V4 - T4: BS6 Evolutie in populaties

• Biologie
• Middelbare school
• vwo
• Leerjaar 4

BS6: Evolutie in populaties

V4

Thema 4

Evolutie

Wat is de definitie van het begrip 'soort'?

Wat is de definitie van het begrip 'populatie'?

Leerdoelen

• Je kunt uitlegggen wat er wordt bedoeld met de begrippen: genenpool, allelfrequentie, genotypefrequentie
• Je kunt beschrijven dat de verdeling van allelen in een populatie onderhevig is aan de wet van Hardy-Weinberg
• Je kunt aangeven aan welke voorwaarden voldaan moet worden voor een Hardy-Weinberg evenwicht
• Je kunt berekeningen uitvoeren aan allel- en genotypefrequenties indien een populatie voldoet aan het Hardy-Weinbergevenwicht

Alle allelen op alle loci bij elkaar binnen een populatie wordt de 'genenpool' genoemd.

Er kan pas sprake zijn van natuurlijke selectie als er per gen meer dan 1 allel aanwezig is (genetische variatie).

De 'allelfrequentie' geeft aan hoe vaak een bepaald allel voorkomt binnen de populatie. Het is altijd een getal tussen de 0 en de 1.

Stel, we bestuderen een populatie waarin van één gen twee allelen voorkomen, een dominant allel (A) en een recessief allel (a).

Stel, deze populatie bestaat uit 1000 individuen.
Hoeveel allelen zijn er dan in totaal voor dit gen in de populatie?

In deze zelfde populatie, blijkt de allelfrequentie van het recessieve allel 0,300 te zijn.

Bereken hoeveel A allelen er in de genenpool van de populatie aanwezig zijn.

De allelfrequentie van een dominant allel noemen we 'p'

De allelfrequentie van een recessief allel noemen we 'q'

Hierbij geldt het volgende:

p + q = 1

Onder bepaalde omstandigheden zal in een populatie de verdeling van allelen in de volgende generatie ALLEEN afhankelijk zijn van de allelfrequenties 

Dat betekent dat de allelen zich willekeurig verdelen over de individuen van de nieuwe generatie.

De allelfrequenties blijven dan CONSTANT

Deze wetmatigheid wordt 'de regel van Hardy-Weinberg' genoemd

Alleen onder voorwaarden is er sprake van een Hardy-Weinberg evenwicht in een populatie.
Welke voorwaarden zijn dat?

Voorwaarden voor Hardy-Weinberg evenwicht

geen selectievoordeel op een allel

geen seksuele selectie (non-random mating)

geen geneflow

geen genetic drift

geen mutaties

seksuele voortplanting van diploide organismen

Terug naar ons voorbeeld:

populatiegrootte: 1000

p = 0,700

q = 0,300

De wet van Hardy-Weinberg stelt ons ook in staat om genotype frequenties te berekenen. 

n = 1000
p = 0,700

Wat is de genotype frequentie van het homozygoot dominante genotype (AA)?

1. 0,700
2. 1000
3. 0,490
4. 0,500

populatiegrootte: 1000

p = 0,700

q = 0,300

Een individu heeft dus 0,700 * 0,700 kans om het genotype AA te hebben.

Oftewel:

AA = p^2

n = 1000
p = 0,700

Wat is de genotype frequentie van het homozygoot recessieve genotype (aa)

AA = p^2
aa = q^2

Hoe zou je dan Aa uitdrukken?

n = 1000; p = 0,700; q = 0,300

Bereken het aantal organismen dat naar verwachting heterozygoot zal zijn.

In een populatie hagedissen bestaan twee kleurvarianten. Het dominante allel veroorzaakt een bruine kleur en een recessief allel een oranje kleur.
Onderzoek wijst uit dat de populatie bestaat uit 1453 individuen waarvan er 63 oranje zijn. Deze populatie bevindt zich in Hardy-Weinberg evenwicht.
Bereken het aantal homozygoot dominante individuen in deze populatie.

BS6: Populatiegenetica - een voorbeeld

Bij een hagedissensoort komen twee allelen voor voor een gen in schubkleur. Het allel voor rode schubben is dominant over het allel voor oranje schubben. Er is geen sprake van een selectievoordeel op één van deze allelen en de populatie verkeert in Hardy-Weinberg evenwicht. 

Deze populatie blijkt uit 272 individuen te bestaan waarvan er 158 rode schubben heeft. 

Bereken op één decimaal nauwkeurig welk percentage hiervan heterozygoot is.

1. Werk deze opgaven op papier uit. 
   
2. Maak een foto van je uitwerking
   
3. Upload de foto op de volgende slide
   

Uitwerkingen oefenvraag Hardy-Weinberg

Stap 1

158 van 272 zijn rood-geschubd

158/272 = 0,581

dus p^2 + 2pq = 0,581

Stap 2

272 - 158 = 114 zijn 

oranjegeschubd

q^2 = 114/272

q^2 = 0,419

q = wortel(0,419)

q = 0,647

Stap 3

p = 1 - q

p = 1 - 0,647

p = 0,353

Stap 4

heterozygoot = 2pq

2pq = 2 * 0,353 * 0,647

2pq = 0,457

dus 45,7 procent van populatie is heterozygoot

Stap 5

0,457 * 272 = 124 individuen van de 158 roodgeschubden zijn heterozygoot

124/158 * 100% = 78,5 %

van de roden zijn heterozygoot 

Leerdoelen

• Je kunt uitlegggen wat er wordt bedoeld met de begrippen: genenpool, allelfrequentie, genotypefrequentie
• Je kunt beschrijven dat de verdeling van allelen in een populatie onderhevig is aan de wet van Hardy-Weinberg
• Je kunt aangeven aan welke voorwaarden voldaan moet worden voor een Hardy-Weinberg evenwicht
• Je kunt berekeningen uitvoeren aan allel- en genotypefrequenties indien een populatie voldoet aan het Hardy-Weinbergevenwicht

Huiswerk

• Voor de volgende les heb je de volgende opgaven gemaakt van BS6 op BVJ online: 81 t/m 87