DI TRUYỀN HỌC QUẦN THỂ

PHẦN III DI TRUYỀN HỌC QUẦN THỂ A Lý thuyết Khái niệm quần thể - Quần thể tập hợp cá thể loài, sống khoảng không gian xác định, vào thời điểm xác định có khả giao phối với sinh để trì nịi giống - Dựa vào mặt di truyền học, phân biệt quần thể giao phối quần thể tự phối Các đặc trưng di truyền quần thể: - Mỗi quần thể có vốn gen đặc trưng, thể tần số alen tần số kiểu gen quần thể - Một số khái niệm: + Vốn gen: Là toàn alen tất gen quần thể + Tần số alen = ổ ố + Tần số loại kiểu gen = ố ượ ủ ổ đó ố ể ó ố ể ầ ể ể ầ ể Cấu trúc di truyền quần thể Khái niệm Đặc điểm di truyền Quần thể tự phối - Quần thể tự phối quần thể thực vật tự thụ phấn, động vật lưỡng tính tự thụ tinh - Ở động vật, giao phối cận huyết xem quần thể tự phối - Gồm dòng với kiểu gen khác - Ở thể đồng hợp, cấu trúc di truyền quần thể không đổi qua hệ Ví dụ: Quần thể ngẫu phối Quần thể giao phối ngẫu nhiên quần thể mà diễn bắt cặp giao phối ngẫu nhiên cá thể đực quần thể - Có giao phối ngẫu nhiên cá thể quần thể  Quần thể giao phối xem đơn vị sinh sản, đơn vị tồn loài tự nhiên - Đa dạng kiểu gen kiểu n TF hình AA x AA   AA n TF - Mỗi quần thể giao phối ngẫu aa x aa   aa nhiên trì tần số - Ở thể dị hợp tiến hành tự phối kiểu gen khác quần thể qua nhiều hệ cấu trúc di truyền khơng đổi qua hệ quần thể thay đổi theo hướng: điều kiện định + Tỉ lệ thể đồng hợp tăng dần + Tỉ lệ thể dị hợp giảm dần + Tần số tương đối alen không thay đổi 64 Trạng thái cân quần thể định luật Hardy-Weinberg * Định luật Hardy-Weinberg Trong điều kiện định, tần số tương đối alen thành phần kiểu gen quần thể ngẫu phối trì ổn định từ hệ sang hệ khác theo đẳng thức: p 2AA + 2pqAa + q2aa = - Điều kiện nghiệm định luật Hardy-Weinberg + Kích thước quần thể thể lớn + Các cá thể quần thể phải giao phối với cách ngẫu nhiên + Các cá thể có kiểu gen khác phải có sức sống khả sinh sản (không có tác động CLTN) + Khơng có yếu tố làm thay đổi tần số tương đối alen (đột biến, di nhập gen, ) + Quần thể phải cách li với quần thể khác(khơng có di nhập gen quần thể - Ý nghĩa định luật Hardy-Weinberg + Phản ánh trạng thái cân di truyền quần thể + Giải thích trì ổn định quần thể tự nhiên qua thời gian dài + Là sở để nghiên cứu di truyền học quần thể - Ý nghĩa thực tiễn: + Có thể xác định tần số tương đối alen, kiểu gen từ tỉ lệ kiểu hình B Phương pháp giải tập I Quần thể nội phối (tự thụ phấn, giao phối gần) Xét gen gồm alen A a Giả sử quần thể ban đầu có 100% Aa với n: số hệ tự phối Tỉ lệ kiểu gen dị hợp Aa tử qua n lần tự phối Tỉ lệ kiểu gen đồng tử loại (AA aa) qua n lần tự phối 1− Nếu quần thể ban đầu 100% Aa mà có dạng: xAA + yAa + zaa = qua n hệ tự phối ta phải tính phức tạp Lúc này, tỉ lệ kiểu gen AA, Aa, aa AA Aa aa x + y y z + y 1− 2 1− 65 II Quần thể ngẫu phối Ta có: xAA + yAa + zaa = ; gọi p tần số alen A, q tần số alen a y x+ pA y z+ qa Khi xảy ngẫu phối, quần thể đạt trạng thái cân theo định luật Hacđi-Vanbec Khi thoả mãn đẳng thức p2AA + 2pqAa + q2aa = Quần thểcân  p + q = Kiểm tra cân quần thể Quần thể cân Quần thể không cân 2pq 2pq p q ≠ p q = III Xác định số loại kiểu gen quần thể Tổng số kiểu gen Một gen nằm NST thường có n alen Hai gen nằm NST thường (Gen I có n alen; Gen II có m alen) Số kiểu gen đồng hợp Hai gen nằm NST giới tính X khơng có alen tương ứng Y(Gen I có n alen; Gen II có m alen) n (n − 1) Số kiểu gen tối đa n (n + 1) m (m + 1) 2 Số kiểu gen giới dị giao Số kiểu gen tối đa quần thể Số kiểu gen giới đồng giao Số kiểu gen giới dị giao Số kiểu gen tối đa quần thể Số kiểu gen giới đồng giao Một gen nằm NST giới tính X có alen tương ứng Y n Số kiểu gen dị hợp Số kiểu gen giới đồng giao Một gen nằm NST giới tính X khơng có alen tương ứng Y n (n + 1) Số kiểu gen giới dị giao Số kiểu gen tối đa quần thể n (n + 1) n n (n + 1) +n nm (nm + 1) nm nm (nm + 1) + nm n (n + 1) n2 n (n + 1) +n 66 nm (nm + 1) Số kiểu gen giới đồng giao Hai gen nằm NST giới tính X có alen tương ứng Số kiểu gen giới dị giao nm2 Y (Gen I có n alen; Gen II có m alen) Số kiểu gen tối đa quần nm (nm + 1) + nm thể IV Mở rộng phân dạng tập Gen đa alen Ví dụ Nhóm máu Tần số kiểu gen Nhóm máu A p2 + pr Kiểu gen: IA IA + IA IO - Quần thể người: ( gen có alen – Người Nhóm máu B q2 + pr có nhóm máu: A, B, Kiểu gen: IB IB + IB IO AB, O ) Nhóm máu AB 2pq - Ta có : p + q + r = Kiểu gen: IA IB (với p= IA; q= IB; r= IO) Nhóm máu O r2 Kiểu gen: IO IO Gen nằm vùng tương đồng NST giới tính X, khơng có alen tương ứng Y Giới Quy ước Tần số kiểu gen Đồng giao XA = p; Xa = q p2 X A X A + 2pq X A X a + q2 X a X a = (XX: giới cái) XA = p; Xa = q p X AY + q X aY =1 Xét chung: 0,5p2 XAXA + pq XAXa + 0,5 q2 XaXa + 0,5p XAY + 0,5q XaY = Quần thể giao phối ngẫu nhiên có tỉ lệ đực Công thức Ghi Giới đực Cấu trúc phía đực x AA + y Aa + z aa = Giới Cấu trúc phía m AA + n Aa + o aa = (xAA + yAa + zaa) (mAA + nAa + oaa) = Tính chung pđự p AA Dị giao (XY: giới đực) Aa pđự q +p q đự q đự q Aa Ngẫu phối gây chết - Nếu hệ xuất phát (P) có thành phần kiểu gen là: x AA + y Aa + z aa = Qua trình ngẫu phối xảy chọn lọc, đào thải tất cá thể đồng hợp lặn (aa), qua n hệ ngẫu phối, tần số alen tính theo cơng thức tổng quát sau: + Tần số alen A Fn = − + Tần số alen a Fn = ( ) ( ) ( ) ( ) Số kiểu gen loại quần thể gen có r alen Loại quần thể Số loại kiểu gen 67 Quần thể loài đơn bội (n) Quần thể loài lưỡng bội (2n) Quần thể loài tam bội (3n) Quần thể loài tứ bội (4n) Quần thể loài ngũ bội (5n) r r(r + 1) 1.2 r(r + 1)(r + 2) 1.2.3 r(r + 1)(r + 2)(r + 3) 1.2.3.4 r(r + 1)(r + 2)(r + 3)(r + 4) 1.2.3.4.5 C Ví dụ minh họa Dạng Xác định số loại kiểu gen quần thể Bài 1: Ở quần thể thực vật lưỡng bội, gen A nằm nhiễm sắc thể số có alen, gen B nằm nhiễm sắc thể số có alen Hãy xác định: a Quần thể có tối đa kiểu gen đồng hợp hai gen? b Quần thể có tối đa kiểu gen dị hợp hai gen? c Quần thể có tối đa kiểu gen đồng hợp gen A dị hợp gen B? d Quần thể có tối đa kiểu gen hai gen? Dạng Xác định tần số alen thành phần kiểu gen quần thể Bài 2: Ở hệ xuất phát quần thể ngẫu phối có 0,4AA : 0,4Aa : 0,2aa a Xác định tần số A a b Xác định thành phần kiểu gen hệ F1, F2 Bài 3: Một quần thể tự phối hệ xuất phát có 0,1AA : 0,4AA : 0,5aa a Tính tần số A, a Quần thể có cân di truyền hay khơng? b Xác định thành phần kiểu gen hệ F1, F2 Dạng Tìm xác suất quần thể đạt trạng thái cân di truyền Bài 4: Xét quần thể lồi có thành phần kiểu gen tương ứng sau: Quần thể Thành phần kiểu gen 100% Aa 25% Aa, 50% AA, 25% aa 100% aa 36% AA, 48% Aa, 16% aa a Tính tần số alen a quần thể b Quần thể cân di truyền? Bài 5: Ở người, A nằm NST thường quy định da đen trội hoàn toàn so với a quy định da trắng Một quần thể người cân di truyền có tỉ lệ người da đen chiếm 64% a Tính tần số A, a b Một cặp vợ chồng có da đen sinh đứa đầu lịng có da trắng Nếu họ sinh đứa thứ xác suất để đứa thứ có da trắng %? c Một cặp vợ chồng khác quần thể có da đen, xác suất để đầu | lòng họ có da đen bao nhiêu? Dạng Xác suất 68 Bài 6: Ở loài thực vật sinh sản tự phối, gen A quy định khả mầm đất có kim loại nặng, alen a khơng có khả nên hạt có kiểu gen aa bị chết đất có kim loại nặng Tiến hành gieo 1000 hạt (gồm 100 hạt AA, 400 hạt Aa, 500 hạt aa) đất có kim loại nặng, hạt sau nảy mầm sinh trưởng bình thường hoa, kết hạt tạo nên hệ F1, F1 nảy mầm sinh trưởng, sau hoa kết hạt tạo hệ F2 Lấy hạt đời F2, tính xác suất để hạt nảy mầm đất có kim loại nặng Bài 7: Ở người, gen A nằm NST thường quy định da đen trội hoàn toàn so với a quy định da trắng Một quần thể người cân di truyền có người da đen chiếm tỉ lệ 64% a Tính tần số A, a b Một cặp vợ chồng có da đen sinh đứa đầu lịng có da trắng Nếu họ sinh đứa thứ xác suất để đứa thứ có da trắng %? c Một cặp vợ chồng khác quần thể có da đen, xác suất để đầu lịng họ có da đen bao nhiêu? Dạng Tìm số loại kiểu gen Bài 8: Gen A B nằm cặp NST thứ nhất, gen A có alen (A a), gen B có alen (B b) Gen D nằm cặp NST số có alen Hãy cho biết: a Trong quần thể có tối đa loại kiểu gen? b Trong quần thể có tối đa loại kiểu hình? Biết tính trạng gen quy định alen trội hoàn toàn so với Bài 9: Gen A có alen Trong quần thể có tối đa loại kiểu gen trường hợp: a Gen A nằm NST X mà khơng có alen Y b Gen A nằm NST Y mà khơng có alen X a Gen A nằm NST X Y đoạn tương đồng Bài 10: Gen A có alen, gen D có alen, gen nằm NST X (không nằm Y); Gen B nằm NST Y (khơng có X) có alen Số loại kiểu gen tối đa tạo quần thể bao nhiêu? Bài 11: Gen A có alen, gen D có alen, gen nằm NST X (không nằm Y) Gen B nằm NST thường có alen Số loại kiểu gen tối đa tạo quần thể bao nhiêu? Dạng Tìm tỉ lệ kiểu gen có nhiều cặp gen Bài 12: Ở loài giao phối, A quy định thân cao trội hoàn toàn so với a quy định thân thấp; B quy định hoa đỏ trội hoàn toàn so với b quy định hoa trắng; hai cặp gen nằm cặp NST khác Ở quần thể cân di truyền có tần số A 0,6; a 0,4 tần số B 0,7; b 0,3 a Theo lí thuyết, tỉ lệ kiểu gen aaBb đời có tỉ lệ %? b Trong quần thể này, có kiểu hình thân cao hoa trắng có tỉ lệ %? Dạng Tìm tần số alen tỉ lệ kiểu gen có gen gây chết Bài 13: Ở hệ xuất phát quần thể giao phối ngẫu nhiên có 60% AA,40% Aa Nếu tất hợp tử aa bị chết giai đoạn phơi tần số alen A a hệ FB bao nhiêu? Dạng Tìm tỉ lệ kiểu gen hệ xuất phát, tần số alen giới đực khác giới Bài 14: Thế hệ xuất phát quần thể ngẫu phối có 200 cá thể đực mang kiểu gen AA, 400 cá thể mang kiểu gen Aa, 600 cá thể mang kiểu gen aa a Hãy xác định tần số alen quần thể b Hãy xác định tỉ lệ kiểu gen quần thể hệ F1 c Hãy xác định tỉ lệ kiểu gen quần thể đạt trạng thái cân di truyền 69 Dạng Tìm số loại kiểu gen cho lồi sinh vật có NST đa bội Bài 15: Một gen có n alen, xác định số loại kiểu gen gen A trường hợp: a Đối với quần thể loài đơn bội b Đối với quần thể loài lưỡng bội c Đối với quần thể loài tam bội d Đối với quần thể loài tứ bội D Bài tập tự luận Bài 1: Một quần thể tự phối có 100 cá thể AA, 200 cá thể Aa, 200 cá thể aa Hãy xác định: a Thành phần kiểu gen quần thể thời điểm nghiên cứu b Tần số tương đối alen A, alen a c Thành phần kiểu gen quần thể hệ F3 Bài 2: Ở người, bệnh bạch tạng gen lặn a nằm NST thường quy định Tại huyện miền núi, tỉ lệ người bị bệnh bạch tạng là: 1/100 Cho quần thể cân mặt di truyền Hãy xác định: a Tần số alen A, a b Tỉ lệ người mang kiểu gen Aa c Một cặp vợ chồng huyện không bị bệnh bạch tạng Xác suất để họ sinh đầu lịng khơng bị bệnh bạch tạng? Bài 3: Một quần thể có 0,4AA : 0,6Aa a Quần thể cân di truyền hay chưa? Giải thích? b Xác định thành phần kiểu gen quần thể hệ Fa trường hợp: + Quần thể tự phối + Quần thể giao phối ngẫu nhiên Bài 4: Ở loài thực vật, A quy định hoa đỏ trội hoàn toàn so với a quy định hoa trắng Có quần thể cân mặt di truyền, có 64% số cho hoa màu đỏ a Tính tần số tương đối alen A, a b Xác định tỉ lệ cá thể có kiểu gen dị hợp c Chọn 10 hoa đỏ, xác suất để 10 chủng? Bài 5: Ở quần thể sinh vật ngẫu phối, xét locus NST thường, locus có alen khác Hãy xác định số kiểu gen khác có quần thể trường hợp: a Tất locus phân li độc lập b Tất locus liên kết với (Không quan tâm đến thứ tự gen) Mỗi locut gen Bài 6: Một quần thể giao phối ngẫu nhiên có thành phần kiểu gen hệ xuất phát là: 30% AA: 20% Aa: 50% aa a Tiến hành loại bỏ tất cá thể có kiểu gen aa hệ xuất phát Hãy xác định thành phần kiểu gen hệ F1 b Nếu đa khơng có khả sinh sản đến hệ F4, quần thể có thành phần kiểu gen nào? Bài 7: Ở huyện có 84000 người, qua thống kê ta gặp 210 người mắc bệnh bạch tạng Gọi gen b quy định bệnh bạch tạng, B bình thường Tính số lượng loại gen b B số dân huyện trên? Cho quần thể cân di truyền Bài 8: Trong quần thể người cân di truyền có 21% số người mang nhóm máu B; 30% số người có nhóm máu AB; 4% số người có nhóm máu O 70 a Hãy xác định tần số tương đối alen quy định nhóm máu cấu trúc di truyền quần thể? b Một cặp vợ chồng thuộc quần thể có nhóm máu B sinh người Xác suất để có đứa có nhóm máu giống bố mẹ Bài 9: Ở lồi có tỉ lệ đực 1:1 Tần số tương đối alen a giới đực quần thể ban đầu (lúc chưa cân bằng) 0,4 Sau nhiều hệ ngẫu phối, trạng thái cân di truyền quân thê là: 0,49AA : 0,42Aa : 0,09aa Biết gen nằm NST thường a Tính tần số tương đối alen A giới quần thể ban đầu? b Nếu A quy định hoa đỏ trội hoàn toàn so với a quy định hoa trắng Lấy hoa đỏ quần thể cho tự thụ phấn Xác suất để tất có hoa đỏ Bài 10: Tình trạng nhóm máu người alen quy định Ở quần thể cân mặt di truyền, IA chiếm 0,4; IB chiếm 0,3; IO chiếm 0,3 a Xác định thành phần kiểu gen quần thể nói b Một cặp vợ chồng thuộc quần thể nói có nhóm máu A Xác suất để đứa đầu lịng họ có nhóm máu O bao nhiêu? Nếu đứa đầu lịng có nhóm máu O xác suất để đứa thứ có nhóm máu A bao nhiêu? Bài 11: Ở loài thực vật, A quy định hoa đỏ trội hoàn toàn so với a quy định | hoa trắng; B quy định thân cao trội hoàn toàn so với b quy định thân thấp Hai gen nằm hai cặp NST tương đồng khác Trong quần thể ngẫu phối cân di truyền, A có tần số 0,5 cịn B có tần số 0,7 a Kiểu hình hoa đỏ thân cao chiếm tỉ lệ %? b Chọn 10 thân thấp hoa đỏ cho tự thụ phấn Xác suất để số 10 có dị hợp? Bài 12: Một quần thể hệ xuất phát có 100 cá thể AABb, 150 cá thể AaBb, 150 cá thể aaBb, 100 cá thể aabb Hãy xác định tỉ lệ kiểu gen Aabb quần thể đời Fa trường hợp: a Các cá thể giao phối ngẫu nhiên b Các cá thể sinh sản tự phối Bài 13: Gen A, B D nằm NST giới tính X (khơng có alen tương ứng Y), gen A có alen, gen B có alen, gen D có alen Gen M nằm NST Y (khơng có alen X) có alen a Trong quần thể có tối đa loại kiểu gen gen nói trên? b Ở giới XX, có kiểu gen chủng gen A gen B? Bài 14: Một quần thể có thành phần kiểu gen 0,36AABb : 0,48aabb: 0,16Aabb a Quần thể cân di truyền hay chưa? b Nếu cá thể giao phối ngẫu nhiên F3, kiểu gen Aabb có tỉ lệ bao nhiêu? c Nếu cá thể tự phối F2, kiểu gen Aabb có tỉ lệ bao nhiêu? Bài 15: Tình trạng nhóm máu ABO người gen có alen (IA, IB, IO) quy định Một quần thể cân di truyền có 36% số người mang nhóm máu O; 13% số người mang nhóm máu B a Xác định tần số alen IA, IB, IO có quần thể b Một cặp vợ chồng thuộc quần thể nói có nhóm máu A, họ dự định sinh đứa Xác suất để đứa có đứa máu A đứa máu O? c Một người có nhóm máu B truyền máu cho người quần thể Xác suất để người truyền máu không bị tử vong ngưng kết hồng cầu bao nhiêu? Bài 16: Thế hệ xuất phát quần thể có: Ở giới đực có 0,6AA: 0,4Aa Ở giới có 0,2AA: 0,4Aa : 0,4aa a Hãy xác định tần số alen A a quần thể 71 b Hãy xác định tỉ lệ kiểu gen quần thể cân di truyền 72 ... alen (đột biến, di nhập gen, ) + Quần thể phải cách li với quần thể khác(khơng có di nhập gen quần thể - Ý nghĩa định luật Hardy-Weinberg + Phản ánh trạng thái cân di truyền quần thể + Giải thích... quần thể gen có r alen Loại quần thể Số loại kiểu gen 67 Quần thể loài đơn bội (n) Quần thể loài lưỡng bội (2n) Quần thể loài tam bội (3n) Quần thể loài tứ bội (4n) Quần thể loài ngũ bội (5n) r r(r... tạng? Bài 3: Một quần thể có 0,4AA : 0,6Aa a Quần thể cân di truyền hay chưa? Giải thích? b Xác định thành phần kiểu gen quần thể hệ Fa trường hợp: + Quần thể tự phối + Quần thể giao phối ngẫu