Chương trình giáo dục định hướng phát triển năng lực ngày nay đã trở thành xu hướng giáo dục quốc tế. Giáo dục định hướng năng lực nhằm mục tiêu phát triển năng lực người học. Giáo dục định hướng năng lực nhằm đảm bảo chất lượng đầu ra của việc dạy học, thực hiện mục tiêu phát triển toàn diện các phẩm chất nhân cách, chú trọng năng lực vận dụng tri thức trong những tình huống thực tiễn nhằm chuẩn bị cho con người năng lực giải quyết các tình huống của cuộc sống và nghề nghiệp. Cùng với phương pháp kiểm tra đánh giá mới của Bộ giáo dục và chương trình giáo dục phổ thông tổng thể, sẽ áp dụng trong thời gian tới thì việc đổi mới phương pháp giảng dạy và KTĐG theo hướng phát huy năng lực học sinh là tất yếu. Để chuẩn bị cho công việc này, mỗi giáo viên cần xây dựng các chuyên đề dạy học và chuyên đề ôn thi TN THPT QG. Chuyên đề: Đột biến nhiễm sắc Sinh học 12 là một trong các chuyên đề tôi xây dựng phục vụ cho việc ôn thi TNTHPT QG và bồi dưỡng HSG ở trường mình. Trong phạm vi một bài viết chuyên đề chỉ có thể nêu lên phần nào phương pháp dạy học chủ quan nhằm định hướng phát triển năng lực cho học sinh, với mong muốn học sinh tiếp cận với phương pháp học tập mới. Học sinh là người đi tìm kiếm kiến thức và vận dụng kiến thức đó để giải quyết những vấn đề gặp phải trong cuộc sống. Điểm mới của chuyên đề là: Đã xây dựng hệ thống kiến thức cơ bản theo 1 trật tự lô gic. Bước đầu xây dựng 1 số câu hỏi và bài tập đưa học sinh vào các tình huống thực tiễn để giải quyết các vấn đề cụ thể trong những bối cảnh thật để phát huy năng lực của các em. 2. Mục đích nghiên cứu Góp phần nghiên cứu một cách có hệ thống, làm rõ hơn các bài tập vận dụng lí thuyết vào giải quyết các tình huống cụ thể.
Chuyên đề ôn thi TNTHPT QG Môn Sinh học Chuyên đề: ĐỘT BIẾN NHIỄM SẮC THỂ Phần I ĐẶT VẤN ĐỀ Lý chọn đề tài Chương trình giáo dục định hướng phát triển lực ngày trở thành xu hướng giáo dục quốc tế Giáo dục định hướng lực nhằm mục tiêu phát triển lực người học Giáo dục định hướng lực nhằm đảm bảo chất lượng đầu việc dạy học, thực mục tiêu phát triển toàn diện phẩm chất nhân cách, trọng lực vận dụng tri thức tình thực tiễn nhằm chuẩn bị cho người lực giải tình sống nghề nghiệp Cùng với phương pháp kiểm tra đánh giá Bộ giáo dục chương trình giáo dục phổ thơng tổng thể, áp dụng thời gian tới việc đổi phương pháp giảng dạy KTĐG theo hướng phát huy lực học sinh tất yếu Để chuẩn bị cho công việc này, giáo viên cần xây dựng chuyên đề dạy học chuyên đề ôn thi TN THPT QG Chuyên đề: Đột biến nhiễm sắc - Sinh học 12 chuyên đề xây dựng phục vụ cho việc ôn thi TNTHPT QG bồi dưỡng HSG trường Trong phạm vi viết chuyên đề nêu lên phần phương pháp dạy học chủ quan nhằm định hướng phát triển lực cho học sinh, với mong muốn học sinh tiếp cận với phương pháp học tập Học sinh người tìm kiếm kiến thức vận dụng kiến thức để giải vấn đề gặp phải sống * Điểm chuyên đề là: Đã xây dựng hệ thống kiến thức theo trật tự lô gic Bước đầu xây dựng số câu hỏi tập đưa học sinh vào tình thực tiễn để giải vấn đề cụ thể bối cảnh thật để phát huy lực em Mục đích nghiên cứu Góp phần nghiên cứu cách có hệ thống, làm rõ tập vận dụng lí thuyết vào giải tình cụ thể Đưa ví dụ phương pháp giải cho số loại tập liên quan đến nhiễm sắc thể đột biến nhiễm săc thể Rèn luyện kĩ tư duy, phán đốn phân tích, định hướng phát triển lực học sinh Nâng cao trình độ chuyên môn phục vụ cho công tác giảng dạy ôn luyện thi học sinh giỏi luyện thi đại học Phương pháp nghiên cứu Phương pháp lí thuyết tổng hợp tài liệu Chuyên đề ôn thi TNTHPT QG Môn Sinh học Phần II NỘI DUNG A HỆ THỐNG KIẾN THỨC I ĐẠI CƯƠNG VỀ NHIỄM SẮC THỂ Hình thái nhiễm sắc thể 1.1 Hình thái nhiễm sắc thể *Sinh vật nhân sơ: Mỗi tế bào chứa phân tử ADN mạch kép có dạng vịng chưa có cấu trúc NST tế bào nhân thực Ở vi khuẩn thật - eubacteria (trong chương trình phổ thơng hiểu sinh vật nhân sơ đơn thuần) ADN không liên kết với protein histon (trần) có liên kết với protein phi histon khác Tuy nhiên, người ta coi vi khuẩn với ADN trần dạng vòng NST vi khuẩn Ở vi khuẩn cổ - archaea (cũng sinh vật nhân sơ, có nhiều đặc điểm khác biệt - tính riêng lãnh giới – sgk 10) ADN vài lồi có liên kết với protein histon ADN dạng vòng Sinh vật nhân sơ SV nhân thực: phân tử ADN liên kết với loại protein khác (chủ yếu histon) tạo nên cấu trúc gọi NST (thể bắt màu với thuốc nhuộm kiềm tính) NST vật chất di truyền tồn nhân TB, có khả bắt màu chất nhuộm kiềm tính NST chứa AND (gen) sở vật chất DT cấp phân tử → NST sở vật chất DT cấp TB 1.2 Tính chất, đặc điểm NST sv nhân thực * Trong TB bình thường loài sinh vật: NST ổn định đặc trưng cho lồi về: số lượng, hình thái (hình dạng, kích thước), cấu trúc( trình tự xếp gen NST) qua hệ * Trong TB sôma, Tb sinh dục sơ khai, Tb sinh giao tử bình thường lồi giao phối: ln có NST lưỡng bội 2n, NST tồn thành cặp Chuyên đề ôn thi TNTHPT QG Môn Sinh học đồng dạng (trừ cặp NST giới tính XY, XO), cặp gồm giống hệt song có nguồn gốc khác nhau( từ mẹ, từ bố) * Trong TB giao tử bình thường: chứa NST đơn bội n, NST tồn Bộ nhiễm sắc thể 2n 2n = 46 Bộ NST đơn bội n = 23 STT Loài Ở người Ruồi giấm 2n = n=4 Bắp cải 2n = 18 n=9 Cá chép 2n = 104 n = 52 Vịt nhà 2n = 80 n = 40 Gà 2n = 78 n = 39 Bò 2n = 60 n = 30 Trâu 2n = 50 n = 25 Ngô 2n = 20 n = 10 10 Cà chua 2n = 24 n = 12 11 Đậu hà lan 2n = 14 n=7 12 Khoai tây 2n = 48 n = 24 13 Lúa nước 2n = 24 n = 12 → Số lượng NST NST khơng phản ánh mức độ tiến hóa lồi * NST có khả tự nhân đơi, phân li, tổ hợp ổn định qua hệ * Tính đặc trưng NST ln ổn định qua hệ * NST có khả bị đột biến: Thay đổi số lượng, cấu trúc tạo đặc trưng DT * NSTcó khả biến đổi hình thái qua kì trình phân bào Chuyên đề ôn thi TNTHPT QG Môn Sinh học Cấu trúc NST 2.1 Cấu trúc hiển vi NST Cấu trúc hiển vi hiểu cấu trúc quan sát kính hiển vi thơng thường Cấu trúc nhìn rõ làm tiêu NST tế bào kì chu kì tế bào Khi NST tồn dạng sợi kép với cánh cromatit 1.Cân tâm Lệch tâm Tâm mút Hai nhánh ngắn Mỗi NST điển hình chứa trình tự nucleotit đặc biệt: + Tâm động: vị trí liên kết với thoi phân bàochứa trình tự nu đặc biệt giúp NST di chuyển cực TB (và vị trí nhân đơi sau cùng) + Trình tự đầu mút: trình tự lặp lại đặc biệt giúp bảo vệ NSTcũng làm cho NST không dính vào + Trình tự khởi đầu tái bản: trình tự mà ADN bắt đầu nhân đơi NST thường có phần bắt màu đậm (dị nhiễm sắc – vùng đóng xoắn chặt, thường vùng gen không phiên mã) vùng bắt màu nhạt (nguyên nhiễm sắc – vùng có tháo xoắn, thường xảy phiên mã gen tương ứng) Các protein khác tham gia hình thành cấu trúc NST gọi chung protein phi histon - NST gồm crơmatit dính qua tâm động (eo thứ nhất), số NST cịn có eo thứ hai (nơi tổng hợp rARN) NST có dạng hình que, hình hạt, hình chữ V đường kính 0,2 – µm, dài 0,2 – 50 µm - Mỗi lồi có NST đặc trưng (về số lượng, hình thái, cấu trúc) - Có loại NST: NST thường NST giới tính Chun đề ơn thi TNTHPT QG Mơn Sinh học - Ở tế bào sinh dưỡng: NST lưỡng bội (2n) - Ở tế bào sinh dục(giao tử): NST đơn bội(n) - NST thường: tế bào sinh dưỡng tồn cặp tương đồng (1 từ bố, từ mẹ) giống hình thái, kích thước vị trí tương ứng gen (locut gen) không giống gen - NST giới tính: cặp (có thể tương đồng khơng tùy giới tính lồi) - Có kiểu NST giới tính: + XX,XY(phổ biến hơn): người, ĐX có vú, ruồi giấm (♂: XY;♀:XX)- Chim, bị sát,ếch nhái, bướm (♂: XX;♀:XY) + XX,XO (ít gặp) châu chấu, nhện, rệp(♂: XO;♀:XX), bọ nhảy (♂: XX;♀:XO) Giữa X Y có đoạn tương đồng có đoạn khơng tương đồng - Ở phần lớn loài, NST thường tồn thành cặp tương đồng, Riêng NST giới tính tồn riêng lẻ, tương đồng không tương đồng Chuyên đề ôn thi TNTHPT QG (1) NST kì nguyên phân NST kép Mỗi NST gồm crômatit gắn với tâm động Mỗi crômatit chứa phân tử AND Môn Sinh học (2) NST tế bào khơng phân chia có cấu trúc đơn Mỗi NST tương ứng với crômatit NST kì Chun đề ơn thi TNTHPT QG Bộ nhiễm sắc thể người Môn Sinh học Bộ nhiễm sắc thể ruồi giấm 2 Cấu trúc siêu hiển vi NST Mức độ cuộn xoắn từ ADN -> NST với hỗ trợ nhiều loại protein Các loại protein tham gia đóng gói NST: + protein histon nucleoxom: H2A, H2B, H3, H4 - loại có phân tử + Protein nucleoxom: H1 - NST cấu tạo từ ADN protêin(histôn phi histôn) - (AND + prôtêin)→ Nuclêôxôm (8 pt prôtêin histôn quấn quanh đoạn AND dài khoảng 146 cặp nuclêơtit, quấn vịng) - Chuỗi nuclêơxơm (mức xoắn 1) tạo sợi có đường kính 11nm - Sợi xoắn (mức 2) tạo sợi chất nhiễm sắc có đường kính 30nm - Sợi chất nhiễm sắc xoắn mức → ống siêu xoắn có đường kính 300 nm → Crơmatit có đường kính 700nm→ NST Chun đề ơn thi TNTHPT QG Môn Sinh học →Với cấu trúc xoắn nên L NST rút ngắn 15000 – 20.000 lần so với L AND → Đảm bảo thu gọn cấu trúc không gian nằm nhân với kích thước nhỏ, thuận lợi cho phân li NST Chuyên đề ôn thi TNTHPT QG Môn Sinh học Chức NST: Chức NST: NST sở vật chất DT cấp TB có chức chủ yếu sau: 3.1 Lưu giữ, bảo quản truyền đạt TTDT: +NST cấu trúc mang gen: gen NST xếp theo trình tự xác định DT +Gen bảo quản nhờ Lk với Pr Histon, nhờ trình tự nu đặc hiệu mức độ xoắn khác + Từng gen NST nhân đôi riêng rẽ mà chúng nhân đôi theo đơn vị nhân đôi gồm số gen Mỗi NST sau nhân đôi gắn với tâm động + Các NST có khả nhân đôi, phân li, tổ hợp qua nguyên phân, giảm phân, thụ tinh → Bộ NST trì ổn định qua hệ 3.2 Điều hòa hoạt động gen thông qua cuộn xoắn, mở xoắn NST Chuyên đề ôn thi TNTHPT QG Môn Sinh học 3.3 Giúp tế bào phân chia vật chất di truyền vào tế bào pha phân bào NST có khả bị ĐB → làm cho tính trạng DT biến đổi → dẫn đến đa dạng, phong phú loài Cơ chế di truyền cấp độ tế bào = chế trì ổn định NST lồi Bao gồm chế: nhân đôi, phân li, tổ hợp NST nguyên phân, giảm phân, thụ tinh Hợp tử ( 2n) N.Phân Thụ tinh TB ( 2n) Giảm phân Giao tử (n) Giải thích: - Trong NP: Sự kết hợp nhân đôi NST kì trung gian với phân li NST kì sau → đảm bảo cho ổn định NST TB so với TB mẹ - Trong giảm phân: Nhờ nhân đôi, phân li NST tạo NST đơn bội n giao tử II CÁC DẠNG ĐỘT BIẾN NHIỄM SẮC THỂ Đột biến NST có dạng: Đột biến cấu trúc NST đột biến số lượng NST Mất đoạn : Ở người đoạn nhiễm sắc thể 21 gây ung thư máu Lặp đoạn: Ở ruồi giấm, lặp đoạn 16A hai lần nhiễm sắc thể X làm cho mắt hình cầu trở thành mắt dẹt Cấu trúc Đảo đoạn: Ở ruồi giấm người ta phát 12 đảo đoạn nhiễm sắc thể số 3, liên quan tới khả thích nghi với điều kiện nhiệt độ khác môi trường Chuyển đoạn: đoạn nhiễm sắc thể bị đứt gắn vào nhiễm sắc 10 Chuyên đề ôn thi TNTHPT QG Môn Sinh học MỘT SỐ CÂU HỎI SUY LUẬN Câu : Trình bày tóm tắt dạng đột biến NST (tóm tắt thành sơ đồ) Câu 2: Trong giảm phân, giảm phân II có cặp NST khơng phân ly tế bào tạo loại giao tử nào? Sự kết hợp giao tử đột biến với giao tử bình thường tạo thành thể đột biến nào? Hãy nêu nguyên nhân, hậu đột biến dạng NST người (Vễ sơ đồ minh họa cho tượng trên) Câu 3: Ở khoai tây 2n = 48 , tế bào tinh tinh tiến hành giảm phân, điền kết vào bảng sau: Số NST đơn Số NST kép Số crômatit Số tâm động Kì Kì cuối Câu Vợ chồng ông Nam sinh gái Vì thế, ơng bà X thường hay cãi vã, đỗ lỗi cho việc không sinh trai Theo em, chuyện – sai ? Vì ? Câu Gia đình ơng Q có người út bé M mắc bệnh Đao Nhiều trẻ em xóm thường trêu chọc ngại chơi với bé M sợ bị lây nhiễm bệnh Em cho biết : Bé N có khả lây nhiễm bệnh Đao cho người khác khơng? Vì ? Hãy nêu biện pháp giúp ngăn ngừa phát sinh bệnh Câu Nhà bà H sinh người con, Nhưng người trai lớn cậu có biểu khác thường: chân tay dài, vú phát triển, không phân biệt màu lục màu đỏ, trí tuệ Theo em, anh trai bà H có khả mắc hội chứng gì? Có chữa khơng Ngun nhân phát sinh hội chứng đâu? Bệnh có di truyền cho cháu khơng, nêu phương pháp phịng ngừa hội chứng người? Câu Một số em học sinh lớp 10 A1 tranh luận: nhóm cho có trai có NST Y, bạn khác lại bảo nam nữ có NST Y Theo em nhóm nói đúng, sao? Em mơ tả hình thái cấu trúc NST nêu chế xác định giới tính NST để em học sinh hiểu rõ vấn đề Câu Khi sinh ra, buồng trứng bé gái có tế bào sinh trứng kỳ đầu giảm phân I dừng lại kỳ bé gái dậy Khi trứng rụng, tế bào qua giảm phân I Ở phụ nữ trưởng thành, trứng rụng di chuyển đến vòi trứng thụ tinh gặp tinh trùng lúc tế bào hồn tất giảm phân II Vậy theo em, người phụ nữ độ tuổi 55 trứng rụng tế bào tồn kỳ đầu giảm phân I bao lâu? Kỳ đầu giảm phân I tồn lâu có ảnh hưởng đến giai đoạn phân bào không? 47 Chuyên đề ôn thi TNTHPT QG Môn Sinh học Phần III KẾT LUẬN Chuyên đề áp dụng dạy cho học sinh ôn thi bồi dưỡng HSG, bước đầu học sinh dễ hiểu, biết vận dụng kiến thức để trả lời câu hỏi tự luận, câu hỏi trắc nghiệm làm tập Các em sưu tầm tìm kiếm tài liệu liên quan tới đột biến gây bệnh tật người Trong trình triển khai xây dựng chuyên đề gặp số khó khăn giao tập nhiệm vụ để học sinh trải nghiệm em hào hứng thích thú với trải nghiệm để giải tình đặt Song số học sinh lại gặp nhiều trở ngại gia đình khơng có máy tính, máy tính chưa có kết nối intrnet nên việc kết nối thơng tin truy cập kết nối thông tin học sinh gặp khó khăn, cơng việc giao bị chậm tiến độ Với thời gian hạn hẹp, tơi chưa xây dựng hồn thiện hoạt động thực chuyên đề, nên xin phép báo cáo với anh chị đồng nghiệp phần hệ thống kiến thức số điểm ý giải toán câu hỏi tổng hợp phần Đột biến nhiễm sắc thể Trong q trình soạn thảo tơi có sử dụng tư liệu từ nhiều bạn bè đồng nghiệp, song khơng tránh khỏi sai sót Tơi mong nhận nhiều ý kiến đóng góp bạn bè đồng nghiệp để chuyên đề hồn thiện Giúp tơi hiểu sâu nội dung, nâng cao hiểu biết để có chuyên đề đảm bảo phục vụ cho công tác dạy học ôn thi TNTHPT QG, bồi dưỡng học sinh giỏi hiệu Xin chân thành cảm ơn! Người viết chuyên đề Nông Thị Lan 48 Chuyên đề ôn thi TNTHPT QG Môn Sinh học TÀI LIỆU THAM KHẢO Nguyễn Thành Đạt (tổng chủ biên), Phạm Văn Lập (chủ biên), Đặng Hữu Lanh, Mai Sĩ Tuấn, Sách giáo khoa sinh học 12 Nxb Giáo dục năm 2008 Phan Khắc Nghệ - Trần Mạnh Hùng Bồi dưỡng HSG Sinh học 12 Nxb ĐHQG Hà Nội năm 2015 Trần Tất Thắng Phương pháp giải nhanh toán Sinh học 12 Nxb Đại học Quốc Gia Hà Nội năm 2011 Vũ Văn Vụ (tổng chủ biên), Nguyễn Như Hiền (đồng chủ biên), Vũ Đức Lưu (chủ biên), Trịnh Đình Đạt, Chu Văn Mẫn, Vũ Trung Tạng Sách giáo khoa sinh học 12 nâng cao Nxb Giáo dục năm 2008 49 Chuyên đề ôn thi TNTHPT QG PHỤ LỤC SẢN PHẨM HỌC SINH Môn Sinh học Hội chứng: 50 Chuyên đề ôn thi TNTHPT QG Môn Sinh học 51 Chuyên đề ôn thi TNTHPT QG Môn Sinh học Học Sinh sưu tầm • I Các bệnh lý phổ biến liên quan đến bất thường nhiễm sắc thể (NST) • Những bất thường NST thể dạng sau: • Sẩy thai ngẫu nhiên • Khoảng 50% trường hợp sẩy thai ngẫu nhiên có nguyên nhân bất thường NST Các trường hợp trisomy 16 không gặp trẻ sinh sống trường hợp tam bội gặp trẻ sinh sống trường hợp thường chết sau sinh Các trường hợp trisomy 13, 18, 21 gặp khoảng 9% sẩy thai ngẫu nhiên • Các dị tật bẩm sinh • Dị tật bẩm sinh hậu lâm sàng khác bất thường NST gây Mặc dầu loại bất thường NST đa dạng tất chúng có biểu chung sau: • - Tình trạng chậm phát triển trẻ chậm trí • - Có thay đổi đặc thù khn mặt • - Lùn kèm theo nhẹ cân • - Có gia tăng tần số dị tật bẩm sinh, đặc biệt dị tật bẩm sinh tim • Ung thư • • Hình 1: Chuyển đoạn tương hỗ nhánh dài NST 22 nhánh dài NST • Các bất thường NST xảy tế bào sinh dưỡng nguyên nhân số loại ung thư người Đến có 100 trường hợp tái xếp NST thấy 40 loại bệnh ung thư khác • Ví dụ bệnh nhân bị bệnh bạch cầu thể tủy mãn (CML: chronic myelogenous leukemia) có chuyển đoạn tương hỗ đoạn nhánh dài NST số 22 lên nhánh dài NST số phần nhỏ đầu tận nhánh dài NST số chuyển đến NST 22 tạo hình ảnh NST 22 nhỏ bình thường (NST Philadelphia) Hậu hình thức chuyển đoạn dẫn đến cô lập gen nằm cạnh điểm đứt gãy (break point) Một gen tiền ung thư (protooncogene) gọi abl chuyển từ vị trí bình thường 9q sang 22q (hình 1) Sự thay đổi vị trí làm thay đổi sản phẩm gen abl, làm tăng hoạt tính enzyme tyrosine kinase gây tượng ác tính tế bào tạo máu (hematopoietic cells) 52 Chuyên đề ôn thi TNTHPT QG Mơn Sinh học • • II Các hội chứng thường gặp liên quan đến bất thường NST • Hội chứng Down • 1.1 Nguyên nhân tần số • Đây trường hợp bất thường NST gặp phổ biến Khoảng 95% trường hợp xảy thừa NST 21(trisomy 21), 4% chuyển đoạn không cân liên quan đến nhánh dài NST 13, 14, 15 (đa số trường hợp NST 14) (hình 2) nhánh dài NST 21 NST 21 22 Khoảng từ đến 3% trường hợp Down dạng khảm với có mặt dịng tế bào, dịng bình thường dịng thừa NST 21 • • Hình 2: Hội chứng Down chuyển đoạn NST 14, 21; 46,XX,-14,+t(14q;21q) • Khoảng 90 - 95% trường hợp trisomy 21 có NST 21 thừa nhận từ mẹ có liên quan chặt chẻ gia tăng tuổi mẹ với nguy sinh bị trisomy 21 Ở bà mẹ 30 tuổi nguy sinh bị thể tam nhiễm 21 1/1000, bà mẹ độ tuổi 35 nguy 1/400, bà mẹ 40 tuổi 1/100 bà mẹ 45 tuổi 1/50 • 1.2 Biểu lâm sàng (hình 3) • Trẻ mắc hội chứng Down có khn mặt điển hình với mũi tẹt, mắt xếch, có nếp quạt góc mắt, gáy phẳng, tai nhỏ, lưỡi dày v.v 50% trẻ có rãnh khỉ lòng bàn tay (simian crease), giảm trương lực Chậm phát triển tinh thần - vận động Trẻ mang karyotype dạng khảm có biểu nhẹ nhàng 40% trẻ Down bị tật tim bẩm sinh, khoảng 3% số trẻ bị dị tật ống tiêu hóa Trẻ có nguy bị bệnh bạch cầu cao gấp 15 đến 20 lần trẻ bình thừơng, dễ mắc bệnh nhiễm khuẩn đặc biệt nhiễm khuẩn hô hấp 53 Chuyên đề ôn thi TNTHPT QG Môn Sinh học • • Hình 3: Trẻ bị hội trứng Down thường phát triển chậm tinh thần vận động • 1.3 Nguy tái phát • Nguy sinh thêm bị trisomy 21 cặp bố mẹ có bị trisomy 21 khoảng 1%, nguyên nhân gia tăng không rõ Đối với người mang chuyển đoạn cân bằng, mẹ người mang nguy sinh mắc hội chứng Down vào khoảng 10 - 15% khoảng - 2% bố người mang • Hội chứng Edward (thể tam nhiễm18) (47,XY, +18)(47,XX,+18) • 2.1 Nguyên nhân tần số • Thể tam nhiễm 18 loại thể tam nhiễm gặp phổ biến vào hàng thứ hai số trường hợp thể tam nhiễm NST thường • Hơn 95% trường hợp hội chứng Edwards thể tam nhiễm 18, dạng khảm chiếm tỷ lệ nhỏ Sự xuất thể tam nhiễm 18 liên quan tới gia tăng tuổi mẹ 90% trường hợp NST 18 thừa nhận từ mẹ Trên 95% trường hợp thai mang thể tam nhiễm 18 bị sẩy ngẫu nhiên thai kỳ • 2.2 Biểu lâm sàng (hình 4) • Trẻ có trọng lượng sơ sinh thấp Khn mặt điển hình với tai nhỏ, vành tai vễnh ngồi, miệng nhỏ, há khó khăn Xương ức ngắn Bàn tay điển hình với ngón trỏ đè lên ngón Hầu hết trẻ mắc dị tật bẩm sinh quan trọng tật tim bẩm sinh (thường khuyết tật vách ngăn tâm thất), vị rốn, vị hồnh v.v • Khoảng 50% trẻ mắc hội chứng chết tháng đầu tiên, có khoảng 10% sống đến 12 tháng tuổi Các trường hợp thể tam nhiễm 18 sống tới tuổi thiếu nhi có tượng chậm phát triển nặng nề, hầu hết trẻ 54 Chun đề ơn thi TNTHPT QG Mơn Sinh học • • Hình 4: Khn mặt trẻ mắc hội chứng Edward: bàn tay điển hình với ngón trỏ đè lên ngón • Hội chứng Patau (thể tam nhiễm13) (47,XY, +13)(47,XX,+13) • 3.1 Nguyên nhân tần số • Khoảng 80% trường hợp thừa NST 13, số lại thể ba nhiễm cục (partial trisomy) NST 13 gây đột biến chuyển đoạn Giống trường hợp thể ba nhiễm 21 18, xuất thể ba nhiễm 13 có liên quan chặt chẻ với gia tăng tuổi mẹ Trên 95% trường hợp thai mang thể ba nhiễm 13 bị sẩy ngẫu nhiên thai kỳ • • • Hình 5: Khn mặt trẻ mắc hội chứng Patau; bàn tay thừa ngón sau trục • 3.2 Biểu lâm sàng (hình 5) • Trẻ có khn mặt điển hình với tật khe hở mơi hàm, mắt nhỏ, thừa ngón sau trục (post axis) (thừa ngón út) Dị tật hệ thần kinh trung ương gặp phổ biến, đơi gặp tình trạng bất sản da đầu vùng chẩm sau 90% trẻ chết năm đầu sau sinh Trẻ bị tật sống tới tuổi thiếu nhi thường bị chậm phát triển nặng 55 Chuyên đề ôn thi TNTHPT QG Môn Sinh học • Hội chứng Turner (45,X) • 4.1 Nguyên nhân tần số • Tần số xuất hội chứng 1/5000 số trẻ gái sinh sống tần số thể đơn nhiễm X thai kỳ chiếm tới 4% nghĩa có 99% thai mang thể đơn nhiễm X bị sẩy thai ngẫu nhiên • Bất thường NST người mắc hội chứng Turner đa dạng Khoảng 50% bệnh nhân có karyotype 45,X đánh giá tế bào lympho máu ngoại vi Khoảng từ 30% đến 40% dạng khảm, phổ biến 46,XX/45,X, dạng 46,XY/45,X gặp (khoảng 5%) Khoảng 10% đến 20% bệnh nhân có bất thường NST X đoạn phần toàn nhánh ngắn NST X Sự đa dạng giải thích khác biệt lớn biểu kiểu hình người mắc hội chứng • 4.2 Biểu lâm sàng (hình 6) • • Hình 6: Người nữ với hội chứng Turner • Người mắc hội chứng có NST giới X karyotype, kiểu hình nữ với biểu đặc trưng sau: (1) lùn cân đối; (2) nhi hóa giới tính loạn sản buồng trứng; (3) mang số dị tật lớn nhỏ Bệnh nhân có khn mặt hình tam giác, lỗ tai ngồi quay phía sau, cổ rộng có “màng”, ngực rộng có hình khiên Có thể quan sát thấy tình trạng phù bạch mạch bàn tay bàn chân trẻ mắc hội chứng sau sinh Nhiều bệnh nhân bị bệnh tim bẩm sinh Người mắc hội chứng không bị chậm phát triển trí tuệ hầu hết vơ sinh • Hội chứng Klinefelter • 5.1 Ngun nhân tỷ lệ • Hội chứng gặp với tần số 1/1000 trẻ sơ sinh nam, 50% trường hợp Klinefelter có NST X thừa xuất phát từ mẹ có gia tăng tỉ lệ theo tuổi mẹ Dạng khảm thấy khoảng 15% trường hợp Mặc dù biểu kiểu hình tương đối nhẹ người ta ước tính có tối thiểu 50% số thai mang karyotype 47,XXY bị sẩy ngẫu nhiên 56 Chuyên đề ôn thi TNTHPT QG Mơn Sinh học • • Hình 7: Người nam với hội chứng Klinefelter • 5.2 Biểu lâm sàng (hình 7) • Người nam mắc hội chứng có xu hướng cao trung bình, tay chân dài không cân thể Khám lâm sàng bệnh nhân sau tuổi dậy cho thấy tinh hồn nhỏ hầu hết bị vô sinh teo ống sinh tinh Biểu vú lớn (gynecomasty) thấy khoảng phần ba bệnh nhân Mặc dù người nam mắc hội chứng Klinefelter thường không bị chậm phát triển trí tuệ có biểu khó khăn học có trí thơng minh mức trung bình • Do biểu hội chứng khơng rõ ràng nên phần lớn bệnh nhân chẩn đoán muộn, thường sau tuổi dậy đơi bệnh nhân đến khám với lý vơ sinh • Thể tam nhiễm X (trisomy X) • 6.1 Nguyên nhân tỷ lệ • Karyotype 47,XXX gặp với tỷ lệ 1/1000 người nữ Đa số trường hợp thể tam nhiễm X xảy không phân ly NST mẹ có gia tăng tỉ lệ hội chứng với gia tăng tuổi mẹ • 6.2 Biểu lâm sàng • Người nữ mang NST X có biểu nhẹ nhàng, gặp bất thường thể Những người thường bị vô sinh, kinh nguyệt không chậm phát triển trí tuệ nhẹ nên khó phát sớm bệnh nhân thường đến khám lí vơ sinh • Hội chứng 47,XYY • 7.1 Nguyên nhân tỷ lệ • Tỉ lệ người mắc hội chứng quần thể bình thường 1/1000 đối tượng tù nhân nam số nghiên cứu tỷ lệ lên tới 1/30 • 7.2 Biểu lâm sàng • Người nam với karyotype 47,XXY có xu hướng cao trung bình, giảm số trí tuệ, có xu hướng bạo, đặc điểm giải thích hội chứng có tỷ lệ cao số tù nhân nam • Hội chứng NST X dễ gãy trường hợp chậm trí liên kết với NST giới tính X • 8.1 Nguyên nhân tần số 57 Chuyên đề ơn thi TNTHPT QG Mơn Sinh học • • Hình 8: NST X gãy nhánh dài ni cấy tế bào máu ngoại vi điều kiện thiếu folat Khuôn mặt người mắc hội chứng NST X dễ gãy, nhìn nghiêng nhìn thẳng • Bằng kỹ thuật nuôi cấy tế bào máu ngoại vi điều kiện thiếu folat làm rối loạn trình chuyển hóa thymidine làm xuất chỗ gãy nhánh dài NST X (Xq27.3) người nam bị chậm trí liên kết với NST giới tính X gọi hội chứng NST X dễ gãy (Fragile X syndrome) (hình 8) Hội chứng thấy với tỉ lệ khoảng 1/1250 người nam 1/2000 người nữ, tỉ lệ khơng có khác biệt theo chủng tộc Với tỉ lệ hội chứng NST X dễ gãy dạng chậm trí di truyền gặp phổ biến người • 8.2 Biểu lâm sàng (hình 8) • Người mắc hội chứng có biểu khn mặt bất thường với khuôn mặt hẹp dài, trán vồ, hàm nhô, tai to vễnh Tinh hoàn lớn (macroorchidism) thấy khoảng 90% trường hợp sau tuổi dậy thì, tình trạng chậm trí thay đổi từ mức độ nhẹ đến trung bình Người nữ mắc hội chứng có biểu chậm trí nhẹ • • III Các định cho việc phân tích NST • Việc phân tích NST định trường hợp sau: • - Các trường hợp liên quan đến bất thường NST biết có biểu gợi ý mang bất thường NST • - Các trường hợp có từ hai dị tật bẩm sinh trở lên đặc biệt kèm với chậm phát triển tinh thần - vận động • - Các bất thường liên quan đến biệt hóa giới tính, bất thường quan sinh dục • - Các trường hợp chậm trí khơng rõ ngun nhân • - Các bệnh máu ác tính • - Sẩy thai liên tiếp 58 Chuyên đề ôn thi TNTHPT QG Mơn Sinh học • - Bố mẹ người mang bất thường NST dạng chuyển đoạn, đoạn, lặp đoạn • - Các trường hợp thai lưu với thai mang dị dạng thai chết lưu khơng rõ ngun nhân • - Những người nữ lùn vơ kinh ngun phát • - Những người nam có tinh hồn nhỏ vú to đáng kể • - Những người nam nghi ngờ mắc hội chứng NST X dễ gãy Các dạng bệnh di truyền Có nhóm đa dạng bệnh lý rối loạn gây đột biến gen thay đổi bất thường nhiễm sắc thể Các rối loạn có chất di truyền chia làm nhóm chính: Các sai hỏng đơn gen Các sai hỏng đơn gen gọi rối loạn di truyền Mendel (Mendelian disorders), rối loạn đơn gen (monogenic disorders), hay rối loạn đơn locut (single locus disorders) Đây nhóm dạng bệnh lý gây có mặt gen đột biến thể bị bệnh Đột biến gen làm thay đổi thơng tin mã hóa gen và, dẫn đến việc tạo phân tử protein bị sai hỏng chức năng, trí ức chế hồn tồn tổng hợp protein mà gen mã hóa Sự thiếu hụt protein đột biến gen gây nên biểu trạng thái bệnh lý Đột biến gen di truyền hệ (từ bố, mẹ sang con, cháu) xuất cách tự phát (de novo) tế bào sinh dục (tinh trùng trứng) thể bố mẹ, sau thụ tinh, đứa trẻ hình thành mang đột biến tế bào Các rối loạn nhiễm sắc thể Có dạng bệnh lý gây thêm vào nhiễm sắc thể, hay thay đổi cấu trúc nhiễm sắc thể Phần lớn rối loạn bất thường nhiễm sắc thể xuất tế bào sinh dục thể bố mẹ, có trường hợp gây di truyền từ hệ trước Các dạng bất thường số lượng nhiễm sắc thể (biến dị số lượng nhiễm sắc thể) biểu tăng lên số lượng nhiễm sắc thể đơn bội (hiện tượng đa bội thể), thêm nhiễm sắc thể riêng lẻ (hiện tượng lệch bội) Các dạng bất thường cấu trúc nhiễm sắc thể gây đứt gẫy nhiễm sắc thể liên quan đến tượng đoạn, lặp đoạn đảo đoạn nhiễm sắc thể Các rối loạn đa nhân tố Đây nhóm gồm nhiều bệnh phổ biến, ví dụ đái tháo đường, bệnh mạch vành phần lớn dị tất bẩm sinh Các bệnh gây ảnh hưởng nhiều gen theo chế bệnh lý phức tạp chưa hiểu biết đầy đủ, biết có liên quan đến tương tác nhiều gen với nhau, gen với yếu tố môi trường Trong khoảng 20 năm qua, nhờ phát triển công nghệ ADN tái tổ hợp, có nhiều phát mang tính bước ngoặt liên quan đến bệnh lý rối loạn đơn gen gây Thông tin nêu phần liên quan đến số rối loạn bệnh lý 59 Chuyên đề ôn thi TNTHPT QG Mơn Sinh học Hình thức di truyền Các rối loạn di truyền đơn gen truyền từ hệ bố, mẹ sang hệ con, cháu Có ba hình thức di truyền phổ biến: di truyền trội nhiễm sắc thể thường, di truyền lặn nhiễm sắc thể thường di truyền liên kết nhiễm sắc thể X (Bảng 1) Trong trường hợp bệnh di truyền alen trội nằm nhiễm sắc thể thường quy định, việc truyền alen gây bệnh từ bố mẹ sang đủ để cá thể biểu bệnh Các cá thể bị bệnh có alen bình thường alen đột biến gây bệnh gọi thể dị hợp tử Các cá thể có nguy truyền cho 50 % số alen đột biến biểu bệnh (hình 7a) Trong trường hợp bệnh di truyền alen lặn nằm nhiễm sắc thể thường quy định, cá thể biểu bệnh phải mang đủ cặp alen đột biến gây bệnh, bắt nguồn từ bố, từ mẹ Cá thể biểu bệnh trường hợp gọi cá thể đồng hợptừ alen đột biến Các cá thể dị hợp tử với alen gây bệnh không biểu bệnh có khả truyền alen gây bệnh sang 50% số cá thể Đối bố mẹ cá thể dị hợp tử mang alen lặn gây bệnh nhiễm sắc thể thường, phần tư số biểu bệnh, phần tư bình thường nửa số cá thể thể mang alen gây bệnh khơng biểu bệnh (hình 7b) Trong trường hợp bệnh di truyền liên kết với nhiễm sắc thể X, gen đột biến gây bệnh xuất nhiễm sắc thể X Do đực có nhiễm sắc thể X nhất, việc truyền alen đột biến sang cá thể giới đực đủ để cá thể biểu bệnh Các cá thể đực biểu bệnh gọi cá thể dị giao tử Các có hai nhiễm sắc thể X thường khơng biểu bệnh phần lớn gen đột biến gây bệnh nằm nhiễm sắc thể X alen lặn Đối với cá thể mang gen gây bệnh không biểu bệnh, 50% đực hệ có nguy bị bệnh 50% thể mang gen gây bệnh không biểu bệnh (hình 7c) (a) Alen trội NST thường Sự di truyền alen đột biến (a) dẫn đến biểu bệnh (b) Alen lặn NST thường Các cá thể bị bệnh phải mang hai alen đột biến (aa) Các cá thể dị hợp tử (Aa) thể mang (c) Alen liên kết NST X, thể mang cái, 50% số cá thể giới đực bị bệnh, 50% số cá thể giới thể mang Một số bệnh lý di truyền đơn gen Bệnh lý Tần số 1000 trẻ Hình thức di truyền Gen đột biến Đặc điểm 60 Chuyên đề ôn thi TNTHPT QG Mơn Sinh học Máu khó đơng dạng A 0,1 Liên kết NST X Nhân tố VIII Chảy máu bất thường Máu khó đơng dạng B 0,03 Liên kết NST X Nhân tố IX Chảy máu bất thường Loạn dưỡng Duchene 0,3 Liên kết NST X Dystrophin Hao mòn Loạn dưỡng Becker 0,05 Liên kết NST X Dystrophin Hao mòn Hội chứng NST X yếu 0,5 Liên kết NST X FMR1 Chậm phát triển trí tuệ Bệnh múa giật Huntington 0,5 Trội, NST thường Hungtingtin Chứng tâm thần phân liệt U sơ thần kinh 0,4 Trội, NST thường NF-1,2 Ung thư Hội chứng thalassemi 0,05 Lặn, NST thường Các gen globin Thiếu máu Thiếu máu hồng cầu hình liềm 0,1 Lặn, NST thường β - globin Thiếu máu; Thiếu máu cục Phenylketo niệu 0,1 Lặn, NST thường Phenylalaninehydroxylase Khơng có khả chuyển hóa phenylalanin Hóa xơ nang 0,4 Lặn, NST thường CFTR Bệnh hỏng phổi tích lũy triệu chứng khác Để có cân đực lượng sản phẩm gen nằm nhiễm sắc thể X mã hóa, tự nhiên có tượng hai nhiễm sắc thể X tế bào bị bất hoạt Quá trình gọi tượng Lyon hóa (giả thiết Lyon) thường diễn trình phát triển phôi Trong tế bào, nhiễm sắc thể X bị bất hoạt “chọn” cách ngẫu nhiên Tuy vậy, số thể mang gen gây bệnh nằm nhiễm sắc thể X biểu bệnh mức độ nhẹ bất hoạt nhiễm sắc thể X bình thường 61