P6 di truyền học cơ sở

DI TRUYỀN HỌC CƠ SỞ
CHƯƠNG 1
DI TRUYỀN HỌC MENDEL
DI TRUYỀN HỌC MENDEL
VÀ MỞ RỘNG
ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU CỦA DI TRUYỀN HỌC
• Di truyền học là ngành khoa học nghiên cứu về cấu trúc, chức năng, cơ
chế hoạt động và vận động của vật chất (thông tin) di truyền từ thế hệ
này sang thế hệ khác (ở các mức độ khác nhau của hệ thống sinh vật,
như phân tử, tế bào, cơ thể, quần thể).
• Đây là một dòng chó thuần chủng được sinh ra từ một cặp bố, mẹ có
kiểu gen gần giống nhau hoàn toàn (dòng thuần).
Đinh Đoàn Long
Bộ môn DI TRUYỀN HỌC
– Tần số mắc các bệnh lý (rối
loạn) di truyền thường gặp rất
cao trong các dòng thuần.
• Đây là một đàn chó con được sinh ra từ một cặp bố, mẹ có nguồn gốc từ
các dòng khác nhau.
– Tập tính và các kiểu hình của
các con trong đàn rất khác
nhau do kiểu gen của chúng
được tổ hợp ngẫu nhiên từ hệ
gen (vốn khác nhau) của các tế
bào sinh dục có nguồn gốc từ
bố
và
mẹ
.
ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU CỦA DI TRUYỀN HỌC
Đinh Đoàn Long

Bộ môn DI TRUYỀN HỌC
bố
và
mẹ
.
– Phần lớn các tính trạng của
chúng là giống, hoặc gần giống,
hoặc là kiểu hình trung gian
của của các kiểu hình tìm thấy
ở bố và mẹ.
Cơ chế nào đã gây nên những hiện tượng nêu trên?
• Mặc dù các hiện tượng di truyền học được quan tâm và ứng dụng
ngay từ thủa sơ khai của xã hội loài người (nhất là trong trồng trọt
và chăn nuôi), nhưng đến tận thế kỷ thứ XX, phần lớn các nhà sinh
học (một cách sai lầm) cho rằng:
– Tất cả các tính trạng (kể cả các tính trạng thu nhận mới trong thời
gian
sống)
của
một
cá
thể
có
thể
truyền
được
sang
thế
hệ
sau

.
ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU CỦA DI TRUYỀN HỌC
Đinh Đoàn Long
Bộ môn DI TRUYỀN HỌC
gian
sống)
của
một
cá
thể
có
thể
truyền
được
sang
thế
hệ
sau
.
– Các đặc tính của bố, mẹ được trộn lẫn (và không phân tách trở lại
được) trong thế hệ con.
GREGOR MENDEL
Đinh Đoàn Long
Bộ môn DI TRUYỀN HỌC
Gregor Mendel (1822-1884), ng−êi ®−îc coi lµ
cha ®Î cña ngµnh Di truyÒn häc hiÖn ®¹i
L−îc sö di truyÒn häc
13.000 - 15.000 năm trước: Phát triển trồng trọt
Thí nghiệm của Mendel (1867)
1869: Miescher lần đầu tiên tách chiết được ADN

Mô tả nhiễm sắc thể (1902 - 1904)
1929: Mô tả được thành phần cấu tạo ADN
ADN được chứng minh là vật chất di truyền (1944)
1953: Watson và Crick mô tả cấu trúc chuỗi
xoắn kép ADN, chủ yếu dựa trên hình ảnh
nhiễu xạ tia X (của Franklin và Wilkins)
Mô tả đột biến tế bào hồng cầu hình liềm (1956)
Kornberg phát hiện ADN polymerase (1957)
Chứng minh cơ chế sao chép ADN (1958)
1961 - 1966: Giải mã các mã bộ ba (codon)
Phát hiện thấy sự tồn tại của enzym giới hạn (1962)
1967: Gellert phát hiện ra ADN ligase, enzym
nối các phân đoạn ADN với nhau
Khởi đầu các nghiên cứu công nghệ ADN tái tổ hợp của
Boyer và cs. tại ĐH Standford và Califonia (
1972
)
Morgan phát hiện liên kết / hoán vị gen (1910 - 1940)
Đinh Đoàn Long
Bộ môn DI TRUYỀN HỌC
Boyer và cs. tại ĐH Standford và Califonia (
1972
)
1975: Southern phát triển kỹ thuật thẩm tách
Southern cho phép xác định trình tự ADN đặc thù
Sanger & Barrell, Maxam & Gilbert phát triển các kỹ thuật
giải mã trình tự ADN (1975 - 1977)
1980: Thiết lập được bản đồ sơ bộ đầu tiên các
dấu chuẩn ADN hệ gen người
Palmiter & Brinser tạo được Chuột chuyển gen, Sprading &

Rubin tạo được Ruồi dấm chuyển gen (1981 - 1982)
1985: Mullis và cs. phát minh ra kỹ thuật PCR
Đề xuất ý tưởng “Dự án hệ gen người” (1986)
1987: Phát hiện gen gây bệnh teo cơ Duchene
Phát hiện gen gây bệnh xơ nang (1989)
1990: Khởi động Dự án Hệ gen người (HGP)
Phát hiện gen gây bệnh Huntington (1993)
1995: Phát minh ra chip ADN
Hệ gen đầu tiên được giải mã - H. influenza (1995)
1999: Nhiễm sắc thể người đầu tiên được giải mã
Hoàn thành giải mã hai bản sao sơ bộ hệ gen người (2003)
2006: Chính thức hoàn thành giải trình tự NST
cuối cùng của hệ gen người (NST số 1)
Khởi động dự án giải hệ gen biểu sinh của người (2009)
Di truyền học Mendel
• Mendel
• Mục đích thí nghiệm của Mendel
• Đậu Hà lan (Pisum sativum) là một mô hình
nghiên cứu di truyền học lý tưởng
•
Những nhân tố chính giúp Mendel
•
Những nhân tố chính giúp Mendel
thành công
• Cách bố trí thí nghiệm và kết quả
• Di truyền học và xác suất thống kê
Các mục đích thí
nghiệm của Mendel
• Xác định các qui luật chi phối sự hình thành và phát
triển các tính trạng ở các con lai.

•
Xác định số lượng các con lai xuất hiện trong mỗi
•
Xác định số lượng các con lai xuất hiện trong mỗi
nhóm tính trạng.
• Sắp xếp các nhóm tính trạng theo từng thế hệ con lai
thu được.
• Tìm ra mối quan hệ về thống kê giữa chúng.
Pisum sativum – một mô hình lý tưởng bởi vì
• Sẵn có nhiều giống để tiến hành nghiên cứu
• Dễ trồng (trong vườn hoặc trong chậu)
• Tự thụ phấn hoặc thụ phấn chéo
– Dễ thực hiện các thí nghiệm thụ phấn nhân tạo
Chu kì sống tương đối ngắn
•
Chu kì sống tương đối ngắn
– Tính trạng hạt có thế quan sát được ngay sau một vụ trồng
– Tính trạng cây quan sát được sau hai vụ trồng
• Một cây cho ra nhiều hạt
Hệ thống thí nghiệm với Pisum sativum
• Các con lai có khả năng
sống sót và hữu thụ trong
nhiều thế hệ kế tiếp.
• Must be able to isolate the
flowers of hybrid plants
flowers of hybrid plants
from “the influence of all
foreign pollen”
• Plants must possess
distinctly different physical

characteristics
Hệ thống thí nghiệm với Pisum sativum
• Các con lai có khả năng
sống sót và hữu thụ trong
nhiều thế hệ kế tiếp.
• Hoa có cấu tạo phù hợp để
thực hiện được các phép
thực hiện được các phép
lai chủ động (tự thụ phấn
hoặc thụ phấn chéo).
• Plants must possess
distinctly different physical
characteristics
Giải phẫu hoa đậu Hà Lan
Bao phấn (♂)
Bao phấn (♂)
Nhụy (♀)
Noãn trong túi phôi
Hệ thống thí nghiệm với Pisum sativum
• Các con lai phải có khả
năng sống sót và hữu thụ
trong nhiều thế hệ kế tiếp
• Hoa có cấu tạo phù hợp để
thực hiện được các phép
thực hiện được các phép
lai chủ động (tự thụ phấn
hoặc thụ phấn chéo).
• Các cây bố, mẹ có cặp tính
trạng tương phản.
Figure 2.4

PJ Russell iGenetics, A Mendelian Approach
Định luật I của Mendel
Định luật II của Mendel
Cơ sở tế bào học các định luật
di truyền của Mendel
Những nhân tố chính giúp Mendel thành công
• Các cặp tính trạng được nghiên cứu được lựa chọn
phù hợp và khác biệt nhau rõ rệt
• Các bước thí nghiệm được kiểm soát chặt chẽ
– Thụ phấn tự do hoặc thụ phấn chéo
• Các tính trạng di truyền quán sát đều đơn gen
• Phân nhóm kiểu hình và
– Phân nhóm các kiểu hình qua nhiều thế hệ
• Thống kê số liệu tỉ mỉ và áp dụng các luật thống kê
– Quan sát kĩ từng tính trạng và đếm số lượng từng cá thể
Sơ lược về xác suất thống kê
• Xác suất (p) của một sự kiện xảy ra được tính bằng:
– Trong đó a = số lần sự kiện được quan tâm xuất hiện
– và n = tổng số lần quan sát
• Nguyên tắc nhân xác suất: Xác suất để 2 sự kiện độc lập
xảy ra đồng thời sẽ bằng tích xác suất của mỗi sự kiện
độc lập
n
a
p =
độc lập
– Nếu …“và”… thì nhân xác suất
• Nguyên tắc cộng xác suất: Xác suất để một trong hai sự
kiện có đặc tính loại trừ lẫn nhau xuất hiện sẽ bằng tổng
các xác suất thành phần

– Nếu “… hoặc … hoặc …” thì cộng xác suất
Ví dụ từ thí nghiệm của Mendel
Nguyên tắc cộng
xác suất được sử
dụng để xác định
xác suất mà mà
một cá thể thuộc
Nguyên tắc nhân xác
suất được sử dụng
để xác định một cá
thể nhận alen lặn từ
hạt phấn của bố và
một alen lặn thứ
hai từ noãn của mẹ
một cá thể thuộc
thế hệ F
2
trong
phép lai một cặp
tính trạng có thể
có kiểu hình trội
(hoặc có kiểu gen
đồng hợp tử hoặc
có kiểu gen dị
hợp tử).
Xác suất với trình tự xuất hiện các sự kiện
• Trong một tập hợp mẫu có “n” nhân tố, sẽ có
n! khả năng tổ hợp khác nhau.

• Trong một tập hợp có “n” nhân tố, trong đó
“x” nhân tố thuộc Nhóm 1, “y” nhân tố thuộc
Nhóm 2, “z” nhân tố thuộc Nhóm 3 (v.v…) thì
“x” nhân tố thuộc Nhóm 1, “y” nhân tố thuộc
Nhóm 2, “z” nhân tố thuộc Nhóm 3 (v.v…) thì
số tổ hợp có thể có sẽ là:
• Để tính xác suất của các sự kiện xảy ra theo
một trình tự nhất định, tính xác suất riêng của
từng sự kiện, rồi nhân với số tổ hợp có thể có.
!!!
!
zyx
n
• Xác suất để một người mẹ có thể có 5 người con
gồm 4 con gái đầu lòng và một con trai út là bao
nhiêu?
– Xác suất mỗi lần sinh (trai / gái) là ½
–
Trình tự của các sự kiện là một gái
và
một gái
và
Ví dụ
–
Trình tự của các sự kiện là một gái
và
một gái
và
một gái và một gái và một trai, sẽ bằng tích các
xác suất thành phần

– Thế nên xác suất được xác định sẽ là (½)
5
= 1/32
• Xác suất để một người mẹ có 5 người con gồm 4 con gái đầu lòng
và một con trai út là bao nhiêu?
– Xác suất mỗi lần sinh (trai / gái) là ½
– Trình tự của các sự kiện là một gái và một gái và một gái và
một gái và một trai, sẽ bằng tích các xác suất thành phần
– Thế nên xác suất được xác định sẽ là (½)
5
= 1/32
Xác suất để một có 5 người con gồm 4 con gái và một con trai là
Ví dụ
•
Xác suất để một có 5 người con gồm 4 con gái và một con trai là
bao nhiêu?
– Ở đây, trình tự các sự kiện không xác định
– Sẽ có = 5 kiểu tổ hợp khác nhau của 4 gái và 1 trai
– Vì vậy, xác suất sẽ là (½)
5
= 5/32 = 0,16
!
1
!
4
!5
!
1
!
4

!5