Di truyen hoc quan the
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (2.85 MB, 22 trang )
12/26/2011
DI TRUYỀN HỌC QUẦN THỂ
TS. BS. Vũ Phi Yên
ĐẶT VẤN ĐỀ
2
1
12/26/2011
QUAN TM
ã Ngi ô bỡnh thng ằ
Tụi cú mang gien bệnh không?
– Kết hôn và sinh con: Con sẽ « bình thường »?
• Nhà sinh học, di truyền học
–
–
–
–
Trả lời các câu hỏi trên
Đa dạng sinh học
Tiến hóa
…
3
DI TRUYỀN HỌC QUẦN THỂ
4
2
12/26/2011
• Phát biểu được các khái niệm về di truyền
học quần thể: đột biến, chuyển dịch di truyền,
dịng chảy gien
• Phát biểu được định luật Hardy-Weinberg
• Liệt kê các giả định của luật Hardy-Weinberg
• Ứng dụng được định luật Hardy-Weinberg
5
KHÁC BIỆT
/>/ericbran/ericbran1.html
American Express 1990 Advertisement
6
3
12/26/2011
KHÁC BIỆT RA SAO?
SNP
Nature 409, 822 - 823 (2001)
7
KHÁC BIỆT ĐẾN MỨC NÀO?
• Nếu
– 2 bộ gien bất kỳ giống nhau 99.9%
– Bộ gien người gồm 3,2 tỷ gien
• Thì: hai bộ gien bất kỳ có 3,2 triệu SNP khác
nhau
• SNP > 1% dân số: đa hình (polymorphism)
• SNP < 1% dân số: đột biến (mutation)
8
4
12/26/2011
SỰ XUẤT HIỆN CỦA ĐỘT BIẾN
• Đột biến là khơng thể tránh
• Tuy nhiên, tần suất đột biến khơng cao
– Khoảng 1 đột biến trên104 - 106 nucleotide
• Từng đột biến khơng có tác động đáng kể
trên quần thể
• Nhưng:
Đột biến cung cấp nhiên liệu cho tiến hóa
9
DI TRUYỀN HỌC QUẦN THỂ
• Nghiên cứu sự di truyền các alen ở cấp độ
quần thể, khơng nghiên cứu từng gia đình,
từng cá nhân
– Tiên đoán tần suất
– Tham vấn cho cá nhân và gia đình
– Theo dõi các biến động: xuất hiện đột biến mới
và dịch chuyển di truyền, chọn lọc tự nhiên, di
dân, tiến hóa…
10
5
12/26/2011
ALEN
Ví dụ: tại một vị trí xác định trên bộ gien (locus)
GGAATTTTGCCTGAGAGACCTCATTGCA..GTTTCTGATTTTTTGATGTCTTCATCCATCACTGTCCTTGTCAAATAGTTT……
Allele 1:
GGAATTTTGCCTGAGAGACCTCATTGCA..GTTTCTGATTTTTTGATGTCTTCAGCCATCACTGTCCTTGTCAAATAGTTT……
Allele 2:
Alen: sự khác biệt tại một locus
Tần suất Alen : % alen / dân số
11
TẦN SUẤT ALEN
• Được xác định dễ dàng trong các trường hợp
trội không hồn tồn
– vì AA, Aa, aa có kiểu hình riêng
• Ngồi ra: khơng thể được xác định trực tiếp
– Hardy và Weinberg tìm cơng thức
– Sử dụng định luật Hardy-Weinberg để ước tính
tần suất các alen trong dân số
12
6
12/26/2011
ĐỊNH LUẬT HARDY-WEINBERG
13
SỰ PHÂN BỐ KIỂU GIEN
Với hai alen
A
và
a
có 3 kiểu gien (KG):
AA Aa
aa
Cho p = tần suất alen A
q = tần suất alen a
(p + q = 1)
Vậy tần suất các KG: AA Aa
aa
AA = p2
aa = q2
Aa = pq + qp = 2pq
14
7
12/26/2011
TẦN SUẤT ALEN VÀ KIỂU GIEN
Tinh trùng
Trứng
p + q = 1
15
PHÁT BIỂU ĐỊNH LUẬT
Tần suất alen
p = tần suất của alen trội trong quần thể
Tần suất kiểu gien
Đối với gien 2 alen:
p2 = tần suất các cá thể đồng hợp
alen trội
q = tần suất của alen lặn trong quần thể
q2 = tần suất các cá thể đồng hợp
alen lặn
p + q = 1.0
2pq = tần suất các cá thể dị hợp
trong quần thể
p2 + 2pq + q2 = 1.0
8
12/26/2011
PHÁT BIỂU ĐỊNH LUẬT
p2 + 2pq + q2 = 1
1 = 100% các kiểu gien có trong quần thể
17
TÍNH TẦN SUẤT ALEN VÀ KIỂU GIEN
Trứng
Tinh trùng
9
12/26/2011
ĐL HARDY-WEINBERG ĐÚNG KHI
• Quần thể đủ lớn để các biến động nhỏ khơng đáng kể
= Khơng có chuyển dịch di truyền (genetic drift)
• Tần suất xuất hiện đột biến (mutation rate) khơng đáng kể
• Giao phối ngẫu nhiên
• Khơng có sự di cư = khơng có dịng chảy gien (gene flow)
giữa các quần thể lân cận
• Các alen khơng bị chọn lọc
19
NHỮNG GIẢ ĐỊNH CHO ĐL H-W
•
•
•
•
•
Giao phối ngẫu nhiên
Khơng có đột biến
Khơng có sự di cư
Khơng có sự chọn lọc
Quần thể rất lớn
20
10
12/26/2011
QUẦN THỂ CÂN BẰNG
• Khi các giả định của ĐL H-W được thỏa
– Tần suất các alen ổn định
– Quần thể được gọi là cân bằng: các alen trội
không thay thế các alen lặn
• Trong một quần thể cân bằng:
– Có thể sử dụng ĐL H-W
– Dự đốn cho nhiều thế hệ
21
NHỮNG SAI LỆCH THỰC TẾ
22
11
12/26/2011
NHỮNG SAI LỆCH THỰC TẾ
SAI LỆCH
• Đột biến
• Giao phối cận huyết
• Di cư
• Chọn lọc tự nhiên
(giá trị phù hợp: fitness)
KẾT QUẢ
Chuyển dịch di truyền cho đến
khi alen mới được cố định
Đa dạng sinh học
Nhiều cá thể đồng hợp lặn
Hiệu ứng nền tảng di truyền
Hiệu ứng cổ chai
Các thế hệ tiếp theo có tần suất
khác với được tính bởi ĐL H-W
Tiến hóa
•
•
•
•
•
•
•
23
Thiếu máu HC hình liềm và Sốt rét
24
12
12/26/2011
ỨNG DỤNG ĐL HARDY-WEINBERG
25
2 BƯỚC VẬN DỤNG ĐL HARDY-WEINBERG
BƯỚC 1
• Từ tỷ lệ kiểu hình tính tỷ lệ alen
26
13
12/26/2011
2 BƯỚC VẬN DỤNG ĐL HARDY-WEINBERG
BƯỚC 2
• Từ tỷ lệ alen tính tốn để tiên đốn tỷ lệ
kiểu gien và kiểu hình của thế hệ sau
HOẶC
• Kiểm tra xem quần thể đang nghiên cứu
có cân bằng khơng
27
VÍ DỤ: BỆNH BẠCH TẠNG
TRONG QUẦN THỂ NGƯỜI ANH
Tần suất người bệnh bạch tạng
= 1 trên 20 000 hay 0.00005
© 2008 Paul Billiet ODWS
28
14
12/26/2011
A = Alen quy định sắc tố da bình thường
Tần suất = p
a = Alen bạch tạng
Tần suất = q
Kiểu hình
Kiểu gien
Tần suất
theo ĐL H-W
Bình thường
AA
p2
Bình thường
Aa
2pq
Bạch tạng
aa
q2
Tần suất
thực tế
29
A = Alen quy định sắc tố da bình thường
Tần suất = p
a = Alen bạch tạng
Tần suất = q
Kiểu hình
Kiểu gien
Tần suất
theo ĐL H-W
Bình thường
AA
p2
Bình thường
Aa
2pq
Bạch tạng
aa
q2
© 2008 Paul Billiet ODWS
Tần suất
thực tế
0.99995
0.00005
30
15
12/26/2011
TẦN SUẤT ALEN BẠCH TẠNG?
Alen bình thường
Alen bạch tạng
© 2008 Paul Billiet ODWS
=A=p=?
=q=?
31
TẦN SUẤT ALEN BẠCH TẠNG?
Alen bình thường
Alen bạch tạng
© 2008 Paul Billiet ODWS
=A=p=?
= q = (0.00005)
= 0.007 or 7%
32
16
12/26/2011
XÁC ĐỊNH TẦN SUẤT 2AB
Alen a = 0.007
Alen A
Mà
Vậy
p
=q
=p
p+q =1
= 1- q
= 1 – 0.007
= 0.993 or 99.3%
Tần suất của KG dị hợp (Aa) = 2pq
= 2 x 0.993 x 0.007
= 0.014 or 1.4%
© 2008 Paul Billiet ODWS
33
TẦN SUẤT NGƯỜI LÀNH MANG ALEN BỆNH
17
12/26/2011
TÍNH NGUY CƠ VÀ THAM VẤN
• Đối với bệnh di truyền gien lặn
– Đa số alen lặn được mang bởi người lành mang
alen bệnh
• Tần suất người lành mang alen bệnh
Nguy cơ sinh con mắc bệnh
35
KHẢ NĂNG SINH CON MẮC BỆNH
Tần suất bệnh xơ hóa nang, tần suất bệnh là 1/2000.
Tần suất kiểu gien cc là 1/2,000 hay 0.0005 = q2
√q2 = q = 0.022
p = 1 - q = 0.978
2pq = kiểu gien Cc = 2 X 0.978 X 0.022 = 0.043 = 1 trên 23.
=
Khả năng mẹ là
người lành mang
alen bệnh
1/23 X
Khả năng cha là
người lành mang
alen bệnh
X
1/23 X
1/4 =
X
¼
1/2,116
36
18
12/26/2011
TÓM TẮT
37
38
19
12/26/2011
39
40
20
12/26/2011
TỰ LƯỢNG GIÁ
41
MỘT TRONG CÁC QUẦN THỂ SAU LÀ CÂN BẰNG
Population sample
Genotypes
Gene frequencies
AA
Aa
aa
100
20
80
0
100
36
48
16
100
50
20
30
100
60
0
40
A
a
42
© 2008 Paul Billiet ODWS
21
12/26/2011
MỘT TRONG CÁC QUẦN THỂ SAU LÀ CÂN BẰNG
Population sample
Genotypes
Gene frequencies
AA
Aa
aa
A
a
100
20
80
0
0.6
0.4
100
36
48
16
0.6
0.4
100
50
20
30
0.6
0.4
100
60
0
40
0.6
0.4
43
© 2008 Paul Billiet ODWS
MỘT TRONG CÁC QUẦN THỂ SAU LÀ CÂN BẰNG
Population sample
Genotypes
Gene frequencies
AA
Aa
aa
A
a
100
20
80
0
0.6
0.4
100
36
48
16
0.6
0.4
100
50
20
30
0.6
0.4
100
60
0
40
0.6
0.4
44
© 2008 Paul Billiet ODWS
22
