Genetica das populacoes

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Genetica das populacoes

  1. 1. Genética de Populações Profº: Tio Ronni
  2. 2. Genética de populações Estrutura genética de uma população
  3. 3. Genética de populações Estrutura genética de uma população Grupo de indivíduos de uma mesma espécie que podem entrecruzar.
  4. 4. 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
  5. 5. Estrutura genética • Frequências genotípicas • Frequências alélicas rr = branca Rr = rosa RR = vermelha
  6. 6. 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
  7. 7. 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
  8. 8. 100 GG 160 Gg 140 gg Para uma população com genótipos: Frequência genotípica: Frequência fenotípica Frequência alélica Calcular:
  9. 9. 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 0.65260 Frequência genotípica: Frequência fenotípica Frequência alélica
  10. 10. 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 0.65260 Frequência genotípica: Frequência fenotípica Frequência alélica
  11. 11. 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 0.65260 Frequência genotípica: Frequência fenotípica Frequência alélica
  12. 12. 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:
  13. 13. ERITROPOIESE HEMOCITOBLASTO PROERITROBLASTO ERITROBLASTO I ERITROBLASTO II NORMOBLASTO RETICULÓCITO ERITRÓCITO
  14. 14. Porquê a variação genética é importante? Como a estrutura genética muda? O que é Genética de populações? Frequência genotípica Frequência alélica
  15. 15. Variação genética no espaço e tempo Freqüência dos alelos Mdh-1 em colônias de caramujos
  16. 16. Variação genética no espaço e tempo Mudanças na freqüência do alelo F no locus Lap em populações de ratos da pradaria em 20 gerações
  17. 17. 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
  18. 18. Porquê a variação genética é importante? variação não variação EXTINÇÃO!! Aquecimento global Sobrevivência
  19. 19. Porquê a variação genética é importante? variação não variação
  20. 20. Porquê a variação genética é importante? variação não variação divergência NÃO DIVERGÊNCIA!!
  21. 21. Como a estrutura genética muda? Mudanças nas freqüências alélicas e/ou freqüências genotípicas através do tempo • mutação • migração • seleção natural • deriva genética • Casamento preferncial
  22. 22. 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
  23. 23. Como a estrutura genética muda? • mutação • migração • seleção natural • deriva genética • Casamento preferencial Movimento de indivíduos entre populações • Introduz novos alelos “Fluxo gênico”
  24. 24. 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
  25. 25. Seleção Natural Resistência à sabão bactericida 1ª geração: 1,00 não resistente 0,00 resistente
  26. 26. Seleção Natural Resistência à sabão bactericida 1ª geração: 1,00 não resistente 0,00 resistente
  27. 27. 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
  28. 28. 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
  29. 29. 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
  30. 30. Seleção Natural pode causar divergência em populações divergência
  31. 31. 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)
  32. 32. 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
  33. 33. Deriva Genética 8 RR 8 rr 2 RR 6 rr 0.50 R 0.50 r 0.25 R 0.75 r Antes: Depois:
  34. 34. Como a estrutura genética muda? • mutação • migração • seleção natural • deriva genética • Casamento preferencial Causa mudanças nas freqüências alélicas
  35. 35. 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
  36. 36. Variação fenotípica Contínua Descontínua
  37. 37. 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
  38. 38. 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 espermatozóides Genótipo Freqüência AA p2 Aa 2pq aa q2
  39. 39. 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”
  40. 40. Hardy Weinberg Equation p2 + 2pq + q2 = 1
  41. 41. 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

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