1Genética de populações em animais

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<p>Genética de</p><p>populações</p><p>em animais</p><p>Prof. Fabiana Knackfuss</p><p>Descrição</p><p>Caracterização das estruturas dos cromossomos e genes, estimativas</p><p>das frequências gênicas e genotípicas das características nas raças e</p><p>espécies de interesse médico-veterinário e identificação e diferenciação</p><p>de mutações cromossômicas.</p><p>Propósito</p><p>Conhecer as bases genéticas da hereditariedade, assim como</p><p>determinar as frequências genotípicas de uma população, são</p><p>fundamentais para o estudo de diversas patologias na Medicina</p><p>Veterinária e servem como ferramentas para o melhoramento genético</p><p>de espécies de produção animal.</p><p>Objetivos</p><p>Módulo 1</p><p>Cromossomos, genes e alelos</p><p>Identificar as diferenças na organização física e química dos</p><p>cromossomos, genes e alelos, assim como a conexão entre tais</p><p>estruturas.</p><p>Módulo 2</p><p>Cálculo das frequências gênicas e</p><p>genotípicas</p><p>Analisar os cálculos das estimativas das frequências gênicas e</p><p>genotípicas.</p><p>Módulo 3</p><p>Equilíbrio de Hardy-Weinberg</p><p>Reconhecer o equilíbrio de Hardy-Weinberg e os fatores capazes de</p><p>alterar as frequências gênicas e genotípicas.</p><p>Módulo 4</p><p>Mutações gênicas e cromossômicas</p><p>Reconhecer as diferenças entre as mutações gênicas e</p><p>cromossômicas ocasionadas nos genomas das diversas espécies de</p><p>interesse médico-veterinário.</p><p>Introdução</p><p></p><p>A genética de populações é a área da Genética que fornece</p><p>informações importantes para o melhoramento dos animais</p><p>domésticos e, também, para a compreensão dos processos</p><p>causadores de mudanças relacionadas à evolução das espécies</p><p>animais.</p><p>A genética de populações estuda os mecanismos da</p><p>hereditariedade em nível populacional, levando em conta uma</p><p>amostra aleatória de indivíduos de uma população. Cada</p><p>população possui genes característicos e mudanças na</p><p>frequência desses genes, assim, a oscilação nas suas</p><p>frequências são capazes de explicar os perfis populacionais.</p><p>A variação existente dentro e entre as populações é devida a</p><p>diversos fatores, dentre eles a mutação, a seleção, a migração e a</p><p>deriva genética. A mutação, em linhas gerais, é a alteração do</p><p>gene a nível molecular, gerando um novo fenótipo, podendo ou</p><p>não ser favorável para o indivíduo. Já a seleção corresponde à</p><p>sobrevivência dos indivíduos mais adaptados e que irão</p><p>permanecer nas populações e irão transmitir seus genes para as</p><p>próximas gerações. Flutuações esporádicas nas frequências dos</p><p>genes em função da migração, redução do número populacional</p><p>e deriva genética também são importantes fontes de mudança</p><p>populacional. Todos esses fatores ocasionam alterações nas</p><p>frequências alélicas e genotípicas – não apenas em espécies</p><p>animais sujeitas a processos de melhoramento, como também</p><p>naquelas de guarda e companhia sujeitas a desenvolverem</p><p>diversas patologias de interesse clínico.</p><p>Neste conteúdo, abordaremos os conceitos de cromossomos e</p><p>genes, além do cálculo das frequências gênicas e genotípicas e o</p><p>equilíbrio de Hardy-Weinberg. Ainda, iremos diferenciar as</p><p>mutações gênicas das mutações cromossômicas.</p><p>1 - Cromossomos, genes e alelos</p><p>Ao �nal deste módulo, você será capaz de identi�car as diferenças na organização física e</p><p>química dos cromossomos, genes e alelos, assim como a conexão entre tais estruturas.</p><p>Cromossomos</p><p>As células animais são classificadas como eucariontes e apresentam o</p><p>material genético contido no núcleo, sob a forma de cromossomos, e</p><p>nas organelas denominadas mitocôndrias, sob a forma de DNA circular.</p><p>Os cromossomos são as estruturas que contêm as unidades básicas da</p><p>hereditariedade, denominados genes. Cada gene contém informações</p><p>fundamentais para a determinação de proteínas associadas e que</p><p>estarão relacionadas ao fenótipo do indivíduo. A forma como os genes</p><p>se expressam determinará as características dos animais domésticos.</p><p>Sob o ponto de vista do melhoramento animal, é</p><p>importante conhecer a localização dos genes de</p><p>interesse no genoma do indivíduo e saber a qual</p><p>característica ele encontra-se relacionado, visto que se</p><p>pode previamente selecionar os indivíduos que serão</p><p>reprodutores dentro dos planteis.</p><p>Outra vantagem é que, a partir do conhecimento desses genes, é</p><p>possível excluir animais que possuem genes deletérios ou prejudiciais e</p><p>que estejam associados a patologias.</p><p>Agora, vamos entender em detalhes os cromossomos.</p><p>Os cromossomos são filamentos de cromatina espiralados, presentes</p><p>no núcleo de todas as células. A cromatina é formada por moléculas de</p><p>DNA associada a proteínas histonas, e são visíveis ao microscópio</p><p>óptico durante a divisão celular na fase da metáfase (Figura 1).</p><p>Figura 1: Nível de organização do material genético dentro do núcleo de uma célula eucarionte.</p><p>Os cromossomos no estado simples – antes do processo de duplicação</p><p>do material genético – são formados por apenas um braço</p><p>(denominado cromátide) e um centrômero (a sua região mais</p><p>condensada). Após a duplicação do DNA que antecede o processo de</p><p>divisão celular, o cromossomo duplo passa a ser formado por duas</p><p>cromátides (cromátides-irmãs) que permanecem unidas pelo</p><p>centrômero, conforme pode ser visualizado na Figura 2.</p><p>Figura 2: Pares de cromossomos homólogos nos estados simples e duplicado.</p><p>Nas extremidades dos braços das cromátides estão localizadas</p><p>estruturas especiais chamadas de telômeros, que são responsáveis por</p><p>manter a estabilidade estrutural do cromossomo.</p><p>Dependendo da localização dos centrômeros, os cromossomos podem</p><p>ser classificados como:</p><p>1. Metacêntricos: quando o centrômero está no centro do</p><p>cromossomo, fazendo com que todos os seus braços tenham o</p><p>mesmo tamanho.</p><p>2. Submetacêntricos: quando o centrômero está pouco afastado do</p><p>meio do cromossomo.</p><p>3. Acrocêntricos: quando o centrômero está afastado do centro e</p><p>próximo de uma das extremidades, fazendo com que uma das</p><p>duplas de braços que formam o cromossomo seja maior que a</p><p>outra.</p><p>4. Telocêntricos: quando o centrômero está localizado na</p><p>extremidade terminal do cromossomo (Figura 3).</p><p>Figura 3: Classificação dos cromossomos de acordo com a localização do centrômero.</p><p>Dependendo do tipo de célula de um mesmo indivíduo, os</p><p>cromossomos podem ser encontrados aos pares – como é o caso de</p><p>todas as células somáticas e das células germinativas, sendo</p><p>chamadas de células diploides – ou podem não fazer pareamento –</p><p>como é o caso dos gametas, cujos cromossomos correspondem à</p><p>metade do número de cromossomos das células diploides, sendo então</p><p>chamadas de células haploides.</p><p>Na fecundação, durante a fusão dos gametas, os cromossomos se</p><p>unem em pares, formando os cromossomos homólogos (semelhantes)</p><p>(Figura 4).</p><p>Células germinativas</p><p>Células que, a partir da meiose, dão origem aos gametas dos</p><p>indivíduos nas suas gônadas.</p><p>Figura 4: Diferenciação entre cromossomos em uma célula diploide e haploide.</p><p>Quando comparamos células masculinas e femininas de indivíduos da</p><p>mesma espécie, notamos diferenças entre os seus cromossomos. Tal</p><p>diferença é restrita ao par de cromossomos sexuais, pois todos os</p><p>outros pares são idênticos em células masculinas e femininas e são</p><p>chamados de autossômicos.</p><p>Saiba mais</p><p>Em todas as espécies de mamíferos, os machos apresentam dois</p><p>cromossomos diferentes entre si denominados X e Y. Já as fêmeas de</p><p>mamíferos apresentam dois cromossomos X. Essas diferenças podem</p><p>ser observadas na Figura 5.</p><p>Cada uma das formas de diferenciação entre as células masculinas e</p><p>femininas é conhecida como sistema cromossômico de determinação</p><p>sexual. Nos mamíferos, o sistema de determinação sexual é o XY e os</p><p>machos apresentam dois cromossomos diferentes no par sexual (XY),</p><p>ao passo que as fêmeas apresentam dois cromossomos iguais (XX).</p><p>Figura 5: Constituição de cromossomos de um cariótipo humano masculino e feminino.</p><p>Diferentemente dos mamíferos, as aves fêmeas apresentam dois</p><p>cromossomos sexuais diferentes (ZW) enquanto os machos</p><p>apresentam dois cromossomos iguais (ZZ). Sendo assim, nas espécies</p><p>de aves, o sexo do zigoto é definido pelo gameta feminino.</p><p>Cariótipo</p><p>O número de cromossomos é específico de cada espécie, sendo que</p><p>as</p><p>mais próximas na escala evolutiva geralmente apresentam número de</p><p>cromossomos semelhantes entre si. Os equinos, por exemplo,</p><p>apresentam um total de 64 cromossomos (32 pares) e os jumentos</p><p>possuem 62 cromossomos (31 pares). Essas duas espécies</p><p>descenderam de um mesmo ancestral comum mais recente e, portanto,</p><p>apresentam similaridade em relação aos seus cromossomos.</p><p>Lembre-se de que cada espécie apresenta o seu</p><p>número diploide padrão e que o acasalamento entre</p><p>espécies deve ser evitado em função de originarem</p><p>híbridos que, na grande maioria, são inférteis. O</p><p>objetivo dos cruzamentos é sempre o de aproveitar</p><p>características favoráveis de diferentes raças dentro</p><p>de uma mesma espécie e não entre espécies</p><p>diferentes (também conhecido como hibridação).</p><p>Nome comum da espécie</p><p>(nome científico)</p><p>Número diploide de</p><p>cromossomos (2n)</p><p>Cão (Canis familiaris) 78</p><p>Gato (Felis catus) 38</p><p>Bovino (Bos taurus) 60</p><p>Suíno (Sus scrofa) 38</p><p>Equino (Equus caballus) 64</p><p>Caprino (Capra hircus) 60</p><p>Ovino (Ovis aries) 54</p><p>Coelho (Oryctolagus</p><p>cuniculus)</p><p>44</p><p>Galinha (Gallus gallus) 78</p><p>Quadro 1: Número diploide de cromossomos de acordo com a espécie animal.</p><p>Prof. Fabiana Knackfuss</p><p>Uma outra aplicabilidade do conhecimento do cariótipo de uma espécie</p><p>é o monitoramento de animais de produção. Um exemplo é o rearranjo</p><p>entre os cromossomos 1 e 29, nos bovinos, que reduz a fertilidade</p><p>nessa espécie.</p><p>Saiba mais</p><p>Na investigação clínica de um paciente com provável síndrome</p><p>cromossômica, o médico veterinário deverá solicitar um exame</p><p>denominado cariótipo, no qual serão avaliados se o número diploide do</p><p>indivíduo é o compatível com o da espécie, conforme pode ser</p><p>observado na Figura 6, referente ao cariótipo de um cão (2n=78). Caso</p><p>este número desvie do número padrão, o profissional poderá concluir</p><p>que se trata de uma mutação cromossômica numérica.</p><p>Figura 6: Cariótipo padrão da espécie do cão doméstico (Canis lupus familiaris) com a presença</p><p>de 38 pares de cromossomos autossômicos e 1 par sexual (XX fêmea e XY macho).</p><p>Genes e alelos</p><p>Os genes são sequências específicas de DNA que compõem os</p><p>cromossomos e são capazes de produzir proteínas, responsáveis pelas</p><p>características de um indivíduo. Os genes apresentam, em sua</p><p>constituição, os nucleotídeos, que são as unidades básicas do DNA. Os</p><p>genes estão no DNA, que se enrola e forma os cromossomos que ficam</p><p>no interior do núcleo de todas as células eucarióticas.</p><p>O local onde os genes estão localizados nos cromossomos são</p><p>denominados locus gênico. Desta forma, como os genes são</p><p>encontrados aos pares nas células somáticas dos animais, os genes</p><p>alelos são aqueles que ocupam o mesmo local (locus gênico) (Figura 7)</p><p>em cromossomos homólogos (que fazem parte de um mesmo par). No</p><p>evento da fecundação, um gene alelo é recebido do pai e outro da mãe e</p><p>são responsáveis por determinar a mesma característica.</p><p>Figura 7: Localização do gene nos cromossomos (locus gênico).</p><p>Indivíduos podem apresentar, em um mesmo locus gênico, dois alelos</p><p>idênticos no mesmo par e, portanto, serão chamados de homozigotos</p><p>ou apresentar dois alelos diferentes sendo denominados heterozigotos.</p><p>Veja na Figura 8.</p><p>Figura 8: Diferença entre os genótipos homozigotos dominantes, heterozigotos e homozigotos</p><p>recessivos.</p><p>Agora, vamos conhecer conceitos importantes na genética de</p><p>populações!</p><p>É extremamente importante para o entendimento da Genética,</p><p>compreender os conceitos de genótipo e fenótipo:</p><p>Genótipo corresponde ao conjunto de alelos de um indivíduo.</p><p>Fenótipo corresponde à expressão final da ação do genótipo somada à</p><p>ação ambiental, podendo ser melhor interpretado como sendo tudo</p><p>aquilo que é manifestado em características fisiológicas, morfológicas</p><p>ou comportamentais.</p><p>Fenótipo = Genótipo + Ambiente</p><p>Na prática, podemos representar o genótipo por meio de letras (qualquer</p><p>letra). O genótipo pode conter alelos dominantes e recessivos:</p><p>Alelos dominantes</p><p>Representados por letras maiúsculas.</p><p>Alelos recessivos</p><p>Representados por letras minúsculas.</p><p>Um alelo dominante é aquele que, bioquimicamente, é mais eficiente do</p><p>que um alelo recessivo e o fenótipo a ele associado prevalece. Podemos</p><p>usar o seguinte exemplo: nos bovinos, o alelo “M”, responsável pela</p><p>ausência de chifres (caráter mocho), é dominante sobre o alelo “m”, que</p><p>determina a presença de chifres. Como os indivíduos recebem dois</p><p>alelos para a mesma característica (um do pai e outro da mãe), o</p><p>genótipo é composto por duas letras. As combinações possíveis</p><p>poderão ser: MM, Mm ou mm. Os genótipos MM e Mm estão</p><p>associados ao fenótipo mocho, ao passo que o genótipo mm está</p><p>associado à presença de chifres.</p><p>Lembre-se de que quando temos um alelo dominante e outro recessivo</p><p>(Aa), o fenótipo que se expressa é aquele relacionado ao alelo</p><p>dominante. O fenótipo associado ao alelo recessivo só é expresso</p><p>quando existem dois alelos recessivos (aa).</p><p>Saiba mais</p><p>Na Medicina Veterinária, é importante o conhecimento da dominância e</p><p>recessividade dos genes pois, como a maioria dos genes prejudiciais</p><p>estão sob a forma recessiva, muitas vezes o animal não manifesta a</p><p>doença por este alelo encontrar-se “escondido” no genótipo</p><p>heterozigoto. Sendo assim, uma importante abordagem do médico</p><p>veterinário é estudar o pedigree do animal, observando se na sua</p><p>ascendência (genealogia) algum parente manifestou a patologia. Em</p><p>caso afirmativo, este indivíduo deve ser evitado na reprodução, mesmo</p><p>que tenha pedigree que comprove a sua origem racial.</p><p>Material genético dos animais</p><p></p><p>Assista agora a um vídeo em que é evidenciada a localização dos</p><p>cromossomos e genes dos animais.</p><p>Falta pouco para atingir seus objetivos.</p><p>Vamos praticar alguns conceitos?</p><p>Questão 1</p><p>Nível de organização nas células eucariontes.</p><p>Na figura, é possível observar o nível de organização nas células</p><p>eucariontes. Com relação a essas informações, é correto afirmar</p><p>que:</p><p>A</p><p>Os genes representam sequências ativas presentes</p><p>na molécula do DNA e estão presentes no núcleo</p><p>das células eucariontes.</p><p>B</p><p>Os cromossomos representam sequências ativas</p><p>presentes na membrana plasmática das células</p><p>eucariontes.</p><p>Parabéns! A alternativa A está correta.</p><p>Os genes são constituídos de DNA e representam as sequências</p><p>dos cromossomos, sendo encontrados no núcleo das células</p><p>eucariontes.</p><p>Questão 2</p><p>Nos cães, o número diploide em uma célula do tecido cardíaco é</p><p>igual a 2n=78 cromossomos. Sendo assim, é correto afirmar que:</p><p>C</p><p>Os genes formam pares apenas nas células sexuais</p><p>(gametas) das células eucariontes.</p><p>D</p><p>Todas as espécies animais apresentam o mesmo</p><p>número de cromossomos.</p><p>E</p><p>Os genes representam sequências ativas presentes</p><p>na molécula do RNA e estão presentes apenas no</p><p>citoplasma das células eucariontes.</p><p>A</p><p>Serão encontrados n=39 cromossomos nas células</p><p>germinativas de um cão do sexo masculino.</p><p>B</p><p>Serão encontrados 2n=39 cromossomos nos</p><p>gametas de um cão do sexo masculino.</p><p>C</p><p>Serão encontrados dois cromossomos XX em cada</p><p>célula somática de um cão do sexo masculino.</p><p>D</p><p>As células somáticas apresentarão 2n=78</p><p>cromossomos e em cada uma delas serão</p><p>observados 38 pares de cromossomos</p><p>autossômicos e um par sexual.</p><p>Parabéns! A alternativa D está correta.</p><p>As células somáticas são diploides e apresentam os cromossomos</p><p>aos pares. Em cada célula somática, serão encontrados dois</p><p>cromossomos sexuais e o restante será referente aos</p><p>cromossomos autossômicos.</p><p>2 - Cálculo das frequências gênicas e genotípicas</p><p>Ao �nal deste módulo, você será capaz de analisar os cálculos das estimativas das</p><p>frequências gênicas e genotípicas.</p><p>Genética de populações: frequências</p><p>gênicas e genotípicas</p><p>A genética de populações é a área que visa estabelecer relações dos</p><p>alelos que determinam as características com suas frequências dentro</p><p>de populações, explicando como ocorre variação nessas populações ao</p><p>longo do tempo e no espaço.</p><p>E</p><p>Os gametas irão apresentar o mesmo número de</p><p>cromossomos das células somáticas.</p><p>Esta disciplina estuda a origem da variação e como essa</p><p>variação é</p><p>transmitida entre as gerações dentro das populações. Além disso, é um</p><p>mecanismo que auxilia os métodos de melhoramento dos animais</p><p>domésticos. A variação das populações é devida à vários fatores, dentre</p><p>eles estão a mutação, seleção e migração.</p><p>Segundo a definição de Ramalho et al. (2008), uma população pode ser</p><p>entendida como um conjunto de indivíduos da mesma espécie, que</p><p>ocupa o mesmo local, apresenta uma continuidade no tempo e cujos</p><p>indivíduos possuem a capacidade de se acasalarem ao acaso e,</p><p>portanto, trocam genes entre si e alelos entre si.</p><p>Cada população tem um reservatório gênico que lhe é</p><p>particular e que a caracteriza (transmitido ao longo das</p><p>gerações). Podemos citar, como exemplo de</p><p>população, os suínos asselvajados residentes no</p><p>Pantanal Mato Grossense, que ocupam o mesmo</p><p>território e sofrem acasalamento ao acaso.</p><p>Os processos evolutivos são estudados nas populações, avaliando-se o</p><p>equilíbrio gênico (alélico) e genotípico haja vista que, não havendo</p><p>impedimentos para cruzamentos entre as populações próximas, a troca</p><p>de genes altera sua frequência até que o equilíbrio se estabeleça. Em</p><p>uma população mendeliana, as frequências alélicas e genotípicas</p><p>permanecerão constantes ao longo das gerações se fatores como</p><p>mutação, seleção, migração, desvio meiótico e deriva genética não</p><p>estiverem atuando sobre essa população.</p><p>A genética de populações fornece informações importantes para o</p><p>melhoramento genético de animais e, também, para entendermos o</p><p>processo de evolução. Estudamos as características ligadas ao grupo e</p><p>não ao indivíduo. A genética mendeliana permite predizer as frequências</p><p>genotípicas e fenotípicas da progênie resultante de um acasalamento, já</p><p>a genética de populações permite predizer as frequências genotípicas e</p><p>as fenotípicas da progênie resultante de todos os acasalamentos da</p><p>população (FALCONER; MACKAY, 1996).</p><p>As propriedades genéticas das populações são determinadas a partir do</p><p>conhecimento de suas frequências alélicas e genotípicas:</p><p>Frequências gênicas (alélicas)</p><p>Proporções dos diferentes alelos de um determinado locus gênico na</p><p>população.</p><p>Frequências genotípicas</p><p>Proporções dos diferentes genótipos para um determinado locus gênico</p><p>considerado.</p><p>Vamos aprender em nosso estudo como calcular as frequências</p><p>gênicas e genotípicas nas populações.</p><p>Cálculo das frequências gênicas e</p><p>genotípicas em populações</p><p>Antes de aplicarmos os conceitos de frequências gênicas e genotípicas,</p><p>é preciso lembrar de um conceito matemático sobre o cálculo de</p><p>frequências absolutas e relativas. Frequência absoluta corresponde ao</p><p>número de observações em cada classe, já a frequência relativa é dada</p><p>pela divisão do número de observações em cada classe pelo total de</p><p>observações, como pode ser visualizado no exemplo da tabela a seguir.</p><p>Raças de cães</p><p>criados em canil na</p><p>cidade do Rio de</p><p>Janeiro</p><p>Frequência</p><p>absoluta</p><p>Frequência rela</p><p>(%)</p><p>Pug 134 (134/353)X100=</p><p>Dálmata 121 (121/353)X100=</p><p>Poodle 98 (98/353)X100=</p><p>TOTAL 353 100</p><p>Tabela de frequências absolutas e relativas de raças de cães criados em um canil localizado na</p><p>cidade do Rio de Janeiro.</p><p>Prof. Fabiana Knackfuss</p><p>Agora, vamos aplicar este cálculo na genética de populações!</p><p>Considere que uma população tenha os seguintes genótipos:</p><p>Figura 9: Esquematização dos indivíduos de uma população com relação aos seus genótipos.</p><p>A frequência gênica ou alélica de um determinado alelo, dentre um</p><p>grupo de indivíduos, é definida como a proporção (%) de todos os alelos</p><p>de um loco de determinado tipo. A soma das frequências gênicas em</p><p>uma população deve ser igual a um (1), devido ao fato de cada</p><p>frequência gênica ser uma proporção do total. A frequência gênica em</p><p>um determinado loco, dentre um grupo de indivíduos, pode ser</p><p>determinada a partir do conhecimento das frequências genotípicas, da</p><p>seguinte forma:</p><p>Se considerarmos o alelo A e o genótipo AA, as frequências gênicas e</p><p>genotípicas serão calculadas de acordo com as seguintes fórmulas:</p><p>f(A) = Número de alelos A/Número total de alelos</p><p>f(AA) = Número total de genótipos/Número total de indivíduos na</p><p>população</p><p>Na genética de populações, geralmente a frequência de A = f(A) será</p><p>simbolizada por p e, a de a = f(a) por q e a soma das duas frequências</p><p>será dada por p+q=1.</p><p>Em uma população cujo gene apresenta dois alelos, um dominante (A) e</p><p>um recessivo (a) e que apresenta três possíveis genótipos associados a</p><p>estes genes: AA, Aa e aa, as frequências alélicas podem ser calculadas</p><p>somando-se a frequência dos genótipos homozigotos mais a metade da</p><p>frequência dos heterozigotos, como segue:</p><p>f(A) = p = f(AA) + 1/2f(Aa)</p><p>f(a) = q = f(aa) + 1/2f(Aa)</p><p>A soma das frequências de A e a será sempre igual à unidade;</p><p>independentemente da população ou de quaisquer suposições.</p><p>Consideraremos as frequências genotípicas do genótipo homozigoto</p><p>dominante AA = f(AA), do genótipo heterozigoto Aa = f(Aa) e do</p><p>genótipo homozigoto recessivo aa = f(aa) e que as frequências do alelo</p><p>dominante e recessivo serão expressas por f(A) e f(a). Sendo assim, a</p><p>partir da Figura 9, é possível observarmos que, do total de 8 indivíduos</p><p>presentes na população, 3 são AA, 1 é aa e 4 são Aa. Sendo assim, as</p><p>frequências genotípicas e gênicas serão:</p><p>Frequências genotípicas</p><p>f(AA) = 3/8 = 0,375 x 100= 37,5%</p><p>f(Aa) = 4/8 = 0,5 x 100 = 50%</p><p>f(aa) = 1/8 = 0,125 x 100 = 12,5%</p><p>Frequências gênicas</p><p>f(A) = 37,5% + 1/2(50%) = 62,5%</p><p>f(a) = 12,5% + 1/2(50%) = 37,5%</p><p>Vamos ver mais um exemplo.</p><p>Nos bovinos, o gene que determina o caráter mocho (M) é dominante</p><p>sobre o gene que determina a presença de chifres (m). Sendo assim,</p><p>sabendo-se que em uma fazenda 440 animais foram identificados 200</p><p>como MM, 180 como Mm e 60 como mm, quais os valores das</p><p>frequências genotípicas e gênicas nessa população?</p><p>Inicialmente, deveremos considerar o cálculo das frequências</p><p>genotípicas da seguinte forma:</p><p>f(MM) = (200/440) x 100 = 45,5%</p><p>f(Mm) = (180/440) x 100 = 40,9%</p><p>f(mm) = (60/440) x 100 = 13,6%</p><p>A partir destas, calcula-se as frequências dos alelos:</p><p>f(M) = 45,5% + 1/2 (40,9%) = 65,9%</p><p>f(m) = 13,6% + 1/2 (40,9%) = 34,1%.</p><p>Calculando frequências gênicas e</p><p>genotípicas</p><p></p><p>Assista agora a um vídeo em que são apresentados os cálculos</p><p>matemáticos das frequências gênicas e genotípicas.</p><p>Falta pouco para atingir seus objetivos.</p><p>Vamos praticar alguns conceitos?</p><p>Questão 1</p><p>Shorthorn é uma raça de gado originária da Inglaterra no final do</p><p>século 18 e que é selecionada para corte. Ela apresenta três tipos</p><p>de pelagens associadas a três genótipos: HH (pelagem vermelha),</p><p>Hh (pelagem rosilha) e hh (pelagem branca). Sabendo que, em uma</p><p>determinada fazenda constituída por um total de 466 animais,</p><p>foram observados 210 bovinos de pelagem vermelha, 180 de</p><p>pelagem rosilha e 76 de pelagem branca, as frequências de cada</p><p>genótipo nesta população serão:</p><p>A 15% (HH), 25% (Hh) e 60% (hh).</p><p>B 39% (HH), 45% (Hh) e 16% (hh).</p><p>C 45% (HH), 17% (Hh) e 39% (hh).</p><p>D 50% (HH), 25% (Hh) e 25% (hh).</p><p>E 45% (HH), 39% (Hh) e 16% (hh).</p><p>Parabéns! A alternativa E está correta.</p><p>O cálculo das frequências genotípicas deve ser feito dividindo-se o</p><p>número de indivíduos que apresentam determinado genótipo em</p><p>relação ao total da população. O resultado é multiplicado por 100</p><p>para ser fornecido em termos percentuais. Veja:</p><p>f(HH) = (210/466) x 100 = 45%</p><p>f(Hh) = (180/466) x 100 = 39%</p><p>f(hh) = (76/466) x 100 = 16%</p><p>Questão 2</p><p>Diferentes genótipos associados a fenótipos específicos são</p><p>encontrados nas populações e suas frequências gênicas podem ser</p><p>calculadas a partir das frequências genotípicas. Sendo assim,</p><p>sabendo que em uma determinada espécie de pássaros silvestres</p><p>foram encontradas as seguintes frequências genotípicas: 66% BB,</p><p>24% Bb e 10% bb para um gene relacionado à forma do bico, as</p><p>frequências dos alelos B e b serão, respectivamente, iguais a:</p><p>Parabéns! A alternativa A está correta.</p><p>As frequências gênicas devem ser calculadas somando-se a</p><p>frequência dos genótipos homozigotos que contêm aquele alelo</p><p>mais</p><p>a metade do heterozigoto. Veja:</p><p>A 78% e 22%.</p><p>B 10% e 90%.</p><p>C 65% e 35%.</p><p>D 48% e 52%.</p><p>E 14% e 86%.</p><p>f(B) = 66% + 1/2 (24%) = 78%</p><p>f(b) = 10% + 1/2 (24%) = 22%</p><p>3 - Equilíbrio de Hardy-Weinberg</p><p>Ao �nal deste módulo, você será capaz de reconhecer o equilíbrio de Hardy-Weinberg e os</p><p>fatores capazes de alterar as frequências gênicas e genotípicas.</p><p>Equilíbrio de Hardy-Weinberg:</p><p>fundamentação e aplicação</p><p>Um dos pressupostos mais importantes da genética de populações é</p><p>avaliar se uma população está em equilíbrio. O equilíbrio de Hardy-</p><p>Weinberg foi proposto pelo matemático Godfrey Hardy (1877-1947) e</p><p>pelo médico alemão Wilhem Weinberg (1862-1937).</p><p>Eles concluíram que, em determinadas condições, a frequência de alelos</p><p>permaneceria inalterada nas gerações. Segundo o teorema do equilíbrio,</p><p>se os cruzamentos em uma população forem ao acaso (sem</p><p>autofecundações ou cruzamentos controlados), se todos os indivíduos</p><p>forem férteis e viáveis, e se não houver influência de fatores como</p><p>seleção, mutação, migração e deriva genética, então as frequências</p><p>gênicas e genotípicas se mantêm constantes através das gerações.</p><p>Dessa forma, para que o equilíbrio de Hardy-Weinberg seja atingido,</p><p>devem ser observadas sete condições básicas, sendo elas:</p><p>não ocorrer mutação;</p><p>não ocorrer seleção;</p><p>a população deve ser infinitamente grande;</p><p>todos os membros da população se reproduzem;</p><p>todos os acasalamentos ocorrem ao acaso (não há cruzamentos</p><p>preferenciais);</p><p>todos os indivíduos produzem o mesmo número de descendentes;</p><p>não há migração nem para dentro e nem para fora da população.</p><p>Se estas condições forem atendidas e, considerando-se que as</p><p>frequências do alelo recessivo e dominante são iguais a f(A)=p e f(a)=q,</p><p>então após uma geração de acasalamentos ao acaso teremos as</p><p>frequências dos genótipos AA, Aa e aa representados, respectivamente,</p><p>por p², 2pq e q².</p><p>Isso se deve ao fato de que, para formar um indivíduo AA, é necessário</p><p>um espermatozoide A e um oócito A, cuja frequência é a mesma,</p><p>portanto, p x p = p². O mesmo raciocínio vale para o indivíduo aa. Já o</p><p>heterozigoto (Aa), poderá resultar de um espermatozoide A e de um</p><p>oócito a, e vice-versa. A probabilidade de ocorrência é, portanto, 2 x p x q</p><p>= 2pq.</p><p>Desse modo, teremos:</p><p>f (AA) = p²</p><p>f (AA) = 2pq</p><p>f (aa) = q²</p><p>Espermatozoides</p><p>Oócitos f(A)=p f(a)=q</p><p>f(A)=p</p><p>AA</p><p>(p²)</p><p>Aa</p><p>(pq)</p><p>f(a)=q</p><p>Aa</p><p>(pq)</p><p>aa</p><p>(q²)</p><p>Representação do cálculo das frequências genotípicas em populações em equilíbrio de Hardy-</p><p>Weinberg.</p><p>Prof. Fabiana Knackfuss</p><p>Se uma população humana, ou qualquer outra população de indivíduos</p><p>com reprodução cruzada, obedecesse às premissas apresentadas</p><p>acima, ela permaneceria inalterada ao longo do tempo nas diferentes</p><p>gerações. Em outras palavras, se houvesse essa obediência, as</p><p>populações humanas mostrariam uma fixação genética, pois não</p><p>estariam sujeitas a uma série de fatores.</p><p>Tais fatores são os fatores evolutivos, ou seja, aqueles capazes de</p><p>alterar as frequências gênicas (mutações, seleção natural, fluxo gênico</p><p>de populações migrantes e deriva genética) e os fatores que causam o</p><p>aumento de homozigose (endocruzamento ou, como nos referimos na</p><p>espécie humana, casamentos consanguíneos, e subdivisão da</p><p>população em grandes isolados). O estudo do equilíbrio é, portanto, uma</p><p>importante ferramenta para o estudo da evolução e da incidência de</p><p>patologias que causam desequilíbrios populacionais.</p><p>Lembre-se de que quando realizamos o melhoramento</p><p>genético animal na Medicina Veterinária, o objetivo é</p><p>exatamente quebrar o equilíbrio, visto que por meio da</p><p>seleção artificial iremos aumentar a frequência de</p><p>genes favoráveis e por meio dos cruzamentos</p><p>(exogamia) iremos aumentar a frequência de genótipo</p><p>heterozigotos, alterando o equilíbrio da população-</p><p>alvo.</p><p>Entretanto, se avaliarmos sobre o ponto de vista de uma patologia de</p><p>importância clínica, na prática, investigar o equilíbrio é importante para</p><p>sabermos se o alelo prejudicial está sendo fixado em uma população</p><p>em maior frequência. Isto é válido especialmente para os genes de</p><p>herança autossômica recessiva.</p><p>Agora vamos aplicar este conceito em três exemplos. Veja:</p><p>Suponha que uma população de araras azuis residentes no</p><p>Pantanal Mato Grossense esteja em equilíbrio de Hardy-</p><p>Weinberg para o gene responsável pela determinação do</p><p>albinismo, que é causado por um alelo autossômico recessivo e</p><p>apresente nesta população uma frequência igual a 35%. Se esta</p><p>população for formada por 8.000 indivíduos, espera-se encontrar</p><p>qual proporção de indivíduos heterozigotos?</p><p>RESPOSTA: Vamos começar pensando que a frequência do alelo</p><p>recessivo “a” f(a)=q é igual a 0,35 ou 35% e como p + q = 1, logo</p><p>determinamos que f(A)= 1-0,35 = 0,65. No equilíbrio, as</p><p>frequências genotípicas são iguais a p² + 2pq + q² e, portanto,</p><p>Exemplo 1: albinismo em araras azuis </p><p>basta inserirmos na fórmula os valores das frequências dos</p><p>alelos recessivo e dominante, de forma que: p² = 0,65 x 0,65 =</p><p>42,25%, 2pq (heterozigotos) = 2 x 0,35 x 0,65 = 45,5% e q² = 0,35 x</p><p>0,35 = 12,25%. Sendo assim, esperamos encontrar dentro dos</p><p>8.000 animais 45,5% de animais heterozigotos, o que equivale a</p><p>3.640 animais.</p><p>Imagine uma situação em que um rebanho de bovinos da Raça</p><p>Shorthorn em equilíbrio de Hardy-Weinberg apresenta o seguinte</p><p>número de animais em relação a suas pelagens: 2.145 vermelhas</p><p>(VV), 1.765 rosilhas (Vv) e 387 brancas (vv). Sendo assim, qual é</p><p>a proporção esperada de alelos recessivos nesta população?</p><p>RESPOSTA: Como se deseja saber a frequência do alelo</p><p>recessivo f(v) e como a frequência genotípica do genótipo</p><p>homozigoto recessivo f(vv) = 387/4297 = 0,09 (corresponde a</p><p>q²), basta tirarmos a raiz quadrada √0,09 e saberemos que f(v) =</p><p>0,3.</p><p>Considere que um gene relacionado à cardiopatia em cães –</p><p>doença causada por um gene autossômico recessivo – esteja</p><p>em equilíbrio na população e que, ao se estimar a frequência</p><p>deste alelo, foi observado um valor igual a f(a) = 0,28. Dessa</p><p>forma, quantos animais heterozigotos esperamos encontrar em</p><p>uma população composta por 17.000 cães?</p><p>RESPOSTA: Observe que, se a frequência do alelo a é igual a</p><p>0,28, então a frequência do alelo A será calculada como p + q = 1,</p><p>e, por diferença o valor será igual a 0,72 (p = 0,72). Como</p><p>sabemos que no equilíbrio a frequência dos heterozigotos é de</p><p>2pq, então a frequência de heterozigotos será igual a 2 x 0,72 x</p><p>0,28 = 40,3%. Sendo assim, 40,3% x 17.000 = 6.851 cães.</p><p>Exemplo 2: bovinos da raça Shorthorn </p><p>Exemplo 3: cardiopatia em cães </p><p>Fatores que afetam o equilíbrio de</p><p>Hardy-Weinberg</p><p>De acordo com Falconer e Mackay (1996), fatores como mutação,</p><p>seleção, migração e deriva genética são responsáveis por causar</p><p>desequilíbrio em populações. Mas por que é importante estudar esses</p><p>eventos na Medicina Veterinária?</p><p>Ao praticar melhoramento genético na produção animal, utilizamos duas</p><p>ferramentas promotoras de mudanças nas populações que são a</p><p>seleção artificial e os cruzamentos entre raças diferentes. Além disso,</p><p>não podemos esquecer da endogamia (acasalamento entre animais</p><p>aparentados) que ocorre com frequência nos rebanhos comerciais.</p><p>Ao se realizar esses sistemas de acasalamentos, o que</p><p>se pretende é alterar (aumentar) as frequências dos</p><p>genes favoráveis pela seleção e alterar as frequências</p><p>genotípicas pelos cruzamentos e endogamia</p><p>(aumentar a taxa de heterozigotos nos cruzamentos e</p><p>homozigotos na endogamia).</p><p>Conhecer as frequências gênicas e genotípicas é fundamental no</p><p>estudo de patologias de interesse veterinário, visto que o desequilíbrio</p><p>pode estar demonstrando que um gene prejudicial está aumentando em</p><p>frequência na população. Essa preocupação é extremamente relevante,</p><p>especialmente para populações com reduzido tamanho ou que se</p><p>encontra em extinção como algumas populações de animais silvestres.</p><p>Vamos entender agora, separadamente, cada um desses fatores que</p><p>afetam o equilíbrio de Hardy-Weinberg.</p><p>Mutação</p><p>Entende-se por mutação qualquer mudança permanente no material</p><p>genético e que</p><p>será transmitida para os descendentes. É curioso pensar</p><p>que os cromossomos podem mudar ao longo das gerações, porém,</p><p>assim como os genes, as suas estruturas podem se modificar ao longo</p><p>das gerações e são importantes fontes de variabilidade e evolução.</p><p>Dessa forma, as mutações podem ser consideradas eventos</p><p>espontâneos que ocorrem durante a replicação do material genético</p><p>antes da divisão celular ou durante os eventos de mitose e meiose.</p><p>Um exemplo interessante de mutação ocorre nos coelhos da raça</p><p>francesa saltador de Alfort que andam sobre as patas dianteiras</p><p>conforme pode ser observado na Figura 10. Em uma pesquisa realizada</p><p>recentemente, foi descoberta a ocorrência da mutação no gene RORB,</p><p>que apresenta informações para a síntese de uma proteína responsável</p><p>pelas funções específicas do sistema nervoso.</p><p>Figura 10: Coelho portador de uma mutação no gene RORB que provoca locomoção apenas com</p><p>as patas dianteiras.</p><p>Uma vez mutado, esse gene deixa de regular proteínas da medula</p><p>espinhal, deixando de coordenar as mensagens entre cérebro e</p><p>músculo. No caso dos coelhos saltadores de Alfort, a interrupção das</p><p>comunicações do sistema nervoso com o restante do corpo faz com</p><p>que eles flexionem as patas traseiras em excesso, tornando-os</p><p>incapazes de pular.</p><p>Seleção</p><p>O processo de seleção pode ser dividido em natural e artificial. A</p><p>seleção natural é aquela que ocorre naturalmente, ou seja, a natureza</p><p>seleciona os indivíduos que são mais aptos e que, portanto, irão</p><p>reproduzir e passar os seus genes para as próximas gerações.</p><p>Na Figura 11, é possível observar uma esquematização de um processo</p><p>de seleção natural ocorrido a partir da predação de ratos por raposas.</p><p>Os ratos de cor branca são mais facilmente visíveis na natureza e,</p><p>portanto, mais fáceis de serem caçados pelas raposas, ao passo que os</p><p>ratos cinzas se camuflam mais facilmente e permanecem vivos nas</p><p>populações, se reproduzindo e aumentando a frequência do gene pelos</p><p>cinzas. Ao longo das gerações, a frequência de ratos brancos diminui e</p><p>dos cinzas aumenta.</p><p>Figura 11: Efeito da seleção natural sobre a diminuição de ratos brancos a partir da predação</p><p>realizada por raposas.</p><p>Já a seleção artificial é aquela que a espécie humana conduz,</p><p>selecionando os animais reprodutores baseados em um determinado</p><p>critério.</p><p>Nas espécies de produção, podemos citar o exemplo da seleção</p><p>artificial na espécie suína que promoveu diminuição da espessura de</p><p>toucinho, aumentou a qualidade da carne, aumentou o número de tetas</p><p>e filhotes das porcas e diminuiu o tempo de abate. Já nos frangos de</p><p>corte, a seleção foi focada na diminuição da conversão alimentar,</p><p>diminuição do tempo de abate e aumento do ganho de peso. Nas</p><p>espécies ruminantes, foram melhoradas características reprodutivas e</p><p>produtivas como produção de leite e ganho de peso. As características</p><p>que mais sofreram mudanças por seleção foram aquelas que</p><p>apresentam maior herdabilidade e nas espécies que apresentam</p><p>menores intervalos entre as gerações, como suínos e aves (PEREIRA,</p><p>2008).</p><p>Migração</p><p>Para que uma população esteja em equilíbrio de Hardy-Weinberg, o fluxo</p><p>gênico não deve ocorrer na população. O fluxo gênico ou migração</p><p>gênica, ocorre quando as frequências dos alelos em uma população</p><p>mudam à medida que os organismos migram para dentro ou para fora</p><p>desta população.</p><p>No melhoramento animal, são rotineiramente realizadas biotecnologias</p><p>como a inseminação artificial a partir de sêmens adquiridos em centrais</p><p>de inseminação, compra de reprodutores de outras propriedades ou</p><p>transferência de embriões entre matrizes doadoras e receptoras, dessa</p><p>forma, quebra-se constantemente o equilíbrio.</p><p>Deriva genética</p><p>A deriva genética corresponde a um processo de mudança ao acaso</p><p>(aleatória) das frequências alélicas de uma população. As mudanças ao</p><p>acaso podem ocorrer em função das alterações no ambiente, como, por</p><p>exemplo, em função de secas, terremotos, inundações, incêndios,</p><p>desmatamentos etc., que reduzirão o tamanho das populações. Essa</p><p>redução do tamanho efetivo populacional diminui o número de</p><p>indivíduos intercruzáveis e provoca alterações nas frequências alélicas.</p><p>Como consequência direta da deriva genética, observa-se uma redução</p><p>da variabilidade genética populacional e a fixação de determinados</p><p>alelos na população, que podem levar à extinção de uma espécie, caso</p><p>os alelos que permanecerem forem prejudiciais e não favoráveis para a</p><p>sobrevivência dos indivíduos.</p><p>Atenção!</p><p>Populações com pequeno tamanho populacional são as mais sensíveis</p><p>ao processo de deriva genética, ao passo que, em populações maiores,</p><p>são necessárias muitas gerações para eliminar ou fixar um alelo.</p><p>Existem duas formas de a deriva genética ocorrer:</p><p>A partir de um efeito gargalo, que ocorre quando há uma redução</p><p>drástica no tamanho da população. Em consequência do efeito</p><p>gargalo, a variação genética é reduzida.</p><p>A partir de um efeito fundador, que ocorre quando uma nova</p><p>população é fundada por poucos indivíduos. Isso acontece porque</p><p>a população primitiva foi reduzida drasticamente ou porque alguns</p><p>indivíduos migraram para outra área, como ilhas, por exemplo.</p><p>Equilíbrio de Hardy-Weinberg</p><p>Assista agora a um vídeo em que são abordados os principais eventos</p><p>capazes de alterar o equilíbrio de Hardy-Weinberg nas populações.</p><p></p><p>Falta pouco para atingir seus objetivos.</p><p>Vamos praticar alguns conceitos?</p><p>Questão 1</p><p>De acordo com o teorema do equilíbrio de Hardy-Weinberg, em uma</p><p>população cujos acasalamentos ocorrem ao acaso e que não sofra</p><p>mutação, seleção, deriva genética e tenha um tamanho</p><p>suficientemente grande, as frequências gênicas</p><p>Parabéns! A alternativa E está correta.</p><p>De acordo com o teorema de Hardy-Weinberg, as frequências</p><p>gênicas e genotípicas permanecerão inalteradas geração após</p><p>geração caso não ocorra seleção, migração, mutação ou deriva</p><p>genética, e caso a população seja suficientemente grande e os</p><p>acasalamentos ocorram ao acaso.</p><p>Questão 2</p><p>Numa população de bovinos selvagens em equilíbrio de Hardy-</p><p>Weinberg para o gene que determina a presença ou a ausência de</p><p>chifres, e que é formada por 10.000 indivíduos, existem 900 animais</p><p>mm (com chifre). Sabendo que indivíduos MM e Mm são mochos</p><p>(sem chifres), espera-se que o número de indivíduos mochos</p><p>homozigotos nessa população seja igual a:</p><p>A sofrerão modificações constantes.</p><p>B sofrerão mutações constantemente.</p><p>C sofrerão grandes modificações.</p><p>D aumentarão gradativamente de tamanho.</p><p>E permanecerão constantes ao longo das gerações.</p><p>A 4.900</p><p>B 9.100</p><p>C 4.550</p><p>Parabéns! A alternativa A está correta.</p><p>Em uma população formada por 10.000 indivíduos, 900 são mm, ou</p><p>seja, 9% ou 0,09. Como os animais com chifres são formados por</p><p>dois alelos recessivos, se 0,09 dos indivíduos possuem esse fator,</p><p>então a frequência calculada pela equação F(mm) = q², é 0,09, ou</p><p>seja, q = 0,3. Se p+q = 1, então p = 0,7. Para descobrir o número de</p><p>indivíduos mochos homozigotos (MM), devemos utilizar a fórmula</p><p>f(MM) = p², por meio da qual obtém-se o resultado de 0,49, ou seja,</p><p>4.900 indivíduos.</p><p>4 - Mutações gênicas e cromossômicas</p><p>Ao �nal deste módulo, você será capaz de reconhecer as diferenças entre as mutações</p><p>gênicas e cromossômicas ocasionadas nos genomas das diversas espécies de interesse</p><p>médico-veterinário.</p><p>Mutações gênicas</p><p>Os alelos de um gene e que estão relacionados a uma determinada</p><p>característica surgem por meio do processo denominado mutação. Esse</p><p>D 2.100</p><p>E 900</p><p>termo refere-se a toda e qualquer alteração permanente no material</p><p>genético e que é transmitida para as descendências. O evento</p><p>mutacional poderá ocorrer tanto nas células germinativas quanto nas</p><p>células somáticas e, podem ocorrer de forma pontual quando alteram a</p><p>sequência de nucleotídeos de um gene (denominadas mutações</p><p>gênicas) ou envolver partes ou até mesmo o cromossomo inteiro</p><p>(denominadas mutações cromossômicas).</p><p>Os eventos mutacionais, apesar de serem muitas vezes associados a</p><p>eventos negativos, são importantes para geração</p><p>da variabilidade</p><p>genética nas populações e são essenciais para a evolução da vida na</p><p>Terra como um todo. Sem as mutações, não ocorreria a variabilidade</p><p>genética pela formação de novos alelos dentro de um mesmo gene,</p><p>impedindo a adaptação dos indivíduos e espécies às mudanças</p><p>ambientais que ocorrem ao longo do tempo.</p><p>Agora, vamos focar nas mutações gênicas!</p><p>Com relação às mutações gênicas, as alterações podem se originar em</p><p>um único ponto, provocando a adição de um nucleotídeo no DNA do</p><p>gene, a deleção ou a substituição de nucleotídeos.</p><p>Antes de exemplificarmos os tipos de mutações gênicas, vamos tomar</p><p>como exemplo uma sequência no DNA em um gene com as respectivas</p><p>sequências de nucleotídeos de RNA após a transcrição e a sequência de</p><p>aminoácidos da proteína formada após o processo de síntese proteica</p><p>(condições normais):</p><p>DNA: CCC -GGG -AGA- TGA -CGG -TTT- GCA -ACA-CAG-TCG-GCT</p><p>(original)</p><p>RNA: GGG-CCC -UCU- ACU- GCC- AAA- CGU-UGU-GUC-AGC-CGA</p><p>Proteína: GLY-PRO- SER- THR- ALA- LYS- ARG- CYS - VAL-SER- ARG</p><p>Agora, vamos relacionar o exemplo acima com os tipos de mutações</p><p>possíveis:</p><p>Quando ocorre adição de um ou mais nucleotídeos no gene (ou</p><p>mutação de ponto) em uma sequência de DNA. O exemplo</p><p>abaixo é um exemplo de mutação gênica conhecida como</p><p>adição.</p><p>Adição </p><p>Quando ocorre a retirada (perda) de um nucleotídeo em uma</p><p>sequência de DNA. O exemplo abaixo é um exemplo de mutação</p><p>gênica conhecida como deleção.</p><p>Quando ocorre a substituição de um único nucleotídeo (ou</p><p>mutação de ponto) em uma sequência de DNA, podendo alterar</p><p>ou não a sequência de aminoácidos da proteína. O exemplo</p><p>abaixo é um exemplo de mutação gênica conhecida como</p><p>substituição.</p><p>A substituição poderá gerar uma mutação sem sentido quando causa o</p><p>aparecimento de um códon de terminação (stop códon) no mRNA</p><p>prematuramente, impedindo a formação completa dos aminoácidos da</p><p>proteína.</p><p>Deleção </p><p>Substituição </p><p>Além da mutação sem sentido, a mutação do tipo substituição pode</p><p>causar uma mutação denominada de mutação silenciosa, quando a</p><p>troca de nucleotídeos não implicar na troca de aminoácidos.</p><p>No esquema abaixo referente ao código genético (Figura 12), é possível</p><p>observar que diferentes trincas (códons) presentes na molécula do RNA</p><p>mensageiro (RNAm) podem determinar o mesmo aminoácido. Essa é a</p><p>explicação da mutação do tipo substituição muitas vezes poder gerar</p><p>trocas no nucleotídeo, sem, no entanto, modificar o aminoácido naquela</p><p>posição. Veja:</p><p>Figura 12: Código genético contendo todas as sequências de códons e aminoácidos equivalentes.</p><p>Veja um exemplo de mutação silenciosa por substituição de</p><p>nucleotídeos:</p><p>DNA: CCC-GGA-AGA-TGA-CGG-TTT-GCA-ACA-CAG-TCG-GCT</p><p>(original)</p><p>RNA: GGG-CCU -UCU- ACU- GCC- AAA- CGU-UGU-GUC-AGC-CGA</p><p>Proteína: GLY-PRO- SER- THR- ALA- LYS- ARG- CYS- VAL-SER- ARG</p><p>Repare acima que não houve troca do aminoácido. Esse tipo de</p><p>mutação – a mutação silenciosa – não provoca mudanças fenotípicas!</p><p>Ainda, outra mutação por substituição é denominada de mutação de</p><p>sentido trocado, que ocorre quando a substituição altera um aminoácido</p><p>na cadeia polipeptídica. Exemplo de troca de sentido por substituição de</p><p>nucleotídeos:</p><p>DNA: CCC -CGG -AGA- TGA -CGG -TTT- GCA -ACA-CAG-TCG-GCT</p><p>(original)</p><p>RNA: GGG-GCC -UCU- ACU- GCC- AAA- CGU-UGU-GUC-AGC-CGA</p><p>Proteína: GLY-ALA- SER- THR- ALA- LYS- ARG- CYS- VAL-SER- ARG</p><p>Agora, vamos conhecer alguns exemplos interessantes de alterações</p><p>fenotípicas provocadas por mutações gênicas.</p><p>Na Figura 13, podemos observar um jacaré albino. Assim como em</p><p>outras espécies animais, o albinismo é uma condição causada pela</p><p>ausência da produção de melanina.</p><p>Figura 13: Jacaré albino portador de uma mutação no gene para a produção de melanina.</p><p>Na Figura 14, podemos observar uma girafa portadora do nanismo</p><p>provocado pela mutação no gene produtor do hormônio do crescimento.</p><p>Figura 14: Girafa apresentando nanismo causado por mutação gênica.</p><p>Na Figura 15, destaca-se um equino da raça pônei, portador da</p><p>enfermidade conhecida como nanismo condrodisplásico. Segundo</p><p>Andrade et al. (2020), esta condição apresenta elevada prevalência em</p><p>criadouros de equinos de raças pônei, uma vez que a seleção de</p><p>animais de pequena estatura foi acompanhada pelo aumento da</p><p>prevalência de mutações genéticas associadas a alterações</p><p>musculoesqueléticas. Este caso chama a atenção para a aplicação de</p><p>correto critério de seleção nas espécies de produção!</p><p>Figura 15: Nanismo condrodisplásico em um pônei ocasionado a partir de mutações genéticas.</p><p>Na rotina clínica para animais de companhia ou mesmo para animais de</p><p>produção, o médico veterinário deverá sempre orientar pelo não</p><p>acasalamento de animais portadores destes genes, visto que causam</p><p>diminuição do status adaptativo e serão transmitidos para os</p><p>descendentes futuros. Sendo assim, o profissional deverá sugerir a</p><p>castração desses animais.</p><p>Mutações cromossômicas</p><p>Diferentemente das mutações gênicas, nas mutações cromossômicas</p><p>ocorrem alterações de partes inteiras de cromossomos, modificando a</p><p>sequência de genes de um cromossomo (denominadas alterações</p><p>estruturais) ou até o número de cromossomos (denominadas alterações</p><p>numéricas). Vamos conhecer cada uma adiante.</p><p>Mutações cromossômicas numéricas</p><p>As mutações numéricas são divididas em: aneuploidias, quando há um</p><p>aumento ou perda de um ou mais cromossomos tanto nos</p><p>autossômicos como nos sexuais, e a classificação da mutação será em</p><p>função do número em excesso ou em ausência; e euploidias, quando há</p><p>alterações que envolvem todos os pares de cromossomos.</p><p>As aneuploidias caracterizam-se pelo excesso ou falta de cromossomos</p><p>em um único par. As causas das aneuploidias são as falhas que</p><p>ocorrem durante a formação dos gametas pelo processo da meiose. O</p><p>erro de não disjunção ou não separação correta de um par de</p><p>cromossomos durante a divisão celular pode resultar em gametas que</p><p>irão conter um par a mais (n+1), ou um par a menos (n-1).</p><p>Conforme pode ser observado na Figura 16, no primeiro esquema, a não</p><p>separação ocorreu na meiose 1 e metade dos gametas resultantes irá</p><p>apresentar um cromossomo a menos (n-1), já a outra metade um</p><p>cromossomo a mais (n+1). No segundo esquema, podemos perceber</p><p>que o erro ocorreu durante a meiose 2 e, 50% dos gametas serão</p><p>normais, 25% irá apresentar um cromossomo a menos (n-1) e 25% um</p><p>cromossomo a mais (n+1).</p><p>Lembre-se de que a meiose produz gametas contendo um cromossomo</p><p>de cada par. Na Figura 16, são representados erros durante as meioses</p><p>1 e 2 para um par de cromossomos sexuais.</p><p>Figura 16: Erros de não separação dos cromossomos durante as meioses 1 e 2.</p><p>Na Figura 17, é possível observar uma trissomia em uma célula de</p><p>humanos em decorrência do erro de não separação descrito acima.</p><p>Nota-se que apenas o par de cromossomos sexuais apresenta um</p><p>número alterado em relação ao número diploide, diferentemente dos</p><p>outros pares.</p><p>Figura 17: Cariótipo de um humano portando mutação numérica do tipo trissomia (XXY).</p><p>As euploidias são alterações que envolvem todos os pares de</p><p>cromossomos e normalmente geram impossibilidade de</p><p>desenvolvimento da vida. Os fetos normalmente são abortados durante</p><p>a fase gestacional. As euploidias originam-se pela formação e fusão de</p><p>gametas não reduzidos e erros mitóticos provocados pela duplicação</p><p>dos cromossomos de duas a mais vezes entre as mitoses.</p><p>Exemplo</p><p>Um exemplo importante de mutação cromossômica numérica do tipo</p><p>trissomia (aneuploidia) é encontrado nos gatos tricolores, já que todos</p><p>os gatos pretos, laranjas e brancos (tricolores) são sempre fêmeas. Os</p><p>casos raros de machos são explicados pela ocorrência de trissomia dos</p><p>cromossomos sexuais e o animal será XXY. É de extrema relevância que</p><p>na clínica médica seja esclarecido para o tutor que este animal deverá</p><p>ser estéril e que, para evitar problemas futuros como hiperplasia</p><p>testicular (aumento do volume testicular), o animal deverá ser castrado</p><p>o quanto antes.</p><p>Mutações cromossômicas estruturais</p><p>Outro tipo de alterações cromossômicas</p><p>são as estruturais, aquelas que</p><p>causam um rearranjo no cariótipo do indivíduo e resultam de quebras na</p><p>dupla-fita da molécula de DNA, sendo seguidas da ligação destes</p><p>fragmentos, gerando um novo perfil de arranjo cromossômico</p><p>(FERREIRA; PASSAGLIA, 2013).</p><p>As alterações estruturais podem ser geradas por meio do crossing over,</p><p>pela ação de agentes ionizantes ou até espontaneamente. O crossing</p><p>over é um tipo de recombinação homóloga que ocorre durante a meiose</p><p>1 e resulta na troca de fragmentos entre cromossomos. Por exemplo, se</p><p>a quebra cromossômica resulta em perda ou acréscimo de determinado</p><p>fragmento cromossômico, isto irá resultar num desbalanço da dosagem</p><p>gênica para este indivíduo.</p><p>Por outro lado, se a quebra entre cromossomos homólogos é seguida de</p><p>troca de fragmento entre estes cromossomos, não haverá perda de</p><p>informação genética e, consequentemente, não haverá desbalanço</p><p>gênico causado pelo novo arranjo estrutural. Assim, as alterações</p><p>cromossômicas desbalanceadas podem ser do tipo deleção e</p><p>duplicação, enquanto as alterações balanceadas podem ser</p><p>classificadas em inversões e translocações (Figura 18). Vamos entender</p><p>cada uma.</p><p>Figura 18: Diferentes tipos de mutações cromossômicas estruturais.</p><p>Deleção é caracterizada pela perda de determinado fragmento</p><p>cromossômico. O efeito da deleção de um fragmento</p><p>cromossômico dependerá do tamanho deste fragmento e dos</p><p>tipos de genes presentes nestes fragmentos. Quando as</p><p>deleções ocorrem em regiões de íntrons (regiões do genoma que</p><p>não codificam aminoácidos) ou entre genes, normalmente não</p><p>causam danos graves ao genoma. Por outro lado, quando as</p><p>deleções envolverem sequências de nucleotídeos dentro de um</p><p>gene-alvo, elas se tornam extremamente prejudiciais.</p><p>Duplicação é caracterizada pela repetição de determinado</p><p>segmento de um cromossomo. Tais repetições podem estar</p><p>localizadas adjacentes entre si ou dispersas em outro local</p><p>genômico, são as duplicações em tandem ou de inserção,</p><p>respectivamente. As repetições em tandem são comuns nos</p><p>organismos e têm sido utilizadas como marcadores moleculares</p><p>para estudos genéticos. Entretanto, se determinadas duplicações</p><p>ocorrem em segmentos gênicos, elas podem causar</p><p>desbalanços na dosagem gênica e seus efeitos fenotípicos</p><p>podem ser perceptíveis. Por outro lado, pelo fato de gerarem</p><p>segmentos extras, os genes presentes nestas regiões podem</p><p>evoluir para novas funções, levando a uma vantagem adaptativa</p><p>na evolução de uma espécie.</p><p>Deleção </p><p>Duplicação </p><p>Inversão é caracterizada pela quebra de um cromossomo em</p><p>dois locais, e posteriormente sofre uma rotação de 180 graus.</p><p>Após a inversão, ocorre uma inversão da ordem dos genes para o</p><p>cromossomo em questão. Por se tratar de uma alteração</p><p>cromossômica balanceada, não há perda de informação</p><p>genética total, exceto nos casos em que a quebra ocorra em</p><p>regiões codificadoras (gênicas). Podem ser classificadas em</p><p>inversões pericêntricas quando envolvem a região contendo o</p><p>centrômero ou perimétrica quando não envolve o centrômero.</p><p>Translocação ocorre quando, a partir de um processo de quebra</p><p>simultânea, dois cromossomos trocam partes entre si. Um tipo</p><p>especial de translocação denominada Robertson ocorre pela</p><p>fusão de dois cromossomos acrocêntricos, resultando em um</p><p>cromossomo metacêntrico ou submetacêntrico. Em bovinos,</p><p>esta translocação é observada entre os cromossomos 1 e 29 e,</p><p>pelo fato dos dois se fusionarem, acabam reduzindo um</p><p>cromossomo em cada uma das células diploides dos indivíduos</p><p>portadores. Nos bovinos, esta translocação é uma importante</p><p>causa de subfertilidade.</p><p>Mutações gênicas e cromossômicas</p><p>Assista agora a um vídeo em que são abordados e diferenciados os</p><p>tipos de mutações que podem ocorrer no material genético,</p><p>diferenciando-os com relação à origem.</p><p>Inversão </p><p>Translocação </p><p></p><p>Falta pouco para atingir seus objetivos.</p><p>Vamos praticar alguns conceitos?</p><p>Questão 1</p><p>Nos suínos, o número de cromossomos é 2n = 38, sendo assim,</p><p>sabendo-se que durante a meiose 2 ocorreu um erro de não</p><p>separação correta do par de cromossomos sexuais, serão</p><p>encontrados nos gametas resultantes dessa divisão celular:</p><p>Parabéns! A alternativa D está correta.</p><p>Como o erro aconteceu durante a Meiose 2 para apenas uma das</p><p>duas células, temos que: para a células que não sofreram o erro, a</p><p>formação dos gametas seguirá normal e, portanto, os gametas</p><p>finais ao processo irão apresentar n = 19 cromossomos; já os</p><p>resultantes da célula que sofre o erro, metade (ou 25% do total) terá</p><p>A 50% de gametas com 2n = 38 cromossomos.</p><p>B 100% de gametas com n = 19 cromossomos.</p><p>C 25% de gametas com 2n = 76 cromossomos.</p><p>D</p><p>50% de gametas com n = 19 cromossomos, 25% de</p><p>gametas com n-1 = 18 cromossomos e 25% de</p><p>gametas n+1 = 20 cromossomos.</p><p>E</p><p>25% de gametas normais com 2n = 38</p><p>cromossomos, 25% de gametas com 2n+1 = 39</p><p>cromossomos e 25% de gametas 2n-1 = 37</p><p>cromossomos.</p><p>um cromossomo a mais n+1 = 20 e metade (ou 25% do total) terá n-</p><p>1 = 18.</p><p>Questão 2</p><p>Com relação às mutações gênicas e cromossômicas que podem</p><p>ocorrer nos animais domésticos, é possível afirmar que:</p><p>Parabéns! A alternativa C está correta.</p><p>Todas as alterações sofridas no material genético são importantes</p><p>para a evolução das espécies, pois causam variabilidade entre os</p><p>indivíduos. Nem toda alteração no gene ou no cromossomo levará a</p><p>uma diminuição de status adaptativo na espécie.</p><p>A</p><p>Todas as mutações no DNA ocasionam troca do</p><p>aminoácido produzido pelo gene.</p><p>B</p><p>As mutações cromossômicas numéricas não</p><p>causam alterações fenotípicas nos indivíduos</p><p>portadores.</p><p>C</p><p>As mutações são importantes para a evolução das</p><p>espécies, visto que causam variabilidade entre os</p><p>indivíduos.</p><p>D</p><p>As mutações cromossômicas numéricas têm como</p><p>causa principal o erro no evento da fecundação.</p><p>E</p><p>As deleções cromossômicas são mutações</p><p>numéricas que provocam graves alterações</p><p>funcionais nos portadores.</p><p>Considerações �nais</p><p>A genética de populações fornece informações importantes para a</p><p>compreensão das bases hereditárias e dos processos capazes de</p><p>promover mudança nas populações, incluindo os que elevam as</p><p>frequências de genes desfavoráveis e que podem potencialmente</p><p>causar enfermidades de relevância clínica veterinária.</p><p>Além disso, os conhecimentos em genética de populações são</p><p>extremamente úteis para o melhoramento genético aplicado a produção</p><p>animal – setor de destaque do agronegócio nacional – já que representa</p><p>uma importante ferramenta no estudo dos processos capazes de alterar</p><p>as frequências gênicas e genotípicas e promover mudanças nos</p><p>rebanhos comerciais, garantindo maiores eficiências reprodutivas e</p><p>produtivas, o que gera sistemas de produção mais lucrativos e</p><p>competitivos.</p><p>Assim, concluímos que o domínio dos conceitos e teorias em genética</p><p>de populações é fundamental, não só para aplicação na clínica Médico</p><p>Veterinária, mas também para a produção animal.</p><p>Podcast</p><p>Ouça agora um podcast em que se demonstra de que forma as</p><p>alterações no material genético podem determinar os perfis</p><p>populacionais de uma espécie.</p><p></p><p>Explore +</p><p>Entenda mais sobre as avaliações genéticas de bovinos de corte em</p><p>Melhoramento genético aplicado em gado de corte, material</p><p>disponibilizado pela Embrapa.</p><p>Para saber mais sobre a Genômica dos animais domésticos, leia</p><p>Genômica animal, material disponibilizado pela Embrapa.</p><p>Conheça a importante história e evolução do melhoramento genético no</p><p>Brasil, detalhado no artigo Melhoramento genético animal no Brasil:</p><p>fundamentos, história e importância, disponível no portal Embrapa.</p><p>Leia o artigo Produção de animais transgênicos: metodologias e</p><p>aplicações para profundar seus conhecimentos sobre a ação humana</p><p>sobre alterações genéticas nos animais a partir da técnica de</p><p>transgenia. O material também está disponível no site da Embrapa.</p><p>Referências</p><p>ANDRADE, D. G.A.; GIORBI, D.; BASSO, R. M.; MARTINS, R.; MAGRO, A. J.;</p><p>LAUFER-AMORIM, R.; SECORUN, A.; OLIVEIRA-FILHO, J. P. Evaluation of</p><p>a new variant in the aggrecan gene potentially</p><p>associated with</p><p>chondrodysplastic dwarfism in Miniature horses. Scientific Reports, v.</p><p>10, n. 1, 2020.</p><p>BOURDON, R. M. Understanding animal breeding. New Jersey: Prentice</p><p>Hall, 1997.</p><p>CARNEIRO, M.; VIEILLARD, J.; ANDRADE, P.; BOUCHER, S.; AFONSO, S;</p><p>BLANCO-AGUIAR, J.; SANTOS, N.; BRANCO, J.; ESTEVES, P. J.; FERRAND,</p><p>N.; KULLANDER, A. L. A loss-of-function mutation in RORB disrupts</p><p>saltatorial locomotion in rabbits. PLOS Genetics, 2021.</p><p>FALCONER, D. S.; MACKAY, T. F. C. Introduction to quantitative genetics.</p><p>4. ed. Edinburgh: Longman Group Limited, 1996.</p><p>FERREIRA, H. B.; ZAHA, A.; PASSAGLIA, L. M. Biologia molecular básica.</p><p>5. ed. Porto Alegre: Artmed, 2014.</p><p>GRIFFITHS, A. J. F.; WESSLER, S. R.; CARROLL, S. B.; DOEBLEY, J.</p><p>Introdução à genética. 10. ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2013.</p><p>PEREIRA, J. C. C. Melhoramento genético aplicado à produção animal.</p><p>Belo Horizonte: FEPMVZ, 2008.</p><p>RAMALHO, M. A. P.; SANTOS J. B.; PINTO, C. A. B. P. Genética na</p><p>agropecuária. Lavras: UFLA, 2008.</p><p>Material para download</p><p>Clique no botão abaixo para fazer o download do</p><p>conteúdo completo em formato PDF.</p><p>Download material</p><p>O que você achou do conteúdo?</p><p>Relatar problema</p><p>javascript:CriaPDF()</p>