7+8 - Sandsynligheder i meiosen og populationsgenetik (2)

Hvornår sker der overkrysning i meiosen (rekombination)?

I profase I

Hvad hjælper sandsynlighed os med?

Det hjælper os med at overførelsen af gener i populationer

Uafhængig

Hvert udfald har ikke effekt på andre udfald

Er en forældres sandsynlighed for at give en allel videre afhængig eller uafhængig?

Uafhængig. Det har ikke betydning og forældrenen har givet den ene allel videre 10 gange. Det er et helt nyt "eksempel" hver gang et barn skal fødes

Hvad er multiplikationsprincippet?

Hvis to hændelser er uafhængige, så er sandsynligheden for at opnå en given outcome i begge hændelser produktet af sandsynligheden af hvert outcame

"både og" = de to hændelser sker samtidig

Eksempel multiplikationsprincip

Hvis en forældre ønsker at vide sandsynligheden for at få tre piger. Sandsynligheden for at få en pige er 1/2 og dermed kan det regnes ud ved 1/21/21/2

Hvad er additionsprincippet?

Hvis vi vil vide sandsynligheden for enten et outcome eller et andet, kan vi blot lægge de respektive sandsynligheder samme

"enten eller"

Eksempel additionsprincip

Et sæt forældre ønsker at få 3 børn med samme køn. Det kan enten være 3 piger eller 3 drenge. Det er 1/8 sandsynligheden for hver. 1/8 + 1/8 = 1/4

Codominant

Et tilfælde, hvor begge alleller af et gen bidrager til individets fremtoning (fænotype)

Genotype-hyppighed

Frekvensen, hvormed en kombination af to alleler findes i en population

Hvordan findes genetype frekvens?

Dividerer hver genotype antal med det totale antal af subjekter . Fx hvis der er 200 mennesker, 62 af dem har genotypen MM så er genotype frekvensen 64/200 = 0,32

Allel-hyppighed

Hvor mange gange en bestemt allel optræder i en gruppe af subjekter. Hvis man fx kan have genotyperne MM, MN og NN så kan allelfrekvensen af M findes ved (2(antallet af folk med MM)+(antallet af folk med MN) ) 2 antallet af mennesker med (fordi hvert individ har to alleler)

Panmixia

Tilfældig parring

Hvad betyder det hvis allelfrekvensen p for A er 0,7?

At 70% af spermceller i populationen er har A allelen

Hvad betyder det hvis allelfrekvensen q for a er 0,3?

At 30% af spermceller i populationen er har a allelen

Hvad er summen af frekvenserne p og q?

1

Hvad er sandsynligheden for at en sperm celle som har A finder en ægcelle med A?

Multiplikationsprincippet: pp = p^2 = 0,70,7 = 0,49

Hvad er sandsynligheden for at en sperm celle som har a finder en ægcelle med a?

Multiplikationsprincippet: qq = q^2 = 0,30,3 = 0,09

Hvad er sandsynligheden for heterozygote i befolkningen?

Det kan ske på to måder:

- enten møder en sperm celle med A en ægcelle med a

- eller så møder en sperm celle med a en ægcelle med A. Hver af sandsynlighederne er givet ved pq. Og ved brug af additionsprincippet må sandsynligheden være: qp+pq = 2qp = 20,3*0,7 = 0,42

Hardy-Weinberg princip

Forholdet mellem allel og genotype frekvenser

Hvad man får at vide, at der fx for cystisk fibrose er 1/2500 som har sygdommen. Den er recessiv så man skal have aa for at blive syg. Hvordan regner man genotypefrekvensen?

Dvs. at q^2 = 1/2500. Vi kan tage kvadratroden for at finde q:

q=√1/2500 = 0,02. Vi ved at q+p = 1 og dermed må p være 0,98.

For heterozygote: 2qp= 2 0,020,98 = 0,0392. Dvs. at der er mange som er bærere af allelen,

Hvad er kilden til alt genetisk variation?

Mutationer

Naturlig selektion

"editor" for genetisk variation. Det øger populationsfrekvensen af favorable mutationer (dem som har mutationen vil få levende fødte børn) og nedsænker frekvensen af varianter der er ikke favorable i det givne miljø (folk med mutationen får færre levende fødte børn)

Hvad er et eksempel på, at miljø har betydning for naturlig selektion?

Sickle cell disease. Personer som er homozygote for sickle cell mutationen er likely til at dø tidligt. Heterozygote er resistente for malaria grundet mutationen på den ene allel = der er altså en fordel ved at have denne mutation på den ene allel. Da der findes mere malaria i Afrika, er der flere med sickle cell mutationen i Afrika end i Europa (her er der ingen fordel i at have mutationen, fordi der intet malaria er).

Genetisk drift

Kraft der kan få sygdomsgener til at varierer i frekvens i mellem populationer. I en meget lille population, kan en allel frekvens afvige væsentligt fra en generation til den næste, men det er usandsynligt i en større population. Genetisk drift er større i små populationer

Founder effekt

Når en lille gruppe af individer fra samme art flytter væk fra stampopulationen, og til et isoleret sted (en ø) og begynder at formere sig - sker et stort tab af genetisk variation.

Gene flow

Når populationer udveksler migranter, som laver parring med hinanden. Gene flow mellem to populationer gør ofte de to populationer mere lig hinanden

Genetic lethal mutation

Fx en dominant sygdom som resulterer i død før personen kan reproducere. De komme ikke til at bidrage med gener til populationen.

Gen mapping

Frekvensen af meiotisk overkrydsning mellem loci bruges til at estimere afstand mellem loci

Physical mapping

Man bruger cytogenetik, molekylær, og computer metoder til at bestemme den fysiske lokalition af sygdomsfremkaldende mutationer på kromosomer

Hvad siger Mendels lov?

At et individs gener vil blive overført til den næste generation uafhængigt af hinanden. Det er også rigtigt nogen gange. Det er dog kun tilfældet når to gene sidder meget tæt på hinanden på samme kromosom. De overføres sammen mere end uafhængigt

Linked loci

Loci som sidder tæt på hinanden (samme region af kromosomet)

Haplotype

På langs. Dvs. hvis man har to loci A og B og allelerne på henholdsvis hver loci er A1 og BI vil haplotypen være A1B1

Hvad hedder det når homologe kromosomer udveksler dele af deres DNA i profasen?

Crossing over/cross over

Hvad er resultatet af crossover?

Nye kombinationer af alleler kan blive formet på et kromosom

Hvad sker der hvis ingen crossover sker?

A1B1 findes på det ene kromosom og A1B1 findes på det andet kromsom

Hvad sker der hvis der sker crossover?

Vi får nye allelkombinationer. A1B2 og A2B1 bliver muligt

Hvad hedder processen hvor der opstår nye arrangementer af alleler?

Rekombination

Hvad er dobbel crossover?

Resulterer i ingen rekombination

Hvor er det størst sandsynlighed for crossover?

Mellem loci der er placeret langt væk fra hinanden på et kromosom. Vi kan bruge afstande mellem to loci til at estimere om der kommer til at ske rekombination

Hvad måles den genetiske distance mellem to loci i?

Centimorgans (cM)

Hvad svarer 1 cM til?

1% rekombinations frekvens

Syntenic loci

Loci placeret på samme kromosom

Hvor er to syntenic loci unlinked?

Når de er over 50 cM fra hinanden

Hvordan udregnes sandsynligheden i symmetriske sandsynlighedsfelter (1/n)?

P(A)=antal gunstige/antal mulige

Hvordan ser notationen ud for betingede sandsynligheder og hvordan skal det læses

Hvordan beregnes betingede sandsynligheder?

P(A | B)= antal gunstige/antal mulige

Hvad er og hvad viser bayes formel?

Viser, hvorledes den betingede sandsynlighed afhænger af dens inverse betingede sandsynlighed. Den udtrykker a posteriori sandsynlighed (efter at hændelsen B er observeret) for en given hypotese A, i kræft af den a priori sandsynligheden af A og B, og sandsynligheden B givet A

Hvordan opsætter man betingede sandsynligheder som arealer

Øverst har man de tre genotyper (AA, AA og Aa)

Herunder har man a priori sandsynligheden (den vi finder i punnet sqare)

På langs har P(A| genotype) (den inverse betingede sandsynlighed). Disse to værdier tager man produktet af.

Til sidst bruges P(A)=antal gunstige/antal mulige

Frekvensen af A

p

Frekvensen af a

q

Forventede genotype frekvenser ved tilfældig parring

Hvordan er punnet sqare fra Mendels 1. lov anderledes fra HWP?

Det gælder ikke altid af f(A) og f(a) er 1/2

Hvilke genotyper kan kvinder og mænd have i et X-bundet locus?

Hvordan ser HWP ud for X-bundet locus?

Hvad gælder det for mænd i X-bundet loci?

Allelfrekvenser er lig fænotype/genotype frekvenser for mænd

Hvad er specielt hvis der er tale som et X-bundet dominat locus?

Der vil være flere kvinder i populationen som bærer fænotypen

Hvad gælder når en dominat X-bundet sygdom er sjælden?

Når sygdomsallelen er sjælden er der dobbelt så mange kvinder der er syge end mænd

Mendels 2. lov (uafhængighedsloven)

Under meioses segregerer allelerne i et locus uafhængigt af allelerne i et andet locus

Hvad er sandsynligheden for at AaBb x AaBb får et afkom med genotypen AABb?

Der er 1/4 for at barnet får AA og 1/2 for at barnet får Bb = 1/4*1/2 = 1/8

Hvor mange forskellige genotyper er der for 2 loci med to alleler?

3^2 = 9 forskellige genotyper

En overkrydsning i en enkelt meiose

- producerer et lige antal parentaler og rekombinanter

- men frekvensen af meioser med overkrydsning mellem to loci afhænger af afstanden mellem to loci

Hvis man har to loci (locus A og locus B) hvor der er 12 cM imellem, hvad bliver frekvensen af henholdsvis parentaler og rekombinanter?

Der dannes to parentaler og to rekombianter

R = 12%

P = 88%

Hvordan findes genotyper frekvenser hvis man kender afstanden mellem to loci?

Hvis vi fx har en afstand på 20 cM mellem to loci. Så vil frekvensen være 20% for rekombinanter og 80% for parentaler. Men vi har to af hver så hver gamet har henholdvis en frekvens på 10% og 40%

Hvad er fx sandsynligheden for genotypen AABB i dette eksempel?

0,1*0,4 = 0,04

Hardy Weinberg ligevægt (HWE)

Hvis der ikke er nogen evolutionære kræfter til stede i populationen vil allel og genotype frekvenser være konstante fra generation til generation

Hvad består ligevægt af?

1) Panmixia: der skal være tilfældig parring i generation

2) Allel og gentype frekvenser er konstante over generationer

Hvad kan vi bruge HW princip til?

1) Undersøge om der er tilfældig parring mht. et specifikt locus i en stikprøve af populationen

- man kan altså bruge HWP til at beregne forventede genotype antal i population under Hardy-Weinberg ligevægt, hvis man kender allel-frekvenserne

- ...altså teste om der er Hardy-Weinberg Proportioner for pågældende locus

2) Hvis man antager HWE: Beregne allel-frekvenser for recessive (eller dominante) sygdomme på basis af fænotype frekvensen, altså beregne hvor stor en andel af populationen, der er raske bærer (heterozygote) af sygdoms allelen

Hvordan tester vi for Hardy Weinberg Proportioner?

Vi kan 'teste' for HWP, ikke for HWE

Hvis vi forkaster HWP, kan vi også forkaste HWE Accepterer vi HWP, kan vi ikke udelukke HWE

Test for HWP

Hvis vi får opgivet observerede genotype antal, starter vi ved at udregne de observerede allel frekvenser (2MM+MN/2antal folk)

Dernæst udregnes de forventede genotype frekvenser (p^2, q^2 og 2qp) ved brug af de observede allel frekvenser (det man udregnede før^2). HUSK derefter at gang med antal af deltagere

Hvordan sammenlignes observede og forventede?

Strengt taget kan vi kun udtale os om dette, hvis vi laver en statistisk test, (f.eks en χ2 test) der giver os en sandsynlighed (en p-værdi) for det observerede under antagelserne for Hardy-Weinberg ligevægt (nul-model)... Værdi i X^2 testen skal ligge mellem 3,84 og 0,05

Hvordan regnes alle- og bærerfrekvenser for recessive sygdomme på baggrund af fænotypefrekvenser under antagelse af Hardy-Weinberg Proportioner?

Antagelserne for Hardy-Weinberg ligevægt (Den ideelle population)

- En uendelig stor population (ingen genetisk drift)

- (Diploid organisme)

- (Kønnet formering)

- Tilfældig parring = Panmixia

- Ikke-overlappende generationer

- Ingen migration (ingen gen-flow)

- Ingen mutation

- Ingen selektion

Variationsprincippet

Der er inden for en art variation m.h.t. blandt andet morfologiske, fysiologiske og adfærdsmæssige karakterer

Arvelighedsprincippet

Med hensyn til de varierende

karakterer ligner afkom forældre mere end de ligner

ubeslægtede individer inden for arten

Selektionsprincippet

Nogle varianter er bedre til at overleve og formere sig end andre varianter

Hvis der er naturlig selektion

a-allel (lille) næsten væk

Færre homo og heterozygote

Heterozygot fordel

Begge alleler bevares i populationen, hvis heterozygot har størst fordel. Ligge i stabilt niveau

Hvornår skal man tage højde for HWP?

Når vi går fra allelfrekvens til genotypefrekvens. Her skal man lave hardy weinberg proportioner