GENÉTICA DE POPULAÇÕES

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Genética
GENÉTICA DE POPULAÇÕES
“é o estudo quantitativo da distribuição da variação genética nas populações e como as
frequências de genes e de genótipos são mantidas ou mudam ao longo do tempo, tanto
dentro de uma população quanto entre populações”
(Thompson e Thompson, Genética Médica)
Envolve:
● Fatores genéticos
● Fatores ambientais e sociais (seleção e migração)
Determinam a frequência e a distribuição dos alelos e genótipos nas famílias e nas comunidades.
Na prática da genética médica, a genética de populações fornece conhecimento sobre vários
genes de doença que são comuns em diferentes populações, sendo informações necessárias para
diagnósticos clínicos e aconselhamento genético.
CONCEITOS GERAIS
Frequência genotípica: % com que cada um dos genótipos possíveis de um determinado alelo se
encontra em uma população.
Frequência alélica: % que um determinado alelo representa entre todos os alelos de um gene, em
uma população.
VARIAÇÃO GENÉTICA E DIVERSIDADE
● Exemplo das mariposas claras e escuras na Revolução Industrial.
Diversidade genética: é a variação genética dentro de uma população → Útil para entender a
evolução e a história das populações humanas.
ex.: Por exemplo, a diversidade genética é maior em populações africanas do que em outras
populações humanas, o que sugere que a África é o local de origem da espécie humana.
Diversos são os fatores que alteram as frequências alélicas nas populações, sendo mutação,
seleção, deriva genética e migração / fluxo gênico. Destacamos os dois últimos.
Deriva Gênica
Mudanças aleatórias podem ter um efeito muito maior sobre frequências alélicas em uma
população pequena do que em populações maiores.
● Efeitos aleatórios do ambiente ou outra ocorrência ao acaso que são independentes do
genótipo.
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Nicole Siqueira de Arruda CB USP FMRP
● Flutuação da frequência alélica aleatória que opera em um pequeno pool de organismos,
de uma geração para outra → pode tornar um alelo mais frequente.
● Efeito gargalo → separação de alguns = nova população, ligeiramente diferente da original
Tais ocorrências alteram o equilíbrio de Hardy-Weinberg e causam mudanças na frequência alélica
da população.
Explica como frequências alélicas mudam como resultado do acaso.
Efeito Fundador
● Forma especial de deriva gênica
Quando uma subpopulação pequena separa-se de uma população maior, as frequências gênicas na
população pequena podem ser diferentes das da população a partir da qual se originou, porque o
novo grupo contém uma amostra pequena e aleatória do grupo de origem e, aleatoriamente, pode
não ter as mesmas frequências gênicas do grupo de origem.
Se um dos fundadores originais de um novo grupo por acaso for portador de um alelo relativamente
raro, esse alelo terá uma frequência muito mais alta do que tinha no grupo maior do qual o novo
grupo foi derivado.
Efeito Gargalo
Surge quando uma população sofre uma redução numérica drástica, mas temporária. Mas mesmo
que essa população se recupere, sua diversidade genética permanece reduzida devido à deriva
genética.
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Fragmentação de habitats reduz diversidade → formação de corredores é importante para evitar o
isolamento das espécies.
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Migração e Fluxo gênico
A migração pode alterar a frequência alélica pelo processo de fluxo gênico - difusão lenta de genes
através de uma barreira.
● Os genes de populações migrantes com suas próprias frequências alélicas características são
mesclados gradualmente ao pool genético da população para a qual eles migraram, um
processo conhecido como mistura genética.
obs.: Migração - atravessar uma barreira reprodutiva, seja ela racial, étnica, cultural ou geográfica
3° LEI DE MENDEL
Membros de pares diferentes de genes distribuem-se para gametas independentes um do outro.
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● Alelos de genes em loci diferentes segregam-se independentemente.
● Isso é verdade para genes em cromossomos diferentes, mas nem sempre para genes
localizados no mesmo cromossomo (genes sintéticos).
Recombinação gênica→ depende da distância gênica
2 gametas recombinantes e 2 gametas parentais
2 LÓCUS 2 ALELOS
Se dois lócus não estiverem no mesmo cromossomo (isto é, não forem sintênicos) ou se
estiverem no mesmo cromossomo mas muito distantes entre si (θ >0,5), haverá igual número dos
quatro tipos de gametas.
Alelos em loci em diferentes cromossomos segregam de maneira independente
2 loci polimórficos - 1 e 2 - em cromossomos diferentes, com alelos A e a (1) e B e b (2).
Genótipo AaBb
Fenótipo AB
Suponhamos que o genótipo de um indivíduo é Aa e Bb (heterozigota em ambos os loci; AaBb),
com alelos A e B herdados do pai e alelos a e b herdados de sua mãe.
obs.: quando sabe-se o fenótipo e não o genótipo, pode-se realizar um cruzamento teste com
duplo recessivo para descobri-lo.
Os 2 cromossomos diferentes se alinham na placa metafásica na meiose I em uma de duas
combinações de igual probabilidade.
Haverá 4 possíveis combinações de alelos:
25% AB, 25% ab, 25% Ab, 25% aB⇒ Segregação independente.
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- Pelo fato dos gametas AB conterem apenas alelos derivados de seu pai e os gametas ab
apenas os alelos materno, esses gametas são designados de gametas parentais (não
recombinantes).
- Os gametas Ab ou aB, cada um contendo um alelo de origem paterna e outro materna, são
chamados de gametas não parentais (recombinantes).
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Alelos ligados segregam juntos, formando haplótipos (conjunto de genes)
Loci ligados → 2 loci próximos, herdados juntos mais frequentemente do que separados⇒ por
estarem muito pertos há pouca chance de se separarem por crossing over.
Fase de ligação:
● Loci ligados no mesmo cromossomo⇒ em acoplamento ou cis (constituem um haplótipo)
● Loci ligados em cromossomos homólogos⇒ em repulsão ou trans
A1 e B1 ; A2 e B2 = em acoplamento / cis A1 e B2 ; A2 e B1 = em repulsão / trans
Alelos ligados podem se recombinar → depende da distância entre eles.
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FRAÇÃO DE RECOMBINAÇÃO
Taxa de recombinação (Θ) é a medida da distância que separa 2 loci.
● Indicação da probabilidade de ocorrer um crossing over entre eles → quanto mais próximos
são os alelos maior a chance de sofrer recombinação.
● Como proporção e não como %
● Θ varia de 0 (nenhuma recombinação) a 0,5 (segregação independente)
Θ = 0⇒ completamente ligados
Θ = 0,5⇒ segregação independente e não são loci ligados
Distância no mapa
A extensão de recombinação observada, θ, entre os loci.
Centimorgans
Unidade de mapa → cM
● Definidos como o comprimento genético* sobre o qual, em média, um crossover ocorre em
1% das meioses.
1 cM → crossing over em 1 em cada 100 meioses⇒ Θ = → Θ = 0,011100
*Não trata-se de distância física
A. Os locus estão distantes e pelo menos um crossover entre eles tem chance de ocorrer em
cada meiose
Gametas de genótipo não recombinante (AB e ab) e recombinante (Ab e aB) em igual
proporção na prole.
B. Os locus estão tão próximos que o crossover entre eles não é observado
Serão formados apenas genótipos não recombinantes (iguais aos cromossomos parentais AB
e ab) e a frequência dos genótipos recombinantes é 0.
C. Os locus estão próximos no mesmo cromossomo, mas suficientemente afastados para
que ocorra crossover em algumas meioses, mas não em outras.
Genótipo parental é mais frequente que o genótipo recombinante.
Frequência de cromossomos recombinantes varia de 0-50%.
O ponto crucial é que quanto mais próximos dois loci estiverem, menor será a frequência de
recombinação e menor o número de genótipos recombinantes observados na prole.
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Proporção máxima de recombinação
Se 100% das células apresentarem crossover:
25% A1B1, 25% A2B1, 25% A1B2, 25% A2B2
Se 50% das células apresentarem crossover:
(25 + 12,5) % A1B1 e (25 + 12,5) % A2B2 Parentais
12,5% A1B2 e 12,5% A2B1 Recombinantes
Considerandovários lócus:
● Distância máxima entre qualquer par de loci = 50%
● Distância entre o 1° e o último lócus de uma série é igual a soma das distâncias entre os lóci
intermediários.
Cruzamento entre parental
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Cruzamento teste (com um parental homozigoto recessivo):
MAPEAR
+ de 2 loci:
Resultado do cruzamento AaBbCc x aabbcc
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Passos para calcular a distância intergênica
1. Encontrar os genótipos parentais (os com maiores frequências)
2. Separar os locus 2 as 2 (ABC - A-B, B-C e A-C)
3. Considerar na soma das frequências apenas os genótipos diferentes dos parentais, que são
os genótipos recombinantes (ex.: parental = aBc; Ab, AB são diferentes do parental)
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4. Somar as frequências recombinantes de cada par 2 a 2
5. Dividir cada soma pelo total das frequências e multiplicar por 100 (centimorgans)
6. O valor encontrado é a distância entre os alelos
A distância entre o 1° e o último loci é menor que a soma das distâncias devido a possibilidade de
ocorrência de duplo crossing over (pode “desfazer” uma recombinação, retornando ao genótipo
parental)
MAPEAMENTO GENÉTICO vs CITOGENÉTICO (físico)
I. Genético
● Posição relativa dos genes
● Distância entre genes determinada pela taxa de recombinação (Θ)
II. Citogenético
● Localização regional no cromossomo
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LIGAÇÃO vs ASSOCIAÇÃO
Ao surgir por mutação um novo alelo em um determinado loco, os alelos ligados (próximos) estarão
associados ao alelo novo.
Exemplo:
Por exemplo, se o indivíduo for homozigoto L1/L1 no Loco 1 e, no Loco 2, surgir uma mutação
D, este novo alelo ficará associado a um dos alelos L1.
Note que todas as vezes em que o alelo D estiver presente, estará presente um alelo L1 no
loco vizinho (ligado), mas nem sempre o L1 será acompanhado da mutação D.
Se a mutação D for dominante e causar uma doença, podemos usar o alelo associado para
auxiliar no diagnóstico: diante de um paciente com suspeita da doença, examina-se o Loco 1.
A ausência do alelo L1 significa que o paciente NÃO tem a doença, mas a presença dele não
confirma a doença. Apenas aumenta a probabilidade.
EQUILÍBRIO DE HARDY-WEINBERG
Modelo matemático → Verificar se está ocorrendo evolução.
PREMISSAS
● Organismos com locus diplóides.
● A população está em panmixia (todos os indivíduos têm igual probabilidade reprodutiva e os
genitores se cruzam ao acaso).
● A população é infinitamente grande → erro de amostragem e deriva gênica são
desprezíveis, ou seja, não alteram as frequências alélicas.
● Ausência de fatores evolutivos → não ocorrem mutações, seleção, deriva genética ou
migração (fluxo gênico).
Considere hipotéticamente um conjunto gênico, que é uma mistura de genes que irão dar origem à
geração seguinte. Nesse conjunto gênico, qualquer gameta masculino tem igual probabilidade de se
unir a qualquer gameta feminino. Assim, as frequências genotípicas esperadas no zigoto da próxima
geração podem ser previstas, desde que se conheçam as frequências dos alelos considerados, A e
a.
Suponhamos que:
p = frequência de A
q = frequência de a
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Cruzando-se dos indivíduos heterozigotos para o lócus em questão (Aa x Aa), tem-se a distribuição
genotípica:
Assim:
p2 = frequência esperada de AA
2pq = frequência esperada de Aa
q2 = frequência esperada de aa
sendo, p + q = 1 e p2 + 2pq + q2 = 1
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
McInnes, Roderick R. Thompson & Thompson Genética Médica. Disponível em: Minha Biblioteca,
(8th edição). Grupo GEN, 2016.
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