GIÁO TRÌNH DI TRUYỀN HỌC

di truyền học ra đời chỉ mới hơn một trăm năm song nó đã phát triển với một tốc độ hết sức nhanh chóng. Đặc biệt là, trong vòng 50 năm lại đây kể từ ngày James Watson và Francis Crick khám phá ra cấu trúc phân tử DNA, 2541953. Sự hoàn thành việc giải mã di truyền bởi hai nhóm nghiên cứu của Marshall Nirenberg và Har Gobind Khorana vào tháng 6 năm 1966 và sự ra đời của Kỹ thuật Di truyền và Công nghệ DNA tái tổ hợp vào giữa thập niên 1970 là hai sự kiện nổi bật nhất kể từ sau khi sinh học phân tử ra đời. Kế đó, sự hoàn tất của Dự án Bộ gene Người vào tháng 4 năm 2003 được xem là một trong những kỳ công thám hiểm vĩ đại nhất của loài người. Lần đầu tiên con người có thể đọc được một cách đầy đủ toàn bộ trình tự 3.164.700.000 cặp base trong bộ gene của mình. Tất cả những sự kiện nổi bật này minh chứng một điều rằng: Sự phát triển cùng với những thành tựu đạt được của di truyền học trong thời gian qua quả là vô cùng to lớn

Tai lieu chia se tai: wWw.SinhHoc.edu.vn Mục lục 11 Lời nói đầu Mở đầu Hoàng Trọng Phán I Khái niệm di truyền học II Lược sử phát triển di truyền học III Đối tượng lĩnh vực nghiên cứu di truyền học IV Các phương pháp nghiên cứu di truyền học V.Các nguyên tắc nghiên cứu phương pháp học tập di truyền học VI Di truyền học với công nghệ sinh học, tin học vấn đề xã hội 13 13 13 17 18 20 21 Chương 1: Cơ sở Di truyền học Mendel Hoàng Trọng Phán I Tiểu sử Mendel - Cha đẻ di truyền học II Đối tượng phương pháp thí nghiệm Mendel Đối tượng Phương pháp III Lai tính nguyên lý phân ly Kết thí nghiệm lai tính Giải thích kiểm chứng nguyên lý phân ly Nguyên lý phân ly tính phổ biến IV Lai hai tính nguyên lý phân ly độc lập Kết thí nghiệm lai hai tính Giải thích nội dung nguyên lý phân ly độc lập V Sự di truyền Mendel người Các tính trạng lặn Các tính trạng trội VI Lý thuyết xác suất dự đoán phân tích di truyền học Một số khái niệm tính chất xác suất Một số nguyên lý xác suất VII Phương pháp χ2 (Chi-square method) đánh giá độ phù hợp số liệu quan sát kỳ vọng Tai lieu chia se tai: wWw.SinhHoc.edu.vn 24 24 25 25 26 26 26 27 28 28 28 29 30 31 32 33 33 34 39 Tai lieu chia se tai: wWw.SinhHoc.edu.vn Chương 2: Mở rộng Áp dụng Di truyền học Mendel Hoàng Trọng Phán I Các kiểu quan hệ gene allele tính trạng Các kiểu trội hoàn toàn, không hoàn toàn đồng trội Tác động gene gây chết (lethals) Hiện tượng đa allele (multiple allelism) II Tính đa hiệu gene (pleiotropy) III Các kiểu tương tác gene không allele Tương tác bổ trợ (complementary) Tương tác át chế (epistasis) Tương tác cộng gộp- di truyền đa gene tính trạng số lượng IV Các mối quan hệ kiểu gene - kiểu hình Thường biến mức phản ứng Độ thâm nhập (penetrance) độ biểu (expressivity) 43 43 43 45 46 47 48 49 52 54 59 59 60 Chương 3: Cơ sở Tế bào Sinh sản, Di truyền Biến dị Hoàng Trọng Phán I Sinh sản hữu tính tính ổn định nhiễm sắc thể II Hình thái học nhiễm sắc thể eukaryote Kích thước nhiễm sắc thể Tâm động kiểu nhiễm sắc thể Các kiểu băng nhiễm sắc thể (chromosomal bands) III Chu kỳ tế bào nguyên phân Chu kỳ tế bào (cell cycle) Nguyên phân (mitosis) IV Giảm phân, phát sinh giao tử thụ tinh Giảm phân (meiosis) Sự phát sinh giao tử (gametogenesis) Sự thụ tinh (fertilization) V Các biến đổi nhiễm sắc thể Các biến đổi cấu trúc nhiễm sắc thể Các biến đổi số lượng nhiễm sắc thể Tai lieu chia se tai: wWw.SinhHoc.edu.vn 67 67 70 70 71 72 74 75 76 78 78 81 83 84 84 91 Tai lieu chia se tai: wWw.SinhHoc.edu.vn Chương 4: Di truyền học Nhiễm sắc thể Hoàng Trọng Phán 103 I Trường phái Morgan với thuyết di truyền nhiễm sắc thể Tầm quan trọng ruồi giấm Drosophila Thuyết di truyền nhiễm sắc thể II Sự xác định giới tính (sex determination) Sự xác định giới tính kiểu gene (GSD) Sự xác định giới tính môi trường (ESD) III Sự di truyền liên kết với giới tính (sex-linked inheritance) Đặc điểm di truyền gene nhiễm sắc thể X Y Sự bất hoạt nhiễm sắc thể X số vấn đề liên quan Các tính trạng giới hạn giới tính chịu ảnh hưởng giới tính IV Liên kết tái tổ hợp gene nhiễm sắc thể Khám phá trao đổi chéo ruồi giấm Liên kết gene hoàn toàn (giảm phân trao đổi chéo) V Trao đổi chéo lập đồ di truyền Tần số tái tổ hợp Bản đồ di truyền Trao đổi chéo bốn sợi VI Lập đồ gene từ phép lai phân tích ba điểm Trao đổi chéo kép với việc xác định trật tự khoảng cách gene Độ nhiễu hệ số trùng hợp (coefficient of coincidence) VII Lập đồ phân tích bốn (tetrad analysis) 103 103 107 108 108 112 113 113 117 120 121 122 124 125 125 127 131 134 134 137 139 Chương 5: Bản chất Hoá học Tái Vật chất Di truyền Hoàng Trọng Phán 147 I Bằng chứng vật chất di truyền nucleic acid Các thí nghiệm biến nạp vi khuẩn Tính ổn định hàm lượng DNA sinh vật bậc cao Các thí nghiệm virus II Thành phần hoá học cấu trúc DNA Cấu trúc nucleotide 147 147 148 149 150 150 Tai lieu chia se tai: wWw.SinhHoc.edu.vn Tai lieu chia se tai: wWw.SinhHoc.edu.vn Cấu trúc chuỗi polynucleotide Thành phần hoá học cấu trúc chuỗi xoắn kép DNA Sơ lược đặc tính hoá lý nucleic acid III Kích thước gene tính phức tạp mặt tiến hoá Sơ lược gene virus, prokaryote eukaryote Mối quan hệ kích thước gene tính phức tạp tiến hoá Hàm lượng DNA nghịch lý giá trị C Về kích thước DNA bào quan IV Tổ chức phân tử nhiễm sắc thể Cấu trúc chất nhiễm sắc Sơ lược thành phần DNA gene eukaryote V Tái DNA (DNA replication) Các nguyên tắc đặc điểm chung tái DNA Các enzyme tham gia tái DNA Cơ chế tái DNA VI Tái gene RNA (RNA genomes) Đặc điểm tái gene RNA virus Tái gene RNA Phiên mã ngược 151 152 155 157 157 159 159 161 161 161 163 164 164 167 168 174 174 174 175 Chương 6: Gene Quá trình Sinh tổng hợp Protein Hoàng Trọng Phán 179 I Sự phát triển khái niệm gene Các quan niệm Mendel Morgan gene Giả thuyết gene - enzyme Beadle Tatum Quan niệm Benzer đơn vị cấu trúc chức di truyền Mối quan hệ gene - cistron prokaryote eukaryote II Cấu trúc chức protein Cấu trúc protein Chức protein III Mã di truyền Bằng chứng di truyền học mã ba Giải mã di truyền 179 179 180 180 182 186 186 187 189 190 190 Tai lieu chia se tai: wWw.SinhHoc.edu.vn Tai lieu chia se tai: wWw.SinhHoc.edu.vn Các đặc tính mã di truyền Những ngoại lệ so với mã di truyền "phổ biến" Sự linh hoạt việc kết cặp anticodon-codon IV Cơ chế phiên mã (transcription) sửa đổi sau phiên mã Các RNA đặc điểm chung phiên mã Các RNA polymerase prokaryote eukaryote Các promoter prokaryote eukaryote Các giai đoạn trình phiên mã Sự sửa đổi sau phiên mã mRNA eukaryote V Cấu trúc chức loại RNA ribosome RNA thông tin (messenger RNA = mRNA) RNA vận chuyển (transfer RNA = tRNA) RNA ribosome (ribosomal RNA = rRNA) Ribosome VI Cơ chế dịch mã (translation) Hoạt hoá amino acid Cơ chế trình dịch mã (tổng hợp polypeptide) 191 192 193 194 194 196 196 197 198 200 200 200 201 201 202 202 202 Chương 7: Sự Điều hoà Biểu Gene Trương Thị Bích Phượng 208 I Các nguyên lý điều hoà mức độ kiểm soát phiên mã II Điều hoà biểu gene prokaryote Cấu trúc operon Điều hoà dương tính operon lactose Điều hoà âm tính operon tryptophan Phiên mã dở (attenuation) III Điều hoà biểu gene eukaryote Sự biến đổi DNA Các promoter Những trình tự tăng cường phiên mã (enhancer) Trình tự bất hoạt gene (gene silencing) Promoter chọn lọc (alternative promoter) Splicing chọn lọc 202 209 210 212 213 215 217 218 218 219 220 220 220 Tai lieu chia se tai: wWw.SinhHoc.edu.vn Tai lieu chia se tai: wWw.SinhHoc.edu.vn Chương 8: Đột biến Gene, Tái tổ hợp Yếu tố Di truyền Vận động Trương Thị Bích Phượng 223 I Đột biến gene Các kiểu đột biến gene Các tác nhân gây đột biến gene Cơ chế phân tử đột biến gene II Sửa chữa bảo vệ DNA III Các yếu tố di truyền vận động (transposable genetic elements) Các yếu tố di truyền vận động prokaryote Các yếu tố di truyền vận động eukaryote 223 223 228 228 232 237 237 239 Chương 9: Sự Di truyền Tế bào chất Trương Thị Bích Phượng 245 I Sự di truyền tế bào chất Sự di truyền gene lạp thể Sự di truyền gene ty thể Hiệu dòng mẹ lên chiều xoắn vỏ ốc II Lập đồ ty thể lạp thể Lập đồ gene DNA lạp thể Lập đồ gene DNA ty thể III Di truyền học phân tử bào quan Các gene lạp thể (cpDNA) Các gene ty thể (mtDNA) 245 245 246 249 251 251 253 254 254 255 Chương 10: Đại cương Công nghệ DNA Tái tổ hợp Hoàng Trọng Phán 258 I Các công cụ kỹ thuật tạo dòng DNA tái tổ hợp Các enzyme giới hạn Các vector thông dụng kỹ thuật di truyền Thiết lập phân tử DNA tái tổ hợp in vitro II Tạo dòng gene hay DNA tái tổ hợp Nguyên tắc chung Quy trình tạo dòng gene tái tổ hợp Tổng hợp tạo dòng cDNA 258 258 260 261 263 263 264 267 Tai lieu chia se tai: wWw.SinhHoc.edu.vn Tai lieu chia se tai: wWw.SinhHoc.edu.vn III Các phương pháp biểu gene tạo dòng IV Ứng dụng công nghệ DNA tái tổ hợp Công nghệ DNA tái tổ hợp với việc nghiên cứu gene Công nghệ DNA tái tổ hợp với y-dược học Kỹ thuật di truyền với sinh vật biến đổi gene 267 269 269 271 274 Chương 11: Di truyền học Người Trần Quốc Dung 278 I Các phương pháp nghiên cứu di truyền học người Phương pháp phân tích phả hệ (genealogy analysis) Phương pháp nghiên cứu trẻ sinh đôi Phương pháp di truyền tế bào học người Phương pháp nghiên cứu quần thể Các kỹ thuật sinh học phân tử II Các phương pháp lập đồ di truyền người Phân tích liên kết (linkage analysis) Các phương pháp lập đồ vật lý (physical mapping) III Nhiễm sắc thể Y chất nhiễm sắc giới tính người Nhiễm sắc thể Y người Chất nhiễm sắc thể giới tính người IV Sự di truyền gene trội-lặn nhiễm sắc thể thường nhiễm sắc thể giới tính Sự di truyền gene trội-lặn nhiễm sắc thể thường Sự di truyền gene trội-lặn nhiễm sắc thể giới tính V Di truyền y học Các bệnh di truyền rối loạn chuyển hoá bệnh nhiễm sắc thể Cơ sở di truyền ung thư VI Tư vấn di truyền y học 278 278 279 279 279 280 280 280 280 283 283 284 285 285 286 288 288 291 292 Chương 12: Di truyền học Quần thể Hoàng Trọng Phán 296 I Các khái niệm di truyền học quần thể Quần thể (population) Các hệ thống giao phối 296 296 296 Tai lieu chia se tai: wWw.SinhHoc.edu.vn Tai lieu chia se tai: wWw.SinhHoc.edu.vn Vốn gene (gene pool) Tần số kiểu gene tần số allele II Nguyên lý Hardy-Weinberg trạng thái cân quần thể Nguyên lý Hardy-Weinberg Những ứng dụng nguyên lý Hardy-Weinberg III Mở rộng nguyên lý Hardy-Weinberg Đa allele (multiple alleles) Tần số allele sai biệt hai giới tính Các gene liên kết X IV Nội phối (inbreeding) Tự thụ tinh (self-fertilization) Hệ số nội phối (inbreeding coefficient) Tính toán hệ số nội phối V Các nhân tố tác động lên thành phần di truyền quần thể Đột biến Biến động di truyền ngẫu nhiên Dòng gene hay di nhập cư Chọn lọc tự nhiên 10 297 297 299 299 302 305 305 308 309 310 311 312 313 315 315 316 316 318 Tai lieu chia se tai: wWw.SinhHoc.edu.vn Tai lieu chia se tai: wWw.SinhHoc.edu.vn 11 Lời nói đầu Đến nay, di truyền học đời trăm năm song phát triển với tốc độ nhanh chóng Đặc biệt là, vòng 50 năm lại kể từ ngày James Watson Francis Crick khám phá cấu trúc phân tử DNA, 25/4/1953 Sự hoàn thành việc giải mã di truyền hai nhóm nghiên cứu Marshall Nirenberg Har Gobind Khorana vào tháng năm 1966 đời Kỹ thuật Di truyền Công nghệ DNA tái tổ hợp vào thập niên 1970 hai kiện bật kể từ sau sinh học phân tử đời Kế đó, hoàn tất Dự án Bộ gene Người vào tháng năm 2003 xem kỳ công thám hiểm vĩ đại loài người Lần người đọc cách đầy đủ toàn trình tự 3.164.700.000 cặp base gene Tất kiện bật minh chứng điều rằng: Sự phát triển với thành tựu đạt di truyền học thời gian qua vô to lớn! Để góp phần đổi nội dung giáo trình Di truyền học theo hướng cập nhật kiến thức phương pháp dạy học môn bậc Đại học, tham cứu nhiều tài liệu khác nỗ lực biên soạn giáo trình tinh thần Chúng hy vọng giáo trình đáp ứng phần nhu cầu giảng dạy học tập giảng viên sinh viên, sử dụng tài liệu tham khảo bổ ích cho giáo viên Sinh học trường THPT bối cảnh đổi giáo dục Nội dung giáo trình gồm phần Mở đầu cộng với 12 chương bao quát kiến thức đại cương giáo trình Di truyền học Các chương 14 đề cập chủ yếu nội dung thuộc Di truyền học cổ điển, chương 5-10 tập trung vào phần Di truyền học phân tử chương 12 xem phần nhập môn Di truyền học quần thể, chương 11 kết hợp kiến thức di truyền cổ điển đại đối tượng người Cuối chương có phần Câu hỏi Bài tập Tài liệu Tham khảo để bạn đọc tiện ôn tập tra cứu Giáo trình Di truyền học đời khuôn khổ Dự án Giáo dục thuộc Đại học Huế, số kiến thức nâng cao đề cập giáo trình riêng, như: Di truyền Vi sinh vật Ứng dụng,và Công nghệ DNA Tái tổ hợp Bên cạnh đó, số thuật ngữ khoa học thống sử dụng tiếng Anh để giúp người học dễ dàng việc tiếp cận với thông tin qua sách báo nước internet Tai lieu chia se tai: wWw.SinhHoc.edu.vn Tai lieu chia se tai: wWw.SinhHoc.edu.vn 12 Giáo trình ThS Hoàng Trọng Phán (chủ biên), TS Trương Thị Bích Phượng TS Trần Quốc Dung giảng viên công tác Khoa Sinh học trường Đại học Sư phạm Đại học Khoa học thuộc Đại học Huế biên soạn, với phân công sau: ThS Hoàng Trọng Phán biên soạn phần Mở đầu chương 1, 2, 3, 4, 5, 6, 10 12; TS Trương Thị Bích Phượng biên soạn chương 7, 9; TS Trần Quốc Dung biên soạn chương 11 Để giáo trình kịp thời mắt bạn đọc, xin trân trọng cảm ơn Dự án Giáo dục Đại học Huế tài trợ cho việc biên soạn xuất giáo trình khuôn khổ Dự án Giáo dục Đại học mức B Chúng xin bày tỏ lòng cảm ơn đặc biệt đến GS TS Phan Cự Nhân, Trường Đại học Sư phạm Hà Nội, dày công đọc thảo cho nhiều ý kiến quý báu khích lệ nhiều kể từ đề cương giáo trình bắt đầu hình thành Do khả hạn chế, chắn giáo trình nhiều thiếu sót Chúng mong nhận phê bình bảo đồng nghiệp bạn đọc để giáo trình hoàn chỉnh lần in sau Huế, ngày 25 tháng năm 2005 Các tác giả Tai lieu chia se tai: wWw.SinhHoc.edu.vn Tai lieu chia se tai: wWw.SinhHoc.edu.vn309 Các gene liên kết X Trong trường hợp gene liên kết với giới tính, tình hình trở nên phức tạp nhiều Ở giới đồng giao tử, mối quan hệ tần số allele tần số kiểu gene tương tự gene autosome, giới dị giao tử có hai kiểu gene cá thể mang allele Để cho tiện, ta coi giới dị giao tử giới đực Bây ta xét hai allele A1 A2 với tần số tương ứng p q, đặt tần số kiểu gene sau: Kiểu gene: A1A1 A1A2 A2A2 A1 A2 Tần số : P H Q R S Theo nguyên tắc, ta xác định tần số allele (ví dụ A1): - giới (pc): pc = P + ½H - giới đực (pđ): pđ = R - chung quần thể ( p ): p = ⅔ pc + ⅓ pđ Lưu ý: Mỗi có hai nhiễm sắc thể X đực có X; tỉ lệ đực : nguyên tắc 1:1, 2/3 gene liên kết giới tính quần thể thuộc giới 1/3 thuộc giới đực Vì vậy, tần số allele A1 quần thể là: p = ⅔ pc + ⅓ pđ Rõ ràng tần số allele hai phần đực khác nhau, quần thể không trạng thái cân Trong tần số allele quần thể không thay đổi qua hệ, phân phối allele hai giới có dao động quần thể tiến dần đến cân Điều chứng minh sau Theo quy luật liên kết gene X, đực nhận gene liên kết giới tính từ thể mẹ, pđ hệ với pc hệ trước; nhận gene liên kết giới tính đồng từ hai bố mẹ, pc hệ trung bình cộng pđ pc hệ trước Nếu dùng dấu phẩy đầu để tần số allele hệ con, ta có: p’đ = pc p’c = ½(pc + pđ) Từ xác định mức chênh lệch hiệu số tần số allele hai giới: p’c – p’đ = ½(pđ + pc) − pc = – ½(pc − pđ) Nghĩa là, hiệu số tần số allele hai giới hệ nửa hiệu số tần số allele hai giới hệ bố mẹ nó, ngược dấu Như vậy, phân bố allele hai giới có giao động theo quy luật sau: Cứ sau hệ, mức chênh lệch giảm nửa quần thể tiến dần đến trạng thái cân tần số gene hai giới cân nhau, nghĩa pc = pđ = p Tai lieu chia se tai: wWw.SinhHoc.edu.vn Tai lieu chia se tai: wWw.SinhHoc.edu.vn310 Ví dụ: Theo kết mẫu nghiên cứu mèo Luân Đôn (Searle, 1949; Falconer 1989) cho thấy số 338 mèo có 277 lông đen (BB), 54 thể khảm (BO) lông da cam (OO), số 353 mèo đực có 311 đen (B) 42 da cam (O) Tính trạng tuân theo quy luật di truyền kiên kết với giới tính đề cập trước Để kiểm tra xem quần thể có trạng thái cân hay không, trước tiên ta xem liệu có chứng giao phối ngẫu nhiên? Phép thử xem tần số allele hai giới có giống không Tính toán cụ thể cho thấy tần số gene hai giới khác không đáng kể - Ở giới cái: f(B) = pc = (2×277 ) + 54/( 2×338 ) = 0,8994 f(O) = qc = (2×7 ) + 54/( 2×338 ) = 0,1006 - Ở giới đực: pđ = 311/353 = 0,881 Từ tần số allele giới cái, ta tính số cá thể kỳ vọng kiểu gene giới sau: Số cá thể Quan sát Kỳ vọng χ2(1) = 4,6 Kiểu gene BB 277 273,2 P = 0,04 BO 54 61,2 Tổng OO 3,4 338 338 Kết cho thấy số liệu quan sát không phù hợp với số kỳ vọng mà chủ yếu số liệu thấp (kiểu BO OO) Nếu không quán giao phối ngẫu nhiên, thị hiếu người thiên màu sắc làm sai lệch mẫu, không đại diện cho quần thể Qua phân tích với sai khác chút tần số gene hai giới nói trên, chẳng có lý để nghĩ quần thể không trạng thái cân IV Nội phối (inbreeding) Bên cạnh quần thể giao phối ngẫu nhiên xét, có ngoại lệ giả định số loài, chẳng hạn thực vật động vật không xương sống tự thụ tinh Nội phối giao phối không ngẫu nhiên (nonrandom mating) xảy cá thể có quan hệ họ hàng gần; có tầm quan trọng đặc biệt người, nhiều ngừơi mang bệnh di truyền lặn sinh từ kết hôn họ hàng Hơn nữa, nội phối sử dụng chọn giống thực vật động vật để tạo dòng mang đặc tính mong muốn Sự giao phối không ngẫu nhiên kiểu gene xảy Tai lieu chia se tai: wWw.SinhHoc.edu.vn Tai lieu chia se tai: wWw.SinhHoc.edu.vn311 quần thể, cá thể giao phối có quan hệ họ hàng gần gần so với kỳ vọng giao phối ngẫu nhiên từ quần thể Kết hai kiểu giao phối gọi tương ứng nội phối (inbreeding) ngoại phối (outbreeding) Mặc dù hai kiểu giao phối tự không làm thay đổi tần số allele, làm thay đổi tần số kiểu gene (ở locus gene) * Trong quần thể nội phối, tần số thể đồng hợp tăng lên tần số thể dị hợp giảm xuống so với tỉ lệ giao phối ngẫu nhiên * Trong quần thể ngoại phối, tình hình xảy ngựơc lại, với tần số thể dị hợp tăng tần số thể đồng hợp giảm so với tỷ lệ giao phối ngẫu nhiên Tự thụ tinh (self-fertilization) Kiểu cực đoan nội phối tự thụ tinh, hạt phấn noãn (hay tinh trùng trứng) sinh cá thể Hình thức sinh sản phổ biến số nhóm thực vật Trong trường hợp tự thụ tinh hoàn toàn, quần thể phân thành nhiều dòng nội phối mau chóng trở nên đồng hợp cao độ Đó trường hợp dòng đậu chủng sử dụng Mendel Bảng 12.6 Sự biến đổi tần số kiểu gene quần thể khởi đầu với thể dị hợp tự thụ tinh hoàn toàn qua nhiều hệ Tần số kiểu gene Thế hệ n ∞ AA 1/4 3/8 − 1/ 2n 1/2 Aa 1/2 1/4 n 1/2 Tần số allele Hệ số nội phối aa 1/4 3/8 a 0,5 0,5 0,5 (F) _ 1/2 3/4 − 1/ 2n 0,5 1−1/2n 1/2 0,5 Để minh họa cho điều này, ta giả sử hệ bố mẹ có ba kiểu gene AA, Aa aa với tần số tương ứng P, H Q Khi tự thụ phấn hoàn toàn, kiểu gene AA aa sinh đời tương ứng toàn AA aa; kiểu gene Aa theo quy luật phân ly Mendel cho đời gồm nửa Aa nửa phân đồng cho hai kiểu đồng hợp, AA aa Khi tần số kiểu gene AA, Aa aa hệ tương ứng là: (P + ¼H), (½H) (Q + ¼H) Như vậy, sau hệ tự thụ tinh hoàn Tai lieu chia se tai: wWw.SinhHoc.edu.vn Tai lieu chia se tai: wWw.SinhHoc.edu.vn312 toàn, tần số thể dị hợp giảm nửa so với bố mẹ, tần số hai kiểu đồng hợp tăng lên Để hiểu rõ nội phối làm thay đổi tỷ lệ kiểu gene sao, ta xét quần thể ban đầu gồm thể dị hợp Aa tự thụ tinh hoàn toàn qua nhiều hệ (bảng 12.6) Vì sau hệ mức dị hợp tử lại giảm nửa so với hệ trước nó, nên hệ thứ n mức dị hợp (½)n trị số ban đầu: Hn = (½n)H0, H0 Hn tỷ lệ thể dị hợp hệ ban đầu hệ thứ n Và tỷ lệ kiểu đồng hợp (1½n)/2 Khi n tiến đến vô hạn thành phần dị hợp bị triệt tiêu lại hai thành phần đồng hợp với tần số ½ Lúc này, tần số kiểu gene tần số allele Một điểm quan trọng nội phối chỗ, tần số kiểu gene bị thay đổi nhiều, tần số allele giữ nguyên không đổi qua hệ Bạn tự chứng minh điều này? Hệ số nội phối (inbreeding coefficient ) Để mô tả hiệu nội phối lên tần số kiểu gene nói chung, ta sử dụng phép đo gọi hệ số nội phối (F) Trị số định nghĩa xác xuất mà hai allele locus cá thể giống nguồn gốc (các allele coi giống nguồn gốc hai allele thể lưỡng bội bắt nguồn từ allele cụ thể tổ tiên) Tính chất hệ số nội phối (F): + Trị số F chạy từ dến (xem cột cuối bảng 12.6) + F = tất kiểu gene quần thể đồng hợp chứa allele giống nguồn gốc + F = allele giống nguồn gốc + Trong quần thể ngẫu phối có kých thước lớn, F coi gần 0, nội phối xảy cá thể họ hàng xa có tác dụng nhỏ lên hệ số nội phối Giả sử quần thể gồm ba kiểu gene AA, Aa aa phân tách thành tỷ lệ nội phối (F) tỷ lệ ngẫu phối (1 - F) Trong quần thể nội phối, tần số AA, Aa, aa tương ứng p , 0, q Đây tỷ lệ dòng kỳ vọng kiểu gene, tự thụ tinh hoàn toàn diễn liên tục Bằng cách cộng tỷ lệ nội phối ngẫu phối với sử dụng mối quan hệ q = – p, lúc tần số kiểu gene trở thành sau (xem bảng 12.7): P = p2 + Fpq H = 2pq – 2Fpq Tai lieu chia se tai: wWw.SinhHoc.edu.vn Tai lieu chia se tai: wWw.SinhHoc.edu.vn313 Q = q2 + Fpq Trong phương trình trên, số hạng đầu tỷ lệ H-W kiểu gene số hạng sau độ lệch so với trị số Lưu ý cá thể đồng hợp, ví dụ AA, hai allele giống nguồn gốc, nghĩa bắt nguồn từ allele tổ tiên (số hạng Fpq) hai allele giống loại sinh qua ngẫu phối (số hạng p2) Độ lớn hệ số nội phối phản ánh độ lệch kiểu gene so với tỷ lệ H-W; nghĩa là, lúc F = hợp tử đạt tỷ lệ H-W, F > có nội phối, xảy giảm thiểu thể dị hợp dôi thừa thể đồng hợp Bảng 12.7 Tần số kiểu gene khác quần thể xảy nội phối lẫn ngẫu phối Kiểu gene Nội phối (F) Ngẫu phối (1 – F) AA Fp (1 – F)p2 Aa − (1 – F)2pq aa Fq F (1 – F)q2 1–F Tổng Fp + (1 – F )p2 = p2 + Fpq (1 – F)2pq = 2pq – 2Fpq Fq + (1 – F)q2 = q2 + Fpq 1 Tính toán hệ số nội phối Có hai cách ước tính hệ số nội phối, dựa vào tần số kiểu gene dựa vào phả hệ • Với phương pháp thứ nhất, ta ước tính hệ số nội phối quần thể tự nhiên cách sử dụng biểu thức tần số thể dị hợp cho Qua ta tìm biểu thức cho F sau: H = 2pq – 2Fpq = (1 – F)2pq – F = H/2pq Suy F = – (H/2pq) Từ phương trình cho thấy hệ số nội phối (F) hàm tỷ số mức dị hợp tử quan sát (H) mức dị hợp tử kỳ vọng (2pq) Trường hợp có nội phối, H nhỏ 2pq, F > Nếu không dị hợp (H = 0), hệ số nội phối Nhều loài thực vật có hệ thống giao phối bao gồm tự thụ phấn giao phấn tự với cá thể khác Nếu tỷ lệ tự thụ phấn cao, tất cá thể quần thể thể đồng hợp Ví dụ, quần thể thực vật gồm ba kiểu gene AA, Aa aa với tần số tương ứng P = 0,70, H = 0,04 Q = 0,26 Ta ước tính hệ số nội phối sau : Trước tiên, tính tần số allele A a (p q ): Tai lieu chia se tai: wWw.SinhHoc.edu.vn Tai lieu chia se tai: wWw.SinhHoc.edu.vn314 p = 0,70 + ½ (0,04) = 0,72 q = – p = 0,28 Vậy hệ số nội phối F = – ( 0,04/2 × 0,72 × 0,28 ) = 0,901 Trị số F cao, gợi ý hầu hết quần thể sinh sản tự thụ phấn số nhỏ tạp giao • Phương pháp thứ hai để thu nhận hệ số nội phối cho đời từ phả hệ có xảy giao phối cận huyết (consanguineous mating) Trong trường hợp ta sử dụng phả hệ để tính xác xuất tổ hợp chứa allele giống nguồn gốc đời Ví dụ, ta tính hệ số nội phối cho đời hai anh chị em bán đồng huyết (half-sibs), tức cá thể sinh từ bố (hoặc mẹ) Hình 12.1a cho phả hệ kiểu giao phối này, X Y hai anh em có mẹ khác cha Người mẹ X Y biểu thị tổ tiên chung (CA = common ancestor) Còn hai người cha không góp phần vào hệ số nội phối biểu diễn hình vuông trắng Ở hình 12.1b, phả hệ biểu diễn theo cách khác, bỏ qua ký hiệu cha mẹ dấu trám biểu thị cho tất cá thể, giới tính không quan trọng việc xác định hệ số nội phối Các mũi tên hình vẽ hướng truyền từ bố mẹ đến X II III CA CA I (a) X Y Z (b) Y Z Hình 12.1 Phả hệ minh họa kết hôn hai anh em bán đồng huyết, X Y (a) với tất cá thể; (b) bố Ở CA = tổ tiên chung, đường kẻ đôi giao phối cận huyết Giả sử người mẹ (CA) có kiểu gene Aa Để tính hệ số nội phối, ta cần phải biết xác suất mà đứa cháu bà, Z, có kiểu gene AA aa, giống nguồn gốc hai allele bà Trước tiên ta xét Z AA, xảy bên X Y đóng góp vào Z giao tử chứa A Xác suất allele A X xác suất mà allele A đến từ CA, hay ½ Vì xác suất truyền đạt allele A từ X sang Z ½, nên xác suất kết hợp hai kiện ½ × ½ = ¼ (qui tắc nhân xác suất) Tương tự, xác suất để Z nhận allele A từ Y ¼ Vì xác suất đứa AA nhận allele A từ bên X Y Tai lieu chia se tai: wWw.SinhHoc.edu.vn Tai lieu chia se tai: wWw.SinhHoc.edu.vn315 ¼ × ¼ = 1/16 hay 0,0625 Bằng phương pháp ta tính xác suất đứa có kiểu gene aa 1/16 Như xác suất toàn tổ hợp có chứa allele giống nguồn gốc Z lúc 1/16 + 1/16 = 1/8 hay 0,125 (qui tắc cộng xác suất ) Để đơn giản, tính toán hệ số nội phối từ phả hệ người ta đề xuất phương pháp gọi kỹ thuật đếm chuỗi (chain-counting technique) Một chuỗi tổ tiên chung cho trước bắt đầu với bố mẹ cá thể nội phối, ngược trở lên phả hệ tổ tiên chung, trở lại với bố mẹ Ví dụ, từ hình 12.1 ta lập chuỗi đơn giản X-CAY Số cá thể chuỗi (n) dùng để tính hệ số nội phối công thức sau đây: F = (1/2)n Với ví dụ trên, hệ số nội phối (1/2)3 = 0,125 V Các nhân tố tác động lên thành phần di truyền quần thể Trong tự nhiên, thành phần di truyền quần thể nói chung không ổn định nguyên lý Hardy-Weinberg vạch ra, mà luôn bị biến động ảnh hưởng nhiều nhân tố khác Lần đầu tiên, vấn đề Charles Darwin nêu lên tác phẩm Nguồn gốc loài đường chọn lọc tự nhiên (On the Origin of Species by Means of Natural Selection) năm 1859 Theo quan niệm nay, có bốn nhân tố làm thay đổi tần số allele quần thể xác định trình tiến hóa, là: đột biến, biến động di truyền ngẫu nhiên, di-nhập cư chọn lọc tự nhiên Về chi tiết, xem thêm Bài giảng Di truyền học quần thể (Hoàng Trọng Phán 2003); tìm hiểu sơ lược vai trò hiệu nhân tố Đột biến Đột biến (mutation) có nhiều loại khác trình bày chương 8; đề cập đến vai trò, tính chất áp lực đột biến gene tự phát trình tiến hóa chọn lọc Phần lớn đột biến xuất có hại cho thể Đột biến nguồn cung cấp chủ yếu biến dị di truyền quần thể-loài, xem trình quan trọng đặc biệt di truyền học quần thể Nói chung, phần lớn đột biến xuất có hại, số đột biến trung tính số có lợi cho thân sinh vật Theo thuyết trung tính (Kimura 1983), đại đa số biến đổi tiến hóa cấp độ phân tử gây nên chọn lọc Darwin mà cố định ngẫu nhiên thể đột biến trung tính trung tính mặt chọn lọc; áp lực đột biến biến động di truyền ngẫu nhiên chiếm ưu biến đổi tiến hóa cấp độ phân tử Để xét xem hiệu đột biến lên biến đổi di truyền Tai lieu chia se tai: wWw.SinhHoc.edu.vn Tai lieu chia se tai: wWw.SinhHoc.edu.vn316 quần thể, ta xét hai allele A (kiểu dại) a (gây hại) với tần số ban đầu tương ứng p q; gọi u tỷ lệ đột biến thuận từ A thành a cho giao tử hệ, v tỷ lệ đột biến nghịch từ a thành A Các allele A đột biến thuận thành a làm tăng tần số allele a lên lượng up, tần số alllele a đột biến nghịch bị giảm lượng vq Như vậy, nhìn toàn cục sau hệ biến đổi tần số allele a (∆q) đột biến là: ∆q = up − vq Trị số dương cực đại cho biến đổi u, p = q = (nghĩa tất allele kiểu dại) Trị số âm cực đại v, p = q = Tuy nhiên tỷ lệ đột biến u v nói chung nhỏ, nên biến đổi kỳ vọng đột biến nhỏ Chẳng hạn, ta cho u = 10-5, v = 10-6 q = 0,0, lúc đó: ∆q = (0,00001)(1,0) − (0,000001)(0,0) = 0,00001 Mặc dù đột biến gây hiệu nhỏ tần số allele hệ, lại có tầm quan trọng việc xác định mức độ gây bệnh di truyền Trên thực tế, cân đột biến (làm tăng tần số allele bệnh) chọn lọc (làm giảm tần số allele bệnh) lý giải mức độ quan sát bệnh bạch tạng chẳng hạn Ngoài ra, đột biến với biến động di truyền ngẫu nhiên cho phép giải thích hợp lý cho số lượng lớn biến đổi phân tử quan sát gần nhiều loài (xem Kimura 1983) Biến động di truyền ngẫu nhiên Biến động di truyền ngẫu nhiên (genetic random drift), hay nói gọn biến động di truyền, biến đổi ngẫu nhiên vô hướng tần số allele tất quần thể, đặc biệt quần thể nhỏ Biến động di truyền trình túy ngẫu nhiên, mang tính xác suất tỷ lệ nghịch với kích thước quần thể Trong quần thể lớn, thông thường biến động di truyền gây thay đổi ngẫu nhiên nhỏ Nhưng quần thể nhỏ, gây biến động lớn tần số allele qua hệ khác Chính tượng nguyên nhân tạo nên khác biệt đa dạng mặt di truyền quần thể nhỏ dẫn tới cách ly sinh sản trình tiến hóa loài Và biến động di truyền nguyên nhân làm cho mức dị hợp tử thấp quan sát số loài có nguy bị diệt vong Dòng gene hay di nhập cư Di-nhập cư (migration) hay dòng gene (gene flow) di chuyển cá thể từ quần thể sang quần thể khác, kéo theo việc đưa Tai lieu chia se tai: wWw.SinhHoc.edu.vn Tai lieu chia se tai: wWw.SinhHoc.edu.vn317 vào allele nhập cư thông qua giao phối sinh sản sau Như vậy, dòng gene không làm thay đổi tần số allele loài, làm biến đổi cục (tần số allele so với nguyên lý H-W) tần số allele cá thể di cư tới khác với cá thể cư trú chỗ Giả sử cá thể từ quần thể xung quanh di cư tới quần thể địa phương ta nghiên cứu với tốc độ m hệ giao phối với cá thể cư trú Và giả sử tần số allele A quần thể nguồn gene nhập cư P quần thể nghiên cứu po Khi đó, hệ thứ sau nhập cư, tần số allele A quần thể nghiên cứu là: p1 = (1 − m)po + mP = po − m(po − P) Sự biến đổi ∆p tần số allele sau hệ là: ∆p = p1 − po Thay trị số p1 thu trên, ta có: ∆p = − m(po − P) Điều có nghĩa là, tỷ lệ cá thể di cư lớn chênh lệch hai tần số allele lớn, đại lượng ∆p lớn Lưu ý ∆p = m = (po − P) = Như vậy, di cư dừng lại (m = 0) tần số allele tiếp tục biến đổi trở nên giống quần thể địa phương quần thể phụ cận (po − P = 0) Sau hệ thứ nhất, hiệu số tần số allele hai quần thể là: p1 − P = po − m(po − P) − P = (1 − m)(po − P) Tương tự, sau hệ thứ hai, hiệu số tần số allele là: p2 − P = (1 − m)2.(po − P) Và sau n hệ di cư, ta có: pn − P = (1 − m)n.(po − P) Công thức cho phép ta tính toán hiệu n hệ di cư tốc độ m đó, biết tần số allele khởi đầu (po P): pn = (1 − m)n.(po − P) + P Hoặc biết tần số allele khởi đầu (po P), tần số allele quần thể nghiên cứu thời điểm (pn) số hệ n, ta tính tốc độ dòng gene (m) Ví dụ: Ở Mỹ (USA), người có nguồn gốc hỗn chủng da trắng Capca (Caucasian) da đen Châu Phi (African) coi thuộc quần thể người da đen Sự pha tạp chủng tộc xem trình dòng gene từ quần thể Capca sang quần thể da đen Tần số allele Ro locus xác định nhóm máu rhesus P = 0,028 quần thể Capca nước Mỹ Trong số quần thể Châu Phi mà từ tổ tiên Tai lieu chia se tai: wWw.SinhHoc.edu.vn Tai lieu chia se tai: wWw.SinhHoc.edu.vn318 người Mỹ da đen di cư đến, tần số allele Ro 0,630 Tổ tiên Châu Phi người Mỹ da đen đến nước Mỹ cách khoảng 300 năm hay khoảng 10 hệ; nghĩa n = 10 Tần số allele Ro số người Mỹ pn = 0,446 Bằng cách biến đổi lại phương trình trên, ta có: (1 − m)n = (pn − P) : (po − P) Thay trị số cho, ta có: (1 − m)10 = (0,446 − 0,028) : (0,630 − 0,028) = 0,694 1−m= 10 0,694 = 0,964 Suy ra: m = 0,036 Như vậy, dòng gene chuyển từ người Mỹ Capca vào quần thể người Mỹ da đen xảy tốc độ tương đương với trị số trung bình 3,6% hệ Những tính toán tương tự cách sử dụng tần số allele nhiều locus khác cho kết khác chút Hơn nữa, mức độ pha tạp hỗn chủng khác vùng khác nước Mỹ; rõ ràng trao đổi gene đáng kể xảy (Ayala Kiger 1980, tr.644; Hartl et al 1988, tr.214) Chọn lọc tự nhiên Cả ba trình gây biến đổi tần số gene xét có điểm chung không trình định hướng thích nghi (adaptation) Theo nhận định số tác giả (Mayer 1974; Ayala Kiger 1980), trình ngẫu nhiên thích nghi, tự thân chúng phá hoại tổ chức đặc tính thích nghi sinh vật Chỉ có chọn lọc tự nhiên (natural selection) trình thúc đẩy thích nghi hạn chế hiệu phá hoại tổ chức trình khác Trong ý nghĩa đó, chọn lọc tự nhiên trình tiến hóa khốc liệt nhất, có giải thích chất thích nghi, tính đa dạng (diversity) có tổ chức cao sinh vật Ý tưởng chọn lọc tự nhiên trình tảng, động lực biến đổi tiến hóa Charles Darwin Alfred Russel Wallace độc lập đưa năm 1858 Lý luận tiến hóa chọn lọc tự nhiên phát triển đầy đủ, với chứng ủng hộ xác đáng, Nguồn gôc loài (The Origin of Species) Darwin xuất năm 1859 Theo Hartl et al (1988, 1997), quan điểm thuyết tổng hợp đại, hình dung chọn lọc tự nhiên xảy dựa ba điểm chính: (1) Ở sinh vật, đời sinh nhiều số sống sót sinh sản; (2) Các cá thể khác khả sống sót sinh sản phần lớn Tai lieu chia se tai: wWw.SinhHoc.edu.vn Tai lieu chia se tai: wWw.SinhHoc.edu.vn319 khác biệt kiểu gene; (3) Trong hệ, kiểu gene sống sót sinh sản nhiều định phân bố lại kiểu gene hệ sau Hậu là, allele tăng cường sống sót sinh sản gia tăng tần số từ hệ sang hệ khác, quần thể ngày sống sót sinh sản tốt với môi trường Trên quan điểm đó, chọn lọc tự nhiên định nghĩa sống sót sinh sản biệt hóa kiểu gene Để hiểu tác dụng chọn lọc lên biến dị di truyền, ta phải xét xem độ phù hợp tương đối (relative fitness) kiểu gene khác Nó có nhiều thuật ngữ đồng nghĩa như: độ phù hợp Darwin (Darwinian fitness), giá trị chọn lọc (selective value), hay giá trị thích nghi (adaptive value) Tựu trung, định nghĩa khả tương đối kiểu gene khác việc truyền lại allele cho hệ tương lai (Weaver Hedrick 1997) Bởi chọn lọc tự nhiên tác động sinh sản biệt hóa, nên ta xem số đo hiệu sinh sản kiểu gene Để cho tiện, nhà di truyền học thường đặt định trị số độ phù hợp (w) cho kiểu gene có hiệu sinh sản cao Một đơn vị đo liên quan hệ số chọn lọc (selection coefficient), ký hiệy s, định nghĩa s = − w Hệ số chọn lọc đo mức độ giảm bớt độ phù hợp kiểu gene Giả sử hệ kiểu gene AA Aa sinh 100 con, thể đồng hợp lặn sinh 80 con; ta coi độ phù hợp cá thể mang allele trội 1, độ phù hợp thể đồng hợp lặn 0,8 Hiệu số trị số độ phù hợp hệ số chọn lọc (s), trường hợp s = − 0,8 = 0,2 Nếu kiểu gene có khả sống sót sinh sản s = 0; kiểu gene gây chết làm bất thụ hoàn toàn s = 4.1 Chọn lọc đột biến Chọn lọc có xu hướng đào thải allele có hại khỏi quần thể, đột biến tạo allele có hại Quần thể giữ nguyên trạng thái phân bố kiểu gene tần số đột biến xuất vừa tần số allele bị chọn lọc đào thải Sau ta thử xét cân trường hợp "Chọn lọc chống lại đồng hợp tử lặn" Giả sử A allele bình thường a allele có hại với tần số tương ứng chúng p q Khi độ phù hợp hay giá trị thích nghi kiểu gene AA, Aa aa tương ứng 1: 1: 1-s Trong trường hợp tốc độ đào thải allele a khỏi quần thể chọn lọc sq2 Nếu cho tốc độ đột biến thuận (A → a) u, tốc độ xuất allele a quần thể up Vì p ≈ (do tần số a thấp) nên coi up ≈ u Với chế Tai lieu chia se tai: wWw.SinhHoc.edu.vn Tai lieu chia se tai: wWw.SinhHoc.edu.vn320 ngẫu phối, quần thể trạng thái cân tốc độ xuất đột biến tốc độ đào thải, nghĩa u = sq2, hay tần số allele lặn quần thể mức q = u / s Tương tự, allele trội, u = sp hay p = u/s Ví dụ: Tần số mắc bệnh PKU trẻ sơ sinh khỏang 100.000; q2 = 4×10-5 Hiệu sinh sản bệnh nhân không chữa trị zero, hay s = Khi u = sq2 = ×10-5 x10 −5 = 6,3×10-3 tần số thể dị hợp là: 2pq ≈ 2q = 2(6,3×10-3) = 1,26×10-2 Điều có nghĩa là, 100 người có khoảng 1,3 người mang allele đó, có 100.000 người mắc bệnh PKU Tần số allele có mặt thể dị hợp nửa 1,26×10-2 hay 6,3×10-3; tần số allele thể đồng hợp ×10-5 Do allele PKU có mặt thể dị hợp nhiều 6,3×10-3 / ×10-5 = 158 lần so với thể đồng hợp Như nói từ đầu, allele tồn quần thể hầu hết thể dị hợp 4.2 Ưu dị hợp tử Ưu dị hợp tử hay siêu trội (overdominance) trường hợp chọn lọc ưu ủng hộ thể dị hợp nhiều hai dạng đồng hợp tử Khi chọn lọc không loại thải allele Ở hệ, thể dị hợp sinh sản mạnh cho nhiều cháu thể đồng hợp chọn lọc giữ lại hai allele quần thể tạo trạng thái cân bằng, với tần số allele không thay đổi Một ví dụ bật tượng siêu trội quần thể người bệnh thiếu máu hồng cầu hình liềm, bệnh phổ biến châu Phi châu Á Bệnh có liên quan đến dạng sốt rét ký sinh trùng phổ biến gây Plasmodium falciparum Allele HbS gây chết trước tuổi trưởng thành người đồng hợp tử HbSHbS Tần số allele cao 10% vùng có sốt rét nói trên, thể dị hợp HbAHbS đề kháng nhiễm sốt rét, thể đồng hơp HbAHbA khả Tần số allele quần thể người q = Câu hỏi Bài tập (a) Định nghĩa khái niệm sau: di truyền học quần thể, quần thể, vốn gene, tần số allele tần số kiểu gene (b) Đặc trưng di truyền quần thể giao phối nội phối gì? Tại nói khái niệm công cụ thiết yếu di truyền học Tai lieu chia se tai: wWw.SinhHoc.edu.vn Tai lieu chia se tai: wWw.SinhHoc.edu.vn321 quần thể tần số allele tần số kiểu gene? Hãy thiết lập công thức tính tần số allele khác cho ví dụ (a) Nêu nội dung điều kiện nghiệm nguyên lý Hardy-Weinberg Từ chứng minh nêu hệ ứng dụng (b) Thế trạng thái cân di truyền quần thể? Các phương pháp khảo sát trạng thái cân di truyền quần thể? Nguyên lý Hardy-Weinberg mở rộng cho trường hợp đa allele, tần số allele sai khác hai giới tính gene liên kết với giới tính nào? Hãy tính tần số allele khảo sát trạng thái cân theo cách khác hệ nhóm máu M-N quần thể người sau (số liệu từ F.J Ayala J.A Kiger 1980): Quần thể M MN N Tổng Thổ dân Úc 22 216 492 730 Bộ lạc da đỏ Navaho 305 52 361 Người Mỹ gốc Capca 1787 3039 1303 6129 Hãy tính tần số allele trường hợp sau: a) Các thể đồng hợp lặn nhiều gấp hai lần thể dị hợp b) Các thể đồng hợp lặn nhiều gấp sáu lần thể dị hợp Màu sắc vỏ ốc sên châu Âu kiểm soát ba allele locus đơn: CB (nâu), CP (hồng) CY (vàng) Allele màu nâu trội so với hồng vàng; màu hồng trội so với vàng; màu vàng lặn hoàn toàn Trong quần thể ốc sên màu sắc phân bố sau: 472 nâu, 462 hồng, 66 vàng Nếu quần thể dạng cân bằng, tần số allele sao? Chứng mù màu allele lặn m liên kết X gây Cứ mười người có người nam mắc chứng mù màu Hỏi: (a) Tỷ lệ nữ giới bao nhiêu? (b) Nếu nửa số trẻ sinh giới tính bị mù màu, tỷ lệ hôn nhân gây hậu bao nhiêu? (c) Nếu tất trẻ sinh bình thường, tỷ lệ hôn nhân nào? Chứng minh quần thể tiến tới trạng thái cân gene liên kết giới tính, thì: (a) Sự dao động tần số allele hai giới thu hẹp dần sau hệ theo quy luật sau: (p’c − p’đ) = − ½ (pc − pđ) , pc pđ tần số gene tương ứng hai giới đực đời bố mẹ, p’c p’đ tần số tương ứng đời (b) Tần số gene quần thể ( p ) không đổi qua hệ ⅔pc + ⅓ pđ Tai lieu chia se tai: wWw.SinhHoc.edu.vn Tai lieu chia se tai: wWw.SinhHoc.edu.vn322 10 (a) Ở quần thể sinh vật, tần số thể đồng hợp trội, dị hợp đồng hợp lặn tương ứng 0,67; 0,06 0,27 Hệ số nội phối bao nhiêu? (b) Nếu quần thể với hai allele locus nhiễm sắc thể thường có p = 0,8, q = 0,2, tần số thể dị hợp 0,20, hệ số nội phối bao nhiêu? Tài liệu Tham khảo Tiếng Việt Trần Bá Hoành 1988 Học thuyết tiến hóa NXB Giáo Dục, Hà Nội Kimura M 1983 Thuyết tiến hóa phân tử trung tính (Bản dịch Hoàng Trọng Phán) NXB Thuận Hóa, Huế -1993 Mayer E 1974 Quần thể, loài tiến hóa (Bản dịch Lương Ngọc Toản, Hoàng Đức Nhuận, Nguyễn Đức Khảm Nhuyễn Văn Thảo) NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội, 1981 Hoàng Trọng Phán 2001 Hệ số định luật di truyền ứng dụng chúng giảng dạy di truyền học Trong: Kỷ yếu Hội nghị Khoa học Khoa Sinh-KTNN, Trường ĐHSP Hà Nội, tr.5-8 Hoàng Trọng Phán 2003 Di truyền học quần thể (Bài giảng lưu hành nội bộ) Trường ĐHSP Huế Tiếng Anh Ayala FJ, Kiger JA 1980 Modern Genetics Benjamin/Cummings Publishing Company, Inc, Menlo Park, CA Crow JF 1986 Basic Concepts in Population, Quantitative, and Evolutionary Genetics WH Freeman and Co., New York Crow JF 1993 Mutation, mean fitness, and genetic load In: Oxford in Evolutionary Biology, Volume (Futuyma D., Antonovics J eds), pp 3-42, Oxford University Press, Inc., Oxford -New York Falconer DS, Mackay TFC 1996 Introduction to Quantitative Genetics 4th ed., Longman Group, Harlow Hartl DL, Freifelder D, Snyder LA 1988 Basic Genetics Jones and Bartlett Publishers, Inc., Boston - Portola Valley Hartl DL, Clark AG 1997 Principles of Population Genetics 3rd ed., Sinauer Associates Inc., Sunderland, Massachusets ISBN: 0-87893-306-9 Holman DJ 2003 Human Population Genetics BIO A 482 Autumn 2003) Ridley M 1993 Evolution Blackwell Scientific Publishing, Boston Tai lieu chia se tai: wWw.SinhHoc.edu.vn Tai lieu chia se tai: wWw.SinhHoc.edu.vn323 Standfield WD 2002 Genetics, 4th ed Schaum's Outline Series McGraw-Hill Inc., Toronto Suzuki DT, Griffiths AJF, Miller JH, Lewontin RC 1989 An Introduction to Genetic Analysis 4th ed., W-H Freeman and Company, New York Yablokov V.A 1986 Population Biology: Progress and Problems on Natural Populations Mir Publishers, Moscow Weaver RF, Hedrick PW 1997 Genetics 3rd ed., McGraw-Hill Companies, Inc./ Wm.C.Browm Publishers, Dubuque, IA Wrights 1988 Surfaces of selective value revisited The American Naturalist 131: 115-123 Một số trang web http://wbar.uta.edu/jands/jands.htm http://science.kennesaw.edu/~rmatson/Biol%203380/3380species.html http://www.users.nac.net/jmele/ECO.HW.html http://nitro.biosci.arizona.edu/courses/EEB182/Lecture04/lect4.html Tai lieu chia se tai: wWw.SinhHoc.edu.vn [...]... tìm hiểu ý nghĩa tiến hóa của các biến đổi đó Và như thế di truyền học quần thể trở thành nền tảng cho các thuyết tiến hóa hiện đại Qua phân tích ở trên cho thấy ba nhánh chính của di truyền học, đó là: di truyền học Mendel, di truyền học phân tử và di truyền học quần thể IV Các phương pháp nghiên cứu của di truyền học Việc nghiên cứu di truyền học được tiến hành bởi nhiều phương pháp khác nhau Bên cạnh... như: di truyền học bệnh (genetics of disease), di truyền học ung thư (genetics of cancer), di truyền học phát triển (developmental genetics), công nghệ sinh học (biotechnology) Gần đây còn xuất hiện một số lĩnh vực nghiên cứu mới như genomics, DNA chip technology, DNA microarray technology Một hướng khác của di truyền học chuyên nghiên cứu cấu trúc di truyền của các quần thể và sự biến đổi di truyền. .. vấn đề về đạo lý sinh học (bioethics) và an toàn sinh học (biosafety) III Đối tượng và các lĩnh vực nghiên cứu của di truyền học Trong giai đoạn đầu, đối tượng của di truyền học là các thực vật, động vật, người và các vi sinh vật Từ đó dẫn tới sự hình thành các lĩnh vực nghiên cứu tương ứng là di truyền học thực vật, động vật, người và di truyền học vi sinh vật, trong đó di truyền học tế bào là cơ sở... pháp học tập di truyền học 1 Các nguyên tắc nghiên cứu của di truyền học Trong nghiên cứu di truyền học và sinh học nói chung có các nguyên tắc chung cần tuân thủ như là phương pháp luận, sau đây: (1) Lấy tế bào làm đơn vị nghiên cứu; (2) Thông tin di truyền chứa trong bộ gene tế bào chi phối mọi biểu hiện sống của nó mà các gene là đơn vị di truyền cơ sở; (3) Sự hoạt động của các gene trong qúa trình. .. và con cái cũng như giữa các con cái với nhau Cần lưu ý rằng, gene là khái niệm căn bản của di truyền học cho nên nội dung của khái niệm gene không ngừng được phát triển cùng với sự phát triển của di truyền học II Lược sử phát triển của di truyền học Sự ra đời và phát triển của di truyền học gắn liền với công trình nghiên cứu của Gregor Mendel năm 1865 Tuy nhiên, trước thời Mendel đặc biệt là từ thế... nay là Google VI Di truyền học với công nghệ sinh học, tin học và các vấn đề xã hội Như đã đề cập, sự phát triển hết sức nhanh chóng của di truyền học trong vài thập niên qua, đặc biệt là sự tiến bộ của công nghệ sinh học (biotechnology) nói chung đã có những tác động mạnh mẽ lên nhiều ngành khoa học và trên mọi mặt của đời sống, kinh tế, chính trị và xã hội ở phạm vi toàn cầu Di truyền học được hình... giao thoa với sinh học, hóa sinh học, kỹ nghệ, y-dược, nông nghiệp, sinh thái học, kinh tế học, luật, xã hội học và triết học Giáo sư danh dự môn hóa học ở Đại học Havard, F.H.Westheimer, bình luận về sinh học phân tử như sau:"Cuộc cách mạng trí tuệ vĩ đại nhất của 40 năm qua đã xảy ra trong sinh học Liệu có thể tìm ra một người nào đó có học ngày nay mà không hiểu biết chút gì về sinh học phân tử?" (dẫn... toán học Trong nghiên cứu khoa học nói chung và di truyền học nói riêng, việc áp dụng các công cụ toán thống kê và lý thuyết xác suất để phân tích định lượng và lý giải các kết quả nghiên cứu là rất thiết yếu Chính điều đó làm cho di truyền học trở thành một khoa học chính xác và mang tính dự báo Điều này thể hiện rõ trong các công trình nghiên cứu của Mendel, Morgan cũng như trong các nghiên cứu di truyền. ..Tai lieu chia se tai: wWw.SinhHoc.edu.vn 13 Mở đầu I Khái niệm di truyền học Theo quan niệm của Bateson (1906), di truyền học (genetics) là khoa học nghiên cứu các đặc tính di truyền và biến dị vốn có của mọi sinh vật cùng với các nguyên tắc và phương pháp điều khiển các đặc tính đó Ở đây, tính di truyền (heredity) được biểu hiện ở sự giống nhau giữa con cái với cha mẹ; và tính biến dị... số lượng và di truyền quần thể 3 Các phương pháp vật lý và hóa học Trong nghiên cứu di truyền, đặc biệt là di truyền phân tử và tế bào đòi hỏi phải sử dụng các kỹ thuật và phương pháp của vật lý và hóa học Chẳng hạn, trong nghiên cứu hình thái nhiễm sắc thể không thể thiếu các loại kính hiển vi quang học và điện tử, các kỹ thuật nhuộm băng (banding techniques); nghiên cứu thành phần hóa học và cấu trúc