Di truyen hoc quan the

Microsoft PowerPoint Di truyen hoc quan the pptx 12262011 1 DI TRUYỀN HỌC QUẦN THỂDI TRUYỀN HỌC QUẦN THỂ TS BS Vũ Phi Yên ĐẶT VẤN ĐỀĐẶT VẤN ĐỀ 2 12262011 2 QUAN TÂMQUAN TÂM • Người « bình thường ». Gen, đơn vị cơ bản của di truyền, là một đoạn DNA chứa tất cả các thông tin cần thiết để tổng hợp một polypeptide (protein). Điều này tạo nên tính đa dạng và đặc thù của từng loại protein từ đó đảm bảo cấu tạo và hoạt động từng phần của cơ thể. Cấu trúc Gen Con người có khoảng 20.000 đến 23.000 gen tùy thuộc vào cách xác định gen. Các gen được lưu trữ ở các nhiễm sắc thể trong nhân tế bào và ty thể. Ở người, nhân tế bào sinh dưỡng (không có khả năng sinh sản hữu tính) thường có 46 nhiễm sắc thể ghép thành 23 cặp nhiễm sắc thể. Mỗi cặp gồm một nhiễm sắc thể từ mẹ và một từ cha. Trong 1 cặp nhiễm sắc thể có 22 cặp nhiễm sắc thể thường, tương đồng về kích thước, hình dạng, vị trí và số lượng gen. Cặp nhiễm sắc thể thứ 23, còn được gọi là cặp nhiễm sắc thể giới tính (X và Y), quy định giới tính của một người, ngoài ra chúng cũng chứa các gen mang chức năng khác. Trong nhân tế bào sinh dưỡng ở giới nữ có 2 nhiễm sắc thể X (XX); ở nam giới có một nhiễm sắc thể X và một nhiễm sắc thể Y (XY). Nhiễm sắc thể X chứa nhiều gen chịu trách nhiệm về nhiều tính trạng di truyền khác nhau; nhiễm sắc thể Y nhỏ hơn, mang gen quy định giới tính nam, cũng như một ít gen khác. Vì nhiễm sắc thể X có nhiều gen hơn nhiễm sắc thể Y, nên ở nam giới ̣(XY) rất nhiều gen có trên X nhưng không tương ứng trên Y từ đó không được biểu hiện thành kiểu hình. Do vậy để duy trì sự cân bằng vật liệu di truyền giữa nam và nữ, một trong cặp nhiễm sắc thể XX ở mỗi tế bào của những phụ nữ bị vô hiệu hóa một cách ngẫu nhiên trong giai đoạn đầu đời (lyonization). Trong một số tế bào, X từ mẹ bị vô hiệu hóa, và ở những tế bào khác, X từ bố. Khi sự bất hoạt đã diễn ra trong một tế bào, tất cả thế hệ kế tiếp của tế bào đó đều có cùng một X bất hoạt. Nhiễm sắc thể đồ là bộ đầy đủ các nhiễm sắc thể trong tế bào của một người.

12/26/2011 DI TRUYỀN HỌC QUẦN THỂ TS BS Vũ Phi Yên ĐẶT VẤN ĐỀ 12/26/2011 QUAN TÂM • Người « bình thường » – Tơi có mang gien bệnh không? – Kết hôn sinh con: Con « bình thường »? • Nhà sinh học, di truyền học – – – – Trả lời câu hỏi Đa dạng sinh học Tiến hóa … DI TRUYỀN HỌC QUẦN THỂ 12/26/2011 • Phát biểu khái niệm di truyền học quần thể: đột biến, chuyển dịch di truyền, dịng chảy gien • Phát biểu định luật Hardy-Weinberg • Liệt kê giả định luật Hardy-Weinberg • Ứng dụng định luật Hardy-Weinberg KHÁC BIỆT http://www.childrenofsalem.com/days/kids /ericbran/ericbran1.html American Express 1990 Advertisement 12/26/2011 KHÁC BIỆT RA SAO? SNP Nature 409, 822 - 823 (2001) KHÁC BIỆT ĐẾN MỨC NÀO? • Nếu – gien giống 99.9% – Bộ gien người gồm 3,2 tỷ gien • Thì: hai gien có 3,2 triệu SNP khác • SNP > 1% dân số: đa hình (polymorphism) • SNP < 1% dân số: đột biến (mutation) 12/26/2011 SỰ XUẤT HIỆN CỦA ĐỘT BIẾN • Đột biến tránh • Tuy nhiên, tần suất đột biến không cao – Khoảng đột biến trên104 - 106 nucleotide • Từng đột biến khơng có tác động đáng kể quần thể • Nhưng: Đột biến cung cấp nhiên liệu cho tiến hóa DI TRUYỀN HỌC QUẦN THỂ • Nghiên cứu di truyền alen cấp độ quần thể, không nghiên cứu gia đình, cá nhân – Tiên đốn tần suất – Tham vấn cho cá nhân gia đình – Theo dõi biến động: xuất đột biến dịch chuyển di truyền, chọn lọc tự nhiên, di dân, tiến hóa… 10 12/26/2011 ALEN Ví dụ: vị trí xác định gien (locus) GGAATTTTGCCTGAGAGACCTCATTGCA GTTTCTGATTTTTTGATGTCTTCATCCATCACTGTCCTTGTCAAATAGTTT…… Allele 1: GGAATTTTGCCTGAGAGACCTCATTGCA GTTTCTGATTTTTTGATGTCTTCAGCCATCACTGTCCTTGTCAAATAGTTT…… Allele 2: Alen: khác biệt locus Tần suất Alen : % alen / dân số 11 TẦN SUẤT ALEN • Được xác định dễ dàng trường hợp trội khơng hồn tồn – AA, Aa, aa có kiểu hình riêng • Ngồi ra: khơng thể xác định trực tiếp – Hardy Weinberg tìm cơng thức – Sử dụng định luật Hardy-Weinberg để ước tính tần suất alen dân số 12 12/26/2011 ĐỊNH LUẬT HARDY-WEINBERG 13 SỰ PHÂN BỐ KIỂU GIEN Với hai alen A a có kiểu gien (KG): AA Aa aa Cho p = tần suất alen A q = tần suất alen a (p + q = 1) Vậy tần suất KG: AA Aa aa AA = p2 aa = q2 Aa = pq + qp = 2pq 14 12/26/2011 TẦN SUẤT ALEN VÀ KIỂU GIEN Tinh trùng Trứng p + q = 15 PHÁT BIỂU ĐỊNH LUẬT Tần suất alen p = tần suất alen trội quần thể Tần suất kiểu gien Đối với gien alen: p2 = tần suất cá thể đồng hợp alen trội q = tần suất alen lặn quần thể q2 = tần suất cá thể đồng hợp alen lặn p + q = 1.0 2pq = tần suất cá thể dị hợp quần thể p2 + 2pq + q2 = 1.0 12/26/2011 PHÁT BIỂU ĐỊNH LUẬT p2 + 2pq + q2 = 1 = 100% kiểu gien có quần thể 17 TÍNH TẦN SUẤT ALEN VÀ KIỂU GIEN Trứng Tinh trùng 12/26/2011 ĐL HARDY-WEINBERG ĐÚNG KHI • Quần thể đủ lớn để biến động nhỏ khơng đáng kể = Khơng có chuyển dịch di truyền (genetic drift) • Tần suất xuất đột biến (mutation rate) khơng đáng kể • Giao phối ngẫu nhiên • Khơng có di cư = khơng có dịng chảy gien (gene flow) quần thể lân cận • Các alen không bị chọn lọc 19 NHỮNG GIẢ ĐỊNH CHO ĐL H-W • • • • • Giao phối ngẫu nhiên Khơng có đột biến Khơng có di cư Khơng có chọn lọc Quần thể lớn 20 10 12/26/2011 QUẦN THỂ CÂN BẰNG • Khi giả định ĐL H-W thỏa – Tần suất alen ổn định – Quần thể gọi cân bằng: alen trội không thay alen lặn • Trong quần thể cân bằng: – Có thể sử dụng ĐL H-W – Dự đoán cho nhiều hệ 21 NHỮNG SAI LỆCH THỰC TẾ 22 11 12/26/2011 NHỮNG SAI LỆCH THỰC TẾ SAI LỆCH • Đột biến • Giao phối cận huyết • Di cư • Chọn lọc tự nhiên (giá trị phù hợp: fitness) KẾT QUẢ Chuyển dịch di truyền alen cố định Đa dạng sinh học Nhiều cá thể đồng hợp lặn Hiệu ứng tảng di truyền Hiệu ứng cổ chai Các hệ có tần suất khác với tính ĐL H-W Tiến hóa • • • • • • • 23 Thiếu máu HC hình liềm Sốt rét 24 12 12/26/2011 ỨNG DỤNG ĐL HARDY-WEINBERG 25 BƯỚC VẬN DỤNG ĐL HARDY-WEINBERG BƯỚC • Từ tỷ lệ kiểu hình tính tỷ lệ alen 26 13 12/26/2011 BƯỚC VẬN DỤNG ĐL HARDY-WEINBERG BƯỚC • Từ tỷ lệ alen tính tốn để tiên đốn tỷ lệ kiểu gien kiểu hình hệ sau HOẶC • Kiểm tra xem quần thể nghiên cứu có cân khơng 27 VÍ DỤ: BỆNH BẠCH TẠNG TRONG QUẦN THỂ NGƯỜI ANH Tần suất người bệnh bạch tạng = 20 000 hay 0.00005 © 2008 Paul Billiet ODWS 28 14 12/26/2011 A = Alen quy định sắc tố da bình thường Tần suất = p a = Alen bạch tạng Tần suất = q Kiểu hình Kiểu gien Tần suất theo ĐL H-W Bình thường AA p2 Bình thường Aa 2pq Bạch tạng aa q2 Tần suất thực tế 29 A = Alen quy định sắc tố da bình thường Tần suất = p a = Alen bạch tạng Tần suất = q Kiểu hình Kiểu gien Tần suất theo ĐL H-W Bình thường AA p2 Bình thường Aa 2pq Bạch tạng aa q2 © 2008 Paul Billiet ODWS Tần suất thực tế 0.99995 0.00005 30 15 12/26/2011 TẦN SUẤT ALEN BẠCH TẠNG? Alen bình thường Alen bạch tạng © 2008 Paul Billiet ODWS =A=p=? =q=? 31 TẦN SUẤT ALEN BẠCH TẠNG? Alen bình thường Alen bạch tạng © 2008 Paul Billiet ODWS =A=p=? = q =  (0.00005) = 0.007 or 7% 32 16 12/26/2011 XÁC ĐỊNH TẦN SUẤT 2AB Alen a = 0.007 Alen A Mà Vậy p =q =p p+q =1 = 1- q = – 0.007 = 0.993 or 99.3% Tần suất KG dị hợp (Aa) = 2pq = x 0.993 x 0.007 = 0.014 or 1.4% © 2008 Paul Billiet ODWS 33 TẦN SUẤT NGƯỜI LÀNH MANG ALEN BỆNH 17 12/26/2011 TÍNH NGUY CƠ VÀ THAM VẤN • Đối với bệnh di truyền gien lặn – Đa số alen lặn mang người lành mang alen bệnh • Tần suất người lành mang alen bệnh  Nguy sinh mắc bệnh 35 KHẢ NĂNG SINH CON MẮC BỆNH Tần suất bệnh xơ hóa nang, tần suất bệnh 1/2000 Tần suất kiểu gien cc 1/2,000 hay 0.0005 = q2 √q2 = q = 0.022 p = - q = 0.978 2pq = kiểu gien Cc = X 0.978 X 0.022 = 0.043 = 23 = Khả mẹ người lành mang alen bệnh 1/23 X Khả cha người lành mang alen bệnh X 1/23 X 1/4 = X ¼ 1/2,116 36 18 12/26/2011 TÓM TẮT 37 38 19 12/26/2011 39 40 20 12/26/2011 TỰ LƯỢNG GIÁ 41 MỘT TRONG CÁC QUẦN THỂ SAU LÀ CÂN BẰNG Population sample Genotypes Gene frequencies AA Aa aa 100 20 80 100 36 48 16 100 50 20 30 100 60 40 A a 42 © 2008 Paul Billiet ODWS 21 12/26/2011 MỘT TRONG CÁC QUẦN THỂ SAU LÀ CÂN BẰNG Population sample Genotypes Gene frequencies AA Aa aa A a 100 20 80 0.6 0.4 100 36 48 16 0.6 0.4 100 50 20 30 0.6 0.4 100 60 40 0.6 0.4 43 © 2008 Paul Billiet ODWS MỘT TRONG CÁC QUẦN THỂ SAU LÀ CÂN BẰNG Population sample Genotypes Gene frequencies AA Aa aa A a 100 20 80 0.6 0.4 100 36 48 16 0.6 0.4 100 50 20 30 0.6 0.4 100 60 40 0.6 0.4 44 © 2008 Paul Billiet ODWS 22 ...12/26/2011 QUAN TM ã Ngi ô bỡnh thng ằ Tơi có mang gien bệnh khơng? – Kết sinh con: Con s ô bỡnh thng ằ? ã Nh sinh học, di truyền học – – – – Trả lời câu hỏi Đa dạng sinh học Tiến hóa … DI TRUYỀN... liệu cho tiến hóa DI TRUYỀN HỌC QUẦN THỂ • Nghiên cứu di truyền alen cấp độ quần thể, khơng nghiên cứu gia đình, cá nhân – Tiên đoán tần suất – Tham vấn cho cá nhân gia đình – Theo dõi biến động:... Giao phối cận huyết • Di cư • Chọn lọc tự nhiên (giá trị phù hợp: fitness) KẾT QUẢ Chuyển dịch di truyền alen cố định Đa dạng sinh học Nhiều cá thể đồng hợp lặn Hiệu ứng tảng di truyền Hiệu ứng