Genetica das populacoes
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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