Genética de populações
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Genética de populações
Estrutura genética de uma população
Genética de populações
Estrutura genética de uma população
Grupo de indivíduos de uma mesma espécie que podem entrecruzar.
Genética de populações
Estrutura genética de uma população
Grupo de indivíduos de uma mesma espécie que podem entrecruzar.
• Alelos• Genótipos
Padrão das variações genéticas nas populaçõesMudanças na estrutura gênica através do tempo
Estudo de caso – 1ª LeiCodominância em Rosas
Genótipos/FenótiposGenótipos/Fenótipos AlelosAlelos
Estudo de caso – 1ª LeiCodominância em Rosas
Análise Fenotípica
Frequências Fenotípicas
Frequências Genotípicas
Frequências Alélicas
Frequências Alélicas
Frequências Alélicas
Frequências Alélicas
Estudo de caso de dominância comum a partir dos genótipos
Para uma população com genótipos:
Frequência Fenotípica
Para uma população com genótipos:
Frequência Genotípica
Frequência AlélicaPara uma população com genótipos:
Frequência AlélicaPara uma população com genótipos:
Frequência Alélica
Para uma população com genótipos:
Outro modo de calcular as frequências alélicas
Outro modo de calcular as frequências alélicas
- Porque alelos da hemofilia são raros em todas as populações humanas enquanto o alelo que causa anemia falciforme é tão comum em algumas populações africanas?
- Que mudanças esperar na frequência de anemia falciforme em uma população que recebe migrantes africanos?
- Que mudanças ocorrem em populações de insetos sujeitas à inseticida geração após geração?
Porquê a variação genética é importante?
Como a estrutura genética muda?
O Genética de populações?
frequência genotípicafrequência alélica
Variação genética no espaço e tempo
frequência dos alelos Mdh-1 em colônias de caramujos
Variação genética no espaço e tempo
Mudanças na frequência do alelo F no locus Lap em populações de ratos da pradaria em 20 gerações
Variação genética no espaço e tempo
Porquê a variação genética é importante?
Potencial para mudanças na estrutura genética
• Adaptação à mudanças ambientais• Conservação ambiental
• Divergências entre populações• Biodiversidade
Porquê a variação genética é importante?
variação
não variação
EXTINÇÃO!!
Aquecimento
globalSobrevivência
Porquê a variação genética é importante?
variação
não variação
norte
sul
norte
sul
Porquê a variação genética é importante?
variação
não variação
norte
sul
norte
suldivergência
NÃO DIVERGÊNCIA!!
Como a estrutura genética muda?
Como a estrutura genética muda?
Mudanças nas frequências alélicas e/ou frequências genotípicas através do tempo
Como a estrutura genética muda?
Como a estrutura genética muda?
Como a estrutura genética muda?
• mutação
• migração
• seleção natural
• deriva genética
• Casamento preferencial
Mudanças no DNA
• Cria novos alelos
• Fonte final de toda variação genética
Como a estrutura genética muda?
• mutação
• migração
• seleção natural
• deriva genética
• Casamento preferencial
Movimento de indivíduos entre populações
• Introduz novos alelos“Fluxo gênico”
Como a estrutura genética muda?
• mutação
• migração
• seleção natural
• deriva genética
• Casamento preferencial
Certos genótipos deixam mais descendentes
• Diferenças na sobrevivência ou reprodução
diferenças no “fitness”
• Leva à adaptação
Seleção Natural
Resistência à sabão bactericida
1ª geração: 1,00 não resistente
0,00 resistente
Seleção Natural
Resistência à sabão bactericida
1ª geração: 1,00 não resistente
0,00 resistente
Seleção Natural
Resistência à sabão bactericida
1ª geração: 1,00 não resistente
0,00 resistente
mutação!
2ª geração: 0,96 não resistente
0,04 resistente
Seleção Natural
Resistência à sabão bactericida
1ª geração: 1,00 não resistente
0,00 resistente
2ª geração: 0,96 não resistente
0,04 resistente
3ª geração: 0,76 não resistente
0,24 resistente
Seleção Natural
Resistência à sabão bactericida
1ª geração: 1,00 não resistente
0,00 resistente
2ª geração: 0,96 não resistente
0,04 resistente
3ª geração: 0,76 não resistente
0,24 resistente
4ª geração: 0,12 não resistente
0,88 resistente
Seleção Natural pode causar divergência em populações
divergêncianorte
sul
Seleção sobre os alelos da anemia falciforme
aa – ß hemoglobina anormal Anemia falciforme
Baixofitness
Médiofitness
Altofitness
Aa – Ambas ß hemoglobinas resistente à malária
AA – ß hemoglobina normal Vulnerável à malária
A seleção favorece os heterozigotos (Aa)Ambos alelos são mantidos na população (a em baixa frequência)
Como a estrutura genética muda?
• mutação
• migração
• seleção natural
• deriva genética
• Casamento preferencial
Mudança genética simplesmente ao acaso
• Erros de amostragem
• Sub-representação• Populações pequenas
Deriva Genética
8 RR8 rr
2 RR6 rr
0.50 R0.50 r
0.25 R0.75 r
Antes:
Depois:
Como a estrutura genética muda?
• mutação
• migração
• seleção natural
• deriva genética
• Casamento preferencial
Causa mudanças nas frequências alélicas
Como a estrutura genética muda?
• mutação
• migração
• seleção natural
• deriva genética
• Casamento preferencial
Casamento combina os alelos dentro do genótipo
Casamento não aleatório
Combinações alélicas não aleatórias
Variação genética em populações naturais
O estudo da variação consiste em dois estágios:
1) Descrição da variação fenotípica
2) Tradução dos fenótipos em termos genéticos
Genótipo frequências alélicas
População MM MN NN p (M) q (N)
Esquimós 0,835 0,156 0,009 0,913 0,087
Aborígines australianos 0,024 0,304 0,672 0,176 0,824
Egípcios 0,278 0,489 0,233 0,523 0,477
Alemães 0,297 0,507 0,196 0,550 0,450
Chineses 0,332 0,486 0,182 0,575 0,425
Nigerianos 0,301 0,495 0,204 0,548 0,452
Variação fenotípicaContínua
Descontínua
frequências alélicasTipo sanguíneo Genótipo Número de pessoas
M LMLM 1787
MN LMLN 3039
N LNLN 1303
Cálculo da frequência: incidência de cada alelo dentre todos os observados
1) Número total de alelos na amostra: 2 x 6129 = 12258
2) frequência do alelo LM: [(2 x 1787) + 3039] / 12258 = 0,5395
3) frequência do alelo LN: [(2 x 1301) + 3039] / 12258 = 0,4605
Se “p” representa a frequência do alelo LM e “q” a do alelo LN, a população avaliada apresenta:
p = 0,5395 q = 0,4605
Como LM e LN são os únicos alelos desse gene:
p + q = 1
frequências genotípicas: teorema de Hardy-Weinberg
Qual valor preditivo das frequências alélicas?
Em uma população infinitamente grande e panmítica, e sobre a qual não há atuação de fatores evolutivos, as frequências gênicas e genotípicas permanecem constantes ao longo das gerações.
A (p) a (q)
A (p)AA
p2
Aa
pq
a (q)Aa
pq
aa
q2
ovócitos
espe
rmat
ozói
des
Genótipo frequência
AA p2
Aa 2pq
aa q2
Hardy Weinberg Equation A frequência do alelo “A”: em uma população é
chamada “p” Em uma população de gametas, a probabilidade que ambos,
ovos e espermatozóides, contenham o alelo “A” é p x p = p2
A frequência do alelo “a”: em uma população é chamada “q” Em uma população de gametas, a probabilidade que ambos,
ovos e espermatozóides, contenham o alelo “a” é q x q = q2
Em uma população de gametas, a probabilidade que ambos, ovos e espermatozóides, contenham alelos diferentes é:
(p x q) + (q x p) = 2 pq.
Fêmeas dão “A” e machos “a”
ou Fêmeas dão “a” e machos “A”
Hardy Weinberg Equation
p2 + 2pq + q2 = 1
Aplicações do princípio de Hardy-WeinbergTipo sanguíneo Genótipo Número de pessoas
M LMLM 1787
MN LMLN 3039
N LNLN 1303
A população observada está em equilíbrio de Hardy-Weiberg?
p = 0,5395 q = 0,4605
Genótipo frequência de Hardy-Weinberg
LMLM p2 = (0,5395)2 = 0,2911
LMLN 2pq = 2 (0,5395) (0,4605) = 0,4968
LNLN q2 = (0,4605)2 = 0,2121
Genótipo Número previsto
LMLM 0,2911 x 6129 = 1784,2
LMLN 0,4968 x 6129 = 3044,8
LNLN 0,2121 x 6129 = 1300,0
Qui-quadrado = 0,0223
Sabendo que a incidência de fenilcetonúria em uma população é de 0,0001 é possível calcular a frequência do alelo mutante?
Sabendo que o distúrbio é causada por alelos mutantes em homozigose recessiva:
q2 = 0,0001
q = √0,0001 = 0,01
Assim, cerca de 1% dos alelos da população é avaliado como sendo mutante. Então podemos prever a frequência de pessoas na população que são portadoras heterozigotas:
frequência de portadores = 2pq = 2 (0,99) (0,01) = 0,019
Cerca de 2% da população são previstas como portadores heterozigotos
Aplicação do teorema a genes ligados ao X
As frequências alélicas são avaliadas pelas frequências dos genótipos dos homens e as frequências dos genótipos das mulheres são obtidas pela aplicação dos princípios de Hardy-Weinberg
Ex: daltonismo
Sexo Genótipo frequência Fenótipo
Homens C p = 0,88 Visão normal
c q = 0,12 Daltônico
Mulheres CC p2 = 0,77 Visão normal
Cc 2pq = 0,21 Visão normal
cc q2 = 0,02 Daltônico
frequências alélicas: só contar os alelos nos homens
Em uma população de 200 homens, 24 são daltônicos
c = 24/200 = 0,12 logo C = 1 – 0,12 = 0,88
Aplicação do teorema a genes com alelos múltiplos
Basta expandir a expressão multinomial
Geralmente usamos:
Para um gene com três alelos como o sistema ABO:
(p + q + r)2 = p2 + q2 + r2 + 2pq + 2qr + 2pr
Tipo sanguíneo Genótipo frequência
A IAIA p2
IAIO 2pr
B IBIB q2
IBIO 2qr
AB IAIB 2pq
O IOIO r2