Populasiegenetika en Hardy-Weinberg — Graad 12 Lewenswetenskappe

Genepoele en allelfrekwensie

’n Populasie het ’n genepoel: elke allel van elke geen in elke lid. Vir ’n geen met twee allele, A en a, is die allelfrekwensies:

📖 Allelfrekwensies

p = frekwensie van A, q = frekwensie van a, p + q = 1

Elke individu dra twee allele, dus verskyn elke allel in twee kopieë per diploïede individu. Frekwensies is altyd proporsies van alle genekopieë in die populasie.

Die Hardy-Weinberg-vergelyking

📖 Hardy-Weinberg

p² + 2pq + q² = 1

p² = frekwensie van AA (homosigoot dominant); 2pq = frekwensie van Aa (heterosigoot); q² = frekwensie van aa (homosigoot resessief).

’n Populasie is in Hardy-Weinberg-ekwilibrium wanneer sy allelfrekwensies van een generasie na die volgende dieselfde bly. Dit benodig vyf voorwaardes: geen mutasie nie, geen migrasie nie, geen natuurlike seleksie nie, ’n baie groot populasie, en willekeurige paring.

Waarom hierdie vyf? Mutasie voeg allele by, migrasie bring of verwyder hulle, seleksie bevoordeel sommige allele, klein populasies drywe by toeval, en nie-willekeurige paring verander genotipefrekwensies. Elkeen breek ekwilibrium.

Uitgewerkte voorbeeld: p, q en draers vind

✏️ Uitgewerkte voorbeeld

1In ’n populasie toon 9% van die mense ’n resessiewe eienskap (aa). Resessiewe fenotipe = q² = 0,09.

2q = √0,09 = 0,3.

3p = 1 − q = 1 − 0,3 = 0,7.

4Draers (heterosigote, Aa) = 2pq = 2 × 0,7 × 0,3 = 0,42, dus dra 42% van die populasie die allel sonder om die eienskap te toon.

5Kontrole: p² + 2pq + q² = 0,49 + 0,42 + 0,09 = 1,00 ✓

Bloedgroepe en verandering in genepoele

Die ABO-bloedgroepe word deur drie allele beheer: I^A, I^B en i. Opnames van verskillende populasies wys verskillende frekwensies van die bloedgroepe, wat beteken die allelfrekwensies verskil tussen groepe. Sulke verskille kom van isolasie, migrasie, drif of seleksie in verskillende omgewings. Hardy-Weinberg is die basislyn: ’n verskil tussen die waargenome en verwagte genotipefrekwensies is bewys dat een van die vyf voorwaardes nie nagekom word nie.

Antwoord in jou oefeningboek en maak dan elke memorandum oop om jou werk na te sien.

Vraag 1 · (3 punte)

Definieer die term genepoel. Verduidelik waarom allelfrekwensies as proporsies van alle genekopieë uitgedruk word en nie van individue nie.

Wys memorandum

Genepoel: al die allele van al die gene in ’n populasie ✓.
Elke diploïede individu dra twee kopieë van elke geen ✓, dus moet ’n allel se frekwensie uit al 2N genekopieë getel word, nie uit die N individue nie ✓.

Vraag 2 · (5 punte)

In ’n populasie toon 16% van die individue ’n resessiewe fenotipe. Bereken (a) q, (b) p, (c) die persentasie heterosigote draers. Toon alle werk.

Wys memorandum

(a) q² = 0,16 ✓, dus q = √0,16 = 0,4 ✓
(b) p = 1 − q = 0,6 ✓
(c) 2pq = 2 × 0,6 × 0,4 = 0,48 ✓, dus is 48% draers ✓.

Vraag 3 · (4 punte)

Noem VIER van die vyf voorwaardes vir Hardy-Weinberg-ekwilibrium en verduidelik vir elk hoe dit die allelfrekwensies sou verander as dit nie nagekom word nie.

Wys memorandum

Enige VIER, voorwaarde met effek (1 punt elk):
• Geen mutasie nie — mutasies skep nuwe allele ✓
• Geen migrasie nie — geenvloei voeg allele by of verwyder dit ✓
• Geen natuurlike seleksie nie — seleksie maak bevoordeelde allele meer algemeen ✓
• Baie groot populasie — in klein populasies verander toeval (genetiese drif) frekwensies ✓
• Willekeurige paring — nie-willekeurige paring verander genotipefrekwensies ✓

Vraag 4 · (4 punte)

’n Opname vind minder heterosigote in ’n klein, geïsoleerde populasie as wat die Hardy-Weinberg-vergelyking voorspel. Stel TWEE moontlike redes voor en koppel elk aan ’n voorwaarde van ekwilibrium.

Wys memorandum

Enige TWEE, elk met sy skakel (2 punte elk):
• Inteling / nie-willekeurige paring ✓ verhoog homosigote en verminder heterosigote — breek die voorwaarde van willekeurige paring ✓
• Genetiese drif ✓ — toevallige verlies van allele in ’n klein populasie breek die voorwaarde van ’n groot populasie ✓
• Seleksie teen heterosigote ✓ — breek die voorwaarde van geen seleksie nie ✓