Bài giảng Di truyền học

9/2/2021 TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI Khoa Hóa Mơi trường – Bộ môn Công nghệ Sinh học DI TRUYỀN HỌC Giảng viên: TS Lê Thị Ngọc Quỳnh 9/2/2021 Sách: [1] giảng giảng viên [2] Lê Duy Thành, Tạ Toàn, Đỗ Lê Thăng, Đinh Đoàn Long Di truyền học, Nxb Khoa học Kỹ thuật, 2007 [3] Đinh Đoàn Long, Đỗ Lê Thăng Cơ sở di truyền học phân tử tế bào, Nxb Đại học Quốc gia Hà nội, 2009 [4] Phạm Thành Hổ Di truyền học, NXB Giáo dục 2006 [5] Giáo trình di truyền học : Dùng cho trường đại học cao đẳng chuyên ngành sinh học, công nghệ sinh học, y tế, nông , lâm nghiệp //Đỗ Lê Thăng - Hà nội ::Giáo dục Việt nam,2011 (#000019906) [6] Sách dịch, Lodish, Berk, Kaiser, Krieger, Bretscher, Ploegh, amon, Scott Sinh học phân tử tế bào (tập 2) phần di truyền học sinh học phân tử Nhà xuất trẻ 9/2/2021 9/2/2021 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU CỦA DI TRUYỀN HỌC • Di truyền học ngành khoa học nghiên cứu cấu trúc, chức năng, chế hoạt động vận động vật chất (thông tin) di truyền từ hệ sang hệ khác (ở mức độ khác hệ thống sinh vật, phân tử, tế bào, thể, quần thể) • Đây dịng chó chủng sinh từ cặp bố, mẹ có kiểu gen gần giống hồn tồn (dòng thuần) – Tần số mắc bệnh lý (rối loạn) di truyền thường gặp cao dòng GREGOR MENDEL 9/2/2021 Gregor Mendel (1822-1884), người coi cha đẻ ngành Di truyền học đại Lịch sử di truyền học 9/2/2021 13.000 - 15.000 năm trước: Phát triển trồng trọt 1869: Miescher lần tách chiết ADN 1929: Mô tả thành phần cấu tạoADN 1953: Watson Crick mô tả cấu trúc chuỗi xoắn kép ADN, chủ yếu dựa hình ảnh nhiễu xạ tia X (của Franklin vàWilkins) 1961 - 1966: Giải mã mã ba (codon) 1967: Gellert phát ADN ligase, enzym nối phân đoạn ADN với 1975: Southern phát triển kỹ thuậtthẩm tách Southern cho phép xác định trình tự ADN đặcthù 1980: Thiết lập đồ sơ dấu chuẩn ADN hệ gen người 1985: Mullis v cs phát minh kỹ thuật PCR 1987: Phát gen gây bệnh teo Duchene 1990: Khởi động Dự án Hệ gen người (HGP) 1995: Phát minh chip ADN 1999: Nhiễm sắc thể người giải mã 2006: Chính thức hồn thành giải trình tự NST cuối hệ gen người (NST số 1) Thí nghiệm Mendel (1867) Mơ tả nhiễm sắc thể (1902 - 1904) Morgan phát liên kết / hoán vị gen (1910 - 1940) ADN chứng minh vật chất di truyền (1944) Mô tả đột biến tế bào hồng cầu hình liềm (1956) Kornberg phát ADN polymerase (1957) Chứng minh chế chép ADN(1958) Phát thấy tồn enzym giới hạn (1962) Khởi đầu nghiên cứu công nghệ ADN tái tổ hợp Boy er cs ĐH Standford Califonia (1972) Sanger & Barrell, Maxam & Gilbert phát triển kỹ thuật giải mã trình tự ADN (1975 - 1977) Palmiter & Brinser tạo Chuột chuyển gen, Sprading & Rubin tạo Ruồi dấm chuyển gen (1981 - 1982) Đề xuất ý tưởng “Dự án hệ gen người” (1986) Phát gen gây bệnh xơ nang (1989) Phát gen gây bệnh Huntington (1993) Hệ gen giải mã - H influenza (1995) Hoàn thành giải mã hai sơ hệ gen người (2003) Khởi động dự án giải hệ gen biểu sinh người (2009) 9/2/2021 Gen thể 9/2/2021 Kiểu gen (genotype) kiểu hình (phenotype) Thế kiểu gen? kiểu hình? 9/2/2021 Cơ sở phân tử cho mối quan hệ kiểu gen kiểu hình genotype DNA Phiên mã Trình tự DNA Tái RNA Dịch mã protein Trình tự amino acid Tính trạng phenotype Sinh vật 9/2/2021 Cơ sở phân tử cho mối quan hệ kiểu gen kiểu hình 10 9/2/2021 “Thể vắt chéo” đánh dấu vị trí tái tổ hợp 162 9/2/2021 TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI Khoa Hóa Môi trường – Bộ môn Công nghệ Sinh học Di truyền tiến hóa 163 9/2/2021 Giới thiệu tiến hóa  Làm để ta biết thời gian?      Ngày - đêm Galileo: dùng mạch đập để phát minh đồng hồ cát Đồng hồ học Đồng hồ điện tử Sự phát triển sinh học liên kết chặt chẽ với thay đổi khái niệm thời gian 164 9/2/2021 Tiến hóa gì?   Các cấp độ tiến hóa  Tiến hóa nguyên tử, tiến hóa phân tử, tiến hóa lồi, tiến hóa sinh giới  Tiến hóa trái đất, tiến hóa xã hội Tiến hóa biến đổi có kế thừa theo thời gian dẫn tới hoàn thiện trạng thái ban đầu nảy sinh 165 9/2/2021 Quần thể nhân tố tiến hóa 166 9/2/2021 Nội dung     Mở đầu: Tiến hóa nhỏ - tiến hóa quần thể 6.1 Quần thể đơn vị tiến hoá: Các đặc điểm quần thể xét góc độ di truyền 6.2 Định luật Hardy - Weinberg bảo toàn tần số alen quần thể ngẫu phối 6.3 Các nhân tố tiến hóa - Cơ chế tiến hóa  6.3.1 Đột biến thay đổi vật chất di truyền  6.3.2 Di nhập gen 6.3.3 Phiêu bạt di truyền gây nên thay đổi lớn quần thể nhỏ  6.3.4 Sự giao phối không ngẫu nhiên  6.3.5 Sinh sản hữu tính tái tổ hợp  6.3.6 Chọn lọc tự nhiên  167 9/2/2021 Định luật Hardy – Weinberg     Tại cấu trúc di truyền (sự phân bố kiểu gen) quần thể p2 +2pq +q2 quần thể coi cân bằng? Tần số alen A = p2 +pq = p(p+q) = p(p+1-p) = p Tần số alen a = q2 +pq = q(q+p) = q(q+1-q) = q Do tần số alen A a không đổi qua hệ 168 9/2/2021 Các điều kiện cân Hardy – Weinberg      Kích thước quần thể cực lớn Khơng có di nhập gen (dịng chảy gen) Khơng có đột biến Giao phối ngẫu nhiên Khơng có chọn lọc tự nhiên 169 9/2/2021 Các hình thức chọn lọc tự nhiên Chọn lọc ổn định (bình ổn) Cơ chế: chọn lọc giữ lại cá thể có giá trị trung bình tính trạng, đào thải cá thể sai khác trung bình cực biên Kết quả: thu gọn phạm vi mức phản ứng (hồnh độ) phân bố kiểu gen Ví dụ: thời gian hoa phù hợp với thời gian nở côn trùng thụ phấn cho hoa thực vật 170 9/2/2021 Các hình thức chọn lọc tự nhiên Chọn lọc ổn định (bình ổn) Biến dị phạm vi phản ứng Sai lệch bị đào thải X1 Đột biến gây chết Sai lệch bị đào thải X Hợp tử X1 Đột biến gây chết 171 9/2/2021 Các hình thức chọn lọc tự nhiên Chọn lọc ổn định (bình ổn) f x 172 9/2/2021 Khối lượng lúc sinh người chịu tác động chọn lọc bình ổn Những đứa trẻ có khối lượng nặng nhẹ nhiều so với khối lượng trung bình thường có tần số chết sau sinh cao đứa trẻ gần với khối lượng trung bình 173 9/2/2021 Các hình thức đấu tranh sinh tồn Đấu tranh lồi: giữ lại cá thể thích nghi dẫn đến phân ly đa dạng Đấu tranh sinh tồn loài: mồi vật ăn thịt, ký sinh vật chủ Hình thức đấu tranh: thụ động, chủ động Sự phân tầ ng hệ động thực vật theo độ cao m ột biểu hiệ n phâ n ly sinh thái trình tiế n hóa, kết đấ u tranh sinh tồn 174 9/2/2021 Tái tổ hợp điểm chuyên biệt 175 9/2/2021 Tái tổ hợp điểm chuyên biệt Là tái tổ hợp hai ADN hai nhiễm sắc thể khơng tương đồng với nhau, khơng có trao đổi tương hỗ Sự cắt nối DNA xảy vị trí xác định tương tác protein - DNA Recombinase protein chịu trách nhiệm nhận biết điểm tái tổ hợp Có thể đảo đoạn, đoạn chèn đoạn 176