Genetica das populacoes

Genética de

Populações

Profº: Tio Ronni

Genética de populações

Estrutura genética de uma população

Genética de populações

Estrutura genética de uma população

Grupo de indivíduos de

uma mesma espécie

que podem entrecruzar.

Genética de populações

Estrutura genética de uma população

Grupo de indivíduos de

uma mesma espécie

que podem entrecruzar.

• Alelos

• Genótipos

Padrão das variações genéticas nas populações

Mudanças na estrutura gênica através do tempo

Estrutura genética

• Frequências genotípicas

• Frequências alélicas

rr = branca

Rr = rosa

RR = vermelha

Estrutura genética

• Frequências genotípicas

• Frequências alélicas

200 = branca

500 = rosa

300 = vermelha

Total = 1000 flores

Frequências

genotípicas

200/1000 = 0.2 rr

500/1000 = 0.5 Rr

300/1000 = 0.3 RR

Estrutura genética

• Frequências genotípicas

• Frequências alélicas

200 rr = 400 r

500 Rr = 500 R

500 r

300 RR = 600 R

Total = 2000 alelos

Frequências

alélicas

900/2000 = 0.45 r

1100/2000 = 0.55 R

100 GG

160 Gg

140 gg

Para uma população

com genótipos:

Frequência genotípica:

Frequência fenotípica

Frequência alélica

Calcular:

100 GG

160 Gg

140 gg

Para uma população

com genótipos: Calcular:

100/400 = 0.25 GG

160/400 = 0.40 Gg

140/400 = 0.35 gg

0.65 260

Frequência genotípica:

Frequência fenotípica

Frequência alélica

100 GG

160 Gg

140 gg

Para uma população

com genótipos: Calcular:

100/400 = 0.25 GG

160/400 = 0.40 Gg

140/400 = 0.35 gg

260/400 = 0.65 verde

140/400 = 0.35 amarelo

0.65 260

Frequência genotípica:

Frequência fenotípica

Frequência alélica

100 GG

160 Gg

140 gg

Para uma população

com genótipos: Calcular:

100/400 = 0.25 GG

160/400 = 0.40 Gg

140/400 = 0.35 gg

260/400 = 0.65 verde

140/400 = 0.35 amarelo

360/800 = 0.45 G

440/800 = 0.55 g

0.65 260

Frequência genotípica:

Frequência fenotípica

Frequência alélica

A genética de populações estuda a origem da variação,

a transmissão das variantes dos genitores para a prole

na geração seguinte, e as mudanças temporais que

ocorrem em uma população devido a forças evolutivas

sistemáticas e aleatórias.

- Porque alelos da hemofilia são raros em todas as populações humanas

enquanto o alelo que causa anemia falciforme é tão comum em algumas

populações africanas?

- Que mudanças esperar na freqüência de anemia falciforme em uma

população que recebe migrantes africanos?

- Que mudanças ocorrem em populações de insetos sujeitas à inseticida

geração após geração?

RESPONDA:

ERITROPOIESE

HEMOCITOBLASTO PROERITROBLASTO

ERITROBLASTO

I

ERITROBLASTO

II NORMOBLASTO RETICULÓCITO ERITRÓCITO

Porquê a variação

genética é importante?

Como a estrutura

genética muda?

O que é

Genética de

populações?

Frequência genotípica

Frequência alélica

Variação genética no espaço e tempo

Freqüência dos alelos Mdh-1 em colônias de caramujos

Variação genética no espaço e tempo

Mudanças na freqüência do alelo F no locus Lap em

populações de ratos da pradaria em 20 gerações

Variação genética no espaço e tempo

Porquê a variação genética é importante?

Potencial para mudanças na estrutura genética

• Adaptação à mudanças ambientais • Conservação ambiental

• Divergências entre populações • Biodiversidade

Porquê a variação genética é importante?

variação

não variação

EXTINÇÃO!!

Aquecimento

global Sobrevivência

Porquê a variação genética é importante?

variação

não variação

Porquê a variação genética é importante?

variação

não variação

divergência

NÃO DIVERGÊNCIA!!

Como a estrutura genética muda?

Mudanças nas freqüências alélicas e/ou

freqüências genotípicas através do tempo

• mutação

• migração

• seleção natural

• deriva genética

• Casamento preferncial

Como a estrutura genética muda?

• mutação

• migração

• seleção natural

• deriva genética

• Casamento preferencial

Mudanças no DNA

• Cria novos alelos

• Fonte final de toda

variação genética

Como a estrutura genética muda?

• mutação

• migração

• seleção natural

• deriva genética

• Casamento preferencial

Movimento de indivíduos

entre populações

• Introduz novos alelos

“Fluxo gênico”

Como a estrutura genética muda?

• mutação

• migração

• seleção natural

• deriva genética

• Casamento preferencial

Certos genótipos deixam

mais descendentes

• Diferenças na sobrevivência

ou reprodução

diferenças no “fitness”

• Leva à adaptação

Seleção Natural

Resistência à sabão bactericida

1ª geração: 1,00 não resistente

0,00 resistente

Seleção Natural

Resistência à sabão bactericida

1ª geração: 1,00 não resistente

0,00 resistente

Seleção Natural

Resistência à sabão bactericida

1ª geração: 1,00 não resistente

0,00 resistente

mutação!

2ª geração: 0,96 não resistente

0,04 resistente

Seleção Natural

Resistência à sabão bactericida

1ª geração: 1,00 não resistente

0,00 resistente

2ª geração: 0,96 não resistente

0,04 resistente

3ª geração: 0,76 não resistente

0,24 resistente

Seleção Natural

Resistência à sabão bactericida

1ª geração: 1,00 não resistente

0,00 resistente

2ª geração: 0,96 não resistente

0,04 resistente

3ª geração: 0,76 não resistente

0,24 resistente

4ª geração: 0,12 não resistente

0,88 resistente

Seleção Natural pode causar

divergência em populações

divergência

Seleção sobre os alelos

da anemia falciforme

aa – ß hemoglobina anormal

Anemia falciforme

Baixo

fitness

Médio

fitness

Alto

fitness

Aa – Ambas ß hemoglobinas

resistente à malária

AA – ß hemoglobina normal

Vulnerável à malária

A seleção favorece os heterozigotos (Aa)

Ambos alelos são mantidos na população (a em baixa freqüência)

Como a estrutura genética muda?

• mutação

• migração

• seleção natural

• deriva genética

• Casamento preferencial

Mudança genética

simplesmente ao acaso

• Erros de amostragem

• Sub-representação

• Populações pequenas

Deriva Genética

8 RR

8 rr

2 RR

6 rr

0.50 R

0.50 r

0.25 R

0.75 r

Antes:

Depois:

Como a estrutura genética muda?

• mutação

• migração

• seleção natural

• deriva genética

• Casamento preferencial

Causa mudanças nas

freqüências alélicas

Como a estrutura genética muda?

• mutação

• migração

• seleção natural

• deriva genética

• Casamento preferencial

Casamento combina os

alelos dentro do genótipo

Casamento não aleatório

Combinações alélicas

não aleatórias

Variação fenotípica Contínua

Descontínua

Freqüências alélicas Tipo sanguíneo Genótipo Número de pessoas

M LMLM 1787

MN LMLN 3039

N LNLN 1303

Cálculo da freqüência: incidência de cada alelo dentre todos os observados

1) Número total de alelos na amostra: 2 x 6129 = 12258

2) Freqüência do alelo LM: [(2 x 1787) + 3039] / 12258 = 0,5395

3) Freqüência do alelo LN: [(2 x 1303) + 3039] / 12258 = 0,4605

Se “p” representa a freqüência do alelo LM e “q” a do alelo LN, a população

avaliada apresenta:

p = 0,5395 q = 0,4605

Como LM e LN são os únicos alelos desse gene:

p + q = 1

Freqüências genotípicas: teorema de

Hardy-Weinberg

Qual valor preditivo das freqüências alélicas?

Em uma população infinitamente grande e panmítica, e sobre a

qual não há atuação de fatores evolutivos, as freqüências gênicas e

genotípicas permanecem constantes ao longo das gerações.

A (p)

a (q)

A (p)

AA

p2

Aa

pq

a (q)

Aa

pq

aa

q2

ovócitos

esperm

ato

zóid

es

Genótipo Freqüência

AA p2

Aa 2pq

aa q2

Hardy Weinberg Equation

A freqüência do alelo “A”: em uma população é chamada “p” Em uma população de gametas, a probabilidade que ambos,

ovos e espermatozóides, contenham o alelo “A” é p x p = p2

A freqüência do alelo “a”: em uma população é chamada “q” Em uma população de gametas, a probabilidade que ambos,

ovos e espermatozóides, contenham o alelo “a” é q x q = q2

Em uma população de gametas, a probabilidade que ambos, ovos e espermatozóides, contenham alelos diferentes é:

(p x q) + (q x p) = 2 pq.

Fêmeas dão “A” e machos “a”

ou Fêmeas dão “a” e machos “A”

Hardy Weinberg Equation

p2 + 2pq + q2 = 1

Aplicações do princípio de Hardy-Weinberg

Tipo sanguíneo Genótipo Número de pessoas

M LMLM 1787

MN LMLN 3039

N LNLN 1303

TOTAL = 6129

A população observada está em equilíbrio de Hardy-Weiberg?

p = 0,5395 q = 0,4605

Genótipo Freqüência de Hardy-Weinberg

LMLM p2 = (0,5395)2 = 0,2911

LMLN 2pq = 2 (0,5395) (0,4605) = 0,4968

LNLN q2 = (0,4605)2 = 0,2121