PDF GENÉTICA DAS POPULAÇÕES

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Genética de Populações 
Prof. Dr. Éderson Kido 
Depto Genética/CB/UFPE 
Prof. Kido / UFPE 
Genética de Populações 
 
Estuda o pool de genes (todos os alelos) de uma população 
 
• População: indivíduos de uma espécie em uma determinada área. 
 
• Alelos se movem nas populações: há um Fluxo Gênico. 
Ex: indivíduos quando migram ou se reproduzem indicam esse fluxo. 
 
Qual a importância de se conhecer as frequências dos alelos? 
 
• Os Genes em nível populacional consideram as freqüências com que os alelos (as 
variantes genéticas) ocorrem em uma população. 
 
• Obs: O que são Frequências Alélicas, Genotípicas ou Fenotípicas? 
 
Ex: Fibrose Cística (herança: autossômica recessiva) => alelo ∆F508 (é o + comum 
em São Francisco, EUA). 
 
Ex: Frequência de Portadores de Fibrose Cística 
Afro-americanos: 1 / 66 Hispano-americanos: 1/ 46 
Asiáticos americanos: 1 / 150 
Caucasianos descendentes de europeus: 1 / 23 
 
 
 
 
Prof. Kido / UFPE 
Como calcular as frequências: 
 
Frequências alélicas: no caso do alelo ∆F508, incluem os alelos ∆F508 dos 
homozigotos recessivos mais os alelos ∆F508 dos heterozigotos, em relação ao total de 
alelos para esse gene. 
 
Frequências genotípicas: proporções de heterozigotos ou de homozigotos (recessivos 
ou dominantes) para esse gene na população; 
 
Frequências fenotípicas: proporção de pessoas com ou sem o caráter FC na população. 
 
Exemplo: Calcule as diferentes frequências: 
Genótipo N° de indivíduos 
AA 360 
Aa 600 
aa 240 
Total 1200 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Mudanças nas frequências alélicas acarretam a Microevolução das populações (quando 
mutações se acumulam ocorre a Macroevolução => Especiação). 
Freqüências alélicas mudam quando ocorre: Reprodução não-aleatória; Migração; 
Deriva genética, Mutação e Seleção Natural. 
• Microevolução: não só é possível como inevitável. 
 
Situação incomum seria as frequências alélicas permanecerem constantes de geração 
a geração => essa é a condição de EQUILÍBRIO DE HARDY-WEINBERG. 
 
Godfrey H. Hardy (matemático em Cambridge); Wilhelm Weinberg (médico alemão) 
 
De modo independente (1908), explicaram como usar as frequências alélicas p/ 
calcular frequências genotípicas e fenotípicas de uma pop (2n com reprodução sexual). 
 
Parece lógico que as características dominantes devem aumentar e as recessivas 
diminuírem na população acima. Mas, não é o que acontece. 
Com duas equações eles descreveram todos os genótipos de uma população: 
 
p + q = 1 p = representa o alelo dominante para o gene 
 q = representa o alelo recessivo para o mesmo gene 
 Soma das frequências dos alelos para esse gene é 1 
 
p2 + 2pq + q2 = 1 descreve todos os genótipos p/ um gene com dois alelos 
 p2 (homozigotos dominantes) 
 2pq (heterozigotos) 
 q2 (homozigotos recessivos) 
 Soma de todos os homozigotos e heterozigotos é 1 
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Equilíbrio de Hardy-Weinberg 
 
Ex: Braquidactilia tipo C => alelo D= dedos de tamanho normal; alelo d= dedo médio 
+ curto. Se nove em cada 100 em uma população tem dedos curtos => f (dd) = 0,09 
Se q2 = f (dd) => q = √0,09 = 0,3 (q= frequência do alelo recessivo) 
Sendo p + q = 1 => q = 1 – 0,3 = 0,7 (p =frequência do alelo dominante) 
 
Se os gametas se combinam aleatoriamente para formar a Geração 1 (G1): 
Homozigotos dominantes: f (DD) = (0,7). (0,7) = 0,49 = 49% 
Homozigotos recessivos: f (dd) = (0,3). (0,3) = 0,09 = 9% 
Heterozigotos = f(Dd)+ f(dD) = 2pq = (0,3).(0,7) + (0,7).(0,3) = 0,42 = 42% 
 
Homem (DD ou Dd ou dd) X Mulher (DD ou Dd ou dd) 
 
Homem Mulher Proporção na pop. Frequência 
 DD 
Genotípica 
 Dd 
na Prole 
 dd 
0,49 DD 0,49 DD 0,2401 (DD x DD) 0,2401 
0,49 DD 0,42 Dd 0,2058 (DD x Dd) 0,1029 0,1029 
0,49 DD 0,09 dd 0,0441 (DD x dd) 0,0441 
0,42 Dd 0,49 DD 0,2058 (Dd x DD) 0,1029 0,1029 
0,42 Dd 0,42 Dd 0,1764 (Dd x Dd) 0,0441 0,0882 0,0441 
0,42 Dd 0,09 dd 0,0378 (Dd x dd) 0,0189 0,0189 
0,09 dd 0,49 DD 0,0441 (dd x DD) 0,0441 
0,09 dd 0,42 Dd 0,0378 (dd x Dd) 0,0189 0,0189 
0,09 dd 0,09 dd 0,0081 (dd x dd) 0,0081 
 Freq. na prole (G2) 0,49 0,42 0,09 
 
Logo, as frequências (alélicas e genotípicas) não mudaram de uma geração p/ outra 
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Aplicações Práticas do Equilíbrio de Hardy-Weinberg 
 
Estatística de populações: incidência de doenças genéticas para se obter os riscos de 
serem portadores. 
 
A incidência de um distúrbio autossômico recessivo pode ser usada para calcular o 
risco de que uma pessoa ser heterozigota. 
Ex: Fibrose Cística (FC) afeta 1 em 2.000 neonatos caucasianos. 
A frequência do genótipo homozigoto recessivo (cc) é de 1/ 2.000 ou 0,0005. 
Se f (cc) = q2 => q = √0,0005 => q = 0,022 
Logo p + q = 1 => p = 1 – 0,022 => p = 0,978 
Sendo 2pq = 2 (0,022) (0,978) = 0,043 ou ≈ 1 em 23 (freq. Portadores) 
 
------------------------------------------------------------------------------------------------ 
Problema: casal caucasiano, sem histórico familiar de FC, quer saber o risco 
deles terem uma criança com a doença. 
 
A chance de cada genitor ser portador é 1 em 23. 
A chance de ambos serem portadores, já que nenhum apresenta a doença, é de 
(1/23).(1/23) 
E se eles forem portadores, a chance de uma criança ser afetada é de (1/4). 
 
Logo, o risco de que duas pessoas caucasianas, não aparentadas e sem histórico 
familiar, tenham uma criança FC é de (1/4).(1/23).(1/23) = 1/ 2.116. 
 
 
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Características ligadas ao X: cálculo em homem é o mesmo que em mulher? 
 
Mulheres: podem ser homozigotas dominantes, recessivas ou heterozigotas, logo os 
cálculos são como exemplo acima (autossômica). 
 
Homens: a frequência alélica é a freqüência fenotípica. 
Se a incidência de hemofilia ligada ao X é de 1 em 10.000 nascimentos masculinos 
(XhY), a freqüência do alelo Xh é f (Xh) = 0,0001. 
 
------------------------------------------------------------------------------------- 
 
Mudanças em Frequências Alélicas 
 
Reprodução não-aleatória 
• Sequências de DNA que não influenciem o fenótipo na escolha de um parceiro e 
na reprodução podem estar em Equilíbrio de Hardy-Weinberg. 
• Por outro lado, o Equilíbrio de HW supõe que a reprodução é totalmente ao 
acaso (com igual probabilidade para qualquer indivíduo). As sociedades humanas 
não refletem isso, logo o pool de genes muda a cada geração. 
• Além disso, a consangüinidade (endogamia, casamento entre parentes) 
aumenta a proporção de homozigotos em uma população, o que pode levar ao 
aumento da incidência de doenças ou características recessivas. 
 
Migração 
• A despeito de montanhas e oceanos, barreiras lingüísticas e diferenças culturais, 
as pessoas historicamente se movem. A migração mistura o pool de genes, 
introduzindo alguns alelos e eliminando outros. 
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Deriva Genética 
• Frequências alélicas mudam quando se formam subgrupos. Estes podem ser 
dentro de uma população (grupos étnicos) ou fora dela (quando alguns 
indivíduos saem e formam uma nova comunidade e reproduzem-se entre si, 
perpetuando alelos que não são representativos da população original – Efeito 
Fundador). 
• Se ocorrer um estreitamento da diversidade genética forma-se um Gargalo 
Populacional cuja reconstituição do pool gênico fica a cargo daqueles que 
ficaram/ sobreviveram. 
 
Mutação 
• A natureza mutável do DNA (ex: erros na replicação) adiciona continuadamente 
novos alelos às populações. 
• Alelos deletérios em uma população constituem a Carga Genética. 
 
Seleção Natural 
• Condições ambientais determinam quais alelos são transmitidos para a geração 
seguinte. Aqueles que não permitem a reprodução do indivíduo em um ambiente 
são eliminados e diminuem na população. Aqueles benéficos são mantidos. 
• Alguns alelos são mantidos nos heterozigotos quando estes têm vantagemreprodutiva sob algumas condições (ex: resistir a uma infecção). Esse 
Polimorfismo Balanceado é um tipo de seleção natural. 
 
 
 
 
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Genealogia Gênica 
 
• A identificação de mutações diferentes em um gene é útil no mapeamento da 
evolução e dispersão de variantes genéticas. Uma suposição para decifrar 
origens de genes é que quanto mais prevalente o alelo, mais antigo ele é (teve 
mais tempo para se dispersar e acumular em uma população). 
• As freqüências alélicas de mutações diferentes em populações diferentes 
fornecem informações sobre a história natural do alelo e sua importância no 
Equilíbrio de Hardy-Weinberg. 
 
 
 
 
 
Exercício: 
Em uma amostra populacional de 11.335 indivíduos foi encontrada a seguinte 
distribuição fenotípica para o sistema ABO: 5.150 pessoas do tipo O; 4791 do tipo 
A; 1.023 do tipo B; 362 do tipo AB. Com base nisso, calcule as frequências alélicas 
IA, IB e i. 
 
Genética das populações 
 
1. Considere a seguinte distribuição genotípica observada: 
1101 MM, 1496 MN e 503 NN. Assumindo codominância 
entre os alelos do loco, calcule: a) as freqüências alélicas 
observadas para M e N; b) os números esperados de 
indivíduos de cada uma das classes genotípicas, 
considerando ocorrência de cruzamentos aleatórios. 
 
2. Em uma população foi constatada que as freqüências 
dos alelos IA e IB eram, respectivamente, de 0,1 e 0,4. 
Determine quais devem ser as freqüências de cada um dos 
tipos sanguíneos, assumindo ocorrência de cruzamentos 
aleatórios. 
Fibrose cística: causas, sintomas e tratamento 
 
Doença hereditária caracterizada pelo acúmulo de secreção no pulmão e no pâncreas 
pode interferir na vida do paciente 
A fibrose cística, também conhecida como mucoviscidose, é uma doença genética de herança autossômica recessiva: ou 
seja, passa de pai para filho. Sua principal característica, segundo o pneumopediatra do Einstein, Luiz Vicente Ribeiro 
Ferreira da Silva Filho, é o acúmulo de secreções mais densas e pegajosas nos pulmões, no trato digestivo e em outras 
áreas do corpo. 
A doença, explica o especialista, se manifesta basicamente com sintomas respiratórios, gastrointestinais e presença 
excessiva de cloro no suor. Causada por um gene defeituoso, a fibrose cística induz o organismo a produzir secreções 
espessas que obstruem pulmões e pâncreas. 
 
“A insuficiência do pâncreas faz com que a digestão de gorduras e proteínas não seja adequada e os pacientes ficam 
desnutridos, pois não conseguem absorver os alimentos”, explica o pneumopediatra. Quanto mais precoce o diagnóstico, 
melhor para o paciente - atualmente ele pode ser feito no nascimento do bebê com o teste do pezinho. “A triagem neonatal 
é muito importante, pois com a dosagem de imunotripsina é possível detectar mais precocemente se a criança é um caso 
suspeito de fibrose cística, e assim, melhorar o prognóstico e a taxa de sobrevida”, afirma Silva Filho. 
Sintomas 
Ainda no período neonatal (em recém-nascidos) é possível observar o entupimento do intestino, dificuldade de ganhar 
peso, tosse com secreção e desidratação sem motivo aparente. 
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Com o passar dos anos o paciente pode apresentar perda de peso, desnutrição progressiva, tosse crônica com muita 
secreção, sinusite crônica, formação de pólipos nasais (aumento da mucosa do revestimento do nariz que formam 
pseudotumores no nariz), doença hepática (cirrose biliar), diabetes, infecções respiratórias e infertilidade. 
As principais complicações dos pacientes com fibrose cística são: sangramento pulmonar, infecções graves, pneumotórax 
(vazamento de ar do pulmão) e obstrução intestinal. 
Tratamento 
O tratamento é multidisciplinar, pois envolve médicos, enfermeiros, fisioterapeutas e assistentes sociais e tem o objetivo de 
melhorar a sobrevivência e a qualidade de vida. “O principal foco na criança pequena é a nutrição adequada. Seguir dietas 
mais calóricas e fazer reposição das enzimas do pâncreas pode ajudar o paciente a não sofrer de desnutrição, que está 
associada à piora da doença pulmonar. Quanto mais desnutrido estiver o paciente, pior para o pulmão”, diz o especialista. 
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Para melhorar o trato respiratório são realizados tratamentos para fluidificar as secreções, com uso de nebulizações, 
fisioterapia respiratória, que ajuda a expelir a secreção, e o uso de antibióticos inalatórios. 
De acordo com o pneumologista, a fibrose cística não tem cura e o tratamento ajuda a retardar a progressão da doença. 
“Conforme a doença pulmonar evolui e o paciente apresenta dilatação dos brônquios, acúmulo de secreção, insuficiência 
respiratória crônica e limitação das atividades diárias - casos muito avançados, o transplante de pulmão é a melhor opção e 
possui resultados satisfatórios”, conta Silva Filho. 
Com os tratamentos atuais, os pacientes possuem expectativa de vida mais longa. Eles podem ter uma vida normal desde 
que realizem o tratamento adequado. Porém com o passar dos anos, a doença pulmonar piora e a pessoa pode ficar 
incapacitada. Em países de primeiro mundo, a sobrevida média é de 40 anos, daí a importância do diagnóstico precoce. 
Quanto mais cedo descobrir a fibrose cística, melhor a qualidade de vida e maior o tempo de sobrevivência do paciente. 
Fonte: Dr. Luiz Vicente Ribeiro Ferreira da Silva Filho, pneumopediatra do Einstein 
http://www.einstein.br/einstein-saude/em-dia-com-a-saude/Paginas/fibrose-cistica-causas-sintomas-e-
tratamento.aspx 
 
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