alelos multiples, frecuencias genicas y principios de

VII - 1
Práctica
Práctica 7 ALELOS MULTIPLES, FRECUENCIAS GENICAS
Y PRINCIPIOS DE GENÉTICA DE POBLACIONES
ALELOS MULTIPLES, FRECUENCIAS GENICAS
Y PRINCIPIOS DE GENÉTICA DE POBLACIONES
Dr. Luis Mejía
GRUPOS SANGUINEOS A, B y O
Los grupos sanguíneos ABO fueron descubiertos por K. Landsteiner en 1900. Existen cuatro grupos
sanguíneos que son comunes dentro de este sistema:
1. O,
2. A,
3. B y
4. AB.
Estos están determinados por tres álelos IA, IB , e IO . Los alelos IA e IB son dominantes sobre el
alelo IO , pero codominantes con respecto a si mismos. En un heterocigota los álelos codominantes se
expresan de manera total e igualitaria en el fenotipo, produciendo una condición cualitativamente
distinta en el lugar de una condición intermedia entre dos extremos. Con tres alelos, son posibles seis
genotipos, pero estos se reducen a cuatro fenotipos por la recesividad del alelo IO (en general, con n
álelos, son posibles n(n-1)/2 genotipos, de los cuales n son homocigotas y n(n-1)/2 son
heterocígotas).
En la superficie de los eritrocitos o células rojas se encuentran substancias llamadas antígenos.
Los antígenos guardan relación con ciertas proteínas del plasma sanguíneo llamadas anticuerpos, la
unión entre antígeno y anticuerpo es altamente específica, es decir, un antígeno particular reacciona
con un anticuerpo particular. Los antígenos son moléculas completamente distintas a sus respectivos
anticuerpos o inmunoglobulinas, los cuales son producidos por acción de diferentes genes, sin
embargo, como se mencionó anteriormente, se muestra una relación recíproca con estos. El alelo IA
determina la presencia del antígeno A, el alelo IB del antígeno B y el alelo IO no determina ningún
antígeno. La interacción antígeno-anticuerpo puede resultar o no en la aglutinación de las células, en
las transfusiones sanguíneas el donador y el receptor deben ser compatibles para evitar esta
aglutinación.
La siguiente tabla muestra la relación entre tipo sanguíneo, antígenos celulares, anticuerpos del
plasma y genotipo en el sistema A B O.
ALELO
GENOTIPO
FENOTIPO
ANTIGENO EN LA CÉLULA
ANTICUERPOS EN EL
PLASMA
IA
IB
IA IA , IA IO
IB IB , IB IO
IA IB
A
B
AB
Anti-B
Anti-A
Anti-A, Anti-B
IO
IO IO
O
A
B
A y B (receptor
universal )
O (donador universal )
L A B O R A T O R I O
D E
G E N É T I C A
G E N E R A L
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FRECUENCIAS GÉNICAS
La constitución genética de una población puede expresarse en términos de frecuencias genotípicas
o frecuencias génicas. Conociendo la relación entre un genotipo y su correspondiente fenotipo, es
posible obtener las frecuencias genotípicas a partir de las frecuencias fenotípicas. La frecuencia de un
genotipo determinado en una población se obtiene dividiendo el número de veces que ocurre cada
genotipo entre el número total de genotipos. Las frecuencias génicas o alélicas pueden calcularse
contando el número de veces que aparece cada alelo en una muestra y dividiendo este entre el número
total de álelos.
La evolución a nivel genético consiste en cambios en las frecuencias génicas en una
población. Las frecuencias génicas permanecen constantes de una generación a otra en
ausencia de alguna fuerza que las haga cambiar. Los procesos responsables del cambio de
las frecuencias génicas en las poblaciones son: mutación, migración, deriva genética, y
selección. Es decir que el proceso hereditario por si mismo no cambia la estructura genética
de una población, este principio fue formulado por G:H: Hardy y W.Weinberg en 1908 y se
conoce como la ley de Hardy-Weinberg. La ley de Hardy-Weinberg en genética es análoga a
la primera ley de Newton en mecánica, según la cual un cuerpo permanecerá en reposo o
mantendrá una velocidad constante mientras no actúe sobre él una fuerza externa.
Esta ley predice además que las frecuencias genotípicas de equilibrio están dadas por el
cuadrado de las frecuencias alélicas: Con dos álelos con frecuencias p y q, las frecuencias en
equilibrio de los tres genotipos serán:
( p + q )2 = p2 + 2pq + q2
Para tres álelos con frecuencias génicas p,q y r, las frecuencia genotípicas serán:
( p + q + r )2 = p2 + q2 + 2pq + 2pr + 2qr.
Si en una población se obtienen las siguientes frecuencias de los cuatro grupos sanguíneos
ABO, p, q y r representan las frecuencias de los álelos IA, IB, e IO.
TIPO SANGUINEO
FRECUENCIA FENOTIPICA
A
B
AB
O
L A B O R A T O R I O
0.45
0.13
0.06
0.36
D E
G E N É T I C A
FRECUENCIA GENOTÍPICA EN EQUILIBRIO
P2+2PR
Q2+2QR
2PQ
R2
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Las frecuencias alélicas pueden obtenerse de la siguiente manera.
La frecuencia del genotipo IO IO es r2, por lo tanto r = 0.361 / 2 = 0.6
La frecuencia conjunta de los tipos B y O es ( q + r )2 = 0.13 + 0.36
•
q + r = 0.491 / 2
•
q + r = 0.7
Sí r = 0.6 entonces q + 0.6 = 0.7 por lo tanto q = 0.1
Sí p + q + r = 1, entonces p = 1 - ( q + r ), p = 1 - 0.7. Por lo tanto p = 0.3
Cada población presenta frecuencias génicas características, por ejemplo, la frecuencia del
alelo IB es muy baja en las poblaciones indígenas de América (0-5%), frecuencia es
intermedia en las poblaciones europeas (5-15%) y relativamente alta en el norte de la
India, Mongolia y el Asia Central (20-30%).
LOS ALELOS Rho
El sistema de grupos sanguíneos Rho constituye otro ejemplo de álelos múltiples. Este sistema es
importante porque está relacionado con una enfermedad hemolítica de los recién nacidos. La
enfermedad hemolítica es causada por una incompatibilidad entre los antígenos de los eritrocitos del
feto y los anticuerpos producidos por la madre. A pesar de que la placenta constituye una barrera
entre los sistemas circulatorios de la madre y el feto pueden ocurrir fugas que permiten la entrada de
células fetales en la circulación materna. Si estas células poseen un antígeno ausente pueda formar
anticuerpos, estos anticuerpos pueden penetrar al feto causando la destrucción de sus células.
Los genes responsables de la producción de estos antígenos se conocen como álelos Rh por los
monos Rhesus en los cuales K. Landsteiner y A S. Weir estudiaron el sistema en 1940. El primer
antígeno descrito se denominó factor Rhesus o Rho, desde entonces se han descubierto muchos otros
antígenos mediante reacciones de aglutinación con anticuerpos del plasma de diferentes pacientes.
Sin embargo, el antígeno Rho es el único para el cual se hacen determinaciones clínicas
rutinariamente. Las personas cuyas células contienen el antígeno Rho se conocen como Rh positivo
(Rh+).
Normalmente no se encuentran anticuerpos en los individuos Rh. Sin embargo, si se introducen
antígenos, por transfusión o penetración de células fetales, en la circulación materna, puede iniciarse
la formación de anticuerpos. Una vez que una persona Rh- ha sido sensibilizada o inmunizada con un
antígeno Rh, la producción de anticuerpos puede persistir durante mucho tiempo, y la transfusión con
células Rh+ o la preñez con un feto Rh+ puede desencadenar una reacción de aglutinación. La
enfermedad hemolítica del recién nacido se observa característicamente en niños R+ cuyas madres son
Rh- y cuyos padres son Rh+. En estos casos cada preñez conlleva mayor riesgo para el feto debido al
aumento en la concentración o título de anticuerpos en la madre.
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Los álelos del grupo sanguíneo ABO pueden también estar implicados en incompatibilidades
materno-fetales cuando la madre pertenece al grupo O y el feto a cualquiera de los grupos A, B o AB.
En este caso, la madre posee una forma natural de anticuerpos contra los antígenos A y B, estos
anticuerpos pertenecen a una clase de inmunoglobulinas que normalmente no se difunden a través de
la placenta. Entonces, los anticuerpos maternos no pasan al feto pero cualquier célula fetal que pase a
la madre puede ser destruida y esta destrucción puede ser una protección para el feto. Si la madre
tipo O es también Rh-, pero no ha sido sensibilizada al antígeno Rh y por lo tanto aun no ha formado
anticuerpos Rh, cualquier célula fetal Rh+ con los antígenos A o B que entre a la circulación materna
podría ser destruida antes de que el antígeno Rh estimulara la formación de anticuerpos anti-Rh. Los
anticuerpos Rh pertenecen a una clase diferente de imunoglobulina que una vez formada, atraviesan
fácilmente la placenta hacia el feto.
PROCEDIMIENTO
Cada estudiante deberá extraerse tres gotas de sangre del extremo de un dedo con una lanceta
desechable estéril. Las gotas de sangre deberán colocarse sobre un portaobjetos limpio y se agregará
a cada una, una gota de reactivo anti-A, anti-B o anti-0 y anti Rho. Pasado unos minutos podrá
determinarse el grupo sanguíneo al que pertenece observando las reacciones de aglutinación de
acuerdo a los principios discutidos anteriormente.
Una vez determinado el grupo sanguíneo ABO al que cada uno de los estudiantes pertenece,
se procederá a calcular las frecuencias de los álelos IA, IB, e IO del día de laboratorio.
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