Câu hỏi di truyền

i hạn bởi giới tính. Ở đại gia súc có sừng số lượng sữa và lượng mỡ trong sữa được biểu hiện ở giống cái. Các con bò đực mang các gen xác định lượng sữa và độ mỡ trong sữa không có biểu hiện nhưng các gen này được truyền cho bò cái con. è Do đó trong chọn giống bò sữa phải tuyển các bò đực mang các gen tạo sữa tốt để đem lai. Ở gà trống cũng vậy, chúng  mang  các  gen  đẻ  trứng  nhiều  hay  ít,  lớn  hay  nhỏ  nhưng  không  có biểu hiện. 3. Các tính trạng có sự biểu hiện phụ thuộc vào giới tính:Có những tính trạng mà sự biểu hiện trội hay lặn phu thuôc vào giới tính.Ví dụ: Ở đại gia súc có sừng, gen có sừng: H  Gen không sừng: hKiểu gen HH tạo sừng ở cả con đực lẫn con cái, kiểu gen hh không có sừng ở cả 2 giới. Kiểu gen dị hợp tử Hh nếu ở con đực sẽ có sừng (H là trội), nếu ở con cái lại không có sừng (H lặn). Ở dê, tính trạng có râu xồm hay không cũng thuộc loại có biểu hiện phụ thuộc giới tính, con đực dị hợp tử có râu xồm, dê cái dị hợp tử không râu.Ở người hói đầu do gen B (ballness) xác định. Kiểu gen Bb có biểu hiện trội ở đàn ông, nhưng biểu hiện lặn ở nữ. Điều này giải thích vì sao ít có phụ nữ hói đầu. Tính hói đầu có sự biểu hiện phụ thuộc vào giới tínhNgón tay áp út của bàn tay người có thể dài hơn hay ngắn hơn ngón trỏ. Người ta cho rằng sự giảm chiều dài ngón trỏ do một gen trội ở nam và lặn ở nữ. VD: Xđịnh qluat chi phối màu lông trong 3 TH sau: Chuột với màu lông nâu Aguti Sự tương tác giữa các alen của cùng một gen ở chuột lang agouti (1 allen dạng hoang dại và nhiều allen đột biến)(a) Chuột lưng đen, bụng vàng (trên - trái), bụng đen (trên - phải) và chuột lang agouti (dưới).(b) Kiểu gen và kiểu hình tương ứng của các allele của gen agouti.(c) Lai giữa các dòng thuần tạo ra một dãy có thể có 3 allele theo một thứ tự trội. Cho các cá thể F1 giao phối với nhau cho ra thế hệ F2 có tỷ lệ kiểu hình là 3:1. điều này cho thấy A, at và a là các allele khác nhau của cùng một gen Nguồn: Chó đốm Sự tác động của gen biến đổi (Chi tiết hơn thì không biết) Mèo tam thể Màu lông của mèo là tính trạng liên kết với NST giới tính. Con cái (XX), con đực (XY) Các mã gen quy định màu cam và đen nằm trên NST X. Mã gen quy đinh màu trắng nằm trên một gen hoàn toàn khác. Vì mèo cái có 2 NST X, nó sẽ biểu hiện 2 màu (cam và đen, hoặc những màu tương tự) và màu trắng. Mèo đực chỉ có 1 NST X, nó chỉ có thể biểu hiện 1 trong 2 màu đỏ hoặc đen. Sẽ đơn giản hơn nếu có riêng NST quy định màu. Đây là một quá trình phức tạp của tính trạng trội và lặn tương tác trên NST X, nhưng đó là căn bản của việc quyết định màu lông của mèo tam thể.Vậy mèo tam thể có bao giờ là đực? Có, nhưng rất ít. Trường hợp này xảy ra khi mèo có 2 NST X và 1 NST Y (XXY). Mèo có kiểu gen này thường không có khả năng sinh sản. Cũng tương tự như hội chứng Klinefelter hay hội chứng XXY ở người. Nguồn: Chi tiết hơn: (Theo link dưới, nó đề cập tới thể Barr. Tạm dịch như sau: XB: màu lông cam Xb: màu lông đen à Mèo đực có cái kiểu gen: XBY (màu lông cam), XbY (màu đen) Mèo cái có các kiểu gen: XBXB (màu lông cam), XbXb (màu đen), XBXb Ở XBXb: có thể Barr: Một phần lông, mà XB bị bất hoạt, sẽ biểu hiện allele b (màu đen) Phần lông mà Xb bị bất hoạt, chỉ biểu hiện allele B (màu cam) à Sự biểu hiện khảm (mosaic expression)à có 2 màu: đen và cam) MORGAN VÀ THUYẾT DI TRUYỀN HỌC NHIỄM SẮC THỂ SỰ DI TRUYỀN LIÊN KẾT Số lượng NST thì ít nhưng số gen thì rất nhiều nên mỗi NST mang nhiều gen. Khi 2 hay nhiều gen nằm trên một NST, chúng sẽ cùng di truyền với nhau gọi là sự di truyền liên kết. Caác gen liên kết thường có xu hướng cùng di chuyển với nhau trong quá trình hình thành giao tử. Khi đó có sự di truyền liên kết nhiều gen phân li như một gen. Ví dụ : Cá thể mang 5 gen dị hợp tử nhưng lại có sự phân li khi lai phân tích với tỉ lệ 1:1. Cách viết kiểu gen khi có sự di truyền liên kết : cá thể ABCDE/abcde tạo ra các giao tử ABCDE và abcde. Các ký hiệu / hay – chỉ NST. Nếu có hai cặp allele Aa và Bb liên kết với nhau được viết như sau: AB/ab hay ABab Liên kết hoàn toàn: Ruồi giấm có các cặp gien sau: -Thân xám B ; thân đen b -Cánh dài V ; cánh cụt v Lai các ruồi giấm đồng hợp thân đen cánh cụt với thân xám cánh dài Tỉ lệ phân li này giống với lai đơn tính. Hai gien B và V cùng đi chung với nhau như một gien. Một hiện tượng khác thường (cho đến nay chưa rõ cơ chế) là ở ruồi giấm đực không thấy xảy ra tái tổ hợp di truyền, nên có sự liên kết hoàn toàn của các gen trên một NST. Liên kết không hoàn toàn: Nếu F1 của thí nghiệm trên lấy ruồi cái đem lai phân tích, kết quả được như sau: TÁI TỔ HỢP VÀ TRAO ĐỔI CHÉO Tái tổ hợp: -Khi các gien liên kết không hoàn toàn, xuất hiện các giao tử dạng mới không giống của cha mẹ, có sự sắp xếp lại các gen. Hiện tượng này được gọi là tái tổ hợp và các dạng mới xuất hiện gọi là dạng tái tổ hợp. Để đánh giá mức độ liên kết, nhóm Morgan đưa thêm khái niệm tái tổ hợp. Đó là số phần trăm cá thể tái tổ hợp so với tổng cá thể trong thí nghiệm. Ví dụ trong thí nghiệm lai ruồi nói trên, có tất cả 1000 cá thể thì 170 cá thể dạng tái tổ hợp, tức 17% ( 1% là đơn vị đo tái tổ hợp). Tần số này đươc tính theo công thức: (Số cá thể tái tổ hợp / Tổng số cá thể ) *100 = % tái tổ hợp -Nhiều thí nghiệm cho thấy tần số tái tổ hợp của 2 gen là một số tương đối ổn định từ lần lai này qua lần lai khác và không phụ thuộc sự sắp xếp, như 2 allele trội cùng phía trên 1 NST (gọi là vị trí cis) AB/ab hay chéo nhau trên 2 NST (trans) Ab/aB. -Tuy nhiên, tần số tái tổ hợp giữa các cặp gien khác nhau thì thay đổi đáng kể. -Trong thời gian đầu nghiên cứu tái tổ hợp, Morgan muốn kí hiệu thế nào đó để dễ nhận dạng các kết quả lai và ông giao nhiệm vụ này cho Alfred Sturtevant, lúc đó đang là sinh viên đại học. Trong một đêm, Alfred đã tìm ra phương pháp mô tả mối quan hệ liên kết gien, đến nay vẫn được sử dụng. -Ví dụ, trong lai phân tích giữa 2 gen pr (purple-mắt đỏ thẫm) và vg sẽ nhận được: pr vg / pr vg 165 kiểu cha mẹ + + / pr vg 191 (không tái tổ hợp) -Trong thí nghiệm này, tổng số giao tử cái là 400, trong đó 44 dạng tái tổ hợp (11%). Alfred cho rằng, có thể dùng phần trăm tái tổ hợp đó để định lượng khoảng cách theo đường thẳng giữa 2 gien trên bản đồ di truyền hay còn gọi là bản đồ liên kết gen. Trao đổi chéo: -Hiện tượng tái tổ hợp có được nhờ quá trình trao đổi chéo. Trong đó, hai NST tương đồng hoán vị nhau hay đổi chéo nhau ở những điểm nhất định. -Trong giảm phân, mỗi NST đôi có 2 cromatid chị em tương tự nhau. Các NST tương đồng bắt cặp hay tiếp hợp với nhau và trao đổi chéo xảy ra giữa các cromatid không chị em. Cơ sở tế bào học của tái tổ hợp: -Các thí nghiệm chứng minh cơ sở tế bào học của tái tổ hợp di truyền được thực hiện và năm 1931 do C.Stern ở ruồi giấm và Creiton cùng McClintock ở ngô. Cả hai thí nghiệm đều dùng “dấu chuẩn” và hình dạng trên 1 trong 2 NST tương đồng, có thể nhìn thấy khi quan sát tế bào học. -Hai NST tương đồng, được phân biệt với nhau về hình thái này, mang các allele tương ứng khác nhau về mặt di truyền của một số cặp gen. Tái tổ hợp di truyền sẽ tạo ra các kiểu hình độc đáo kèm theo các thay đổi tế bào học dễ quan sát và dự đoán được. -Stern đã dùng NST X, mà một đầu mút có dính 1 đoạn NST Y, có hình dạng như cù nèo. Các NST X khác có độ dài tương tự với tâm động. Hai cặp gen được dùng là carnation (car, lặn, mắt đỏ nhạt) – hoang dại + (trội, đỏ) và Bar (B, trội mắt hình thỏi) – hoang dại + (hình dạng mắt bình thường). Ruồi cái mẹ dị hợp tử ở cả 2 gen, có kiểu hình mắt đỏ bình thường dạng thỏi (car+ B) lai với ruồi đực mắt đỏ nhạt dạn thường (car +). Thế hệ cob F1 nhận được 4 loại kiểu hình tương ứng với các dấu hiệu hình thái trên NST : ngoài 2 kiểu đó ở cha mẹ còn có 2 kiểu hình tái tổ hợp là mắt đỏ nhạt hình thỏi (car B) và mắt đỏ dạng thường (car+ +) -Có thể nói, các thể tái tổ hợp là sản phẩm của giảm phân, do sự trao đổi chéo giữa các đoạn NST tương đồng. Chọn lọc để học theo yêu cầu SỰ XÁC ĐỊNH GIỚI TÍNH Từ lâu các nhà sinh học đã quan tâm đến vai trò của giới tính. Vì sao các cá thể cùng một loài, cùng cha mẹ, cùng môi trường sống như nhau (cả trong cơ thể mẹ), nhưng khi sinh ra lại có sự khác nhau nhiều giữa đực và cái? Sự di truyền có liên quan đến giới tính đã giúp xác định sớm nhất các gen nằm trên NST. Khái niệm giới đực và giới cái rất quen thuộc với con người và vật nuôi. Ở người và vật nuôi chúng ta dễ nhận thấy có 2 giới tính đực và cái. Thực vật cũng có giới tính, ít nhất là các cây có hoa đực và hoa cái. Các vi sinh vật cũng có giới tính được gọi là kiểu bắt cặp. Đa phần các sinh vật có 2 giới tính. Một số ít động vật và thực vật bậc thấp có vài giới tính. Ví dụ, loài trùng roi Paramecium có 8 giới tính hay kiểu bắt cặp, tất cả đều tương tự nhau vể mặt hình thái nhưng khác nhau về sinh lý. Các tế bào của mỗi kiểu bắt cặp không bắt cặp nhau được nhưng có thể trao đổi vật chất di truyền với bất kỳ 1 trong 7 kiểu bắt cặp khác, của cùng 1 loài. Đa số sinh vật chỉ có 2 giới tính. Nếu 2 giới tính hiện diện trong cùng 1 cá thể thì gọi là lưỡng tính (hermaphroditic), các thực vật đồng chu (monoecious) khi trên 1 cây có hoa đực và hoa cái riêng.Ở phần lớn thực vật, các bộ phận đực và cái cùng trên 1 hoa. Một ít thực vật hạt kín (angiosperm) là thực vật biệt chu (diecious), có cây đực và cây cái riêng biệt. Sự xác định giới tính rất phức tạp, phụ thuộc nhiều tác động khác nhau. Tỉ lệ phân ly giới tính: Việc theo dõi tỉ lệ giữa số lượng của con đực và con cái ở động vật bậc cao, giữa nam và nữ ở người cho thấy tỉ lệ giới tính trung bình là 1 đực 1 cái. Thực tế ở người, trong mỗi gia đình tỉ lệ có dao động, tỉ lệ trên đúng theo thống kê trên số lớn. Khi sinh ra thì tỉ lệ trung bình là 105-107 người nam : 100 người nữ, đến tuổi thanh niên thì thì tỉ lệ là 100:100 và ở tuổi già các cụ bà có số lượng gấp đôi. Tuy nhiên đây là 1 tỉ lệ ổn định hợp lý qua nhiều thế hệ để bảo tồn nỏi giống. Tỉ lệ này trùng với tỉ lệ phân ly lai đơn tính giữa 1 cá thể đồng hợp tử với dị hợp tử: AA x Aa 1AA : 1Aa Aa x Aa 1aa : 1Aa Xem xét từ góc độ di truyền, giới tính có sự phân ly như một dấu hiệu Mendel. Sự phân ly này còn cho thấy một giới tính đồng hợp tử, còn giới tính kia dị hợp tử. Việc phát hiện các nhiễm sắc thể giới tính X & Y (ở người và ruồi giấm ) cho thấy bộ nhiễm sắc thể ở cá thể đực và cái chỉ khác nhau ở 1 cặp NST giới tính, còn các nhiễm sắc thể thường thì đều giống nhau. Ví dụ, bộ NST của ruồi giấm có 8 NST được biểu hiện như sau : ruồi cái = 6A + XX ruồi đực = 6A + XY Các nhà di truyền học là những người đầu tiên giải thích một cách hợp lý vì sao có tỉ lệ 1 đực : 1 cái. Sự khác nhau lớn của đực và cái (XX x XY) dẫn đến tỉ lệ phân chia 1 đực : 1 cái. Các kiểu xác định giới tính ở động vật:Học Các nghiên cứu về sau cho thấy sự xác định giới tính của sinh giới cũng phức tạp và đa dạng. Cá thể đực dị giao tử : kiểu XX – XY và XX – XO Nhiều loài gồm người và các động vật có vú khác có cơ chế xác định giới tính XX-XY. Ở các sinh vật này có các NST thường giống nhau ở cá thể đực và cái, nhhưng con đực có cặp NST giới tính XY, còn ở con cái là XX. Các con đực khi tạo thành gia tử thì một nửa giao tử mang NST X, còn nửa còn lại mang NST Y nên được gọi là giới tính dị giao tử. Ví dụ : người nam tạo 2 loại giao tử: (22A + X) và (22A + Y). Giới tính cái khi tạo thành giao tử chỉ có một loại duy nhất mang X nên được gọi là giới tính đồng giao tử. Cào cào, châu chấu, gián và một số côn trùng có kiểu xác định giới tính XX- XO. Con cái chứa 2 NST XX, còn con đực chỉ chứa 1 NST X nên viết là XO. Kiểu này cũng tương XX-XY, chỉ khác ở chỗ con đực dị giao tử thành 2 loại giao tử : 1 loại mang X, còn loại kia không mang X. Cá thể cái dị giao tử : kiểu ZZ – ZW Ở chim, một số loài cá và một số côn trùng gồm cả bướm, con mái có giới tính dị giao tử. Để tránh sự nhầm lẫn khi kí hiệu, các NST giới tính loài này được dùng chữ Z và W. Các chim trống (gà trống) là ZZ, còn các chim mái (gà mái) là ZW. Đơn bội – Lưỡng bội Con ong đực được phát triển trinh sinh (không có sự thụ tinh giữa các giao tử) từ trứng không thụ tinh và có bộ NST đơn bội. Trong kiểu xác định giới tính này không có NST giới tính, nó đặc trưng ở các côn trùng bộ Hymenoptera gồm các loài ong và kiến. Số lượng cá thể của đàn và thức ăn cho ấu trùng sẽ xác định con cái sẽ trở thành ong thợ bất thụ hay ong chúa hữu thụ chuyên sinh sản. Tỉ lệ giới tính của đan ong được xác định do ong chúa. Phần lớn trứng được thụ tinh trở thành ong thợ, một số trứng không thụ tinh thì trở thành ong đực.Thường ong chúa chỉ thụ tinh một lần trong đời. Sự xác định giới tính của các loài này liên quan đến bộ NST đơn bội hay lưỡng bội. Các cá thể cái phát triển từ trứng thụ tinh nên có bộ NST lưỡng bội. Còn các con đực phát triển tử trứng không được thụ tinh nên có bộ NST đơn bội. Giới tính do sự cân bằng di truyền Ở ruồi giấm, sựu hiện diện của NST Y rất quan trọng cho sự hữu thụ của ruồi đực nhưng nó không có vai trò trong xác định giới tính. Trên thực tế các nhân tố xác định tính đực của ruồi giấm nằm trên tất cả các NST thường trong trạng thái “đối trọng” với các nhân tố xác định tính cái trên nhiễm sắc thể X. Nếu bộ đơn bội của NST thường xác định tính đực có giá trị bằng 1 thì mỗi NST X mang các nhân tố xác định tính cái có giá trị là 1 ½. Quy định A đại diện cho bộ NST đơn bội thường, thì ở con đực thường (AAXY) phải có tỉ lệ nhân tố xác định đực là 2 : ½ {tức là A=1 + A=1 : X=1 ½ + Y=0}. Còn là ruồi cái (AAXX) bình thường thì theo tỉ lệ 2 : 3 {A=1 + A=1 : X=1 ½ + X=1 ½ }. Một số trường hợp bất thường xác định giả thuyết cân bằng di truyền nêu trên : ruồi XXY là cái, còn XO là đực. Loài Nhiễm sắc thể giới tính XX XY XXY XO Người Nữ Nam Nam Nữ Drosophila Cái Đực Cái Đực Giới tính được xác định do môi trường Cơ chế xác định giới tính này rất hiếm và đặc trưng của loài giun biển Bonellia viridis. Các ấu trùng hiện diện sau khi được thụ tinh sống tự do tự tại một thời gian rồi bám xuống đáy thành con cái, hoặc bám vào con cái sau đó chui vào tử cung thành con đực và thụ tinh. Kiểu gen của đực và cái như nhau. Giới tính ở thực vật: Phần lớn thực vật có hoa đơn tính là đồng chu và như thế không có NST giới tính. Tuy nhiên ở các cây biệt chu thì ở một số cây có cặp NST giới tinh rõ ràng, phần còn lại cũng có nhưng khó ghi nhận và có sự xác định giới tính phức tạp hơn so với kiểu XX-XY. SỰ DI TRUYỀN NGOÀI NHÂN – DI TRUYỀN THEO DÒNG MẸ Hoạt động sống của tế bào không thể tách rời với tế bào chất. tế bào chất có những hoạt động nhất định đối với tính di truyền. Đặc biệt, các bào quan ti thể và lục lạp có DNA và bộ máy tổng hợp protein riêng. Các gen ở tế bào chất có sự phân li không theo các qui luật di truyền của Mendel và quy luật di truyền nhiễm sắc thể. Sinh học phân tử giúp hiểu rõ các gen của ti thể và lục lạp cùng sự biểu hiện của chúng trong mối quan hệ phức tạp của ba bộ máy di truyền cùng song song tồn tại trong tế bào là nhân , ti thể và lạp thể. Không phải tất cả các gen đều nằm trên NST của nhân tế bào. 1908 K.Correns, 1 trong 3 người phát minh lại các quy luật Mendel, là người đầu tiên đã nhận thấy các gen ngoài nhân ở thực vật. Phần lớn các gen ngoài nhân được tìm thấy ở những bào quan của tế bào chất có chứa DNA như ti thề, lục lạp. Sự di truyền của tế bào chất có các đặc điểm sau: Học _ Không có sự phân li rõ ràng như các tỉ lệ Mendel. Điều này dễ hiểu, vì tế bào chất không có cơ chế phân đều về các tế bào con như NST. _ Ảnh hưởng của dòng mẹ trong truyền thụ các tính trạng. giao tử cái thường có nhiều tế bào chất hơn giao tử đực nên có ảnh hưởng rõ hơn đối với các tính trạng có sự di truyền tế bào chất. đặc điểm này không tuyệt đối _ 1 số tính trạng có biểu hiện đốm do sự phân li xảy ra ở tế bào soma. Sự di truyền của lục lạp Bộ gen của lục lạp được kí hiệu cpDNA( chloroplast DNA). Bộ gen này ở dạng DNA vòng tròn, dài hơn mtDNA của ti thể 8-9 lần. đến nay đã biết rõ về nhiều gen mã hoá cho hệ thống sinh tổng hợp protein và các thành phần của lục lạp. Sự di truyền cùa tính trạng lá đốm.Học _ Hiện tượng này được phát hiện rất sớm ở Mirabilis jalapa ( Correns, 1908 ), ở Pelargonium zonale( E.Bauner, 1909). Các cây lá đốm có thể có nguyên cành với lá trắng không có chlorophylle. _ Nếu lấy hoa mẹ từ cành với lá trắng thụ với phấn của cây xanh lục thì ở F1 xuất hiện dạng cây lá trắng không có chlorophylle. Các cây này chết vì không có khả năng quang hợp. khi lấy cây xanh lục bình thường làm mẹ và thụ phấn từ hoa cây lá trắng thì tất cả F1 có lá xanh lục bình thường. _ Khi thụ phấn các hoa của cành đốm bởi phấn hoa cây xanh lục thì ở F1 sẽ có các cá thể lá trắng, lá đốm và xanh lục. Mẹ (đốm) x cha ( xanh lục) F1: lá trắng , đốm , xanh lục. _Nếu hoán đổi cha mẹ thì F1 toàn cá thể xanh lục. đây là ví dụ của kiểu di truyền theo dòng mẹ. _ Ở thực vật Pelargonium zonale có trường hợp di truyền theo dòng cha. Mẹ ( đốm) x cha ( xanh lục ) F1: 30% lá đốm, 70% xanh lục . Khi hoán đổi cha mẹ thì 70% lá đốm , 30% xanh lục. _ Như vậy, sự di truyền lá đốm không theo các tỉ lệ Mendel và được giải thích do sự phân bố không đều của lục lạp. _ Lục lạp là các bào quan có khả năng tự tái sinh ở tế bào thực vật. sự phân chia chúng về các tế bào con trong phân bào trong phân bào không đều như sự phân chia của NST trong nguyên phân và giảm phân. Chúng có số lượng lớn và pâhn chia ngẫu nhiên về các tế bào con khi tế bào chất phân chia nên mỗi tế bào có thể chứa nhiều hay ít lục lạp. _ Ở những cây lá đốm, tế bào chất có lục lạp bình thường chứa chlorophylle và lục lạp mất chlorophylle. Trong nguyên phân, 1 số tế bào nhân ra các lục lạp bình thường, số khác chỉ nhận lục lạp mất chlorophylle, và đa số nhận cả 2 loại. điều này giải thích hiện tượng cây lá đốm và hiện tượng phân li theo dòng mẹ khi lai. _ Trong lục lạp còn tìm thấy bộ máy sinh tổng hợp protein khác rất nhiều với hệ thống trong tế bào chất của Eukaryotae, nhưng giồng với bộ máy tổng hợp protein của Eukaryotae. 2. Sự di truyền của ti thể Bào quan ti thể có ở tất cả các tế bào Eukaryotae nên được nghiên cứu chi tiết hơn cả. bộ gen của ti thể được kí hiệu mtDNA( mitochondrial DNA).mtDNA mã hoá tổng hợp cho nhiều thành phần của ti thể: hệ thống 2 loại rRNA, 22-25 loại tRNA và nhiều loại protein có trong thành phần của màng bên trong ti thể. Trong khi đó, phần lớn protein của ribosome ti thể do các gen trong nhân xác định. Bộ gen ti thể có 2 chức năng chủ yếu _ Mã hoá cho 1 số protein tham gia chuỗi chuyển điện tử _ Mã hoá cho hệ thống sinh tổng hợp protein gồm một số protein, tất cả các tRNA và cả 2 loại rRNA. Tuy nhiên, trong cả 2 trường hợp, những cấu phần còn lại của hệ thống được mã hoá do các gen của nhân và được dịch mã ở bào tương (cytosol) rồi chuyển vào ti thể. Đến nay chưa rõ vì sao có sự phân công như vậy. Việc nghiên cứu các gen của ti thể cho thấy tế bào Eukaryotae không lục lạp có ít nhất 2 hệ thống sinh tổng hợp protein độc lập tương đối nhưng luôn hợp tác chặc chẽ với nhau. ở các Eukaryotae có lục lạp thì 3 hệ thống sinh tổng hợp protein độc lập tương đối nhưng hợp tác với nhau. Cả hai bào quan ti thể và lục lạp tham gia trực tiếp vào chuyển hoá năng lượng của tế bào. 3. Các kiểu di truyền tế bào chất khác. Ngoài sự di truyền các bào quan, còn có nhiều dạng đột biến tế bào chất khác. Neurospora đột biến ngoài nhân được phát hiện có tên là Poky. Ngoài ra, đáng lưu ý là sự bất thụ đực ở thực vật, sự truyền thụ các virus và các phần tử ngoài nhân theo dòng mẹ. a. Bất thụ đực ở thực vật _ Ở nhiều thực vật hoang dại và cây trồng thường gặp các dạng không tạo phấn hoa, hay tạo phấn hoa không có khả năng thụ tinh. Hiện tượng này được gọi là bất thụ đực( male sterility). Nó có thể do 1 gen được truyền theo dòng mẹ, được gọi là bất thụ đực tế bào chất. _ Bất thụ đực tế bào thực vật được nghiên cứu kĩ nhất ở cây bắp cải.khi cây bất thụ đực làm cây cái được thụ tinh bởi phấn hoa cây hữu thụ bình thường thì tất cả đều bất thụ đực. sự di truyền thể hiện rõ theo dòng mẹ. Bất thụ đực tế bào ở bắp liên quan đến 2 plasmid dạng thẳng S1 và S2. chúng ở trong ti thể cùng với mtDNA. Một trong những tính chất khó hiểu của plasmid này là chúng có thể thực hiện tái tổ hợp với mtDNA. Hiện tượng bất thụ đực được sử dụng trong chọn giống cây trồng để tạo hạt lai, mà khỏi tốn công huỷ bỏ phấn hoa cây mẹ. các dòng bất thụ đực sẽ nhận phấn hoa từ cây bình thường khác. b. Sự di truyền do virus và các phần tử ngoài nhân Sự xâm nhập của virus hay 1 số phần tử khác vào tế bào có thể gây hiệu quả di truyền tế bào chất. Ví dụ: 1 số dòng Drosophila nhạy cảm cao với CO2. chúng sẽ chết trong vòng 15phút trong môi trường toàn CO2 nguyên chất,trong khi đó các dòng bình thường khác chịu đựng được dễ dàng. Khi lai các ruồi cái nhạy cảm với các rùi đực bình đực bình thường thậm chí trong vài thế hệ, tất cả ruồi con đều nhạy cảm. khi lai hoán đổi cha mẹ sự nhạy cảm CO2 được truyền thụ ít hơn. Như vậy, sự di truyền này có bản chất ngoài nhân. Có thể gây nhiễm tín trạng nhạy cảm với CO2 cho các đòng ruồi bình thường bằng cách lấy cơ quan từ các ruồi nhạy cảm. các nghiên cứu tiếp theo cho thấy sự nhạy cảm với CO2 liên quan đến virus có đặc tính gần với virus vesicular stomatite chứa RNA. Sự lây nhiễm loại virus này cho ruồi giấm làm nó trở nên nhạy cảm với CO2. Phần tử tế bào chất khác là δ được Minamori phát hiện cũng ở ruồi giấm, tương tự như retrovirus. Phần tử σ truyền thụ qua tế bào chất và theo dòng mẹ, có thể gây chết phôi. Đọc bổ sung về ốc Limnea Ở ốc Limnea peregra cho ốc cái xoắn trái (dd) lai với ốc đực xoắn phải (DD) thì kết quả đời con là:A. Hoàn toàn xoắn trái. B. Hoàn toàn xoắn phải.C. Nửa xoắn phải nửa xoắn trái. D. Không xác định được kiểu xoắn. Nguồn: Ví dụ  về  hiệu  quả  dòng  mẹ:  chiều  xoắn  của  vỏ  ốc  Limnaea  peregra. Chiều xoắn này được xác định bởi một cặp alen. D là xoắn phải, d là xoắn trái. Các phép lai cho thấy D là trội so với d và chiều xoắn luôn luôn được xác định bởi kiểu gene của mẹ. Tiến  hành  phép  lai  thuận  nghịch  giữa  đồng  hợp  tử  DD  xoắn  phải  và đồng hợp tử dd xoắn trái: Khi trứng bắt nguồn từ ốc xoắn phải thì F1 là Dd về kiểu gene và ốc có kiểu hình xoắn phải. Cho các con ốc này tự phối thì sinh ra thế hệ sau có tỉ lệ phân li về kiểu gene là 1DD : 2 Dd : 1 dd, tất cả các con ốc thậm chí cả con có kiểu gene dd đều có chiều xoắn phải. Nhưng khi mỗi con ốc của thế hệ này tự phối riêng biệt thì chỉ có những con có kiểu gene DD và Dd cho thế hệ sau xoắn phải, còn những con dd mặc dù có kiểu hình xoắn phải nhưng lại cho thế hệ sau xoắn trái. Ngược  lại nếu  dùng  ốc  dd  xoắn  trái  làm mẹ  thì  F1 (Dd)  đều  xoắn  trái giống mẹ. Cho các ốc con này tự phối thì tất cả ốc thế hệ sau có xoắn phải vì kiểu gene của mẹ chúng là Dd. Nếu cho mỗi con của thế hệ này tự phối thì kết quả nhận được như phép lai thuận trên, nghĩa là thế hệ sau có tỷ lệ phân ly 3 xoắn phải : 1 xoắn trái. (Link hình màu – không để vào vì sợ in nhìn không được) Hiệu quả dòng mẹ lên chiều xoắn vỏ ốcNhư vậy hiệu quả dòng mẹ chỉ kéo dài một thế hệ và trường hợp này không thể xem là di truyền qua tế bào chất bởi vì ở đây các đặc tính của tế bào chất đã được xác định trước bởi tác dụng của các gene trong nhân chứ không phải bởi các gene trong  tế  bào chất.  Nói cách khác ở đây cơ chế di truyền nhiễm sắc thể làm biến đổi tế bào chất của trứng trước khi nó thụ tinh. Nguồn: CHUYÊN ĐỀ BIẾN DỊ CÂU 1: ĐỊNH NGHĨA CÁC DẠNG ĐỘT BIẾN 1. Đột biến sai nghĩa (missense mutation), (thường xảy ra ở ĐB thay). Khi codon của amino acid này biến thành codon mã hóa cho amino acid khác. Dẫn đến thay đổi 1 amino acid tương ứng trên phân tử protein. VD: A mARN BT: CAU- CAU- CAU- CAU… Protein BT: His - His - His - His mARN ĐB: CAU- AAU- CAU- CAU… 2. Đột biến vô nghĩa (Nonsense mutation), ( thường xảy ra ở ĐB mất,thêm, thay, đảo) Khi codon mã hóa cho một amino acid biến thành 1 trong 3 codon UAA, UGA, UAG là các codon kết thúc không mã hóa cho amino acid nào. VD: A mARN BT: UAC- UAC- UAC- UAC… Protein BT: Tyr - Tyr - Tyr - Tyr mARN ĐB: UAC- UAC- UAA- UAC.., Protein ĐB: Tyr - Tyr - Kết thúc. 3. Đột biến đồng nghĩa (Samesense), (thường xảy ra ở ĐB thay, đảo) Codon mã hóa cho amino acid này biến thành 1 codon mới mã hóa cho cùng amino acid đó. VD: A mARN BT: CAU- CAU- CAU- CAU… Protein BT: His - His - His - His… mARN ĐB: CAU- CAC- CAU- CAU… Protein ĐB: His - His - His - His… 4. Đột biến lệch khung (Frameshift mutation), (ĐB mất,ĐB thêm) Mất hay thêm Nu sẽ dẫn đến thay đổi cấu tạo của các bộ mã từ điểm đột biến cuối gen. Hậu quả là dịch mã lệch khung từ điểm bị đột biến đến tất cả các Nu ở phía sau và chuỗi Polypeptide có thành phần thay đổi nhiều từ vị trí đột biến đến cuối chuỗi. VD: mARN BT: CAU- CAU- CAU- CAU… Protein BT: His - His - His - His… mARN ĐB: CAU- CUC- AUC- AU… Protein ĐB: His - Leu - Ile - Ile… CÂU 2: BỆNH HỒNG CẦU HÌNH LIỀM ĐB do thay thế acid amin thứ 6 của chuỗi β:Acid glutamic -> Valin, làm thay đổi cách cuộn xoán của phân tử dẫn đến tế bào hồng cầu bị kéo dài. Trên gen xảy ra Đb thay cặp nu A-T thành cặp nu T-A thuộc dạng Đb đảo chuyển. Khả năng liên kết với O2 của hồng cầu giảm nên khả năng vận chuyển O2 cũng giảm-> gây ra chứng thiếu máu- hồng cầu hình liềm. Hình dạng lưỡi liềm thường gây tắc nghẽn mạch. CÂU 3: NGUYÊN NHÂN ĐỘT BIẾN GEN Tác nhân bên ngoài Tác nhân vật lý: + Tia phóng xạ α, β hoặc tia X, các chùm tia neuron hay proton làm bắn các điện tử gây ion hóa và biến đổi AND. Các tia phóng xạ không có liều lượng ngưỡng nên dù liều lượng thấp vẫn có thể gây Đb. + Tia tử ngoại UV thường tạo dimmer thymine gắn 2 thymine kề nhau của 1 mạch. Tia tử ngoại có khả năng xuyên thấu yếu nên chỉ tác động gây Đb ở sinh vật đơn bào và giao tử. Tác nhân hóa học: 5BU gây ra ĐB đồng chuyển thay cặp G-C=> A-T hoặc A-T=> G-C. EMS gây ra ĐB đồng chuyển G-C=> T-A Tác nhân sinh học: 1 số virus b) Tác nhân bên trong Rối loạn sinh lý, sinh hóa của tế bào. CÂU 4: CƠ CHẾ GÂY ĐBG CỦA 5BU Ở dạng keto, 5-BrU kết cặp với adenin như trường hợp thymine. Tuy nhiên, sự có mặt của nguyên tử bromine làm thay đổi một cách có ý nghĩa sự phân bố electron ở vòng base. Vì vậy 5-BrU có thể chuyển sang dạng ion hiếm (enol)có thể kết cặp với guanine như trường hợp cytosine tạo ra cặp 5-BrU-G. Trong lần nhân đôi tiếp theo G kết cặp với C, tạo cặp G-C thay cho cặp A-T. Kết quả gây ra đột biến đồng hoán. Tương tự 5-BrU cũng có thể gây ra đột biến đồng hoán A-T thay cho cặp G-C.(các bạn tự bổ sung sơ đồ vô) CÂU 5: ĐỘT BIẾN THAY THẾ CẶP NU? 2 loại: đột biến đảo chuyển và đồng chuyển. Đảo chuyển ( transversion) : Đột biến làm thay một pyrimidine thành một purine hay một purine được thay thế bằng một pyrimidine. + Purine ( A, G) Pyrimidine ( T, C) VD: thay cặp A-T => T-A gây ra bệnh hồng cầu hình liềm. Đồng chuyển ( transition) : đột biến mà base pyrimidine được thay thế bằng một pyrimidine và một purine thay bằng một purine. + Purine ( A, G) Purine ( G, A) + Pyrimidine ( T, C) Pyrimidine ( C,T) VD : 5BU gây Đb thay cặp A-T => G-C CÂU 6: CƠ CHẾ PHÁT SINH VÀ HẬU QUẢ CỦA CÁC DẠNG ĐB CẤU TRÚC NST: Các dạng Cơ chế phát sinh Hậu quả Mất đọan NST bị mất 1 đoạn, không có tâm động. Có thể mất đoạn đầu hay mất đoạn giữa của NST. + Thường gây chết/ giảm sức sống. ▪ Vd: Ở người, cặp NST 21 bị mất đoạn gây ung thư máu. + Mất đoạn nhỏ à Loại bỏ khỏi NST gen có hại Lặp đọan NST có 1 đoạn được lặp1 lần hoặc nhiều lần do tiếp hợp hay trao đổi chéo không đều giữa các cromatit của cặp NST tương đồng ▪ Làm tăng/ giảm cường độ biểu hiện của tính trạng. ▪ Vd: + Ở ruồi giấm lặp đoạn 2 lần/NST giới tính Xè làm mắt lồi thành mắt dẹt. Đảo đọan Đoạn NST bị đứt quay 1800 rồi gắn vào NST cũ à thay đổi trật tự phân bố gen.(có hoặc không có tâm động). Ít ảnh hưởng đến sức sống của cơ thể. * Góp phần làm tăng tính đa dạng di truyền cho loài Chuyển đọan + Chuyển đoạn trong 1 NST: Đoạn NST bị đứt gắn vào 1 vị trí khác của NST đó + Chuyển đoạn tương hỗ:   Hai NST không tương đồng cùng trao đổi đoạn bị đứt. + Chuyển đoạn không tương hỗ:   Một đoạn của NST này đứt ra, chuyển sang gắn trên 1 NST khác không tương đồng. aĐột biến chuyển đoạn lớn thường gây chết hoặc làm mất khả năng sinh sản của sinh vật (bất thụ) a Chuyển những gen mong muốn vào vật nuôi, cây trồng. VD: + Mất đoạn: mất đoạn nhánh ngắn NST số 5 gây hội chứng mèo kêu. Tần số: 1/50.000 trẻ sơ sinh Triệu chứng lâm sàng: trẻ sinh ra có cân nhẹ, có tiếng khóc như tiếng mèo kêu, não nhỏ, mặt tròn như mặt trăng, 2 mắt xa nhau, hàm dưới nhỏ, mắt có nếp quạt, qia3m trương lực cơ, trí tuệ rất kém phát triển. Đôi khi có tật tim. Một số chết ở thời kỳ sơ sinh, cũng có trường hợp sống đến giai đoạn trưởng thành nhưng cơ thể kem phát triển. Đến 5 tuổi thì mất tiếng mèo kêu. + Ở người, sự mất 1 phần vai dài của NST số 22 được gọi là NST Philadelphia. Được tìm thấy ở tủy xương của 90% những người vị bệnh bạch huyết myelocyte kinh niên. Thường đoạn mất đó bị chuyển đến 1 NST dài hơn (thường là số 9). Câu 7: TÁC DỤNG GÂY ĐỘT BIẾN CỦA ACRIDIN - ACRIDIN được dùng nhiều trong nghiên cứu đột biến gen kiểu thêm hoặc mất 1 cặp base của phân tử ADN. - Có 2 trường hợp gây đột biến: + Trường hợp ACRIDIN xâm nhập vào giữa 2 cặp Nu liền kề và gắn vào 1 trong 2 mạch làm khuôn trước khi ADN tái bản. * Trường hợp này sẽ làm cho khoảng cách giữa 2 cặp Nu mà acridin xen vào giữa tăng lên 0,68 nm, gấp đôi khảng cách bình thường. Khi ADN này tái bản thí 1 base ngẫu nhiên sẽ được xen vào mạch đang tổng hợp ở vị trí đối diện phân tử acridin khi chưa tái bản. Ở lần tái bản thứ 2, 1 base bổ trợ sẽ kết hợp với base mới xen vào, kết quả là 1 cặp base sẽ được bổ sung vào ADN ở vị trí đó. Hình: Đầu tiên acridin xen vào ADN trước lúc tái bản ( giữa cặp 3 và 4). Sau lần tái bản thứ nhất nucleotit X’ xen vào ở vị trí đối diện với acridin. Sau lần tái bản lần thứ 2 tạo ra ADN có thêm cặp nucleotit X – X’. + Trường hợp ACRIDIN xâm nhập vào mạch đang tổng hợp của lần tái bản nhứ nhất. * Trường hợp acridin xen vào mạch mới tổng hợp thì nó sẽ không cho 1 base tương ứng kết hợp với base trên sợi khuôn. Sau đó nếu phân tử acridin tách ra khỏi mạch trước khi bước vào lần tái bản tiếp theo thì sẽ làm mất 1 cặp base. Hình: Acridin thay thế 1 nucleotit của mạch đang tổng hợp của ADN ở lần tái bản thứ nhất. Khi bước vào lần tái bản tiếp theo thì sẽ làm mất 1 cặp nucleotit. I. ĐỘT BIẾN ĐA BÔI LỆCH: 1. Khái niệm: Đột biến đa bội lệch là đột biến làm thay đổi số lượng NST ở một hay một số cặp NST tương đồng ( thiếu hoặc thừa so với bộ lưỡng bội ). 2. Phân loại: Thể không ( Nullisomi 2n-2 ): thiếu cả hai chiếc của một cặp NST. Thể đơn ( Monosomi 2n-1 ): thiếu một chiếc của một cặp NST ( NST thường hoặc NST giới tính ). Ví dụ: 45, XO : Hội chứng turner. Thể ba ( Trisomi 2n+1 ): thêm một chiếc của một cặp NST. Thường gặp ở người: 47, XX (XY) + 21 à HC down; 47, XX + 13 à HC Patau ; 47, XX + 18 à HC Edward ; 47, XXX àHC siêu nữ ; 47, XXY à HC klinefelter. Thể đa ( Polysomi: 2n+2, 2n+3 ). Ít gặp. Polysomi nhiễm sắc thể X: 48, XXXY à cũng là HC klinefelter. Trisomi kép: 48,XXX, +18. Thể khảm: có hai hay nhiều dòng tế bào chứa karyotype khác nhau: 46, XX / 47, XX + 21. 45, XO / 46, XX / 47, XXX. 3. Đa bội lệch ở TV: Ví dụ ở cà độc dược (2n = 24 ), người ta đã phát hiện 12 thể trisomi ở cả 12 cặp NST à Cho 12 dạng quả khác nhau về hình dạng và kích thước ( 2n = 25 ). KIỂU NHÂN CỦA CÁC HỘI CHỨNG THƯỜNG GẶP Ở NGƯỜI a. Hội chứng Down – Trisomi 21: Thể ba – Trimosi 21 thuần: 47, XX + 21. 47, XY + 21. Trisomi khảm: 46, XY / 47, XY + 21. 46, XX / 47, XX + 21. d. Hội chứng Edward – Trisomi 18: Thể ba – Trisomi thuần: 47, XX +18 47, XY + 18 Trisomi kép: 48, XXY + 18 Trisomi khảm: 46, XY / 47, XY +18. 46, XX / 47, XX +18. e. Hội chứng Patau – Trisomi 13: Thể ba – Trisomi thuần: 47, XX + 13 47, XY + 13 Trisomi khảm: 46, XY / 47, XY +13. 46, XX / 47, XX +13. f. Hội chứng Ambras –Trimosi 8: Thể ba – Trisomi thuần: 47, XX + 8 47, XY + 8 Trisomi khảm: 46, XY / 47, XY + 8 46, XX / 47, XX + 8. b. Hội chứng Klinefelter: Thể ba : trisomi ( 2n + 1 ) 47, XXY Thể đa: polysomi ( 2n + 2 ) 48, XXXY. Thể khảm: tỉ lệ thấp 47, XXY / 46, XY. 48, XXXY / 46, XY. c. Hội chứng Turner: Thể đơn : monosomi ( 2n – 1 ) 45, XO Thể khảm: 45, XO / 46 XX. II.ĐA BỘI CÂN : Khái niệm: Đột biến đa bội cân là dạng đột biến làm tăng một số nguyên lần bộ NST đơn bội của loài và lớn hơn 2n. Thể đa bội cân khác nguồn: Định nghĩa: Đa bội cân khác nguồn: gia tăng số bộ NST đơn bội của hai loài khác nhau trong một tế bào => tạo ra con lai. Đặc điểm: Hiện tượng tạo ra thể đa bội cân khác nguồn còn gọi là lai xa. Các cá thể lai xa thuờng không có khả năng sinh sản ( bất thụ ) là do: Bộ NST của hai loài bố và mẹ khác nhau về số lượng , hình dạng và cách sắp xếp các gene trên NST. Sự không tương hợp giữa bộ NST của 2 loài ảnh hưởng tới sự liên kết các cặp NST tương đồng trong kì đầu của GP I à gây trở ngại trong quá trình phát sinh giao tử Cách khắc phục hiện tượng bất thụ: Đa bội hóa 2n à 4n. Khi đó quá trình GP sẽ xảy ra bình thường vì mỗi NST đều có một NST tương đồng à không trở ngại trong việc tiếp hợp và phân li NST. Ví dụ: Ở TV: Cho lai Cải bắp Brassica 2n = 18 với Cải củ Raphanus 2n = 18 tạo ra con lai bất thụ 2n = 18 mang bộ NST cuả 2 loài bố mẹ khác nhau. Các nhà KH đã tạo ra dạng 4n = 36 làm cho cây lai ( Raphanobrassica ) sinh sản được. Ở ĐV: Cho lai 2 loài: Ngựa có bộ NST 2n = 64, Lừa có bộ NST 2n = 62 tạo ra con lai có bộ NST ( 32 + 31). La là con lai giữa ngựa cái và lừa đực có bộ NST = 63 hầu như không có khả năng sinh sản. Vai trò đối với chọn giống: Tạo ra nhiều giống TV mới và có khả năng sinh sản. Tạo ra thể lai có nhiều tính trạng tốt thừa hưởng của cả bố lẫn mẹ. Thể đa bội cân cùng nguồn: Định nghĩa: Đa bội cân cùng nguồn : gia tăng số bộ NST đơn bội của cùng một loài. Đặc điểm: i1: Gây đột biến đa bội ở tế bào xoma: nguyên phân không bình thường => tạo ra cành lưỡng bội trên cây lưỡng bội. i2: Gây đột biến đa bội ở tế bào sinh dục: Nếu gây đột biến trong giảm phân I => tạo ra 1 loại giao tử 2n vì giao tử 0 ( không chứa NST => chết ). Nếu gây đột biến trong giảm phân II => tạo ra hai loại giao tử n và 2n. Nếu cho thụ tinh giữa các giao tử bất thường này sẽ tạo ra thể đa bội: i3: Gây đột biến đa bội ở những lần phân chia của hợp tử: Ví dụ và Vai trò đối với chọn giống: - Thể đa bội lẻ hầu như không có khả năng sinh giao tử bình thường à tạo ra những giống cây ăn quả không hạt. Ở Thụy Điển đã tạo ra các giống tứ bội của 1 số loại cây làm thức ăn gia súc với mục đích thương nghiệp. Củ cải đường tam bội ( 3n = 27). Giống dưa hấu tam bội đầu tiên là do Kihara và công sự tạo ra ở Nhật năm 1957 (3n = 33). Táo tam bội 'Gravenstein' với bộ nhiễm sắc thể là 3n = 51. - Thể đa bội chẵn có cơ quan sinh dưỡng to, phát triển khỏe, chống chịu tốt. Đặc biệt là có khả năng tạo giao tử bình thường à hữu thụ. Nhiều giống mạch đen tứ bội (4n = 48) đã được trồng phổ biến ở Châu Âu cùng với một số giống cao lương, kiều mạch tứ bội. Năm 1997, tại trung tâm nghiên cứu tằm ở Ấn Độ đã nghiên cứu và áp dụng biện pháp nuôi cấy in vitro để tạo dâu tằm tứ bội. Cơ chế tác động của Cholchicine: - Cholchicine là chất độc với thoi vô sắc, làm sợi thoi vô sắc mất chức năng. Đó là vì nó tác động lên liên kết disulphite của protein và phân tử ribosa của acid ribonucleic => ức chế sự trùng hợp protein tubulin ( protein chính của trung tử ) => ức chế sự hình thành và chức năng của thôi vô sắc. Bộ phận xử lý có hiệu quả nhất là mô phân sinh, nơi tế bào phân chia mạnh nhất. KĨ THUẬT DI TRUYỀN VÀ CHỌN GIỐNG I.Phương pháp lai: *.Hiện tượng thoái hóa : Học a. Khái niệm : - Đối với cây trồng giao phấn khi tiến hành tự thụ phấn bắt buộc qua nhiều thế hệ thì con cháu có sức sống kém dần, sinh trưởng phát triển chậm, chống chịu kém, năng suất giảm, nhiều cây bị chết …- Đối với vật nuôi khi giao phối cận huyết (có quan hệ gần gũi) qua nhiều thế hệ làm xuất hiện hiện tượng thoái hóa, xuất hiện quái thai, dị hình, cơ thể suy yếu, sức đẻ giảm ..Ví dụ : Cây ngô vốn là cây giao phấn nếu tự thụ phấn bắt buộc qua nhiều thế hệ thì chiều cao thân giảm dần, giảm năng suất, có nhiều tính trạng xấu… b. Nguyên nhân thoái hoá giống : - Khi tiến hành tự thụ phấn bắt buộc hay giao phối cận huyết qua nhiều thế hệ thì : + Tỉ lệ thể dị hợp trong quần thể giảm dần . + Tỉ lệ thể đồng hợp tăng, trong đó, các gen lặn có hại biểu hiện ra. Ví dụ : P: Aa x Aa F1: ¼ AA : 2/4 Aa : ¼ aa c. Vai trò của tự thụ phấn bắt buộc và giao phối cận huyết :- Trong chọn giống người ta dùng các này để củng cố một đặc tính mong muốn nào đó- Tạo ra các dòng thuần chủng- Phát hiện những gen có hại hay có lợi từ đó làm cơ sở để lựa chọn hoặc loại bỏ *.Hiện tượng ưu thế lai :Học a. Khái niệm: Ưu thế lai là hiện tượng cơ thể lai ưu việt hơn bố mẹ về sức sống, sức chống chịu, khả năng sinh trưởng phát triển, sinh sản, năng suất, khả năng lợi dụng thức ăn …Ví dụ : P: Lúa trồng x Lúa hoang dại(Năng suất cao, chống chịu kém..) (Năng suất thấp, chống chịu tốt..)F1 : (Năng suất cao và chống chịu với môi trường tốt…) b. Đặc điểm : - Ưu thế lai biểu hiện trong lai khác thứ, lai khác loài, nhưng rõ nhất trong lai khác dòng, vì : + Phần lớn các gen của cơ thể lai trong lai khác dòng đều ở trạng thái dị hợp, trong đó, các gen trội quy định các trạng thái tốt được biểu hiện. + Cơ thể lai khác dòng có độ đồng đều cao về năng suất và phẩm chất . - Ưu thế lai biểu hiện cao nhất ở F1 và giảm dần ở các thế hệ sau : do có hiện tượng phân tính : tỉ lệ thể dị hợp giảm dần, tỉ lệ thể đồng hợp tăng dần, trong đó, các tính trạng quy định bởi các gen lặn (có hại ) được biểu hiện  c.Phương pháp tạo ưu thế lai :  . Lai khác dòng đơn : Tạo dòng thuần chủng ( bằng cách cho tự thụ phấn qua 5-7 thế hệ ) , sau đó cho giao phấn giữa 2 dòng thuần với nhau : P: dòng thuần A x dòng thuần B -> C (ưu thế lai)  b. Lai khác dòng kép :P1: dòng A x dòng B -> C P2: dòng D x dòng E -> F => C x F -> G (ưu thế lai )  c.Lai khác thứ : Tổ hợp vốn gen của 2 hoặc nhiều thứ có kiểu gen khác nhau cũng có hiện tượng ưu thế lai, nhưng ở các thế hệ sau có hiện tượng phân tính , ưu thế lai giảm . d. Lai khác loài (lai xa) : Cho lai 2 cá thể khác loài cũng tạo được ưu thế lai . II.Kĩ thuật di truyền. Các phương pháp tách ADN: tách ADN từ bộ gen. sinh tổng hợp gen từ mARN của gen tương ứng. tổng hợp gen bằng phương pháp hóa học. Các enzyme cắt và nối trong kỹ thuật cấy gen: Enzyme cắt restrictase là các enzyme có khả năng nhận biết được đoạn trình tự nucleotide đặc thù và sau đó cắt cả hai mạch của ADN đó. Enzyme restrictase cắt ADN theo 2 kiểu: cắt thẳng và cắt lệch so le. Cắt thẳng (tạo đầu bằng): cắt hai điểm tương ứng trên hai mạch đơn của đoạn trình tự đặc hiệu là đoạn ADN mạch kép. ví dụ HaeIII, Small. Cắt so le (tạo đầu dính): vị trí cắt trên hai mạch ADN là so le cho ra các đầu mạch gồm một số base sung. ví dụ E.coRI. Hind III. Enzyme nối ADN ligase Các vector tạo dòng ADN tái tổ hợp: Plasmid. Phage. Vector cosmid. Phagemid. NST nhân tạo ở nấm men. Tạo và tách dòng ADN tái tổ hợp Các bước cơ bản trong kỹ thuật gen: Bước 1: Tách ADN mang gen mong muốn từ dạng cho và ADN dùng làm vector. Bước 2: Cắt và nối để tạo ADN tái tổ hợp. Sử dụng enzyme cắt endonuclease sẽ cắt hai mạch đơn của phân tử ADN ở những vị trí nucleotide xác định. Việc cắt ADN của tế bào cho và ADN của plasmid do cùng một loại enzyme cắt giới hạn à tạo các đầu dính có trình tự giống nhau. Khi trộn đoạn ADN của tế bào cho với ADN plasmid đã cắt hở, các đầu dính bắt cặp bổ sung với nhau. Enzyme nối (ligase) tạo liên kết phosphodiester làm liền mạch ADN. Plasmid mang gen lạ gọi là ADN tái tổ hợp. Bước 3: Chuyển ADN tái tổ hợp vào tế bào nhận. Sử dụng các vật chuyển gen hay vector chuyển gen. Vector chuyển gen là phân tử ADN có khả năng tự nhân đôi, tồn tại độc lập trong tế bào và mang được gen cần chuyển. Có nhiều loại vector chuyển gen trong đó phổ biến là plasmid và thể thực khuẩn λ, ngoài ra còn có cosmid, phagemid, NST nhân tạo ở nấm men. Bước 4: Tách dòng ADN tái tổ hợp. Để xác định tế bào vi khuẩn có mang ADN tái tổ hợp hay không, người ta có thể phát hiện được nhờ tính bền vững với chất kháng sinh (như ampixilin hoặc tetracycline) của tế bào vi khuẩn này do các gen đặc hiệu mà các plasmid mang đến. DI TRUYỀN HỌC QUẦN THỂ 2. Định luật Hardy-Weinberg (viết tắt: H -W ) Năm 1908, nhà toán học người Anh G.N.Hardy và một bác sĩ người Đức là W. Weinberg đã độc lập nghiên cứu, đồng thời phát hiện ra quy luật phân bố các kiểu gen và kiểu hình trong quần thể giao phối. a. Nội dung định luật Học Trong một quẩn thể ngẫu phối kích thước lớn, nếu như không có áp lực của các quá trình đột biến, di nhập cư, biến động di truyền và chọn lọc, thì tần số các alen được duy trì ổn định từ thế hệ này sang thế hệ khác và tần số các kiểu gen (của một gen gồm hai alen khác nhau) là một hàm nhị thức của các tần số alen, được biễu diễn bằng công thức sau: ( p + q )2 = p2 + 2pq + q2 = 1 Ví dụ trong trường hợp đơn giản, gen A có 2 alen là A và a, thì trong quần thể có 3 kiểu trên AA, Aa, aa. Giả sử các kiểu gen trong quần thể ở thế hệ xuất phát là: 0,64AA + 0,32Aa + 0,04aa = 1 Tần số tương đối của alen A là: 0,64 + 0,32/2 = 0,8 Tần số tương đối của alen a là: 0,04 + 0,32/2 = 0,2 Tần số của A so với a ở thế hệ xuất phát là: A/a = 0,8/0,2. Tỷ lệ này có nghĩa là trong số các giao tử đực cũng như giao tử cái, số giao tử mang alen A chiếm 80%, còn số giao tử mang alen a chiếm 20%. Khi tổ hợp tử do các loại giao tử này tạo ra thế hệ tiếp theo như sau: ♂ ♀ 0,8A 0,2a 0,8A 0,64AA 0,16Aa 0,2a 0,16Aa 0,04aa Tần số tương đối các kiểu gen ở thế hệ này là: 0,64AA + 0,32Aa + 0,04aa = 1 và tần số tương đối các alen: A/a = 0,8/0,2. Trong các thế hệ tiếp theo tần số đó vẫn không thay đổi. Tổng quát: Nếu một gen A có 2 alen: A với tần số p; a với tần số q thì ta có công thức: p2AA + 2pqAa + q2 aa = 1 . Lưu ý rằng: p2 + 2pq + q2 = (p + q)2 = 1 => p + q = 1 => q = (1 - p) Do đó, sự phân bố các kiểu trên còn có thể diễn đạt bằng: [pA + (1 - p) a]2 = 1. Nếu gen A có số alen nhiều hơn 2, như: a1, a2, a3,... với các tần số tương ứng p, q, r,... thì sự phân bố các kiểu trên trong quần thể sẽ tương ứng với sự triển khai biểu thức (p + q + r +...)2 =1. Định luật Hardy-Weinberg chỉ áp dụng cho quần thể giao phối và chỉ nghiệm đúng trong những điều kiện sau: Học - Có sự giao phối tự do, nghĩa là các cá thể có kiểu gen và kiểu hình khác nhau trong quần thể đều giao phối được với nhau, với xác suất ngang nhau. Đây là điều kiện cơ bản nhất. - Quần thể phải có số lượng cá thể đủ lớn. - Các loại giao tử mang alen trội, lặn được hình thành qua giảm phân với tỷ lệ ngang nhau, có sức sống như nhau, tham gia vào thụ tinh với xác suất ngang nhau. - Các cơ thể đồng hợp và dị hợp có sức sống ngang nhau, được truyền gen cho các thế hệ sau ngang nhau. - Không có áp lực của quá trình đột biến và quá trình chọn lọc tự nhiên hoặc áp lực đó là không đáng kể. - Quần thể được cách ly với các quần thể khác, không có sự trao đổi gen. b. Chứng minh Ở một quần thể Mendel, xét một locus autosome (gen trên NST thường), gồm hai alen A1 và A2 có tần số như nhau ở cả hai giới đực và cái. Ký hiệu p và q cho các tần số alen nói trên (p + q =1). Cũng giả thiết rằng các cá thể đực và cái bắt cặp ngẫu nhiên, nghĩa là các giao tử đực và cái gặp gỡ nhau một cách ngẫu nhiên trong sự hình thành các hợp tử. Khi đó tần số của một kiểu gen nào đó chính là bằng tích của các tần số hai alen tương ứng. Xác suất để một cá thể có kiểu gene A1A1 là bằng xác suất (p) của alne A1 nhận từ mẹ nhân với xác suất (p) của alen A1 nhận từ bố, hay  p.p = p2. Tương tự, xác suất mà một cá thể có kiểu gene A2A2 là q2. Kiểu gene A1A2 có thể xuất hiện theo hai cách: A1 từ mẹ và A2 từ bố với tần số là pq, hoặc A2 từ mẹ và A1 từ bố cũng với tần số pq; vì vậy tần số của A1A2 là pq + pq = 2pq (Bảng 1). Bảng 1.  Các tần số H-W sinh ra từ sự kết hợp ngẫu nhiên các giao tử Tần số giao tử cái p(A1) q(A2) Tần số giao tử đực p(A1) p2(A1A1) pq(A1A2) q(A2) pq(A1A2) q2(A2A2) Điều chứng minh trên được tóm tắt như sau: * Quần thể ban đầu có 3 kiểu gen : A1A1               A1A2            A2A2         Tổng Tần số các kiểu gen :                  P                     H                  Q                 1 Tần số các alen :            p = P + ½H ;    q = Q + ½H        * Quần thể thế hệ thứ nhất sau ngẫu phối có : Tần số các kiểu gen : (p + q)2 = p2 + 2pq + q2 = 1 Tần số các alen: f(A1) = p2 + ½(2pq) = p(p+q) = p f(A2) = q2 + ½(2pq) = q(p+q) = q Nhận xét: Từ chứng minh trên cho thấy các tần số alen ở thế hệ con giống hệt ở thế hệ ban đầu, nghĩa là f(A1) = p và f(A2) = q. Do đó, các tần số kiểu gen ở thế hệ tiếp theo vẫn là p2, 2pq và q2 (giống như ở thế hệ thứ nhất sau ngẫu phối). Điều đó chứng tỏ rằng các tần số kiểu gene đạt được cân bằng chỉ sau một thế hệ ngẫu phối. Trạng thái ổn định về thành phần di truyền được phản ánh bằng công thức H-W như vậy được gọi là cân bằng H-W (Hardy-Weinberg equilibrium). c. Tần số giao phối và sự kiểm chứng nguyên lý H-W Nguyên lý H-W có thể được chứng minh theo một cách khác dựa trên tần số của các kiểu giao phối. Mặc dù nó cồng kềnh hơn phương pháp đã xét nhưng lại cho thấy rõ hơn bằng cách nào các tần số H-W phát xuất từ quy luật phân ly của Mendel. Xét cấu trúc giao phối của quấn thể ngẫu phối như trên ta thấy có tất cả là 9 kiểu giao phối với tần số giao phối như ở Bảng 2.Vì tần số mỗi kiểu gen ở hai giới được xem là như nhau, nên một số kiểu giao phối thuận nghịch là tương đương vì vậy chỉ còn lại 6 kiểu giao phối khác nhau với tần số tương ứng. Bây giờ ta xét các kiểu gen đời con sinh ra từ mỗi kiểu giao phối và sau đó tìm tần số của mỗi kiểu gen trong toàn bộ đời con, với giả thiết rằng tất cả các kiểu giao phối đều hữu thụ ngang nhau và tất cả các kiểu gen đều có sức sống như nhau. Sau khi rút gọn ta được các tần số kiểu gene đời con tương ứng là p2 , 2pq và q2 (ở dòng cuối cùng của bảng). Các trị số này chính là các tần số cân bằng H-W (equilibrium frequencies) đạt được sau một thế hệ ngẫu phối, bất luận các tần số kiểu gene ở đời bố mẹ như thế nào. d. Các mệnh đề và hệ quả (1) Nếu như không có áp lực của các quá trình tiến hoá (đột biến, di nhập cư, biến động di truyền và chọn lọc), thì các tần số alen được giữ nguyên không đổi từ thế hệ này sang thế hệ khác. Đây là mệnh đề chính của nguyên lý hay định luật H-W. (2) Nếu sự giao phối là ngẫu nhiên, thì các tần số kiểu gen có quan hệ với các tần số alen bằng công thức đơn giản: ( p+q )2 = p2 + 2pq + q2 =1. (3) Hệ quả 1: Bất luận các tần số kiểu gen ban đầu (P, H, Q) như thế nào, miễn sao các tần số alen ở hai giới là như nhau, chỉ sau một thế hệ ngẫu phối các tần số kiểu gen đạt tới trạng thái cân bằng (p2, 2pq và q2). (4) Hệ quả 2: Khi quần thể ở trạng thái cân bằng thì tích của các tần số đồng hợp tử bằng bình phương của một nửa tần số dị hợp tử, nghĩa là: p2.q2 = (2pq/2)2 Thật vậy, khi quần thể ở trạng thái cân bằng lý tưởng, ta có: H = 2pq Biến đổi đẳng thức trên ta được: pq = ½H Bình phương cả hai vế, ta có: p2.q2 = (½H)2, trong đó H = 2pq. Như vậy đẳng thức này cho thấy mối tương quan giữa các thành phần đồng hợp và dị hợp khi quần thể ở trạng thái cân bằng lý tưởng. (5) Hệ quả 3: Tần số của các thể dị hợp không vượt quá 50% và giá trị cực đại này chỉ xảy ra khi p = q = 0,5 → H = 2pq = 0,5. Lúc này các thể dị hợp chiếm một nửa số cá thể trong quần thể. Đối với alen hiếm (tức có tần số thấp), nó chiếm ưu thế trong các thể dị hợp nghĩa là tần số thể dị hợp cao hơn nhiều so với tần số thể đồng hợp về alen đó. Điều này gây hậu quả quan trọng đối với hiệu quả chọn lọc. e. Ý nghĩa định luật Hardy-Weinberg Học Về thực tiễn, dựa vào công thức Hardy-Weinberg có thể từ tỷ lệ kiểu hình suy ra tỷ lệ kiểu gen và tần số tương đối các alen, ngược lại, từ tần số tương đối của alen đã biết có thể dự tính tỷ lệ các kiểu gen và kiểu hình. Nắm được kiểu gen của một số quần thể có thể dự đoán tác hại của các đột biến gây chết, đột biến có hại, hoặc khả năng gặp những đồng hợp tử mang đột biến có lợi. Về lý luận, định luật Hardy-Weinberg giải thích vì sao trong tự nhiên có những quần thể đứng vững trạng thái ổn định trong thời gian dài. Trong tiến hoá, sự duy trì, kiên định những đặc điểm đạt được có ý nghĩa quan trọng chứ không phải chỉ có sự phát sinh các đặc điểm mới mới có ý nghĩa. f. Ứng dụng của định luật Hardy-Weinberg vận dụng làm BT vỨng dụng chính của định luật H-W trong di truyền y học là tư vấn di truyền cho các bệnh di truyền gene lặn NST thường. Ví dụ trong bệnh Phenylketonuria (PKU), tần số của người mắc bệnh ở trạng thái đồng hợp sẽ được xác định chính xác trong quần thể qua chương trình sàng lọc trên trẻ sơ sinh ở Ireland là 1/4.500, định luật Hardy-Weinberg cho phép xác định tần số của những người dị hợp tử có biểu hiện hoàn toàn bình thường: vì q = 1/4500 nên q = 0,015 žp = 1 - 0,015 = 0,985 do đó 2pq = 0,029 # 0,03 Như vậy tần số của người dị hợp tử mang gene bệnh PKU ở quần thể người Ireland là khoảng 3%, nghĩa là nguy cơ để một người bố hoặc mẹ mang gene bệnh trong một hôn nhân sẽ là khoảng 3%. vTần số gene và kiểu gene trong trường hợp gene liên kết với NST giới tính X. Đối với gene nằm trên NST giới tính X thì ở người nữ sẽ có 3 kiểu gene khác nhau trong khi đó ở người nam chỉ có 2 kiểu gene do NST Y không mang gene do đó việc áp dụng định luật Hardy - Weinberg có chút thay đổi. Lấy bệnh mù màu làm ví dụ với allele đột biến được kí hiệu là cb và allele bình thường được kí hiệu là (+). Tần số của các kiểu gene được trình bày trong bảng 3. Qua bảng 3 có thể nhận thấy tần số mắc bệnh mù màu ở người nữ thấp hơn nhiều so với người nam, mặc dù tần số allele là như nhau ở cả hai giới. Chưa tới 1% người nữ mắc bệnh mù màu nhưng tần số này ở người nam là 8%. Tần số người nữ dị hợp mang gene bệnh là 15% những người này sẽ có nguy cơ sinh ra con trai mắc bệnh mù màu.