos), en el caso de la clasificación ABO se han identificado tres alelos. Los alelos son IA IB I y se organizan en 6 clases de genotipos, los que codifican para 4 clases de fenotipos, que son los grupos sanguíneos O, A, B y AB.
Fenotipo
Genotipo
A
IAIA IAI
B
IBIB IBI
AB
IA IB
O
II
Existe una relación de dominancia entre los alelos IA I y también entre IB I. En cambio la relación es de codominancia entre los alelos IA IB Es importante considerar que esta clasificación de grupo sanguíneo se considera en c asos de transfusiones sanguíneas, puesto que los antígenos A y B son antígenos fuertes, capaces de desencadenar reacc iones antígenoantígeno-anticuerpo. Los individuos del grupo A tienen en su suero anticuerpos anti-B. Los individuos del grupo B tienen anticuerpos anti-A. Los individuos del grupo AB no poseen en su suero anticuerpos anti-A como tampoco anti-B y los individuos del grupo O poseen ambos anticuerpos en su suero. Por lo tanto, el grupo sanguíneo O es dador universal, es decir, le puede dar sangre a individuos de cualquier grupo sanguíneo, pero recibe sangre sólo de su propio grupo. En cambio, el grupo AB es receptor universal, porque al no poseer anticuerpos anti - A y anti - B puede recibir sangre de cualquier grupo sanguíneo. Muchos genes tienen más de dos alelos (si bien un individuo diploide solo puede tener dos alelos por cada gen). 1
Los alelos múltiples se originan de diferentes mutaciones sobre un mismo gen. El sistema ABO para tipificar la sangre humana es un ejemplo de alelos múltiples. El tipo de sangre humana esta determinado por los alelos A, B y O. A y B son codominantes sobre el O. El único genotipo posible para una persona de tipo O es OO. Los de tipo A pueden tener un genotipo AA o AO. El tipo B, genotipo BB o BO. El tipo AB tiene solo el genotipo (heterocigoto). Los alelos A y B del gen producen diferentes glicoproteínas ( antígenos) en la superficie de cada célula. Los homocigotas para A producen el antígeno A, los de B solo los del B, los del AB ambos y los homocigotas para el O, ninguno.
Se definen así a los genes que tiene más de dos alelos en toda la población. Es decir en vez del típco caso de dos alelos para una característica existen mas de dos. Sin embargo cada indiviudo puede portar solo dos alelos ya que posee solo dos cromosomas homólogos. Similares ejemplos en grupos sanguíneos se dan en casi todos los animales. Además del alelo I A y el I B descriptos anteriormente, existe un alelo más en la población, el “i”, el que cuando se presenta en estado homocigota produce como fenotipo el grupo sanguíneo O. Cabe aclarar que en organismos diploides, un individuo sólo puede llevar dos alelos, nunca más ya que posee sólo 2 cromosomas homólogos (cada homólogo lleva un alelo). Si tenemos en cuenta todas las combinaciones posibles que pueden portar los individuos de la población, vemos que se pueden dar seis genotipos distintos, algunos de los cuales presentan igual fenotipo ya que el alelo I A y el IB son codominantes, pero el I A tanto como el I B son dominantes completos sobre el alelo recesivo i: IA IA…………………………….. Grupo A IA i……………………. i……………………. Grupo A I B IB………………….. ………………….. Grupo B I B i……………………. Grupo B I A IB…………………. Grupo AB i i……………………. Grupo O El alelo i no produce ningún tipo de antígenos de superficie en los glóbulos rojos, por esto es dador universal ya que si se administra sangre de grupo O a una persona de cualquier grupo, no produce reacción contra los eritrocitos del dador ya que no los reconoce como extraños, en cambio si tuvieran antígenos serían atacados por el sistema inmune del receptor al ser reconocidos como extraños. Como habíamos mencionado anteriormente los alelos de un gen deben haberse originado por mutaciones un alelo original o salvaje, en el caso de los alelos múltiples evidentemente a lo largo de la evolución se han originado una gran cantidad de mutaciones que han originado un gran número de alelos y que se han conservado debido a la ventaja adaptativa que le brindan a la especie. 2
Para poder calcular el número de genotipos distintos que pueden existir en la población cuando hay más de dos alelos para una característica en particular, se usa la siguiente fórmula: n ( n + 1 )/2 = N° de genotipos, donde “n” es el número de alelos en la población. Para este caso: 3 ´ 4/2 = 6 genotipos distintos. En ocasiones existen alelos múltiples en la población para algunas características que a su vez entre ellos tienen un orden de dominancia entre ellos. En estos casos se habla de serie alélica. Un ejemplo es la serie alélica para el color del pelaje en los gatos, dónde el alelo “C” es dominante sobre el “C s“, el que a su vez domina sobre el “Cb” , éste sobre “c a” y éste a su vez sobre “c”. El alelo C codifica para distribución de color uniforme, el C s codifica la distribución de color siamés, el C b color burmese, el c a color semialbino y el c albino. A su vez entre el siamés y el burmese existe dominancia incompleta o codominancia el que produce un fenotipo que ha sido seleccionado como raza llamada “tonquinés”. Quiere decir que existen varios genotipos distintos dependiendo del orden de dominancia: C _Distribución de Color uniforme (CC, C Cs, C Cb, C ca y C c) Cs _Distribución de color siamés (Cs Cs, Cs ca y Cs c) Cb _Distribución de color burmese (Cb Cb, Cb ca y Cb c) ca _Semialbino (ca ca y ca c). c cAlbino (cc). CsCb Tonquinés (Codominantes). Como vemos existen 15 genotipos distintos y 6 fenotipos distintos. Existen otros ejemplos de series alélicas en el color del pelaje de los conejos, etc. El mismo tipo de variabilidad de este tipo de alelos de antígenos de histocompatibilidad se da en casi todos los animales domésticos al igual que en los humano
Equilibrio Hardy-Weinberg para alelos múltiples Extensión de lo estudiado para un gen autosómico con 2 alelos.
Si se cumplen las suposiciones del equilibrio H-W (Panmixia, no hay mutación, ni migración, selección o deriva genética), las frecuencias génicas y genotípicas se mantienen generación tras generación. Si las condiciones dejan de cumplirse en una generación, el equilibrio se recupera en la generación siguiente. Algunas propiedades del equilibrio H-W para alelos múltiples: Máxima frecuencia de heterozigotos: Se logra cuando todos los genes tienen la misma frecuencia. Si hay k alelos (p1, p2, p3, ..., pk), cada uno valdrá 1/k. ¿Cúanto valdrá?: Depende del nº de alelos del sistema. Cálculo: Frecuencia del total de homocigotos + Frecuencia del total de heterocigotos = 1 Frecuencia total de homocigotos cuando p i= 1/k.
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Frecuencia del total de heterocigotos cuando p i= 1/k (Máxima heterozigosidad):
Variación de la heterozigosidad máxima conforme aumenta el número de alelos. Nº alelos (k)
Nº genotipos heterocigotos posibles
2 3 4 5 10
1 3 6 10 45
Máxima heterozigosidad (p1=p2=p3= ··· =pk) (1/2) = 0.5 (2/3) = 0.66 (3/4) = 0.75 (4/5) = 0.80 (9/10) = 0.90
k Gráficamente:
EL modelo de Hardy-Weinberg se utiliza para calcular las frecuencias genotípicas a partir de las frecuencias alélicas. En efecto, si consideramos en una población la pareja alélica A1 y A2 de un locus dado, p es la frecuencia del alelo A1 0 =< p =< 1 q es la frecuencia del alelo A2 0 =< q =< =< 1 y p + q = 1 Siendo las frecuencias alélicas iguales para ambos sexos, por ejemplo: hombres (p,q) mujeres (p,q) En la generación siguiente: (p + q) 2 = p2 + 2pq + q2 = 1 donde: p2 = frecuencia del genotipo A1 A1 HOMOCIGOTO 2pq = frecuencia del genotipo A1 A2 HETEROCIGOTO q2 = frecuencia del genotipo A2 A2 HOMOCIGOTO
MATERIAL • • • • •
Lancetas Torundas con alcohol Placas con pozos Papel seda Palillos de madera
REACTIVOS • •
Aceite de inmersión Antisuero A 4
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Antisuero B Antisuero AB Antisuero O
PROCEDIMIENTO 1. Obtener Obtener cuatro cuatro gotas gotas de sangre sangre y colocarlas colocarlas sobre una placa. placa. 2. Añadir Añadir en cada cada pozo pozo una una gota gota de antisuero antisuero (A, (A, B, AB, RH). 3. Obtene Obtenerr la frec frecuen uencia cia de de alelo aleloss del grupo. grupo.
Alelo IA IB I0
Genotip o IA IA ; IA I0 IB IB ; IBI0 IA IB I0 I0
Fenotip o A B AB O
Antíge Ant ígeno no en en la la membr membrana ana cel celula ularr
Anticu Ant icuerp erpos os en en el pla plasma sma
A B AyB O
Anti-B Antí-A Antí-A, Anti-B --
RESULTADOS Y DISCUSIONES Nombre pa paciente MAESTRA GRECIA ARTURO LIZETTE DIANA ZARAÍ MIRIAM JAZMIN MIRNA SILVIA FRANCISCO MARIAN NAYELLI ITZEL
Fenotipo A+ O+ A+ B+ O+ O+ O+ O+ O+ A+ O+ AB+ B+ A+
Image magen n de de la las ag agluti lutin naci aciones ones
Obse Observ rvac acio ione ness En el caso de Diana, Zarai, Grecia, Jazmín, Miriam, Mirna, Francisco, que son grupo “O” RH+, se observa que no aglutino en ninguno de los antisueros aglutino a excepción del “D” (RH), donde demuestran que son positivos a este antisuero. En esta imagen solo se observa el caso de Jazmín, Miriam y Zarai (orden arriba abajo), sin embargo en todas las muestras “O” + se observan igual. Esto es por que no presenten en la superficie los eritrocitos ninguna glucoproteina. Por lo que se les llama receptores universales. En este caso se observan dos tipos de aglutinaciones en las cuales una de ellas aglutino con el antisuero A y otra con el antisuero B. Lizette(primera línea) presento aglutinación en el antisuero B demostrándonos así que su fenotipo es B + (Rh aglutino tambien). En la fila fila de abajo abajo perten perteneci ecient ente e a Arturo Arturo nos demues demuestra tra lo contra contrario rio,, aglutinación en el antisuero A, determinando asi su fenotipo B. También se presenta aglutinación en el antisuero AB, ya que presentan uno de los dos. 5
Este mismo caso se presento presento con Nayelli (grupo B) e Itzel (grupo A) En el caso de Marian se aglutino en todos los antisueros, y se le puede llamar Donador Universal.
COLORES DE LOS ANTISUEROS: Anti A: azul Anti B: amarillo Anti AB: sin color, ligeramente amarillo muy palido Anti RH (D): tranparente Alelo A+ B+ AB+ O+
No. Casos 4 2 1 7
% 1 solo alelo 28.57% 14.2% 7.14% 50 %
Frecuencia de 3 alelos 9.523 4.73 2.38 16.6
6 genotipos = 3 tipos de alelos Ley de Hardy- Weinberg : (p+ q+ r)= p 2+q2+r 2+2pq+2pr+2pr En donde: p= grupo A q= grupo B r= grupo O (cero) (13)2=16+4+49+16+56+28 169=169 Por lo tanto si se cumple cumple la ley, la cual dice que en poblaciones de especie los genes son iguales, solo cambian cambian por alguna mutación, derivadas genéticas o desastre mayor.
CONCLUSIONES Un ejemplo muy clásico de los alelos múltiples y fácil de demostrar es el caso de la determinación de grupos sanguíneos de determinada población en este caso: sección 1 del laboratorio de Genética 7mo semestre. Se debe recordar que el fundamento de los grupos sanguíneos se basa en las diferentes proteínas (antígenos) que se encuentra en la membrana celular de los eritrocitos, especifica de cada individuo. Pero en este caso solo se determinan los grupos mas comunes A, B, y O. Pero aproximadamente existen 27 tipos de grupos sanguíneos (antigenos) menores que no se detectan rutinariamente durante la determinación del grupo sanguíneo. Si no se detectan, la persona puede experimentar una reacción al recibir ciertos tipos de sangre. Es por eso la importancia de la determinación de los grupos sanguineos y de otras pruebas como por ejemplo “pruebas cruzadas”. Los alelos múltiples se originan de diferentes mutaciones sobre un mismo gen. El sistema ABO es un ejemplo de alelos múltiples. El tipo de sangre humana esta determinado por los alelos A, B y O. A y B son codominantes sobre el O. En genética de poblaciones establece que la composición genética de una población permanece en equilibrio mientras no actúe la selección natural ni ningún otro factor y no se produzca ninguna mutación. mutación. Es decir, la herencia mendeliana, mendeliana, por sí misma, no engendra cambio evolutivo. Si se cumplen las suposiciones del equilibrio H-W (Panmixia, no hay mutación, ni migración, selección o deriva genética), las frecuencias génicas y genotípicas se mantienen generación tras generación. Si las condiciones dejan de cumplirse en una generación, el equilibrio se recupera en la generación siguiente. BIBLIOGRAFÍA •
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