Genética de Populações

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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 freqüências dos alelos? 
 
• Os Genes em nível populacional consideram as freqüências com que os 
alelos (as variantes genéticas) ocorrem em uma população. 
 
• Mas o que são Freqüências Alélicas, Genotípicas ou Fenotípicas? 
 
Ex: Fibrose Cística (herança: autossômica recessiva) => alelo ∆F508 (é o + 
comum em São Francisco, EUA). 
 
Freqüência 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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Frequência alélica para o alelo ∆F508: total do alelo ∆F508 [inclui os dois 
alelos presentes nas pessoas com FC (homozigotos recessivos) mais aqueles 
nos heterozigotos] em relação ao total de alelos na pop. 
Frequências genotípicas: proporções de heterozigotos ou homozigotos na 
pop. 
Frequências fenotípicas: percentual de pessoas com ou sem o caráter na pop. 
 
 
 
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Mudanças nas freqüências alélicas (nas populações) acarretam a 
Microevolução (quando estas 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: quando as freqüências alélicas permanecem constantes 
de geração a geração => condição de EQUILÍBRIO DE HARDY-WEINBERG. 
 
Godfrey Harold Hardy (matemático em Cambridge); 
Wilhelm Weinberg (médico alemão). 
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De modo independente (1908), explicaram como usar as freqüências alélicas 
para calcular freqüências genotípicas e fenotípicas de uma população (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 = todos os alelos dominantes para um gene 
 q = todos os alelos recessivos para este gene 
 Soma de todos os alelos para aquele gene é 1 
 
p2 + 2pq + q2 = 1 descreve todos os genótipos p/ um gene 
 p2 (homozigotos dominantes) 
 2pq (heterozigotos) 
 q2 (homozigotos recessivos) 
 Soma de todos os homozigotos e heterozigotos é 1 
 
 
Equilíbrio de Hardy-Weinberg 
 
Ex: alelo D= alelo p/ dedos de tamanho normal; alelo d= dedo médio + 
curto. 
Se nove em cada 100 em uma população tem dedos curtos => f (dd) = 0,09 
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Se q2 = f (dd) => q = √0,09 = 0,3 (q= freq. do alelo recessivo) 
Sendo p + q = 1 => q = 1 – 0,3 = 0,7 (p =freq. 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. Freqüência 
 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 
 
 
Freqüências alélicas e genotípicas não mudam 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 freqüência 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 que 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 de mulher (?) 
 
Mulheres: podem ser homozigotas dominantes, recessivas ou heterozigotas, 
logo os cálculos são como exemplo acima (autossômica). 
 
Homens: a freqüência 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 Freqüências Alélicas 
 
Reprodução não-aleatória 
• Equilíbrio de Hardy-Weiberg supõe que a reprodução é totalmente ao 
acaso (com igual freqüência e sem relação com os fenótipos dos 
parceiros!). As sociedades humanas não são assim, logo o pool de 
genes muda a cada geração. 
• Seqüências de DNA que não influenciem o fenótipo na escolha de um 
parceiro ou na reprodução podem estar em Equilíbrio de Hardy-
Weinberg. 
• A consangüinidade aumenta a proporção de homozigotos em uma 
população, o que pode levar ao aumento da incidência de doenças ou 
características recessivas. 
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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. 
 
 
 
Deriva Genética 
• Freqüências alélicas mudam quando se formam subgrupos. Pode ser 
dentro de uma população (grupo étnico) ou fora dela (quando alguns 
indivíduos saem e formam uma nova cidade; reproduzem-se entre si, 
perpetuando alelos que não são representativos da população original – 
Efeito Fundador). 
• Com o 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 (erros de replicação) adiciona 
continuadamente novos alelos às populações. 
• A coleção de alelos deletérios em uma população constitui a sua Carga 
Genética. 
 
 
 
 
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Seleção Natural 
• As condições ambientais determinam quais alelos serão transmitidos 
para a geração seguinte e quais não. Aqueles que não permitema 
reprodução de um indivíduo em um ambiente são eliminados e 
diminuem na população. Aqueles benéficos são mantidos. 
• No Polimorfismo Balanceado, alguns alelos são mantidos nos 
heterozigotos quando estes têm vantagem reprodutiva sob algumas 
condições (ex: resistir a uma infecção) – tipo de seleção natural. 
 
 
 
 
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.