Genética de Populações

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Genética de Populações 
Genética de Populações 
Prof. Dr. Ronaldo Celerino 
Laboratório de Imunopatologia Keizo Asami 
Universidade Federal de Pernambuco 
Variabilidade Genética 
Darwin – sem variação as populações 
naturais não podem evoluir; 
 
Primeiros estudos enfocaram características 
evidentes do fenótipo (pigmentos, tamanho, 
etc); 
 
Características que estão mais diretamente 
relacionadas com os cromossomos e genes; 
Variabilidade Genética 
Evolução 
A capacidade de uma população para se 
adaptar a um ambiente em mudança depende 
da variabilidade genética. 
Variabilidade 
Genética 
Variabilidade Genética 
A variabilidade genética mede a tendência dos 
diferentes alelos de um mesmo gene variarem 
entre si, numa população. 
Sobrevivência 
e Reprodução 
Características 
Mudança 
Ambiental 
Variabilidade 
Genética 
Variabilidade Genética 
Variabilidade 
Reprodução 
Sexuada 
Variabilidade Genética 
Os indivíduos formados por reprodução sexuada 
apresentam variabilidade genética diferindo entre 
si e em relação aos progenitores 
Variabilidade Genética 
Variabilidade /recombinação genética é 
consequência de fenômenos que ocorrem na 
meiose e na fecundação. 
Meiose 
Recombinação de genes 
no Crossing-over 
Meiose 
Colocação ao acaso de 
cada para de 
homólogos no plano 
equatorial no decorrer da 
metafase I seguida de 
separação aleatória na 
anafase I 
Fecundação 
União aleatória de uma grande variedade de 
gametas, geneticamente diferentes 
Variabilidade Genética 
Fenotípico 
Cromossomal 
Protéico 
Genômico 
Variação Fenotípica 
 Características visíveis 
– fenótipo; 
 
 Diferenças fenotípicas 
podem ter uma base 
genética; 
 
 Elucidação dos fatores 
genéticos – condução 
dos organismos para 
laboratório e cruzá-los; 
 
 Para muitos não é 
factível. 
 
Variação na Estrutura dos 
Cromossomos 
 Variação fenotípica – reflexo – variabilidade 
genética. 
 
 Há um modo de detectar variabilidade 
observando o próprio material genético? 
 
 Larvas de Drosófila - Cromossomos 
politênicos – variação de estrutura dos 
cromossomos; 
 
 Dobzhansky e Cols – identificaram muitos 
arranjos diferentes dos padrões de 
bandeamentos nos cromossomos politênicos 
de diferentes espécies de Drosófila; 
 
 Cada arranjo consiste em uma ou mais 
inversões do padrão mais comum de 
bandeamento; 
 
Variação na Estrutura de 
Proteínas 
 Variação na estrutura das 
proteínas; 
 
 Eletroforese – nova era em 
estudos com variação genética; 
 
 Técnica - separa macromoléculas 
com base em tamanho e carga; 
 
 Aloenzimas – formas de uma 
enzima codificada por alelos 
diferentes de um gene; 
 
 Diferem umas das outras por um 
ou mais aminoácidos; 
 
 Eletroforese – permite detectar 
variações no nível de produtos 
gênicos; 
Variação na Estrutura de 
Proteínas 
 Aplicação - qualquer tipo de organismo; 
 
 Analisa a variação de proteínas de grande número de indivíduos 
em populações diferentes; 
 
 Investigação nas dimensões espacial e temporal da variação 
genética; 
 
 Proteínas que exibem variação eletroforética são ditas polimórficas 
se pelo menos duas das variantes tiverem frequências maiores do 
que 1% na população; 
 
 Sem variação monomórficas; 
 
 Humanos – 1/3 das enzimas solúveis são polimórficas; 
Variação na Sequência de 
Nucleotídeos 
 Diferenças na 
sequência de 
bases que 
formam a 
molécula do 
DNA; 
 Variação com 
frequência na 
população maior 
que 1% - 
Polimorfismos; 
 
 Fonte de 
variabilidade; 
Polimorfismos do DNA: 
Consequências 
 
Variabilidade Genética 
Como podemos verificar a 
variabilidade genética de uma 
população? 
Variabilidade Genética 
Estimando as Frequências 
Genotípicas e Alélicas 
Frequência 
Simplesmente uma proporção ou 
uma porcentagem, em geral 
expressa como uma fração decimal 
O que é uma frequência? 
Genotípica Alélica Tipos 
Frequência Genotípica 
f (AA) = Número de indivíduos AA 
 N 
f (Aa) = Número de indivíduos Aa 
 N 
f (aa) = Número de indivíduos aa 
 N 
f (AA) + f (Aa) + f (aa) = 1 
 Percentual de indivíduos de 
um dado genótipo; 
 
 Como calcular? 
 
 Somar o número de indivíduos 
que possuem o genótipo em 
questão, dividindo pelo total de 
indivíduos da amostra 
populacional (N); 
 
 O somatório das frequências 
genotípicas será: 
Frequências Alélicas 
 Percentual de um alelo em uma população. 
 
 Como calcular? 
 
 Pode ser calculada a partir de um número ou de uma frequência; 
 
 Contamos o número de cópias de um determinado alelo presentes em uma 
amostra e dividimos pelo número total de alelos na amostra. 
 
 
 
 Simbolicamente as frequências alélicas são representadas por “p” e “q” 
em lócus com dois alelos; 
 
 Soma das frequências alélicas p e q sempre deve ser igual a 1. 
 
p + q = 1 
Cálculo da Frequência Alélica 
por Contagem Direta 
 As frequências alélicas obtidas a partir de números inteiros, são 
calculadas por contagem direta. 
 Em um lócus com dois alelos (A e a), as frequências podem ser calculadas 
por: 
 
p = f (A) = 2 nAA + nAa 
 2N 
 
 
q = f (a) = 2 naa + nAa 
 2N 
 
q = 1 - p 
Números individuais 
de AA, Aa e aa 
Número total de 
indivíduos diplóides 
 Após ter sido obtido “p”, “q” pode ser determinado assim: 
Cálculo da Frequência Alélica 
a Partir das Freq. Genotípicas 
 Como são calculadas? 
 
 Somar a frequência de homozigotos para cada alelo com a metade da 
frequência de heterozigotos, assim: 
 
p = f (A) = f(AA) + ½ f(Aa) 
 
 
q = f (A) = f(aa) + ½ f(Aa) 
 
As frequências alélicas obtidas a partir de uma frequência, são 
calculadas por meio das frequências genotípicas. 
Aplicação 
Duas populações humanas foram estudadas quanto aos grupos sanguíneos M 
(genótipo MM), MN (genótipo MN) e N (genótipo NN) do sistema MNS e 
foram obtidos os seguintes dados: 
Amostra Genótipos Total 
MM % MN % NN % 
Xavantes 41 0,52 30 0,38 8 0,10 79 
Brasileiros 30 0,30 50 0.50 20 0,20 100 
a)Calcule as frequências alélicas por contagem direta para cada população? 
b) Calcule as frequências alélicas por frequência genotípica para cada 
população? 
Lei de Hardy-Weinberg 
 
Genética de Populações 
Prof. Dr. Ronaldo Celerino 
Laboratório de Imunopatologia Keizo Asami 
Universidade Federal de Pernambuco 
 Entender o processo de formação de um 
pool gênico de uma população. 
 
Genética de Populações 
Qual o efeito da reprodução e dos 
princípios Mendelianos nas 
frequências genotípicas e alélicas? 
 
Como a segregação dos alelos na 
formação dos gametas e a 
combinação dos alelos na 
fertilização influencia o pool gênico? 
Lei de Hardy-Weinberg 
A Resposta 
 Relação matemática entre as 
frequências alélicas e genotípicas; 
 
 Genótipos – Zigotos; 
 
 Alelos – Gametas da geração 
precedente; 
 
 Formulada independentemente 
por Godfrey H. Hardy e Wilhelm 
Weinberg em 1908; 
 
 Avalia o efeito da reprodução nas 
frequências alélicas e genotípicas; 
 
 
Lei de Hardy-Weinberg 
p2 + 2pq + q2 
AA Aa aa 
p + q = 1 
A a 
 
 
 
 
Suposições e Previsões da 
Lei de H-W 
Em um lócus autossômico com dois alelos, a Lei de H-W pode ser 
aplicada: 
Suposições 
Se a população é grande,com reprodução aleatória, e não afetada por 
mutação, migração ou seleção natural, então: 
Previsão 1 
As frequências alélicas de uma população 
não mudam. 
Previsão 2 
Frequências genotípicas se estabilizam após uma 
geração nas proporções p2 (AA), 2pq (Aa) e q2 (aa), em 
que “p’’ é a frequência do alelo A e ‘’q’’ do alelo a. 
Lei de Hardy-Weinberg 
Reprodução sozinha não altera as frequências 
alélicas e genotípicas 
Frequências alélicas determinam as frequências 
genotípicas 
Suposições 
cumpridas 
Considerações Importantes 
Enquadramento 
a lei H-W 
Uma geração de 
cruzamento aleatório 
População em 
Equilíbrio de 
HW 
Genótipos 
esperados 
Suposições da Lei de 
Hardy-Weinberg 
População seja grande 
Teoria: 
Infinitamente grande 
Prática: 
Grande o bastante para que os desvios aleatórios das proporções 
esperadas não causem mudanças significativas nas frequências 
alélicas. 
 Cada genótipo se reproduza em proporção a sua frequência. 
 
Indivíduos na população se 
reproduzam aleatoriamente 
F(AA) = 0,6 
F (Aa) = 0,3 
F (aa) = 0,1 
Reprodução 
Aleatória 
AA x AA = 0,6 x 0,6 = 0,36 
aa x aa = 0,1 x 0,1 = 0,01 
Ex: Em uma população os genótipos estão distribuídos nas 
seguintes frequências: 
Suposições da Lei de 
Hardy-Weinberg 
 
 Mutação ocorre em todas as populações – baixa taxa – poucos 
efeitos; 
 
 Seleção natural e migração – fatores significativos em 
populações reais, mas não são propósitos da Lei de HW. 
 
Frequências alélicas da 
população não são afetadas 
por seleção natural, 
migração e mutação. 
Suposições da Lei de 
Hardy-Weinberg 
 Nenhuma população real se reproduz aleatoriamente para todas 
as características; 
 
 Uma população pode estar em equilíbrio de H-W para um lócus 
mas não para outros; 
Todas as 
suposições se 
aplicam a um só 
lócus. 
Suposições da Lei de 
Hardy-Weinberg 
 Evolução consiste alterar 
frequências alélicas de 
uma população; 
 
 Lei nos diz que a 
reprodução só não trará 
evolução. 
 
Implicações da Lei de Hardy-
Weinberg 
A população não pode evoluir se ela atende as suposições 
da Lei de H-W. 
 
 Para lócus com 2 alelos, a 
frequência de heterozigotos é 
grande quando as frequências 
alélicas estão entre 0.33 e 0.66 
e está no máximo quando a 
frequência alélica para cada 
0.5; 
 
 A frequência de heterozigotos 
também nunca excede 0.5 
 
Implicações da Lei de Hardy-
Weinberg 
Quando a população está em equilíbrio, as frequências genotípicas são 
determinadas pelas frequências alélicas 
Uma única geração de cruzamento aleatório produz o equilíbrio das 
frequências p2, 2pq e q2. 
Implicações da Lei de Hardy-
Weinberg 
Genótipos - em equilíbrio - não significa 
que a população está livre da seleção 
natural, mutação e migração, significa 
que essas forças não atuaram desde a 
último cruzamento aleatório. 
Lei de Hardy-Weinberg 
A lei de Hardy-Weinberg requer: 
 
 O organismo é diplóide; 
 Reprodução é sexuada; 
 Gerações são discretas; 
 O gene em questão possui dois alelos; 
 As frequências alélicas são idênticas em machos e fêmeas; 
 Cruzamento é aleatório; 
 O tamanho da população é muito grande (em teoria, infinito); 
 A migração é desprezível; 
 A mutação pode ser ignorada; 
 A seleção natural não afeta os alelos em consideração; 
 
 Calculamos frequências alélicas e genotípicas; 
 
 Calculamos as frequências genotípicas esperadas; 
 
 Comparamos as frequências observadas e esperadas 
usando o teste do Qui-quadrado; 
 
 Calculamos o grau de liberdade; 
 
 Verificação do equilíbrio. 
 
Aplicando a Lei de Hardy-
Weinberg 
Aplicação 
Genótipos Números Observados 
R2R2 135 
R2R3 44 
R3R3 11 
Aplicação 
Jeffrey Mitton e seus colegas encontram três genótipos (R2R2, R2R3 e R3R3) 
em um lócus codificante por uma enzima peroxidase em árvores de pinheiro 
crescidas no Colorado. Os números observados destes genótipos no Lago 
Glacial do Colorado, foram: 
Será que o lócus de peroxidase nesta população está em equilíbrio de 
Hardy-Weinberg? 
Aplicação 1º Passo 
Calcular das frequências alélicas e genotípicas 
f (AA) = Número de indivíduos AA 
 N 
f (Aa) = Número de indivíduos Aa 
 N 
f (aa) = Número de indivíduos aa 
 N 
 
p = f (A) = 2 nAA + nAa 
 2N 
 
 
q = f (a) = 2 naa + nAa 
 2N 
 
Alélicas Genotípicas 
Aplicação 2º Passo 
Calcular o número de genótipos esperados! 
 
Genótipos Esperados: 
 
 AA = p2 x n 
Aa = 2pq x n 
aa = q2 x n 
Aplicação 3º Passo 
Comparação das frequências observadas e 
esperadas através do teste do qui-quadrado ! 
χ2 = Σ (observado – esperado)2/ esperado 
Aplicação 4º Passo 
Calcular o grau de liberdade do Teste e 
estabelecer o nível de significância! 
Grau de Liberdade (gL) = Número de 
classes genotípicas – número de alelos 
Nível de significância = 0.05 
Aplicação 5º Passo 
Verificar se a população se encontra em 
equilíbrio! 
X2 calculado > X
2 teórico 
 
População não está em equilíbrio de HW 
X2 calculado < ou = X
2 teórico 
 
População está em equilíbrio de HW 
Aplicação Aplicação 
Aplicação Aplicação 
Foram observados os seguintes genótipos em 
uma população: HH=40, Hh=45 e hh=50. Com 
base nesses dados, pede-se: 
 
a)Calcule as frequências alélicas e genotípicas 
observadas para essa população. 
 
b)Calcule o número de genótipos esperados. 
 
c)Usando o teste do qui-quadrado, determinar se 
a população está em equilíbrio de Hardy-
Weinberg. 
Genética de Populações 
Prof. Ronaldo Celerino 
ronaldocelerino@yahoo.com.br