Genética de População

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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 
 
 
 
 
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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) 
 
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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. 
 
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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 vantagem 
reprodutiva 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.