Microsoft Word PH NG PH P GI I BT DTQT doc PHƯƠNG PHÁP GIẢI MỘT SỐ DẠNG BÀI TẬP PHẦN DI TRUYỀN HỌC QUẦN THỂ Cơ sở của phương pháp là các cách xác định tần số các alen ở các loại quần thể, áp dụng định[.]
PHƯƠNG PHÁP GIẢI MỘT SỐ DẠNG BÀI TẬP PHẦN DI TRUYỀN HỌC QUẦN THỂ Cơ sở phương pháp cách xác định tần số alen loại quần thể, áp dụng định luật Hacđi - Vanbec đối các gen nhiễm sắc thể thường nhiễm sắc thể giới tính xét thay đổi tần số alen quần thể áp lực nhân tố tiến hoá CÁC DẠNG THƯỜNG GẶP Dạng 1: Cách tính tần số len, tần số kiểu gen xác định cấu trúc di truyền loại quần thể I Xét gen gồm alen NST thường Cách xác định tần số alen, tần số kiểu gen cấu trúc di truyền quần thể - Tần số alen tổng số alen xét tổng số alen có quần thể gen - Tần số KG xét tổng số kiểu gen quần thể Xét gen gồm alen, alen trội (A) alen lặn (a) Khi đó, QT có KG khác AA, Aa, aa Gọi N tổng số cá thể QT; D số cá thể mang KGAA; H số cá thể mang KGAa; R số cá thể mang KG aa Khi N = D + H + R Gọi d tần số KG AA d = D/N; h tần số KG Aa h = H/N; r tần số KG aa r = R/N (d + h + r = 1) Cấu trúc di truyền QT d AA : h Aa : r aa Gọi p tần số alen A; q tần số alen a 2D + H h 2R + H h Ta có: p= =d+ ; q= =r+ 2N 2N VD1: Xét QT gồm 1000 cá thể, có 500 cá thể có KG AA, 200 cá thể có KG Aa, số cịn lại có kiểu gen aa a Tính tần số alen A a QT b Tính tần số KG QT, từ suy cấu trúc di truyền QT Giải: a Ta có Số cá thể có kiểu gen aa = 1000 – (500 + 200) = 300 Tổng số alen quần thể = 2x1000 = 2000 x500 + 200 x300 + 200 Tần số alen A = = 0,6; Tần số alen a = = 0,4 x1000 x1000 500 200 b Tần số kiểu gen - Tần số kiểu gen AA = = 0,5; - Tần số kiểu gen Aa = = 0,2 1000 1000 300 - Tần số kiểu gen aa = = 0,3 1000 => Cấu trúc di truyền quần thể 0,5 AA : 0,2 Aa : 0,3 aa VD2: Một quần thể có cấu trúc di truyền 0,7 AA : 0,2 Aa : 0,1 aa Tính tần số alen A, a quần thể Giải Ta có: Tần số alen A = 0,7 + 0,2/2 = 0,8 Tần số alen a = 0,1 + 0,2/2 = 0,2 VD3: Một quần thể sóc gồm 1050 sóc lơng nâu đồng hợp tử, 150 sóc lơng nâu dị hợp tử 300 sóc lơng trắng Biết tính trạng màu lơng gen gồm hai alen quy định Tính tần số kiểu gen tần số alen quần thể Giải: Ta có tổng số sóc quần thể = 1050 + 150 + 300 = 1500 Quy ước: A: lông nâu A: lông trắng Tần số kiểu gen xác định sau 1050/1500 AA + 150/1500Aa + 300/1500 aa = Hay 0,7 AA + 0,1 Aa + 0,2 aa = Từ suy ra: Tần số kiểu gen AA, Aa aa 0,7, 0,1 0,2 Tần số alen A = 0,7 + 0,1/2 = 0,75 Tần số alen a = 0,2 + 0,1/2 = 0,25 Cấu trúc di truyền loại quần thể 2.1 Cấu trúc di truyền quần thể tự phối (nội phối) QT tự phối QT thực vật tự thụ phấn, QT động vật tự thụ tinh, QT động vật giao giao phối gần a Nếu quần thể khởi đầu có KG Aa (P0: 100% Aa) Số Tỉ lệ thể dị hợp Tỉ lệ thể đồng hợp (AA+aa) Tỉ lệ thể đồng hợp AA Aa lại tạo aa hệ tự phối 1 1 (1/2) - (1/2) [1 - (1/2)1] : 2 (1/2)2 - (1/2)2 [1 - (1/2)2] : (1/2)3 - (1/2)3 [1 - (1/2)3] : … … … … n (1/2)n - (1/2)n [1 - (1/2)n] : Suy ra: - Sau hệ tự phối, tỉ lệ thể dị hợp Aa giảm so với hệ trước - Khi n ∞ tỉ lệ thể dị hợp Aa = lim [(1/2)n] = Tỉ lệ thể đồng hợp AA = aa = lim [1 - (1/2)n] : 2] = 1/2 Cấu trúc di truyền QT hệ xuất phát P0 : AA : Aa : aa Cấu trúc di truyền QT hệ n Pn:1/2 AA : Aa : 1/2 aa hay 0,5 AA : 0Aa : 0,5aa b Nếu quần thể tự phối khởi đầu có cấu trúc di truyền P0: xAA : y Aa : z aa (x + y + z = 1) Tỉ lệ KG QT Số hệ tự phối Aa AA aa y x z (1/2)1 y x + [y - (1/2)1 y] : z + [y - (1/2)1 y] : 2 (1/2)2 y x + [y - (1/2)2 y] : z + [y - (1/2)2 y] : (1/2)3 y x + [y - (1/2)3 y] : z + [y - (1/2)3 y] : … … … … n (1/2)n y x + [y - (1/2)n y] : z + [y - (1/2)n y] : Chú ý: - Quá trình tự phối làm cho QT phân thành dịng có kiểu gen khác - Cấu trúc di truyền QT tự phối biến đổi qua hệ theo hướng giảm dần tỉ lệ dị hợp, tăng dần tỉ lệ đồng hợp không làm thay đổi tần số alen VD: Cho QT: QT1: 100% Aa QT2: 0,7AA + 0,2 Aa + 0,1 aa = a Tính tần số alen A a QT b Xác định tỉ lệ thể dị hợp lại tỉ lệ thể đồng hợp tạo QT sau hệ tự phối Giải: a - QT1: Tần số alen A = a = 1/2 = 0,5 - QT2: Tần số alen A = 0,7 + 0,2/2 = 0,8 Tần số alen a = 0,1 + 0,2/2 = 0,2 b - QT1: Tỉ lệ thể dị hợp lại sau hệ tự phối 1/25 = 0,03125 Tỉ lệ thể đồng hợp tạo AA = aa = [1 - (1/2)5] : = 0,484375 - QT2: Tỉ lệ thể dị hợp lại sau hệ tự phối 0,2x1/25 = 0,00625 Tỉ lệ thể đồng hợp AA tạo = 0,7 + [0,2 - (1/2)5 0,2] : = 0,796875 Tỉ lệ thể đồng hợp aa tạo = 0,1 + [0,2 - (1/2)5 0,2] : = 0,196875 * Chú ý: Nếu trình nội phối diễn yếu việc xác định thành phần KG QT xác định sau Gọi H1 tần số thể dị hợp Aa bị giảm nội phối qua hệ F hệ số nội phối Ta có F = (2pq – H1)/2pq Từ suy ra: Tần số KG AA = p2 + pqF = p2 (1 - F) + pF Tần số KG Aa = H1 = 2pq (1 - F) Tần số KG aa = q2 + pqF = q2 (1 - F) + qF 2.2 Cấu trúc di truyền quần thể ngẫu phối a Quần thể ngẫu phối - Là QT mà cá thể QT lựa chọn bạn tình để giao phối cách ngẫu nhiên - QT ngẫu phối trì tần số alen tần số KG qua hệ trì đa dạng di truyền - QT giao phối tạo vô số biến dị tổ hợp, làm cho QT đa hình KG, dẫn đến đa hình KH b Trạng thái cân di truyền quần thể Quần thể đạt trạng thái cân di truyền có tần số kiểu gen thỗ mãn cơng thức p2AA + 2pq Aa + q2 aa = Trong p tần số alen A; q số alen a (p + q = 1) Hoặc Quần thể có cấu trúc di truyền dạng d AA : h Aa : r aa đạt cân di truyền thoã mãn biểu thức dr = (h/2)2 VD1: QT sau đạt cân DT QT1: 0,36AA + 0,60 Aa + 0,04 aa = 1; QT2: 0,64AA + 0,32 Aa + 0,04 aa = QT3: 0,7AA + 0,2 Aa + 0,1 aa = 1; QT4: 0,36AA + 0,48 Aa + 0,16 aa = Giải: Áp dụng cơng thức ta thấy QT có cấu trúc di truyền đạt cân QT2 QT4 VD2: Một QT ngẫu phối cân di truyền có tần số alen A/a = 0,3/0,7 Xác định cấu trúc di truyền QT Giải: Cấu trúc di truyền quần thể 0,09AA + 0,42 Aa + 0,49 aa = VD3: Chứng bạch tạng người đột biến gen lặn NST thường gây nên Tần số người bạch tạng QT người 1/10000 Biết quần thể đạt cân di truyền Xác định tần số alen cấu trúc di truyền QT Giải: Từ giả thuyết suy ra: Tần số người bạch tạng quần thể q2 = 1/10000 = 0,0001 > q = 0,01 > Tần số alen lặn (b) gây bạch tạng = 0,01 > Tần số alen trội (B) p = - 0,01 = 0,99 > Cấu trúc di truyền quần thể 0,992 BB + 2x0,99x0,01 Bb + 0,012 bb = Hay 0,9801 BB + 0,0198 Bb + 0,0001 bb = c Định luật Hacđi – Vanbec - Nội dung: Đối với quần thể ngẫu phối, điều kiện định thành phần KG tần số alen trì ổn định qua hệ - Chứng minh Định luật: Xét gen với alen, quần thể có kiểu gen AA, Aa, aa với tần số tương ứng d, h, r Trong quần thể, ngẫu phối diễn cá thể có hay khác kiểu gen với Như vậy, quần thể có nhiều cặp lai khác Tần số kiểu lai tích tần số hai kiểu gen cặp lai Ví dụ: AA x AA = d.d = d2 Kết ngẫu phối quần thể phản ảnh bảng Kiểu lai Tần số kiểu lai Thế hệ AA AA x AA d2 d2 AA x Aa 2dh dh Aa aa dh Aa x AA AA x aa 2dr 2dr aa x AA Aa x Aa h2 1/4h2 1/2h2 1/4h2 Aa x aa 2hr hr hr aa x Aa aa x aa Tổng r2 (d+h+r)2 = r2 (d+1/2h)2 = p2 2(d+1/2h)(r+1/2h)=2pq (r+1/2h)2 = q2 Từ bảng ta thấy, phần hệ sản sinh từ kiểu lai tương ứng với tần số kiểu lai, ví dụ: Aa x Aa = h2 hệ lai có kiểu gen AA, Aa, aa với tần số tương ứng 1/4h2, 1/2h2, 1/4h2 Qua bảng cho thấy hệ con, tỉ lệ AA p2, Aa 2pq, aa q2 Như vậy, qua ngẫu phối tần số kiểu gen quần thể khởi đầu d, h, r thành p2, 2pq, q2 tương ứng hệ Từ tần số kiểu gen xác định tần số alen hệ sau: Giả thiết p1 tần số alen A hệ thì: p1 = p2 + 1/2(2pq) = p2 + pq = p (p+q) = p Với tần số alen a xác định tương tự Quần thể p2 : 2pq : q2 ngẫu phối (pA+qa)x(pA+qa) = p2AA : 2pq Aa : q2 aa Từ cho thấy tần số tương đối alen tần số kiểu gen có khuynh hướng khơng đổi qua hệ có ngẫu phối diễn VD: Trong quần thể thực vật giao phấn, xét lơcut có hai alen, alen A quy định thân cao trội hoàn toàn so với alen a quy định thân thấp Quần thể ban đầu (P) có kiểu hình thân thấp chiếm tỉ lệ 25% Sau hệ ngẫu phối không chịu tác động nhân tố tiến hóa, kiểu hình thân thấp hệ chiếm tỉ lệ 16% Tính theo lí thuyết, thành phần kiểu gen quần thể (P) là: A 0,45AA : 0,30Aa : 0,25aa B 0,25AA : 0,50Aa : 0,25aa C 0,30AA : 0,45Aa : 0,25aa D 0,10AA : 0,65Aa : 0,25aa ĐS: QT ngẫu phối nên F1 đạt cb aa = q = 0,16 => q (a) = 0,4 Gọi x tỉ lệ k.g Aa P Ta có 0,4 = 0,25 + x/2 => x = 0,3 => chọn Đ.A A - Ứng dụng định luật Hacđi - Vanbec + Xét QT có cấu trúc di truyền trạng thái cân P0: 0,36 AA : 0,48 Aa : 0,16 aa Suy ra: pA = tỉ lệ % số loại giao tử mang A QT = 0,6 qa = tỉ lệ % số loại giao tử mang A QT = 0,4 Ở hệ ngẫu phối tiếp theo, cấu trúc di truyền QT xác định sau 0,6A 0,4a 0,6A 0,36 AA 0,24 Aa 0,4a 0,24 Aa 0,16 aa cấu trúc di truyền QT là: 0,36 AA : 0,48 Aa : 0,16 aa thành phần KG tần số alen không thay đổi so với hệ trước + Xét QT có cấu trúc di truyền khơng đạt cân P0: 0,68 AA : 0,24 Aa : 0,08 aa Suy ra: pA = tỉ lệ % số loại giao tử mang A QT = 0,8 qa = tỉ lệ % số loại giao tử mang A QT = 0,2 Ở hệ ngẫu phối tiếp theo, cấu trúc di truyền QT xác định sau 0,8A 0,2a 0,8A 0,64 AA 0,16 Aa 0,2a 0,16 Aa 0,04 aa Cấu trúc di truyền QT hệ đạt cân di truyền là: 0,64 AA : 0,32 Aa : 0,04 aa Nếu hệ xuất phát QT không đạt trạng thái cân di truyền qua hệ ngẫu phối QT đạt cân (ĐL giao phối ổn định) VD: Cho QT có cấu trúc DT 0,7AA + 0,2 Aa + 0,1 aa = Xác định cấu trúc DT QT sau hệ ngẫu phối Giải: Ta có: Tần số alen A = 0,7+0,2/2 = 0,8 Tần số alen a = 0,1+0,2/2 = 0,2 Cấu trúc di truyền hệ thứ (P1) 0,64 AA + 0,32 Aa + 0,04 aa = P1 đạt cân di truyền nên P6 có cấu trúc di truyền P1 * Điều kiện nghiệm định luật Hacđi - Vanbec + QT phải có kích thước lớn + Các cá thể phải ngẫu phối + Sức sống khả sinh sản cá KG khác phải + Khơng có ĐB (hoặc ĐB thuận = ĐB nghịch), CLTN, di nhập gen… II Xét gen đa alen nằm NST thường Ví dụ: Gen quy định tính trạng nhóm máu người gồm alen IA, IB, Io Trong IA = IB> Io Gọi p, q, r tần số alen IA, IB, Io (p + q + r = 1) Sự ngẫu phối tạo trạng thái cân di truyền tính trạng nhóm máu sau (pIA : qIB : rIo)2 = p2IAIA : 2pq IAIB : q2IBIB : 2qr IBIo : r2IoIo : 2pr IAIo Kiểu gen Tần số kiểu gen Kiểu hình A A I I p Máu A IAIo 2pr Máu A B B I I q Máu B IBIo 2qr Máu B A B I I 2pq Máu AB IoIo r2 Máu O Gọi a, b, o tần số kiểu hình nhóm máu A, B, O Tần số alen Io = r = o Tần số alen IA: Ta có: p2+2pr+r2 = a + o è (p+r)2 = a+o è p = a+o -r= a+o - o Tần số alen IB = – p – r tính tương tự tính tần số IA q2+2qr+r2 = b + o è (q+r)2 = b+o èq= b+o -r= b+o - o Do p + q + r = è a + o - o + b + o - o + o = Từ đó, suy cơng thức p=1- b+o q =1 - a+o r= o VD1: Một quần thể người đạt cân di truyền Xét gen quy định tính trạng nhóm máu gồm alen IA, IB Io Biết tần số alen IA , IB, Io 0,3; 0,5; 0,2 Xác định cấu trúc di truyền quần thể Giải: Tần số kiểu gen quần thể xác định qua bảng sau pIA = 0,3 qIB = 0,5 rIo = 0,2 pIA = 0,3 0,09IAIA 0,15IAIB 0,06IAIo qIB = 0,5 0,15IAIB 0,25IBIB 0,10 IBIo rIo = 0,2 0,06IAIo 0,10 IBIo 0,04 IoIo è Quần thể có cấu trúc di truyền trạng thái cân 0,09IAIA : 0,3 IAIB : 0,25IBIB : 0,2 IBIo : 0,04IoIo : 0,12 IAIo VD2: Tần số tương đối nhóm máu QT người là: Máu A: 0,45; B: 0,21; AB: 0,3; O: 0,04 Biết quần thể đạt cân di truyền a Tính tần số alen IA, IB Io b Xác định cấu trúc di truyền quần thể Giải: a Gọi tần số alen IA, IB Io p, q, r Ta có p = - 0,21 + 0,04 = 0,5; q = - 0,45 + 0,04 = 0,3; r = 0,04 = 0,2 b Cấu trúc di truyền quần thể trạng thái cân 0,25IAIA : 0,3 IAIB : 0,09IBIB : 0,12 IBIo : 0,04IoIo : 0,2 IAIo Trần Thị Bích Hồng ...phối 1 1 (1/2) - (1/2) [1 - (1/2)1] : 2 (1/2)2 - (1/2)2 [1 - (1/2)2] : (1/2)3 - (1/2)3 [1 - (1/2)3] : … … … … n (1/2)n - (1/2)n [1 - (1/2)n] : Suy ra: - Sau hệ tự phối, tỉ lệ thể... (1/2)1 y x + [y - (1/2)1 y] : z + [y - (1/2)1 y] : 2 (1/2)2 y x + [y - (1/2)2 y] : z + [y - (1/2)2 y] : (1/2)3 y x + [y - (1/2)3 y] : z + [y - (1/2)3 y] : … … … … n (1/2)n y x + [y - (1/2)n ... a+o -r= a+o - o Tần số alen IB = – p – r tính tương tự tính tần số IA q2+2qr+r2 = b + o è (q+r)2 = b+o èq= b+o -r= b+o - o Do p + q + r = è a + o - o + b + o - o + o = Từ đó, suy công thức p=1-