Giao trinh di truyen hoc

B GIÁO D C VÀ ÀO T O I H C HU -Tr Hoàng Tr ng Phán (Ch biên) ng Th Bích Ph ng - Tr n Qu c Dung Giáo trình DI TRUY N H C Hu 2008 11 L i nói đ u n nay, di truy n h c đ i ch m i h n m t tr m n m song phát tri n v i m t t c đ h t s c nhanh chóng c bi t là, vòng 50 n m l i k t ngày James Watson Francis Crick khám phá c u trúc phân t DNA, 25/4/1953 S hoàn thành vi c gi i mã di truy n b i hai nhóm nghiên c u c a Marshall Nirenberg Har Gobind Khorana vào tháng n m 1966 s đ i c a K thu t Di truy n Công ngh DNA tái t h p vào gi a th p niên 1970 hai s ki n n i b t nh t k t sau sinh h c phân t đ i K đó, s hoàn t t c a D án B gene Ng i vào tháng n m 2003 đ c xem m t nh ng k công thám hi m v đ i nh t c a loài ng i L n đ u tiên ng i có th đ c đ c m t cách đ y đ toàn b trình t 3.164.700.000 c p base b gene c a T t c nh ng s ki n n i b t minh ch ng m t u r ng: S phát tri n v i nh ng thành t u đ t đ c c a di truy n h c th i gian qua qu vô to l n! góp ph n đ i m i n i dung giáo trình Di truy n h c theo h ng c p nh t ki n th c c ng nh ph ng pháp d y h c b môn b c i h c, tham c u nhi u tài li u khác n l c biên so n giáo trình tinh th n y Chúng hy v ng r ng giáo trình s đáp ng đ c ph n nhu c u gi ng d y h c t p c a gi ng viên sinh viên, c ng có th s d ng nh m t tài li u tham kh o b ích cho giáo viên Sinh h c tr ng THPT b i c nh đ i m i giáo d c hi n N i dung giáo trình g m ph n M đ u c ng v i 12 ch ng bao quát ki n th c đ i c ng c a m t giáo trình Di truy n h c Các ch ng 14 đ c p ch y u n i dung thu c Di truy n h c c n, ch ng 5-10 t p trung vào ph n Di truy n h c phân t ch ng 12 đ c xem ph n nh p môn c a Di truy n h c qu n th , ch ng 11 s k t h p gi a ki n th c di truy n c n hi n đ i đ i t ng ng i Cu i m i ch ng đ u có ph n Câu h i Bài t p Tài li u Tham kh o đ b n đ c ti n ôn t p tra c u Giáo trình Di truy n h c đ c đ i khuôn kh c a D án Giáo d c thu c i h c Hu , v y m t s ki n th c nâng cao s đ c đ c p m t giáo trình riêng, nh : Di truy n Vi sinh v t ng d ng,và Công ngh DNA Tái t h p Bên c nh đó, m t s thu t ng khoa h c đ c th ng nh t s d ng b ng ti ng Anh đ giúp ng i h c d dàng h n vi c ti p c n v i thông tin qua sách báo n c ho c internet 12 Giáo trình ThS Hoàng Tr ng Phán (ch biên), TS Tr ng Th Bích Ph ng TS Tr n Qu c Dung nh ng gi ng viên công tác t i Khoa Sinh h c tr ng i h c S ph m i h c Khoa h c thu c i h c Hu biên so n, v i s phân công nh sau: ThS Hoàng Tr ng Phán biên so n ph n M đ u ch ng 1, 2, 3, 4, 5, 6, 10 12; TS Tr ng Th Bích Ph ng biên so n ch ng 7, 9; TS Tr n Qu c Dung biên so n ch ng 11 giáo trình k p th i m t b n đ c, xin trân tr ng c m n D án Giáo d c i h c Hu tài tr cho vi c biên so n xu t b n giáo trình khuôn kh c a D án Giáo d c i h c m c B Chúng xin bày t lòng c m n đ c bi t đ n GS TS Phan C Nhân, Tr ng i h c S ph m Hà N i, dày công đ c b n th o cho nhi u ý ki n quý báu c ng nh khích l r t nhi u k t đ c ng giáo trình b t đ u đ c hình thành Do kh n ng h n ch , ch c ch n giáo trình nhi u thi u sót Chúng r t mong nh n đ c s phê bình ch b o c a đ ng nghi p b n đ c đ giáo trình đ c hoàn ch nh h n l n in sau Hu , ngày 25 tháng n m 2005 Các tác gi M cl c L i nói đ u 11 M đ u Hoàng Tr ng Phán I Khái ni m di truy n h c II L c s phát tri n c a di truy n h c III i t ng l nh v c nghiên c u c a di truy n h c IV Các ph ng pháp nghiên c u c a di truy n h c V.Các nguyên t c nghiên c u ph ng pháp h c t p di truy n h c VI Di truy n h c v i công ngh sinh h c, tin h c v n đ xã h i Ch 13 13 13 17 18 20 21 ng 1: C s c a Di truy n h c Mendel Hoàng Tr ng Phán I Ti u s Mendel - Cha đ c a di truy n h c II i t ng ph ng pháp thí nghi m c a Mendel i t ng Ph ng pháp III Lai m t tính nguyên lý phân ly K t qu thí nghi m lai m t tính Gi i thích ki m ch ng nguyên lý phân ly Nguyên lý phân ly tính ph bi n c a IV Lai hai tính nguyên lý phân ly đ c l p K t qu thí nghi m lai hai tính Gi i thích n i dung nguyên lý phân ly đ c l p V S di truy n Mendel ng i Các tính tr ng l n Các tính tr ng tr i VI Lý thuy t xác su t d đoán phân tích di truy n h c M t s khái ni m tính ch t c b n c a xác su t M t s nguyên lý xác su t c b n VII Ph ng pháp χ2 (Chi-square method) đánh giá đ phù h p gi a s li u quan sát k v ng 24 24 25 25 26 26 26 27 28 28 28 29 30 31 32 33 33 34 39 Ch ng 2: M r ng Áp d ng c a Di truy n h c Mendel Hoàng Tr ng Phán I Các ki u quan h gi a gene allele đ i v i m t tính tr ng Các ki u tr i hoàn toàn, không hoàn toàn đ ng tr i Tác đ ng c a gene gây ch t (lethals) Hi n t ng đa allele (multiple allelism) II Tính đa hi u c a gene (pleiotropy) III Các ki u t ng tác gi a gene không allele T ng tác b tr (complementary) T ng tác át ch (epistasis) T ng tác c ng g p- s di truy n đa gene tính tr ng s l ng IV Các m i quan h ki u gene - ki u hình Th ng bi n m c ph n ng thâm nh p (penetrance) đ bi u hi n (expressivity) Ch ng 3: C s T bào c a s Bi n d 43 43 43 45 46 47 48 49 52 54 59 59 60 Sinh s n, Di truy n Hoàng Tr ng Phán I Sinh s n h u tính tính n đ nh c a b nhi m s c th II Hình thái h c nhi m s c th eukaryote Kích th c nhi m s c th Tâm đ ng ki u nhi m s c th Các ki u b ng nhi m s c th (chromosomal bands) III Chu k t bào nguyên phân Chu k t bào (cell cycle) Nguyên phân (mitosis) IV Gi m phân, s phát sinh giao t th tinh Gi m phân (meiosis) S phát sinh giao t (gametogenesis) S th tinh (fertilization) V Các bi n đ i c a nhi m s c th Các bi n đ i v c u trúc nhi m s c th Các bi n đ i v s l ng nhi m s c th 67 67 70 70 71 72 74 75 76 78 78 81 83 84 84 91 Ch ng 4: Di truy n h c Nhi m s c th Hoàng Tr ng Phán 103 I Tr ng phái Morgan v i thuy t di truy n nhi m s c th T m quan tr ng c a ru i gi m Drosophila Thuy t di truy n nhi m s c th II S xác đ nh gi i tính (sex determination) S xác đ nh gi i tính ki u gene (GSD) S xác đ nh gi i tính môi tr ng (ESD) III S di truy n liên k t v i gi i tính (sex-linked inheritance) c m di truy n c a gene nhi m s c th X Y S b t ho t c a nhi m s c th X m t s v n đ liên quan Các tính tr ng gi i h n b i gi i tính ch u nh h ng c a gi i tính IV Liên k t tái t h p c a gene m t nhi m s c th Khám phá v s trao đ i chéo ru i gi m Liên k t gene hoàn toàn (gi m phân trao đ i chéo) V Trao đ i chéo l p b n đ di truy n T n s tái t h p B n đ di truy n Trao đ i chéo b n s i VI L p b n đ gene t phép lai phân tích ba m Trao đ i chéo kép v i vi c xác đ nh tr t t kho ng cách gene nhi u h s trùng h p (coefficient of coincidence) VII L p b n đ b ng phân tích b b n (tetrad analysis) Ch 103 103 107 108 108 112 113 113 117 120 121 122 124 125 125 127 131 134 134 137 139 ng 5: B n ch t Hoá h c Tái b n c a V t ch t Di truy n Hoàng Tr ng Phán 147 I B ng ch ng v t ch t di truy n nucleic acid Các thí nghi m bi n n p vi khu n Tính n đ nh c a hàm l ng DNA sinh v t b c cao Các thí nghi m virus II Thành ph n hoá h c c u trúc c a DNA C u trúc c a m t nucleotide 147 147 148 149 150 150 C u trúc chu i polynucleotide Thành ph n hoá h c c u trúc c a chu i xo n kép DNA S l c v đ c tính hoá lý c a nucleic acid III Kích th c b gene tính ph c t p v m t ti n hoá S l c v b gene c a virus, prokaryote eukaryote M i quan h gi a kích th c b gene tính ph c t p v ti n hoá Hàm l ng DNA ngh ch lý giá tr C V kích th c DNA bào quan IV T ch c phân t c a nhi m s c th C u trúc ch t nhi m s c S l c thành ph n DNA b gene eukaryote V Tái b n DNA (DNA replication) Các nguyên t c đ c m chung c a tái b n DNA Các enzyme tham gia tái b n DNA C ch tái b n DNA VI Tái b n c a b gene RNA (RNA genomes) c m tái b n c a b gene RNA virus Tái b n c a b gene RNA Phiên mã ng c Ch 151 152 155 157 157 159 159 161 161 161 163 164 164 167 168 174 174 174 175 ng 6: Gene Quá trình Sinh t ng h p Protein Hoàng Tr ng Phán 179 I S phát tri n c a khái ni m gene Các quan ni m c a Mendel Morgan v gene Gi thuy t m t gene - m t enzyme c a Beadle Tatum Quan ni m c a Benzer v đ n v c u trúc ch c n ng di truy n M i quan h gene - cistron prokaryote eukaryote II C u trúc ch c n ng c a protein C u trúc protein Ch c n ng protein III Mã di truy n B ng ch ng di truy n h c v mã b ba Gi i mã di truy n 179 179 180 180 182 186 186 187 189 190 190 Các đ c tính c a mã di truy n Nh ng ngo i l so v i mã di truy n "ph bi n" S linh ho t vi c k t c p anticodon-codon IV C ch phiên mã (transcription) s a đ i sau phiên mã Các RNA đ c m chung c a phiên mã Các RNA polymerase c a prokaryote eukaryote Các promoter prokaryote eukaryote Các giai đo n c a trình phiên mã S s a đ i sau phiên mã đ i v i mRNA eukaryote V C u trúc ch c n ng c a lo i RNA ribosome RNA thông tin (messenger RNA = mRNA) RNA v n chuy n (transfer RNA = tRNA) RNA ribosome (ribosomal RNA = rRNA) Ribosome VI C ch d ch mã (translation) Ho t hoá amino acid C ch c a trình d ch mã (t ng h p polypeptide) Ch ng 7: S 191 192 193 194 194 196 196 197 198 200 200 200 201 201 202 202 202 i u hoà Bi u hi n c a Gene Tr ng Th Bích Ph I Các nguyên lý u hoà m c đ ki m soát phiên mã II i u hoà bi u hi n gene prokaryote C u trúc c a operon i u hoà d ng tính operon lactose i u hoà âm tính operon tryptophan Phiên mã d (attenuation) III i u hoà bi u hi n gene eukaryote S bi n đ i DNA Các promoter Nh ng trình t t ng c ng phiên mã (enhancer) Trình t b t ho t gene (gene silencing) Promoter ch n l c (alternative promoter) Splicing ch n l c ng 208 202 209 210 212 213 215 217 218 218 219 220 220 220 Ch ng 8: t bi n Gene, Tái t h p Y u t Di truy n V n đ ng Tr ng Th Bích Ph ng 223 I t bi n gene Các ki u đ t bi n gene Các tác nhân gây đ t bi n gene C ch phân t c a đ t bi n gene II S a ch a b o v DNA III Các y u t di truy n v n đ ng (transposable genetic elements) Các y u t di truy n v n đ ng prokaryote Các y u t di truy n v n đ ng eukaryote Ch ng 9: S Di truy n T bào ch t Tr I S di truy n t bào ch t S di truy n c a gene l p th S di truy n c a gene ty th Hi u qu dòng m lên chi u xo n v II L p b n đ ty th l p th L p b n đ gene c a DNA l p th L p b n đ gene c a DNA ty th III Di truy n h c phân t bào quan Các b gene l p th (cpDNA) Các b gene ty th (mtDNA) Ch ng 10: 223 223 228 228 232 237 237 239 ic ng Th Bích Ph ng 245 245 245 246 249 251 251 253 254 254 255 c ng v Công ngh DNA Tái t h p Hoàng Tr ng Phán 258 I Các công c c a k thu t t o dòng DNA tái t h p Các enzyme gi i h n Các vector thông d ng k thu t di truy n Thi t l p phân t DNA tái t h p in vitro II T o dòng gene hay DNA tái t h p Nguyên t c chung Quy trình t o dòng gene tái t h p T ng h p t o dòng cDNA 258 258 260 261 263 263 264 267 ... elements) Các y u t di truy n v n đ ng prokaryote Các y u t di truy n v n đ ng eukaryote Ch ng 9: S Di truy n T bào ch t Tr I S di truy n t bào ch t S di truy n c a gene l p th S di truy n c a gene... S di truy n gene tr i-l n nhi m s c th th ng nhi m s c th gi i tính S di truy n gene tr i-l n nhi m s c th th ng S di truy n gene tr i-l n nhi m s c th gi i tính V Di truy n y h c Các b nh di. .. c t p di truy n h c VI Di truy n h c v i công ngh sinh h c, tin h c v n đ xã h i Ch 13 13 13 17 18 20 21 ng 1: C s c a Di truy n h c Mendel Hoàng Tr ng Phán I Ti u s Mendel - Cha đ c a di truy