Sinh học di truyền chương 04 di truyền học người

Do hoạt động của gen và mơi trường.• Kiểu hình phenotype: tập hợp các tính trạng, tính chất của cá thể.• Kiểu gen Genotype: tồn bộ thơng tin di truyền gen trên NST• Alen: một hoặc nhiều

TS Nguyễn Thị Trung Thu

NỘI DUNG

1 Một số phương pháp nghiên cứu di truyền

ở người

2 Di truyền gen trên NST

3 Di truyền gen ngoài NST

Một số thuật ngữ và kí hiệu

• Tính trạng: đặc điểm, đặc trưng có thể quan sát được trong quá

trình phát triển cá thể Do hoạt động của gen và môi trường

• Kiểu hình (phenotype): tập hợp các tính trạng, tính chất của cá thể.

• Kiểu gen (Genotype): toàn bộ thông tin di truyền (gen) trên NST

• Alen: một hoặc nhiều dạng cấu trúc khác nhau của một gen xác định

1 tính trạng

• Gen không alen: trạng thái khác nhau của các cặp gen

• Gen thuần chủng: đặc tính đồng nhất, ổn định, thế hệ con không

Một số thuật ngữ và kí hiệu

Một số thuật ngữ và kí hiệu

5

TS Nguyễn Thị Trung Thu

1 Một số phương pháp nghiên cứu

di truyền ở người

1.1 Nghiên cứu phả hệ

1.2 Nghiên cứu trẻ đồng sinh

1.3 Nghiên cứu tế bào học

1.4 Nghiên cứu di truyền quần thể

1.5 Nghiên cứu di truyền phân tử

Xác định tính trạng trội hay lặn, do một hay nhiều gen quy định, nằm trên NST thường hay giới tính

1.1 Nghiên cứu phả hệ

TS Nguyễn Thị Trung Thu 7

1.1 Nghiên cứu phả hệ

• Mục đích:

- Xác định gen quy định các tính trạng (trội, lặn)

- Xác định gen nằm trên NST (thường, giới tính)

- Xác định gen tuân theo quy luật di truyền nào.

• Nội dung:

- Nghiên cứu sự di truyền của một số tính trạng nhất định

(một đặc điểm, dị tật hoặc bệnh di truyền, ) trên những người có quan hệ họ hàng qua nhiều thế hệ.

- Xây dựng nên sơ đồ phả hệ mô tả sự di truyền các tính trạng đó.

1.1 Nghiên cứu phả hệ

TS Nguyễn Thị Trung Thu 9

• Kết quả:

- các gen quy định tính trạng trội lặn hoàn toàn như: mắt đen trội

so với mắt nâu, tóc quăn trội so với tóc thẳng, da đên trội so với

da trắng;

- Bệnh mù màu và bệnh máu khó đông là do gen lặn trên NST X,

- Tật dính ngón tay là do gen trên NST Y quy định

• Hạn chế:

- Tốn nhiều thời gian

- Cần phải có sự ghi chép đầy đủ và chi tiết

- Không có hiệu quả đối với những bệnh phát sinh do rối loạnphiên mã và dịch mã vì những bệnh này không liên quan đếnkiểu gen nên không di truyền qua đời sau (không xuất hiện trong

sơ đồ phả hệ)

1.2 Nghiên cứu trẻ đồng sinh

• Trẻ sinh đôi cùng trứng phát triển từ một trứng đã thụ tinh

nên có cùng kiểu gen (trong nhân) bắt buộc cùng giới tính

• Trẻ sinh đôi khác trứng phát triển từ hai trứng thụ tinh

khác nhau trẻ sinh đôi khác trứng có kiểu gen khác nhau và

có thể cùng giới tính hoặc khác giới tính

1.2 Nghiên cứu trẻ đồng sinh

TS Nguyễn Thị Trung Thu 11

• Mục đích: xác định các tính trạng phụ thuộc nhiều vào kiểu gen

hay điều kiện môi trường

• Nội dung: so sánh những điểm giống nhau và khác nhau của cùng

một tính trạng ở các trường hợp đồng sinh, sống trong cùng mộtmôi trường hoặc khác môi trường

1.3 Phương pháp nghiên cứu tế bào học

• Mục đích: tìm ra những khuyết tật về kiểu gen của các bệnh di

truyền để chẩn đoán và điều trị kịp thời.

- Xác định được nguyên nhân của một số bệnh di truyền như: Người có

3 NST số 21 (Hội chứng Đao), 3 NST X (Hội chứng 3X), 3 NST XXY (Hội chứng Claiphentơ), 1 NST X (Hội chứng Tơcnơ).

• Hạn chế:

- Phương pháp này tốn kém hóa chất và phương tiện khác nhưng không xác định được nguồn gốc phát sinh các bệnh di truyền phân tử (chiếm chủ yếu).

- Chỉ đề cập đến những cá thể cụ thể chứ không thấy được toàn cảnh

1.4 Nghiên cứu di truyền quần thể

TS Nguyễn Thị Trung Thu 13

• Mục đích:

- Xác định hậu quả của việc kết hôn gần

- Dự đoán tần số của alen gây bệnh

- Tỉ lệ người mang alen bệnh trong quần thể

- Nghiên cứu nguồn gốc của các nhóm tộc người

• Nội dung: dựa vào công thức Hardy-Weiberg để xác định tần số

các kiểu hình để tính tần số các alen và kiểu gen trong quần thểliên quan đến các bệnh di truyền

• Kết quả: Tính được tần số những người mang gen gây bệnh của

một số bệnh di truyền như bạch tạng, bệnh mù màu, bệnh máukhó đông,

• Hạn chế:

- Chỉ là dự đoán khái quát

- Không có hiệu quả với cá thể cụ thể

1.5 Nghiên cứu di truyền phân tử

• Mục đích: xác định nguyên nhân gây ra các bệnh di truyền ở

người ở mức độ phân tử

• Nội dung: bằng các phương pháp nghiên cứu khác nhau ở mức

độ phân tử, đã xác định được vị trí của từng nucleotite trên phân

tử ADN, xác định cấu trúc của các gen tương ứng với từng tínhtrạng

• Kết quả: xác định được nguyên nhân của các bệnh di truyền

phân tử như bệnh hồng cầu hình liềm do sự thay thế cặp T-A bằngA-T, hoàn thành dự án giải mã bộ gen người

• Hạn chế:

- Đòi hỏi trình độ kỹ thuật cao

- Phương tiện nghiên cứu hiện đại, đắt tiền

Quy luật di truyền

15

TS Nguyễn Thị Trung Thu

2 Di truyền gen trên NST

2.1 Các nguyên lí di truyền của Medel

2.2 Di truyền đơn gen

2.3 Sự tương tác gen

2.4 Tính đa hiệu gen

2.5 Di truyền đa gen

2.6 Liên kết gen và hoán vị gen

2.7 Sự di truyền giới tính

2.8 Di truyền liên kết giới tính

2.9 Những tính trạng bị hạn chế bởi giới tính

2.1 Các nguyên lí di truyền của Medel

• Định luật Mendel I (đồng tính, tính trội)

• Định luật Mendel II (phân tính)

• Định luật Mendel III (lai 2 tính trạng)

17

TS Nguyễn Thị Trung Thu

Định luật

Mendel I và II

Định luật Mendel I (định luật đồng tính, tính trội)

• Định luật: khi lai hai cơ thể thuần chủng khác nhau

về một cặp tính trạng tương phản thì tất cả con lai F1 đều giống nhau và mang tính trạng trội

• Định luật: F1 (trong phép lai định luật đồng tính) tự thụ phấn cho ra F2 với tỉ lệ 3 trội : 1 lặn.

19

Định luật Mendel II (định luật phân tính)

TS Nguyễn Thị Trung Thu

Định luật Mendel I và II

• Cơ sở tế bào học:

- Trong cơ thể các gen tồn

tại theo từng cặp, nhưng

riêng rẽ không hòa lẫn

vào nhau.

- Khi tạo thành giao tử,

từng cặp gen phân li, mỗi

gen đi về một giao tử.

- Sau khi hai giao tử giao

phối với nhau thì các gen

alen lại phối hợp với

nhau từng đôi một

Định luật Mendel III (Định luật phân li độc lập 2 tính trạng)

• Nếu mỗi cặp gen quy định một loại tính trạng nằm trên 2 cặp NSTkhác nhau, khi phân bảo giảm nhiễm sẽ phân li một cách độc lập,

và từng gen đi vào tập hợp các giao tử một cách ngẫu nhiên

Một số công thức tính trong bài tập di truyền

1 Số loại giao tử

- Tế bào sinh dục đực giảm phân tạo 2 loại giao tử

- Tế bào sinh dục cái giảm phân tạo 1 tế bào trứng

- Số loại giao tử ở cơ thể dị hợp có n cặp gen, cac gen

trên NST khác nhau thì số loại giao tử tạo ra: 2n.

2 Số kiểu tổ hợp gen = số giao tử đực x số giao tử cái

3 Số loại kiểu hình và số loại kiểu gen (gen phân li độc

lập)

- Số loại kiểu gen = tích số loại kiểu gen của từng cặp gen

- Số loại kiểu hình = tích số loại kiểu hình của từng cặp tính trạng.

Bài tập 1

• Xét phép lai ♂Aa Bb DDEe x ♀Aa bb Dd ee

• a) Xác định số giao tử đực và giao tử cái trong phép lai

• b) Ở đời con có bao nhiêu kiểu tổ hợp ở đời con

b) Số tổ hợp ở đời con là 23 x 22 = 25 = 32 kiểu

TS Nguyễn Thị Trung Thu 23

Bài tập 2

• Cho biết mỗi tính trạng do một kiểu gen quy định trong đó

• A quy định hạt vàng; a quy định hạt xanh;

• B quy định hạt trơn và b quy định hạt nhắn;

• D quy định thân cao d quy định thân thấp

• Xét phép lai có AabbDd x AaBbdd cho bao nhiêu kiểu gen và kiểu hình

ở đời con

Giải

Bài tập 3

Ở đậu Hà Lan, gen A quy định quả màu vàng trội hoàn toàn so với alen a quy định quả màu xanh Cho lai đậu Hà Lan có quả màu

vàng với nhau, thu được tỉ lệ kiểu hình là 3 vàng : 1 xanh

1 Xác định kiểu gen của bố mẹ đem lai

2 Nếu kết quả cho tỉ lệ 1 quả vàng : 1 quả xanh thì kiểu gen và kiểu hình của bố mẹ phải như thế nào?

Giải

1 Xác định kiểu gen của bố mẹ: P: A− x A−

F1: 3 vàng ( A−) : 1 xanh ( aa)

Ở F1 thu được cây có quả màu xanh

=> Tỉ lệ kiểu hình lặn ( aa) = 1⁄4 = 1⁄2 a x 1⁄2 a

Hai bên bố mẹ đều tạo ra giao tử a với tỉ lệ là 1/2

2 Kết quả có tỷ lệ 1 vàng : 1 xanh => lai phân tích => Kiểu gen, kiểu hình của

P: Aa (quả màu vàng) x aa (quả màu xanh)

TS Nguyễn Thị Trung Thu 25

2.2 Di truyền đơn gen

• Định nghĩa: Kiểu di truyền mà một tính dạng do

các alen của một gen quy định.

• Cơ sở: phân li và tổ hợp của các cặp gen alen trên

nhiễm sắc thể tương đồng trong giảm phân, thụ tinh

• Phân loại:

- Di truyền 2 alen:

+ Trội lặn hoàn toàn

+ Trội lặn không hoàn toàn: đỏ-hồng-trắng

+ Đồng trội

- Di truyền nhiều alen: nhóm máu

Các quy luật di truyền đơn gen

• Trội lặn hoàn toàn

VD: AA và Aa (màu đỏ), aa (màu trắng)

• Di truyền trung gian (di truyền trội không hoàn toàn)

VD: AA (màu đỏ), Aa (màu hồng), aa (màu trắng)

• Di truyền hai alen tương đường (di truyền đồng trội)

VD: alen LM : kháng nguyên M, alen LN : có kháng nguyên

N Kiểu gen LMLN có kháng nguyên M và N.

• Di truyền nhiều alen: sự quy định một tính trạng do

nhiều alen của một gen chi phối

VD: alen a1, a2, a3, a4 cùng quy định một tính trạng Kiểu gen a1a2, a1a3, a1a4, a2a3.

27

TS Nguyễn Thị Trung Thu

Di truyền gen trội trên NST thường

• Một số bệnh thường

gặp:

- Hội chứng tay vượn

- Bệnh u sơ thần kinh

Di truyền gen lặn trên NST thường

Di truyền trung gian (di truyền trội không hoàn toàn)

• Các alen quy định các tính trạng do từng alen quy định đều được biểu hiện một phần ở cơ thể di hợp tử

• Bệnh Thalassemia

• Hệ nhóm máu P

Di truyền hai alen tương đường (di truyền đồng trội)

• Cả hai alen cùng trội tương đương nhau, kiểu gen dị hợp tử có kiểu hình biểu hiện cả 2 trạng thái.

• Hệ nhóm máu MN

31

TS Nguyễn Thị Trung Thu

Di truyền nhiều alen

• Sự quy định một tính trạng do nhiều alen của một gen chi phối, tạo nhiều kiểu hình khác nhau Cơ thể lưỡng bội chỉ có 2 trong số nhiều alen.

• Hệ nhóm máu ABO do 3 alen: IA, IB, IO

2.3 Sự tương tác giữa 2 gen không alen phân li độc lập

• Hai gen không alen tương tác nằm

trên hai cặp NST khác nhau →

phân li độc lập, tổ hợp tự do với

nhau tạo tỷ lệ kiểu gen ở F2:

9A_B_ : 3 A_bb : 3 aaB_ : 1 aabb

• Hai gen cùng tương tác quy định

2.3 Sự tương tác giữa 2 gen không alen phân li độc lập

2.4 Tính đa hiệu của gen

• Tất cả biểu hiện phenotype nhiều mặt của một gen

• VD: gen chi phối tính trạng cánh cụt ở ruồi giấm đồng thời ảnhhưởng đến sức sinh sản

• Có gen đa hiệu mà hiệu quả của tính trạng này là trội, hiệu quảcủa tính trạng khác là lặn

• Hồng cầu: HbA, HbS

35

TS Nguyễn Thị Trung Thu

2.5 Di truyền đa gen

• Di truyền đa gen: tính trạng bị kiểm soát bởi nhiều gen

không alen Trong đó mỗi gen chỉ có một tác động nhỏ đếnkiểu hình không đủ để tạo nên một thay đổi thấy được trongkiểu hình

• Tính trạng có tính định lượng VD: tính trạng chiều cao

• Di truyền đa yếu tố: tính trạng hoặc bệnh là kết quả sự phối

hợp phức tạp giữa yếu tố di truyền và môi trường

2.6 Liên kết gen và hoán vị gen

• Liên kết gen

37

TS Nguyễn Thị Trung Thu

2.6 Liên kết gen và hoán vị gen

Liên kết gen hoàn toàn

• Các gen nằm trên cùng một NST

phân li cùng nhau và làm thành

một nhóm liên kết.

• Số nhóm gen liên kết ở mỗi loài

tương ứng với số NST trong giao tử

của loài

• Từng nhóm gen liên kết trên từng

cặp nhiễm sắc thể nhất định

Liên kết gen không hoàn toàn (hoán vị gen)

39

TS Nguyễn Thị Trung Thu

Liên kết gen không hoàn toàn (hoán vị gen)

• Cơ chế:

- hiện tượng tiếp hợp, bắt chéo của cặp NST tương đồng khi phân li ở nhiều điểm sẽ hình thành dạng chữ X (hiện tượng bắt chéo).

- Trao đổi đoạn giữa các đoạn NST có nguồn gốc khác nhau mang gen trên nó

Bản đồ di truyền

• sơ đồ vị trí tương đối của các gen

trên nhiễm sắc thể của toàn bộ NST

đơn bội của sinh vật

• Ở những loài cặp NST giới tính X

và Y khác nhau thì bản đồ di truyền

được lập cho cả 2 NST

• Xác định vị trí các gen trên NST

dựa vào khoảng cách giữa chúng

• Khoảng cách giữa 2 gen tỉ lệ thuận

với tần số trao đổi chéo

• 1% trao đổi chéo là một đơn vị

chiều dài của bản đồ di truyền:

centi- Morgan (cM)

41

TS Nguyễn Thị Trung Thu

Bản đồ di truyền NST số 12 ở cà chua

Bản đồ di truyền NST ở ruồi giấm

43

TS Nguyễn Thị Trung Thu

Bộ NST ở ruồi giấm và người

2.7 Sự di truyền giới tính

• 5.1 NST giới tính

• 5.2 Cơ chế xác định giới tính do NST giới tính

• 5.3 Cơ chế xác định giới tính ở thực vật

• 5.4 Cơ chế xác định giới tính đơn bội thể

• 5.5 Sự di truyền giới tính do hiệu quả của một gen quy định

• 5.6 Sự xác định giới tính do môi trường

45

TS Nguyễn Thị Trung Thu

2.7 Sự di truyền giới tính

NST giới tính

Cơ chế xác định giới tính do NST giới tính

47

TS Nguyễn Thị Trung Thu

Cơ chế xác định giới tính đơn bội thể

• Tất cả côn trùng thuộc bộ cánh màng: kiến, ong mật, ong bò vẽ,

• Con cái: thể lưỡng bội, con đực thể đơn bội sơ cấp.

2.8 Sự di truyền liên kết với giới tính

• Theo quy luật hay vùng không tương đồng ở NST X và Y, và tùy thuộc vào giới tính là dị giao tử đực hay dị giao tử cái

• Gen quy đinh tính trạng giới tính hoặc tính trạng khác.

• Phân loại gen:

- Nằm trên X (không có trên Y)

- Nằm trên Y (không có trên X)

- Nằm trên cả X và Y

49

TS Nguyễn Thị Trung Thu

Gen nằm trên X, trên Y không có gen tương ứng

Gen nằm trên Y, trên X không có gen tương ứng

51

TS Nguyễn Thị Trung Thu

2.9 Những tính trạng bị hạn chế bởi giới tính

• Tính trạng thường thể hiện tuyệt đối hoặc chủ yếu chỉ ở một giới mặc dù các gen quyết định tính trạng ấy có mặt

ở cả hai giới.

• Thường bị tác động bởi hormone sinh dục đực và cái:

• VD: khả năng sản xuất sữa

3 Di truyền ngoài NST

3.1 Đặc điểm di truyền ngoài NST

3.2 Hệ gen lạp thể và sự di truyền gen lạp thể

3.3 Hệ gen ti thể và sự di truyền ti thể

53

TS Nguyễn Thị Trung Thu

3.1 Đặc điểm

• Hệ gen ngoài NST: các gen ngoài nhân, trong ty thể, lạp thể

hoặc các đơn vị di truyền nằm tự do trong tế bào chất bên ngoàicác bào quan

• Đặc điểm:

- Các khác biệt về tính trạng không có sự phân ly hoặc phân likhông theo Mendel

- Không có sự thay đổi về tính trạng khi thay thế nhân tế bào

- Lai thuận và lai nghịch cho các kết quả khác nhau

- Di truyền theo dòng mẹ Gen nằm trong tế bào chất của hợp

tử là do giao tử cái truyền sang

- Các đột biến gen tế bào chất không thể đưa vào bất cứ nhómliên kết nào

- Có đột biến và đột biến ấy cũng di truyền theo quy luật ditruyền tế bào chất

3.2 Hệ gen lạp thể và sự di truyền gen lạp thể

55

TS Nguyễn Thị Trung Thu

Di truyền gen ở lạp thể

Hệ gen lạp thể và sự di truyền gen lạp thể

• ADN lạp thể xoắn kép dạng vòng.

• 1-5% tổng ADN tế bào.

• Quy định một số tính trạng của lạp thể: màu lục,

quang hợp.

• Sự phân li lộn xộn của lạp thể tạo thành các kiểu

hình khác nhau trong thế hệ con.

57

TS Nguyễn Thị Trung Thu

Hệ gen ty thể và sự di truyền gen ty thể

• ADN xoắn kép, dạng vòng

• Mang thông tin di truyền: rARN, tARN ty thể và một số protein cần thiết cho cấu trúc và chức năng của màng ribosome, màng ti thể.

• Mã di truyền không hoàn toàn giống mã di truyền phổ cập.

• Ti thể tự nhân đôi để di truyền qua các thế hệ

• Di truyền theo dòng mẹ qua tế bào chất trong sinh sản hữu tính.

59

TS Nguyễn Thị Trung Thu

3.3 Di truyền tế bào chất

• Sự di truyền hoàn toàn theo mẹ (theo dòng mẹ)

Câu hỏi

1 Nêu các phương pháp nghiên cứu di truyền học ở người

Trình bày cụ thể một phương pháp nghiên cứu di truyền học ởngười

2 Phân biệt các phương pháp nghiên cứu di truyền ở người dựa

vào: mục đích, nội dung, kết quả, hạn chế Phương pháp nào

là ưu việt trong xác định sự di truyền tính trạng ở người

3 Trình bày đặc điểm quy luật di truyền qua tế bào chất

4 Trình bày các nguyên lí di truyền của Mendel: định luật, cơ sở

Câu hỏi

6 Trình bày quy luật di truyền liên kết gen và hoán

vị gen: định luật, cơ sở tế bào học, ví dụ.

7 Phân biệt sự khác nhau giữa di truyền gen giữa 1

gen trên 1 NST và nhiều gen trên 1 NST.

8 Phân biệt gen nằm trên NST thường và gen nằm