ĐỀ CƯƠNG DI TRUYỀN HỌC

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
KHOA SINH HỌC
-----

VŨ HẢI DƯƠNG
K64 SINH HỌC

ĐỀ CƯƠNG ÔN TẬP HỌC PHẦN

DI TRUYỀN HỌC
MÃ HỌC PHẦN: BIO2203

Tháng 2 – 2021


MỤC LỤC
LÝ THUYẾT TRỌNG TÂM
I.

ACID NUCLEIC – VẬT LIỆU DI TRUYỀN ........................................................................ 5
1.

Cấu tạo ................................................................................................................................. 5

2.

Chức năng ............................................................................................................................ 7

3.

Sự tái bản DNA (DNA replication) ..................................................................................... 7

4.

Dòng DNA tái tổ hợp (Recombinant DNA) ........................................................................ 8

5.

Sửa chữa DNA ..................................................................................................................... 9

II. NHIỄM SẮC THỂ................................................................................................................. 10
1.

Nhiễm sắc thể là gì ? .......................................................................................................... 10
2.

Nhiễm sắc thể trong tế bào ............................................................................................. 11

a.

Ở tế bào sinh vật nhân sơ ............................................................................................... 11

b.

Ở tế bào sinh vật nhân thực ............................................................................................ 11

3.

Chu kỳ tế bào ..................................................................................................................... 12

4.

Nguyên phân (Mitosis) ...................................................................................................... 12
a.

Kỳ đầu (Prophase) .......................................................................................................... 13

b.

Kỳ giữa (Metaphase) ...................................................................................................... 13

c.

Kỳ sau (Anaphase) ......................................................................................................... 13

d.

Kỳ cuối (Telophase) ....................................................................................................... 13

e.

Phân chia tế bào chất (Cytokinesis) ............................................................................... 14

5.

Giảm phân (Meiosis).......................................................................................................... 14

III.

QUY LUẬT DI TRUYỀN ................................................................................................. 16

1.

Định luật di truyền của Mendel ......................................................................................... 16

2.

Mở rộng của quy luật di truyền của Mendel ...................................................................... 17

3.

Gen liên kết với giới tính ................................................................................................... 19

4.

Liên kết và hốn vị gen ...................................................................................................... 19

5.

Di truyền ở nấm men Saccharomyces cerevisiae .............................................................. 20

IV.

BIỂU HIỆN CỦA GEN ..................................................................................................... 21

1.

Mã di truyền ....................................................................................................................... 21

2.

Phiên mã............................................................................................................................. 22
a.

Mở đầu ........................................................................................................................... 23


b.

Kéo dài ........................................................................................................................... 23

c.

Kết thúc .......................................................................................................................... 23

3.

Dịch mã .............................................................................................................................. 24

V. ĐIỀU HÒA SỰ BIỂU HIỆN GEN........................................................................................ 26
1.

Khái quát – Một số khái niệm ............................................................................................ 26

2.

Cấu trúc Operon và Regulon.............................................................................................. 27

3.

Promoter và các yếu tố phiên mã trên RNA polymerase ................................................... 31

4.

Điều hòa dịch mã và sau dịch mã ...................................................................................... 32

VI.

ĐỘT BIẾN ......................................................................................................................... 33

1.

Đột biến gen ....................................................................................................................... 33
a.

Phân loại ......................................................................................................................... 33

b.

Tần số và tác nhân .......................................................................................................... 33

c.

Hậu quả .......................................................................................................................... 34

2.

Đột biến nhiễm sắc thể ....................................................................................................... 34
a.

Tổng quan....................................................................................................................... 34

b.

Tái sắp xếp trình tự ADN trong và giữa các nhiễm sắc thể ........................................... 34

c.

Thay đổi về số lượng nhiễm sắc thể ............................................................................... 37

VII.

DI TRUYỀN HỌC VI KHUẨN ........................................................................................ 37

1.

Hệ gen vi khuẩn (bacterial genome) .................................................................................. 37

2.

Di truyền ở vi khuẩn .......................................................................................................... 38

VIII. UNG THƯ ......................................................................................................................... 40
1.

Khái quát ............................................................................................................................ 40

2.

Cơ chế gây ung thư ............................................................................................................ 41

IX.

DI TRUYỀN NGOÀI NHÂN ............................................................................................ 41

1.

Gen ở ty thể (mtDNAs) ...................................................................................................... 42

2.

Gen của Lục lạp (cpDNAs)................................................................................................ 43

3.

Quy luật di truyền ngồi nhân............................................................................................ 43

X. CƠNG NGHỆ DNA TÁI TỔ HỢP (Recombinant dna) ....................................................... 44
1.

Enzyme cắt giới hạn ........................................................................................................... 44

2.

Điện di trên gel Agarose .................................................................................................... 44

3.

Vector ................................................................................................................................. 44

4.

Nhân dòng đoạn DNA ....................................................................................................... 45


5.
XI.

Kỹ thuật PCR (Polymerase chain reaction) ....................................................................... 45
DI TRUYỀN QUẦN THỂ ................................................................................................. 47

MỘT SỐ ĐỀ THI CUỐI KỲ CÁC NĂM
Năm học 2015 – 2016 - ĐỀ THI HẾT MÔN SMP2008 – SINH HỌC PHÂN TỬ VÀ DI
TRUYỀN HỌC (SHPT&DTH) .................................................................................................... 48
Năm học 2017 – 2018 - ĐỀ THI HẾT MÔN DI TRUYỀN HỌC ............................................... 54
Năm học 2012 – 2013 - ĐỀ THI HẾT MÔN DI TRUYỀN HỌC ............................................... 57


LÝ THUYẾT TRỌNG TÂM
I.

ACID NUCLEIC – VẬT LIỆU DI TRUYỀN

Axít nucleic là đại phân tử sinh vật trọng yếu tồn tại ở tất cả sinh vật, có chức năng biên
soạn mã, đưa chuyển và biểu đạt thông tin di truyền. Nói cách khác, thơng tin di truyền được
chuyển giao thơng qua trình tự acid nucleic. Acid nucleic bao gồm hai loại chính là DNA
(deoxyribonucleic) và RNA (ribonucleic). Chúng đều được cấu tạo theo nguyên tắc đa phân với
các đơn phân gọi là nucleotide.

1. Cấu tạo

Về cấu tạo chung, mỗi nucleotide bao gồm 3 thành phần: một nhóm phosphade, một phân tử
đường ribose và một nhóm base nitrogen. Base nitrogen có thể là pyrimidine (Cytosine,
Thymine, Uracil) hoặc purine (Adenine, Guanine).
Các nucleotide nối với nhau theo trình tự đầu 5’ của phân tử đường ribose nối với nhóm
phosphate của nucleotide kế tiếp, liên kết này là loại liên kết phosphodieste. Từ sự ghép nối bất
đối xứng này đã tạo nên cấu trúc xoắn của acid nucleoic.
Dạng phổ biến nhất của acid nucleotide được sử dụng làm vật liệu di truyền là DNA. Ở
sinh vật nhân sơ, DNA thường liên kết với protein nằm thành vùng trong tế bào chất (gọi là vùng
nhân) cịn ở nhân thực thì DNA liên kết với protein tạo thành cấu trúc nhiễm sắc thể nằm trong
nhân tế bào. Sở dĩ chúng liên kết với protein giúp cho kích thước của chúng sẽ được thu gọn và
đảm bảo sự hoạt động tăng tính chính xác.


DNA được cấu tạo từ 2 mạch
polynucleotide đối song với nhau. Hai mạch
polynucleotide liên kết với nhau bằng các liên
kết hydro được quy định nghiêm ngặt theo
nguyên tắc bổ sung giữa các base nitrogen.
Adenine liên kết với Thymine bằng 2 liên kết
hydro; Guanine liên kết với Cytosine bằng 3
liên kết hydro.
Trình tự các loại nucleotide trên DNA
tạo nên sự đa dạng cho DNA và đó chính là
nhân tố quan trọng nhất tạo nên sự di truyền,
đảm bảo đặc tính lồi và các tính trạng đặc
truyền lại qua các thế hệ của sinh vật.
Q trình truyền thơng tin của DNA
thơng qua quá trình gọi là tái bản DNA. Quá
trình tổng hợp protein xuất phát từ DNA
thơng qua hai q trình gọi là phiên mã (tổng

hợp RNA) và dịch mã.
DNA có thể có 3 dạng xoắn: dạng A; dạng B
và dạng Z.

Hai mạch đơn xoắn đôi vào nhau tạo thành
bộ khung cho DNA. Ở chuỗi xoắn kép này có thể
xuất hiện những khoảng trống nằm cách nhau giữa
hai mạch gọi là các rãnh (groove). Những rãnh này
nằm liền kề với các cặp base và có thể hình thành
một điểm bám (binding site). Vì hai mạch đơn
khơng đối xứng nhau nên dẫn đến các rãnh có kích
thước khơng đều, trong đó rãnh lớn (major groove)
rộng 22 Å và rãnh nhỏ (minor groove) rộng 12 Å. Độ rộng của rãnh giúp cho các cạnh của base
trở nên dễ tiếp cận hơn trong rãnh lớn so với rãnh nhỏ. Kết quả là, các protein của các nhân tố
phiên mã mà liên kết với những đoạn trình tự cụ thể trong chuỗi xoắn kép DNA thường thực
hiện bằng việc tiếp xúc với các cạnh của các base ở rãnh lớn.


2. Chức năng
DNA là cơ sở cho sự sống trên hành tinh Trái đất - mọi sinh vật đều có nó. Chức năng
của DNA là lưu trữ tất cả thơng tin di truyền mà một sinh vật cần để phát triển, hoạt động và sinh
sản. Về cơ bản, nó là hướng dẫn sinh học được tìm thấy trong mỗi tế bào.
Số lượng và trình tự sắp xếp các nucleotide trên chuỗi polynucleotide chính là nhân tố tạo
nên thơng tin di truyền. Qua các cơ chế tái bản DNA, đảm bảo thơng tin di truyền được đảm bảo
tính ổn định qua các thế hệ tế bào.
Ngoài việc củng cố, lưu trữ và
truyền đạt thông tin di truyền, qua cơ
chế phiên mã (tổng hợp RNA) và dịch
mã từ DNA sẽ tạo ra protein tham gia
vào mọi hoạt động sống của tế bào. Có

thể nói DNA là nhân tố điều khiển hầu
hết mọi hoạt động sống ổn định của tế
bào.
Chính số lượng, thành phần, trình tự sắp xếp của các nucleotide trên DNA tạo nên sự đa
dạng di truyền. Nó là đặc trưng cho mỗi cá thể, mỗi loài khác nhau. Hai người khác nhau có bộ
gen giống nhau 99,9% và khác nhau về chỉ có 0,1%. Bộ gen người giống 7% với các vi khuẩn E.
coli, 21% với sâu, 90% đối với chuột và 98% với tinh tinh. Bộ gen người hoàn chỉnh bao gồm
khoảng 3 tỷ phân tử ADN.

3. Sự tái bản DNA (DNA replication)
Sao chép DNA là quá trình DNA tạo ra một bản sao của chính nó trong q trình phân
chia tế bào.
Bước đầu tiên trong việc sao chép DNA là 'giải nén' cấu trúc xoắn kép của DNA được
thực hiện bởi enzyme topoisomeraza II (duỗi thẳng) và helicase (phá vỡ liên kết hydro giữa hai
sợi polynucleotide). Sự tách biệt của hai sợi DNA duy nhất tạo ra một hình chữ 'Y' được gọi là
'ngã ba' sao chép. Hai sợi riêng biệt sẽ hoạt động như các khuôn để tạo ra các sợi DNA mới. Quá
trình này được bắt đầu tại các điểm cụ thể trong DNA, được đặt làm mục tiêu bởi protein khởi
tạo. Trong E. coli, protein này là DnaA; trong nấm men, đây là phức hợp nhận diện gốc. Các
chuỗi được sử dụng bởi protein khởi tạo có xu hướng "giàu A,U" (giàu
base adenine và thymine), bởi vì các cặp A-T có hai liên kết hydro (thay vì ba được hình thành
trong một cặp G-X) và do đó dễ tách rời hơn. Khi gốc đã được định vị, những protein khởi tạo
này sử dụng các protein khác và tạo thành phức hợp tiền nhân bản, giải phóng DNA sợi kép.
DNA polymeraza I và DNA polymeraza III có chức năng kéo dài mạch mới, tuy vậy
chúng tuân thủ một nguyên tắc là luôn tổng hợp mạch mới theo chiều 5’ → 3’. Trên DNA, sợi
được định hướng theo hướng 3 ' đến 5 ' (về phía ngã ba sao chép), đây là sợi dẫn đầu. Sợi còn lại
được định hướng theo hướng 5' đến 3' (cách xa ngã ba sao chép), đây là sợi muộn. Kết quả của
các định hướng khác nhau của chúng, hai sợi được sao chép khác nhau:
Sợi dẫn đầu (Leading Strand): Một đoạn ngắn của RNA được gọi là primer (được tạo ra
bởi một enzyme gọi là primase) đi kèm và liên kết đến cuối sợi dẫn đầu. Primer đóng vai trị là
điểm khởi đầu cho quá trình tổng hợp DNA. Tiếp đến DNA polymerase liên kết với sợi dẫn đầu

và sau đó chạy dọc theo nó, tổng hợp mạch mới tuân theo nguyên tắc bổ sung một cách liên tục.
Sợi muộn (Lagging Strand): Nhiều primer RNA được tạo ra và liên kết tại các điểm khác
nhau dọc theo sợi muộn. Các đoạn DNA ở mỗi primer sẽ bắt đầu tổng hợp mạch mới, tạo ra các
DNA đứt đoạn được gọi là mảnh Okazaki. Loại sao chép này được gọi là không liên tục vì các


mảnh Okazaki sẽ cần phải được nối lại sau này. Cuối cùng, enzyme ligase nối các đoạn Okazaki
với nhau tạo thành hai sợi đôi liên tục.

Khi tất cả các bazơ được khớp (A với T, C với G), một enzyme gọi là exonuclease sẽ loại
bỏ các primer. Các khoảng trống nơi các primer sau đó được lấp đầy bởi các nucleotide bổ sung.
Sợi mới được kiểm tra và sửa chữa nếu có sai sót bằng enzyme DNA polymeraza II để đảm bảo
khơng có sai lầm trong trình tự DNA mới.
Kết quả của sự sao chép DNA là hai phân tử DNA bao gồm một chuỗi nucleotide mới và
một chuỗi nucleotide cũ. Đây là lý do tại sao sự sao chép DNA được mơ tả là bán bảo tồn, một
nửa chuỗi là một phần của phân tử DNA ban đầu, một nửa là hoàn toàn mới. Sau khi sao chép
DNA mới tự động kết thúc thành một chuỗi
xoắn kép.
Ngoài các thành phần đã đề cập trên,
q trình này cịn có thể có sự tham gia của:
*Prơtêin SSB: giúp hai mạch đơn khơng bị
dính lại vào nhau để các enzym hoạt động.
*Telomerase: hạn chế sự cố đầu mút. Chỉ có
trong tinh hồn và buồng trứng, ở tất cả các
tế bào sinh dưỡng enzyme này không hoạt
động.
Ở sinh vật nhân sơ, DNA dạng mạch
vòng và chúng chỉ tồn tại duy nhất một đơn
vị tái bản để thực hiện q trình nhân đơi
DNA. Đối với sinh vật nhân thực, do sự

phức tạp trong cấu tạo và số lượng gen lớn
nên trên DNA thường sẽ có nhiều đơn vị tái
bản.

4. Dịng DNA tái tổ hợp (Recombinant DNA)
DNA tái tổ hợp là phân tử DNA được tạo thành từ hai hay nhiều trình tự DNA của
các loài sinh vật khác nhau. Trong kỹ thuật di truyền, DNA tái tổ hợp thường là được tạo thành


từ việc gắn những đoạn DNA có nguồn gốc khác nhau vào trong vectơ tách dòng. Những vectơ
tách dòng mang DNA tái tổ hợp này có thể biểu hiện thành các protein tái tổ hợp trong các sinh
vật. Ví dụ một số dược phẩm là hormone peptide được tạo ra từ công nghệ DNA tái tổ hợp
là insulin, hormone tăng trưởng, và oxytocin. Những vắc-xin cũng có thể được sản phẩm bằng
phương thức này. Sinh vật chủ được sử dụng phổ biến nhất trong công nghệ DNA này
là Escherichia coli.
(Kỹ thuật tạo dòng DNA tái tổ hợp sẽ được đề cập kỹ hơn ở phần sau)

5. Sửa chữa DNA
Một đặc tính của DNA là có khả năng sửa chữa khi xảy ra sai khi DNA bị tổn thương.
Tổn thương DNA là sự thay đổi vật lý bất thường của DNA, có thể được nhận ra bởi các
enzyme, và do đó có thể được sửa chữa chính xác nếu thơng tin dư thừa, chẳng hạn như trình tự
khơng bị hư hại trong sợi DNA bổ sung hoặc trong nhiễm sắc thể tương đồng, có sẵn để sao
chép. Nếu một tế bào giữ lại tổn thương DNA, phiên mã gen có thể được ngăn chặn, và do đó
dịch thành protein cũng sẽ bị chặn. Nhân bản cũng có thể bị chặn hoặc tế bào có thể chết.
Cần phân biệt tổn thương DNA với đột biến. Trái ngược với tổn thương DNA, đột biến là
một sự thay đổi trong trình tự cơ bản của DNA. Một đột biến không thể được nhận ra bởi các
enzyme một khi sự thay đổi cơ sở có mặt trong cả hai sợi DNA, và do đó đột biến không thể
được sửa chữa. Ở cấp độ tế bào, đột biến có thể gây ra sự thay đổi chức năng và điều hịa
protein.
Các yếu tố mơi trường và các quá trình trao đổi chất bình thường bên trong tế bào, xảy ra

với tốc độ 10.000 đến 1.000.000 tổn thương phân tử mỗi tế bào mỗi ngày, điều này chỉ chiếm
0,000165% trong số khoảng 6 tỷ bazơ của bộ gen người, các tổn thương không được sửa chữa
trong các gen quan trọng (như gen ức chế khối u ) có thể cản trở khả năng thực hiện chức năng
của tế bào và làm tăng đáng kể khả năng hình thành khối u và góp phần gây ung thư.
Tổn thương DNA có thể được chia thành hai loại chính:
Do các nhân tố nội sinh: như do các oxy phản ứng được sản xuất từ các sản phẩm phụ
trao đổi chất bình thường (đột biến tự phát), đặc biệt là quá trình khử oxy hóa hoặc do các lỗi sao
chép
Do các tác nhân bên ngồi như: tia cực tím [UV 200–400 nm ] bức xạ từ mặt trời hoặc
các nguồn sáng nhân tạo khác; các tần số bức xạ khác, bao gồm tia X và tia gamma; thủy phân
hoặc gián đoạn nhiệt; một số độc tố thực vật; hóa chất đột biến do con người tạo ra,đặc biệt
là các hợp chất thơm hoạt động như các tác nhân xen kẽ DNA; virut;…
Tốc độ sửa chữa DNA phụ thuộc vào nhiều yếu tố, bao gồm loại tế bào, tuổi của tế bào
và môi trường ngoại bào. Một tế bào đã tích lũy một lượng lớn thiệt hại DNA, hoặc một tế bào
khơng cịn sửa chữa hiệu quả thiệt hại phát sinh cho DNA của nó, có thể xâm nhập vào một trong
ba trạng thái có thể:
o Trạng thái “tắt” khơng thể đảo ngược, được gọi là sự nhạy cảm tế bào. Tế bào không thể
tiếp tục phân chia tạo thể hệ sau.
o Tự chết tế bào được lập trình
o Nếu tế bào tiếp tục phân chia, tế bào khơng được kiểm sốt, có thể dẫn đến sự hình thành
khối u gây ung thư.
Khả năng sửa chữa DNA của một tế bào rất quan trọng đối với tính tồn vẹn của bộ gen
của nó và do đó đến chức năng bình thường của sinh vật đó. Nhiều gen ban đầu được chứng
minh là ảnh hưởng đến tuổi thọ hóa ra có liên quan đến việc sửa chữa và bảo vệ tổn thương
DNA.


II.

NHIỄM SẮC THỂ

1. Nhiễm sắc thể là gì ?

Nhiễm sắc thể là cấu trúc của protein và DNA, tham gia vào hoạt động di truyền và điều
chỉnh hoạt động sống chính của tế bào.
Với nhân thực, DNA liên kết với protein histone
tạo thành các cấu trúc đơn giản nhất gọi là nucleosome.
Mỗi nucleosome bao gồm phần lõi 8 protein histone và
đoạn DNA dài 147 bp, quấn 1,75 vòng quanh lõi protein
theo chiều xoắn trái.
Từ cấu trúc của nucleosome sẽ tạo thành các cấu
trúc cấp cao hơn: sợi cơ bản (11 nm); sợi nhiễm sắc (30
nm); sợi siêu xoắn (300 nm); cromatide (700 nm).

Sở dĩ DNA liên kết với protein (histone và nonhistone) do chúng có chức năng trung hịa
điện tích âm của DNA, cho phép DNA thu gọn và đóng vai trò quan trọng trong điều hòa hoạt
động gen.
Trong tế bào, nhiễm sắc thể tồn tại thành từng cặp gọi là cặp nhiễm sắc thể tương đồng.
Cặp nhiễm sắc thể tương đồng là các nhiễm sắc thể có cùng kích thước, hình dạng và kiểu băng
nhuộm, chúng chứa cùng một tập hợp gen. Do đó, thơng thường sẽ tạo ra cơ thể lưỡng bội. (2n)
Trong các cặp nhiễm sắc thể, có một cặp nhiễm sắc thể đặc biệt gọi là nhiễm sắc thể giới
tính có chức năng quy định giới tính và khả năng sinh sản. Chúng có thể ở dạng đồng giao tử
(XX) hoặc dị giao tử (XY), đôi khi cũng tồn tại ở dạng đơn
giao tử (XO). Một số dạng đột biến có thể làm thay đổi số
lượng các nhiễm sắc thể trong bộ nhiễm sắc thể của lồi.
Trong cấu trúc nhiễm sắc thể, về đặc điểm hình thái
chúng ta thường quan tâm đến 3 đặc điểm: chiều dài tổng số
của nhiễm sắc thể, tâm động của nhiễm sắc thể và kiểu băng
khi tiến hành nhuộm Giemsa. Điều này tạo nên sự đặc trưng
cho mỗi nhiễm sắc thể ở mỗi lồi khác nhau. Mỗi lồi sẽ có
bộ nhiễm sắc thể đặc trưng tuy vậy chúng không phản ánh

đến mức độ tiến hóa của lồi.
Sự tồn tại của nhiễm sắc thể liên quan đến 3 vị trí quan trọng trên nhiễm sắc thể: vị trí
đầu mút (telomere); các vị trí khởi đầu tái bản (replication orgin); tâm động (centromere). Tâm


động chính là nơi nhiễm sắc thể gắn với thoi phân bào trong q trình phân chia. Vị trí của chúng
trên nhiễm sắc thể quyết định đến hình dáng của chúng. Người ta chia ra là các dạng: trung tâm
(metacentric); cận trung tâm (submetacentric); cận cuối (acrocentric); cuối (telocentric).
Telomere là những đoạn trình tự lặp lại (của DNA) có chiều dài nhất định ở các đầu mút
của nhiễm sắc thể (chromosome); có thể đơn giản gọi telomere là đầu mút của nhiễm sắc thể. Nó
được coi là chiếc “mũ bảo vệ” phần đầu của nhiễm sắc thể. Nó có chức năng duy trì tuổi thọ của
tế bào, giữ cho phân tử DNA được khỏe mạnh. Mỗi lần DNA được sao chép (replication) thì
chiều dài của telomere lại bị ngắn đi một chút, cuối cùng ngắn tới mức không thể bảo vệ DNA
khỏi bị tổn thương và đột biến, dẫn đến hậu quả làm cho cơ thể trở nên già yếu và sinh ra bệnh
tật ở tuổi già.
2. Nhiễm sắc thể trong tế bào
a. Ở tế bào sinh vật nhân sơ
Khoảng 80% DNA trong tế bào vi khuẩn nằm
trong hạch nhân (nucleoid). Hạch nhân khơng có
màng nhân bao bọc. DNA nằm trong hạch nhân liên
kết với protein như HU hoặc H1 tạo thành khoảng 50
– 100 vùng, gọi là các domain.
Mỗi domain bao gồm 40 k.b ở dạng siêu
xoắn. Các domain kết dính với nhau ở những đoạn
DNA nhất định tạo thành hình như một bơng hoa
gồm 50 – 100 cánh đính với nhau tại nhị hoa. Sự thay
đổi về cấu trúc của một cánh không làm ảnh hưởng
đến các cánh còn lại.
Hai loại enzyme tham gia ổn định cấu trúc
này đó là DNA gyrase và DNA toipoisomerase. Phối

hợp với đó là 4 loại protein, trong đó protein HU có
chức năng tương tự protein histone ở tế bào nhân
thực trong việc quy định nghiêm ngặt cấu trúc không
gian của sợi nhiễm sắc thể.
b. Ở tế bào sinh vật nhân thực
Nhiễm sắc thể ở nhân thực nằm trong nhân tế bào, tạo thành genome kiểu nhân. Trong
quá trình tế bào sắp bước vào phân chia thì sợi nhiễm sắc co đặc lại. Quan sát trên kính hiển vi
điện tử cho thấy có vùng co đậm đặc và vùng không co đặc.
Vùng đậm đặc được gọi là vùng dị nhiễm sắc
(heterochromatin). Phần lớn các vùng này không thay
đổi ngay cả khi tế bào phân chia, có một số được hình
thành co đậm rồi lại biến mất. Hầu hết các gen trong
vùng này là các đoạn DNA lặp lại và các gen không
hoạt động. Vùng này không xảy ra sự trao đổi chéo giữa
hai nhiễm sắc thể tương đồng.
Vùng nhiễm sắc không co đặc được gọi là nhiễm
sắc thực (euchromatin). Vùng này chỉ có đặc khi tế bào
phân chia. Trong vùng này chứa các gen chính của
nhiễm sắc thể, đảm bảo các hoạt động sống của tế bào.


3. Chu kỳ tế bào
Chu kỳ tế bào là một vịng tuần hồn các sự kiện xảy ra trong một tế bào từ lần phân bào
này cho đến lần kế tiếp, trong đó bộ máy di truyền và các thành phần của tế bào được nhân đơi
và sau đó tế bào phân chia làm hai tế bào con. Ở các sinh vật đơn bào (nấm men, vi khuẩn,...)
một cá thể sau khi trải qua chu kỳ phân bào tạo ra hai cá thể mới; còn ở các sinh vật đa bào thì
chu kỳ tế bào là một quá
trình tối quan trọng để
một hợp tử phát triển thành
một cơ thể hoàn chỉnh và

để cơ thể bổ sung số lượng
tế bào thay cho số đã chết.
Chu kỳ tế bào có
thể được chia thành
các pha sau: G1, S, G2 (các
pha G1, S, G2 được gộp lại
thành kỳ trung gian) và pha nguyên phân, hay pha M [Gc 2]. Bản thân pha M bao gồm hai quá
trình liên quan chặt chẽ với nhau: quá trình ngun phân trong đó nhiễm sắc thể của tế bào mẹ
được chia tách ra làm hai phần bằng nhau, và q trình phân chia tế bào chất (cytokinesis) trong
đó tế bào chất của tế bào mẹ tách làm hai phần bằng nhau và hình thành hai tế bào con.

4. Nguyên phân (Mitosis)
Nguyên phân hay phân bào nguyên nhiễm là một phần của chu kỳ tế bào khi
các NST kép được tách và đi về hai nhân tế bào mới. Nguyên phân (phân chia nhân) có tiền đề từ
giai đoạn S của pha trung gian (DNA được nhân đôi ở giai đoạn này) và thường đi kèm hoặc tiếp
theo là phân chia tế bào chất, bào quan và màng tế bào về hai tế bào mới khá cân bằng về những
thành phần này.
Nguyên phân cơ bản gồm 4 pha: Kỳ đầu (Prophase), Kỳ giữa (Metaphase), Kỳ sau
(Anaphase) và Kỳ cuối (Telophase) cùng với quá trình phân chia tế bào chất (Cytokinesis).


a. Kỳ đầu (Prophase)
Ở kỳ đầu, sẽ xảy ra sau khi tế bào kết thúc pha G2, tế bào
chuẩn bị phân chia bằng cuộn xoắn các nhiễm sắc thể và bắt đầu
hình thành thoi vơ sắc. Ở kì đầu của nguyên phân, nhiễm sắc thể
co xoắn trước rồi mang nhân mới dần tiêu biến. Khi bắt đầu kỳ
đầu, các sợi nhiễm sắc thể được kết tụ thành các nhiễm sắc thể
riêng biệt và có thể quan sát ở độ phóng đại cao nhờ kính hiển vi
quang học. Trong kỳ này, nhiễm sắc thể có dạng dài, mỏng và
giống như sợi chỉ. Mỗi nhiễm sắc thể gồm hai nhiễm sắc tử. Hai

nhiễm sắc tử được nối ở tâm động.
Hai trung thể sẽ trùng hợp tubulin để giúp tạo thành thoi phân bào nhờ vi ống. Protein
động cơ sau đó đẩy hai trung thể dọc theo các vi ống đến hai cực đối diện của tế bào.
b. Kỳ giữa (Metaphase)
Trong đoạn cuối của kỳ trước giữa, còn gọi là kỳ đầu giữa,
các vi ống thể động bắt đầu tìm kiếm và gắn vào các thể động của
nhiễm sắc thể. Thể động là một cấu trúc gắn vi ống gồm nhờ các
protein, hình thành trên tâm động nhiễm sắc thể trong giai đoạn
sau. Một số vi ống cực tìm và tương tác với các vi ống cực tương
ứng từ trung thể đối diện để hình thành thoi vơ sắc.
Sau khi các vi ống vào vị trí và gắn với các thể động trong
kì trước g iữa, hai trung thể bắt đầu kéo các nhiễm sắc thể về hai
đầu đối diện của tế bào. Sức căng gây ra làm cho các nhiễm sắc
thể sắp xếp dọc theo mặt phẳng xích đạo, một mặt phẳng ảo nằm
ở giữa hai trung thể (ở khoảng trung tâm của tế bào). Để đảm bảo
sự phân bố đồng đều của nhiễm sắc thể khi kết thúc nguyên
phân, điểm kiểm soát kỳ giữa đảm bảo rằng tất cả các thể động
đều được gắn vào thoi và các nhiễm sắc thể được sắp xếp dọc theo
tấm kỳ giữa. Nếu tế bào vượt qua điểm chốt này thành công, tế
bào sẽ chuyển sang kì sau.
c. Kỳ sau (Anaphase)
Các cohensin đang gắn kết các nhiễm sắc tử chị em sẽ
được phân giải, hai nhiễm sắc tử sẽ tách nhau và tạo thành hai
nhiễm sắc thể con giống hệt nhau. Việc rút ngắn các vi ống thể
động giúp kéo các nhiễm sắc thể con mới được hình thành đến
hai cực đối diện của tế bào. Trong khoảng thời gian này, các vi
ống cực sẽ đẩy nhau, làm cho tế bào dài ra. Cuối kì sau, nhiễm
sắc thể cũng đạt đến mức cuộn xoắn tối đa của chúng, để giúp
phân tách nhiễm sắc thể và hình thành lại của hạt nhân.
d. Kỳ cuối (Telophase)

Tại kì cuối, các vi ống cực phân cực tiếp tục đẩy nhau, làm tế bào dài ra nhiều hơn. Trong
trường hợp lớp màng nhân bị phá võ, một màng nhân mới sẽ được hình thành nhờ sử dụng các
mảnh màng nhân cũ của tế bào mẹ. Màng nhân mới sẽ hình thành xung quanh mỗi bộ nhiễm sắc


thể con riêng biệt (mặc dù màng không bao lấy cả các trung thể)
và nhân con lại xuất hiện. Cả hai bộ nhiễm sắc thể, giờ đây được
bao quanh bởi màng nhân mới, bắt đầu "duỗi xoắn" hoặc giải co
xoắn. Nguyên phân đến đây là hoàn tất. Mỗi nhân mới có một
bộ nhiễm sắc thể giống hệt nhau. Q trình phân chia tế bào
chất có thể hoặc có thể khơng xảy ra, điều này tùy thuộc vào
sinh vật.
e. Phân chia tế bào chất (Cytokinesis)
Phân chia tế bào chất không phải là một giai đoạn của
nguyên phân mà là một quá trình riêng biệt, cần thiết để hồn
thành việc phân chia tế bào.
Ở các tế bào động vật, một rãnh phân cắt (eo) có chứa
một vịng co được hình thành ở vị trí mặt phẳng xích đạo cũ, sẽ
thắt vào và cho ra các hai tế bào mới rời nha u. Ở cả tế bào
động vật và thực vật, phân chia tế bào chất đều được điều khiển
bởi các túi có nguồn gốc từ bộ máy Golgi, di chuyển dọc theo
các vi ống đến giữa tế bào.
Ở thực vật, cấu trúc này sẽ hòa với nhau thành một
phiến ngăn ở trung tâm của cấu trúc phragmoplast và phát triển thành thành tế bào, tách nhân ra.
Phragmoplast là một cấu trúc vi ống điển hình cho các thực vật bậc cao, trong khi một số tảo
xanh sử dụng cấu trúc vi ống phycoplast cho phân chia tế bào cất. Mỗi tế bào con có một bản sao
hồn chỉnh bộ gen của tế bào gốc. Sự kết thúc của phân chia tế bào chất đánh dấu sự kết thúc của
pha M.

5. Giảm phân (Meiosis)

Giảm phân là quá trình tạo giao tử của tế bào sinh dục. Trong giảm phân, tế bào sinh
dục (có bộ 2n) đã chín trải qua hai lần phân bào liên tiếp gọi là giảm phân I và giảm phân II,
nhưng nhiễm sắc thể chỉ nhân đơi có một lần, nên sinh ra giao tử có bộ nhiễm sắc thể đơn bội:
giao tử đực (tinh trùng hoặc tinh tử) và giao tử cái (trứng hoặc nỗn) có n NST đơn.
Diễn biến cơ bản của quá trình giảm phân:
Giảm phân I
Gồm Kỳ trung gian và 4 kỳ phân bào chính thức.
Kỳ trung gian I: Tại kỳ trung gian DNA và NST nhân đôi, NST nhân đôi thành NST
kép gồm 2 Crômatit dính với nhau ở tâm động.


Kỳ đầu I: Bước vào kỳ đầu I, các NST
kép bắt đôi với nhau theo từng cặp tương đồng.
Sau khi tiếp hợp, các NST bắt đầu co xoắn lại.
Tiếp đến, các NST kép trong mỗi cặp NST kép
tương đồng dần dần đẩy nhau ra bắt đầu từ tâm
động. Trong khi NST tiếp tục co xoắn lại thì thoi
phân bào cũng được hình thành và một số sợi
thoi được đính với tâm động của các NST.
Trong q trình bắt đơi, các NST kép
trong cặp NST kép tương đồng có thể trao đổi
các đoạn crômatit cho nhau. Hiện tượng này là
hiện tượng trao đổi chéo, dẫn đến hoán vị gen. Cuối kỳ đầu I, màng nhân và nhân con dần tiêu
biến, thoi phân bào xuất hiện. Kỳ đầu I chiếm phần lớn tồn bộ thời gian của q trình giảm
phân. Tùy theo từng lồi, kỳ đầu I có thể kéo dài tới vài ngày thậm chí vài chục năm như ở người
phụ nữ.
Kỳ giữa I: Các cặp NST kép tương đồng sau khi bắt đôi và co xoắn cực đại di chuyển về
mặt phẳng xích đạo của tế bào và tập trung thành 2 hàng xếp song song. Dây tơ phân bào từ mỗi
cực tế bào chỉ đính vào một phía của mỗi NST kép trong cặp tương đồng.
Kỳ sau I: Mỗi NST kép trong cặp NST kép tương đồng di chuyển theo dây tơ phân ly về

hai cực của tế bào trên thoi vô sắc.
Kỳ cuối I: Sau khi đi về cực của tế bào, các NST kép dần dần dãn xoắn. Màng nhân và
nhân con dần dần xuất hiện. Thoi phân bào tiêu biến đi để quá trình phân chia tế bào chất bắt đầu
diễn ra tạo lượng NST kép giảm đi một nửa (n NST kép).
Giảm phân II
Ngay sau khi kết thúc quá trình giảm phân I, các tế bào bước vào giảm phân II mà không
nhân đôi NST. Phân bào giảm phân II cơ bản giống như nguyên phân cũng bao gồm 4 kỳ nhưng
diễn biến không bao giờ giống quá trình nguyên phân.
Kỳ đầu II: NST vẫn ở trạng thái n NST kép bắt đầu co ngắn và cho thấy số lượng NST
kép (đơn bội)
Kỳ giữa II: Các NST kép tập trung và xếp thành một hàng ở mặt phẳng xích đạo.
Kỳ sau II: Các NST tách nhau ở tâm động thành 2 NST đơn và phân li về 2 cực tế bào.
Kỳ cuối II: Các NST đơn nằm gọn trong nhân mới được tạo thành với số lượng bộ đơn
bội (n NST)
Sau khi trải qua hai quá trình giảm phân I và giảm phân II, từ 1 tế bào mẹ (2n NST kép)
tạo thành 4 tế bào con có số NST đơn = ½ số NST kép của tế bào mẹ (n NST đơn). Các tế bào
con sẽ phát triển, lớn lên và biến đổi hình thành các giao tử.
Đối với động vật, ở con đực, 1 tế bào mẹ hình thành 4 tế bào con tạo thành 4 tinh
trùng chui vào lòng ống sinh tinh của tinh hoàn để đi vào túi chứa tinh, ở con cái, sau 2 lần giảm
phân 1 tế bào mẹ chỉ hình thành 1 tế bào lớn tạo thành tế bào trứng, 3 tế bào nhỏ khác không làm
nhiệm vụ sinh sản (tế bào thể cực, hay còn gọi là thể định hướng). Đối thực vật, tế bào tạo thành
sau giảm phân lại tiếp tục phân bào để tạo thành hạt phấn hay túi phôi.
Sự phân ly độc lập của các gen trên những nhiễm sắc thể khác nhau và sự trao đổi chéo ở
kỳ đầu của giảm phân 1 chính là nhân tố làm tăng sự đa dạng di truyền, cung cấp nguồn nguyên
liệu phong phú cho chọn giống và tiến hóa của sự sống trên Trái đất.


III.

QUY LUẬT DI TRUYỀN

1. Định luật di truyền của Mendel
Gregor Mendel là người đầu tiên nghiên cứu sự di truyền một cách bài bản và khoa học,
đặt nền móng cho sự phát triển của ngành khoa học di truyền khoa học sau này. Những yếu tố
góp phần tạo nên sự thành cơng của Mendel chính là đặc tính của lồi Đậu Hà Lan (Pisum
sativum). Đậu Hà Lan có đặc tính là có các tính trạng tương phản và phân ly độc lập với nhau
trong quá trình phát sinh và tổ hợp giao tử. Đặc tính nổi bật của Đậu Hà Lan là tự thụ phấn
nghiêm ngặt, tạo điều kiện thuận lợi cho q trình kiểm sốt các phép lai. Mendel đã chọn Đậu
Hà Lan có thể cũng xuất phát từ số lượng trong mỗi thế hệ của chúng rất lớn, dễ dàng sử dụng
tốn thống kê để phân tích kết quả một cách chính xác và khoa học.
Khái niệm chúng ta cần nhớ là kiểu hình trội - là kiểu hình biểu hiện ở các thể dị hợp tử
trong đó kiểu hình đó sẽ giống với một trong
bố hoặc mẹ.
Khi Mendel cho lai hai cá thể thuần
chủng tương phản về tính trạng, kết quả cho
thấy kiểu hình ở đời sau phân ly theo tỉ lệ
100% là trội. Tiếp tục cho lai các cá thể F1
với nhau thu được F2 với tỉ lệ 3 trội : 1 lặn.
Đây được coi là nguyên lý cơ bản nhất của
định luật Mendel.
Phát triển học thuyết này đối với các
tính trạng ở người, ta nhận thấy hầu hết các
kiểu hình phổ biến và rõ ràng của con người
phát sinh từ sự tương tác của nhiều gen chứ
khơng đơn thuần là một gen quy định một
tính trạng, số lượng đặc điểm đơn gen xuất
hiện rất ít. Có khoảng 6000 đặc điểm gen
đơn được biết đến ở người tính đến năm 2016, trên tổng số khoảng 20.000-25.000 gen mã hóa
protein của con người. Học thuyết của Mendel là cơ sở để phát triển các kỹ thuật nghiên cứu và
chuẩn đoán di truyền.

Một phương pháp khá phổ biến trong chuẩn đoán di truyền là nghiên cứu di truyển phả
hệ. Xuất phát từ học thuyết của Mendel của thể đưa ra một số đặc điểm di truyền của các tính
trạng đơn gen như sau:
Gen quy định tính trạng là gen trội
1. Nếu con bị bệnh chắc chắn một trong hai người bố hoặc mẹ sẽ bị bệnh
2. Nếu cơ thể mang gen gây bệnh sẽ được biểu hiện ngay ra kiểu hình: biểu hiện ở mọi thế
hệ
3. Bố mẹ bị bệnh có khả năng sinh ra con khơng bị bệnh nếu bố mẹ mang kiểu gen dị hợp tử
Gen quy định tính trạng là gen lặn
1. Bố mẹ khơng bị bệnh có thể sinh ra người con bị bệnh đặc biệt là trong giao phối cận
huyết.
2. Tất cả con sinh ra nếu bố mẹ bị bệnh đều sẽ bị bệnh


3. Tuân theo kiểu di truyền chéo: có thể có thế hệ khơng xuất hiện người bị bệnh
4. Sẽ có thể di truyền dọc nếu tính trạng bị bệnh này rất phổ biến trong quần thể

2. Mở rộng của quy luật di truyền của Mendel
Điều kiện nghiệm đúng quy luật di truyền của Mendel đó là: (1) Mỗi gen quy định một
tính trạng; (2) Alen trội là trội hồn tồn so với alen lặn; (3) Các tính trạng đang xét nằm trên các
nhiễm sắc thể khác nhau. Khi ta xét hai tính trạng phân ly độc lập, alen trội là trội hoàn toàn, xét
đến thế hệ F2 ta thấy xuất hiện tỉ lệ gần đúng 9 trội, trội: 3 trội, lặn :3 lặn, trội :1 lặn, lặn (9:3:3:1)

Tuy vậy đa phần ở người bao gồm các gen có quan hệ tương tác với nhau, chính vì thế tỉ
lệ ở F2 sẽ khơng cịn chính xác nữa. Thay vào đó, ta có các quy luật suy rộng.
a. Tính trạng trội khơng hoàn toàn.
Một dạng biểu hiện khác bố mẹ ở thể dị hợp tử được gọi là tính trạng trội khơng hoàn
toàn. Về bản chất tỉ lệ kiểu gen vẫn tuân theo tỉ lệ của trường hợp trội hoàn toàn nhưng tỉ lệ kiểu
hình khơng cịn là 3 trội :1 lặn mà sẽ trở thành 1 trội :2 trung gian: 1 lặn.
b. Tính trạng đồng trội

Là khi có hai gen cùng quy định một tính trạng sẽ tương tác với nhau, xét về vai trị thì
hai gen đó có vai trị như nhau. Kiểu gen chứa cả hai gen trội sẽ biểu thị kiểu hình trung gian.
Điển hình nhất ta xét ví dụ về kiểu
gen quy định nhóm máu ở người. Nhóm máu
được quy định bởi loại kháng nguyên trên bề
mặt hồng cầu gồm hai loại A và B. Các
kháng nguyên A và B có bản chất là prơtêin
kết hợp với cacbôhyđrat. Trong Di truyền
học cổ điển, gen quy định kháng ngun này
là gen đơn do một lơ-cut có 3 alen
là IA, IB và i. Ký hiệu "i" là viết tắt
từ isoagglutinogen, một thuật ngữ cũng dùng


để chỉ kháng nguyên. Trong 3 alen này, thì IA và IB là các alen đồng trội, còn alen i là gen lặn so
với cả hai alen kia. Do đó: Nếu người có kiểu gen IAIA hoặc IAi thì thuộc nhóm máu A; Nếu
người có kiểu gen IBIB hoặc IBi thì thuộc nhóm máu B; Nếu người có kiểu gen IAIB thì thuộc
nhóm máu AB; Nếu người có kiểu gen ii (đồng hợp lặn) thì thuộc nhóm máu O.
c. Gen đa hiệu
Một gen có thể có khả năng tham gia vào nhiều vai trị khác nhau trong q trình hình
thành lên các tính trạng của cơ thể, ta gọi đó là gen đa hiệu. Điều này lý giải cho các hiện tượng
khi thay đổi cấu trúc của một gen có thể làm biến đổi hoạt động, trạng thái của nhiều tính trạng
khác nhau trên cơ thể.
Bên cạnh đó, ta có có nhiều gen khi ở trạng thái nào đó (dị hợp tử, đồng hợp tử trội hoặc
đồng hợp tử lặn) có thể gây ra hạn chế sự biểu hiện gen, bất hoạt gen hoặc gây chết. Điều này sẽ
làm thay đổi tỉ lệ kiểu hình ở đời con sẽ khơng còn đúng với tỉ lệ 3:1 hoặc 9:3:3:1.
d. Tương tác nhiều gen: tương tác bổ trợ
Tương tác bổ trợ là kiểu tương tác của hai hay nhiều gen không alen cùng qui định một
tính trạng, trong đó sự xuất hiện của 2 alen trội làm xuất hiện kiểu hình mới. Giả sử xét hai gen
A và B quy định màu sắc hoa. Gen X có alen A quy định hoa màu đỏ, alen a quy định hoa màu

trắng. Gen Y, có sự xuất hiện của alen B sẽ tương tác với alen A làm cho hoa có màu vàng, cịn
alen b khơng có khả năng tương tác. Ta sẽ có các kiểu gen: A–B– : hoa vàng; A–bb : hoa đỏ;
aaB– : hoa đỏ; aabb : hoa trắng.
Tùy theo kiểu tương tác giữa các gen, ta có thể thấy xuất hiện các tỉ lệ sau ở kiểu tương
tác bổ trợ: 9:7 ; 9:3:3:1 ; 9:6:1.
e. Tương tác nhiều gen: tương tác át chế
Là hiện tượng tương tác giữa hai (hay nhiều) gen trong đó 1 gen này kìm hãm sự hoạt
động của 1 gen khác thuộc locut khác nhau. Có hai truờng hợp: át chế trội và át chế lặn.
Có thể xuất hiện các tỉ lệ sau ở đời con: 13:3 ; 12:3:1; 9:3:4 ; 9:7
f. Tương tác nhiều gen: tương tác cộng gộp (hiện tượng biến dị liên tục)
Là hiện tượng khi có hai hay nhiều locus gen tương tác với nhau mỗi alen trội đều góp
phần làm tăng sự biểu hiện của kiểu hình. Tác động cộng gộp thường là các tính trạng số
lượng, năng suất (sản lượng sữa, chiều cao…). Tính trạng số lượng thường có phổ biến dị rộng,
có thể định lượng được bằng cân, đo, đong, đếm.
g. Tương tác giữa kiểu gen và môi trường
Môi trường ảnh hưởng khơng ít tới sự biểu hiện của gen trong q trình hình thành tính
trạng. Điều này ta thấy rất rõ ở nhiều tính trạng như chiều cao, cân nặng,… Một yếu tố ta cần
chú ý đến đó sự đột biến của gen vì trong quá trình hoạt động và tương tác giữa cơ thể và mơi
trường, có rất nhiều gen có thể bị đột biến.
Kiểu hình phụ thuộc vào hai thông số: độ thâm nhập (penetrance) và độ biểu hiện
(expressivity). Độ thâm nhập (penetrance) là phần trăm số cá thể mang alen đột biến biểu hiện
bệnh, ví dụ một đột biến trội gây u nguyên bào võng mạc ở 75% người mang alen đột biến. Độ
biểu hiện (expressivity) là mức độ/cường độ một kiểu gen nào đó biểu hiện ở kiểu hình, ví dụ


người mang alen đột biến trội gây u nguyên bào võng mạc có thể bị ung thư ở cả hai mắt hay chỉ
một mắt.

3. Gen liên kết với giới tính
Một hiện tượng khá phổ biến ở các sinh vật nhân thực là sự liên quan tới giới tính của

một số gen. Bộ nhiễm sắc thể của người bao gồm 23 cặp nhiễm sắc thể kép trong đó có 1 cặp
nhiễm sắc thể giới tính. Các gen nằm trên nhiễm sắc thể giới tính có thể quy định giới tính hoặc
khơng. Gen có thể nằm trên nhiễm sắc thể giới tính X hoặc Y, vùng tương đồng hoặc không
tương đồng.
Với gen nằm trên nhiễm sắc thể X vùng không tương đồng là gen lặn, mang những đặc
điểm:
Đặc điểm liên kết X lặn
1. Bệnh uất hiện nhiều ở nam hơn ở nữ
2. Đột biến sẽ không bao giờ truyền từ bố sang con trai vì con trai chỉ nhận một nhiễm sắc
thể Y từ bố.
3. Nếu bố bị bệnh thì gen bệnh sẽ được truyền lại cho con gái.
4. Gen gây bệnh truyền theo xu hướng so le: ông ngoại bị bệnh → mẹ không bệnh → con
trai bị bệnh.
Với gen nằm trên nhiễm sắc thể X vùng không tương đồng là gen trội, mang những đặc
điểm:
1. Bệnh xuất hiện nhiều ở nữ hơn nam
2. Nếu bố bị bệnh và mẹ bình thường luôn sinh ra con gái bị bệnh, con trai khơng bệnh.
3. Nếu bố bình thường, mẹ bị bệnh thì con sinh ra có tỷ lệ bị bệnh là 50:50
Với gen nằm trên nhiễm sắc thể Y vùng không tương đồng, mang những đặc điểm:
1. Chỉ xuất hiện ở nam không xuất hiện ở nữ giới.
2. Nếu bố bị bệnh ln sinh ra con trai bị bệnh
Bên cạnh đó, có nhiều gen trên nhiễm sắc thể thường vẫn bị chi phối bởi giới tính do sự
tương tác giữa các gen đó với các gen trên nhiễm sắc thể giới tính.

4. Liên kết và hoán vị gen
a. Cơ sở di truyền của hiện tượng liên kết và hoán vị gen
Trên mỗi nhiễm sắc thể khơng chỉ có duy nhất một gen mà cịn chứa rất nhiều gen khác
nhau, ta gọi đó là hiện tượng liên kết gen. Các gen nằm trên một nhiễm sắc thể phân ly và tổ hợp
cùng nhau trong quá trình giảm phân và thụ tinh dẫn đến sự di truyền đồng thời của nhóm tính
trạng do chúng quy định.

Các gen nằm trên cùng một
nhiễm sắc thể phân li cùng nhau làm
thành một nhóm gen liên kết. Số
nhóm gen liên kết ở mỗi loài tương
đương với số nhiễm sắc thể trong bộ
đơn bội của lồi đó. Số nhóm tính
trạng bằng số nhóm gen liên kết.
Mỗi nhiễm sắc thể được cấu
tạo bởi một phân tử ADN, gen là


một đoạn phân tử ADN, do đó mỗi nhiễm sắc thể chứa nhiều gen, các gen xếp thành hàng dọc
trên nhiễm sắc thể. Sự phân li của các nhiễm sắc thể trong giảm phân và sự tổ hợp tự do của các
nhiễm sắc thể trong thụ tinh đã dẫn tới sự phân li và tổ hợp của các gen trên cùng một nhiễm sắc
thể. Các gen càng nằm gần nhau trên một nhiễm sắc thể thì liên kết càng chặt chẽ, các gen càng
nằm xa nhau thì lực liên kết càng yếu.
Đối với trường hợp có xảy ra hốn vị gen, các tỉ lệ này phụ thuộc vào tần số trao đổi
chéo:
rf =

ố á
ổ

ể á
ố á

ổ ợ
ể

.100%

Tần số hoán vị gen cũng mang tính đặc trưng cho khoảng cách di truyền của các gen trên
nhiễm sắc thể. Các gen càng gần nhau trên nhiễm sắc thể thì tần số trao đổi chéo càng thấp. 1%
trao đổi chéo được tính bằng 1 centimorgan (cM) và bằng 1 map unit (m.u.). Tần số hốn vị gen
ln nhỏ hơn 50%.
Dựa vào tần số hốn vị gen, ta có thể tính được khoảng cách di truyền giữa các gen theo
cách làm sau:

Sở dĩ có sự không trùng nhau giữa hai kết quả khoảng cách giữa các gen là do xảy ra hiện
tượng nhiễu trong trao đổi chéo kép.

5. Di truyền ở nấm men Saccharomyces cerevisiae
Nấm men là một lồi sinh vật
quan trọng, có ý nghĩa trong nghiên
cứu nấm nói riêng và sinh vật nhân
thực nói chung. Tế bào nấm
men Saccharomyces
cerevisiae có
dạng hình cầu hay hình trứng, có kích
thuớc nhỏ, từ 5-6 đến 10-14 µm, sinh
sản bằng cách tạo chồi và tạo bào tử.
Nguồn dinh dưỡng chủ yếu
của
chúng
là
sử
dụng
đường glucose, galactose, saccharose,
maltose như nguồn cacbon, chúng sử
dụng amino acid và muối amon như

nguồn nitơ.


Vòng đời của S. cerevisiae tương tự như hầu hết các tế bào soma. Có thể có các tế bào
đơn bội và lưỡng bội. Kích thước tế bào của tế bào đơn bội và lưỡng bội thay đổi tùy theo giai
đoạn tăng trưởng và căng thẳng trong chủng.
Trong quá trình tăng trưởng theo cấp số nhân, việc nuôi cấy tế bào đơn bội sinh sản
nhanh hơn so với tế bào lưỡng bội. Các tế bào đơn bội có chồi xuất hiện liền kề với các tế bào
trước, trong khi trong các tế bào lưỡng bội chúng xuất hiện ở hai cực đối diện.
Quá trình phân bào của chúng tạo ra các bộ bốn. Các bộ bốn đó có thể có 3 loại:
- Kiểu giống bố mẹ (parental ditypes, PDs): bốn bào tử giống bố hoặc mẹ
- Kiểu bốn (tetratypes, Ts): bốn bào tử vừa giống và khác bố mẹ
- Kiểu khác bố mẹ (nonparental ditypes, NPDs): cả bốn bào tử khác bố và mẹ
Dựa vào tỷ lệ của các loại bộ bốn này, ta có thể kết luận:
- Nếu Số PD = Số NPD hai gen phân ly độc lập
- Nếu Số PD > Số NPD hai gen liên kết
Và ta cũng có thể tính tần số trao đổi chéo là: rf = (𝑆ố 𝑁𝑃𝐷+ 𝑆ố 𝑇/2)/ 𝑇ổ𝑛𝑔 𝑠ố 𝑏ộ 𝑏ố𝑛 ×
100%
Đối với bộ bốn có thứ tự: Khoảng cách giữa gen và tâm động = 𝑆𝐷𝑆/(2.𝑇ổ𝑛𝑔 𝑠ố 𝑏ộ 𝑏ố𝑛)
× 100%

IV.

BIỂU HIỆN CỦA GEN

Biểu hiện gen là quá trình chuyển đổi thông tin di truyền chứa trong gen thành sản phẩm
trong tế bào sống, từ đó tính trạng tương ứng được tạo thành ở kiểu hình có thể quan sát được.
Một học thuyết trung tâm ở phần này đó chính là q trình chuyển hóa thơng tin di truyền từ
DNA đến protein. Theo đó, thơng tin di truyền trên DNA sẽ quy định thơng tin trên mRNA qua
q trình phiên mã, từ mRNA sẽ trải qua quá trình dịch mã để tạo thành chuỗi polypeptide và

hoàn thiện protein. Protein tham gia vào các quá trình sống của cơ thể để hình thành các tính
trạng.

1. Mã di truyền
Mã di truyền là phần mật mã quy định thơng tin về trình tự các amino acid đã được mã
hố dưới dạng trình tự các nucleotide trên gen. Mã di truyền là mã bộ ba. Từ đó tạo nên từ 4 loại
nucleotide tạo thành 64 mã bộ ba. Có 61 codon bộ ba mã hóa cho 20 axit amin; 3 condon xác
định sự dừng dịch mã (stop codon). Do đó hầu hết các axit amin được xác định bởi hơn một
codon. Tác động kiểu hình của đột biến dịch khung phụ thuộc vào việc khung đọc có được khơi
phục khơng. Mọi sinh vật đều sử dụng cùng mã di truyền cơ sở. Các hệ thống dịch mã sử dụng
mARN từ các sinh vật khác nhau đều tạo ra cùng protein. So sánh trình tự ADN và protein cho
thấy sự tương ứng hoàn toàn giữa các codon và axit amin ở tất cả các sinh vật.


Chính vì mã di truyền là mã bộ ba khơng gối lên nhau, do đó, sự thêm vào hay mất đi
một cặp nucleotide bất kỳ trên mạch polynucleotide đều có thể dẫn đến thay đổi khung đọc trên
gen. Điều này gây nhiều ảnh hưởng lớn đến đời sống sinh vật bị đột biến. Trong khi đó, sự thay
đổi một cặp nucleotide trên gen có thể có hoặc khơng làm thay đổi cấu trúc của sản phẩm. Do mã
di truyền có tính thối hóa, do đó
nếu thay thế cặp nucleotide khơng
làm thay đổi trình tự của chuỗi
amino acid sản phẩm gọi là đột biến
đồng nghĩa (silent mutations); đột
biến là thay đổi amino acid này
bằng amino acid khác gọi là đột
biến sai nghĩa (missense mutation);
đột biến là xuất hiện mã kết thúc
gọi là đột biến vô nghĩa (nonsense
mutation).
Một điều ta đã được thực nghiệm chứng minh rằng, quá trình phiên mã từ DNA đến RNA

ln sử dụng mạch có chiều 3’ → 5’ trên DNA làm khuôn.

2. Phiên mã
Phiên mã là quá trình sinh tổng hợp RNA từ
gen.
Trong
q
trình
này,
trình
tự
các deoxyribonucleotide ở mạch khn của gen (bản
chất là DNA) được chuyển đổi thành trình tự các
ribơnucleotide của RNA theo ngun tắc bổ sung.
Q trình này yêu cầu cần có sự xúc tác của
enzyme RNA polymerase. Trên DNA, có các trình tự
đặc biệt liên quan đến q trình này đó là: các trình tự
promoter là tín hiệu để RNA polymerase bắt đầu
phiên mã. RNA polymerase gắn các nucleotide theo
hướng 5’→ 3’ và các trình tự kết thúc (Terminator) là
tín hiệu để dừng phiên mã.
Cấu trúc của RNA polymerase bao gồm 5
thành phần. Trong đó, Sigma là một nhân tố đặc hiệu.
Nó có vai trị nhận biết promoter và đảm bảo sự phiên
mã được mở đầu ở vị trí đúng.
Trên gen, enzyme RNA polymerase sẽ chạy từ điểm bắt đầu (start site) đến điểm kết thúc
(stop site). Trước điểm bắt đầu là những trình tự điều hòa (promoter). Promoter là nơi enzyme
RNA sẽ cùng các yếu tố bổ
sung gắp vào để khởi đầu
phiên mã.

Quá trình kéo dài sợi
RNA trải qua 3 bước cơ bản:
Mở đầu, Kéo dài, Kết thúc.


a. Mở đầu
Bước đầu, yếu tố sigma cùng các
yếu tố khác của enzyme RNA polymerase
sẽ đến gắn vào vùng promoter. Yếu tố
sigma là yếu tố sẽ gắn vào vùng -10 (vùng
nucleotide thứ 10 trước vị trí mở đầu) trên
đó có các trình tự đồng thuận, nơi sigma
dễ dàng nhận biết và gắn vào. Từ đây
RNA polymerase sẽ được định hướng để
bắt đầu mở mạch trên gen tại vị trí +1.

b. Kéo dài
RNA polymerase vừa
trượt dọc trên mạch khuôn gen
theo chiều 3’- 5’, vừa lắp các
ribônuclêôtit tự do vào mạch
khuôn theo nguyên tắc bổ sung,
rồi sử dụng ATP để gắn các
ribônuclêôtit vừa được lắp trên
mạch khuôn với nhau bằng liên
kết phosphodieste, tạo nên
chuỗi polynucleotide mới theo
hướng 5’-3’. Đoạn nào trên gen
đã phiên mã xong đóng xoắn lại
ngay. Ở bước này, chuỗi

polynucleotide được dài dần ra,
nên được gọi là giai đoạn kéo
dài (elongation), cũng là giai
đoạn lâu nhất trong tồn bộ q
trình.
Khi một đoạn ngắn ARN (~10 nucleotide) đã hình thành, yếu tố σ rời khỏi enzym lõi,
làm thay đổi cấu hình của ARN polymerase. ARN polymerase có chức năng giãn xoắn mạch
ADN ở phía trước, tổng hợp chuỗi ARN, tách chuỗi ARN khỏi mạch khn ADN và đóng xoắn
trở lại mạch ADN ở phía sau. Nhớ rằng, để thực hiện được các hoạt động tương tự trong sao
chép ADN, ADN pol cần sự “hỗ trợ” của một số enzym hoặc protein khác (topoisomerase,
helicase, ...).
c. Kết thúc
Ta cần lưu ý đến ở phần này là yếu tố Rho - nằm ngay trong RNA-pơlymêraza (Pol),
tương tác với prơtêin NusA, có dạng như một chiếc "kẹp tóc" tý hon. Về cơ bản, nó bao gồm một
hoặc nhiều đoạn giàu G≡C tạo thành kẹp tóc; phần cịn lại là đoạn pơlyU bổ sung cho chuỗi


pôlyA của mạch khuôn gen mà Pol (RNA-pôlymêraza) đang
đọc, nên hình thành các liên kết hydro yếu. Do vậy, khi Pol đọc
đến đây, chuỗi pôlyU của Rho liên kết bổ sung với đoạn pôlyA
của gen, làm Pol bị chặn lại, buộc phải chấm dứt phiên mã.
Trong trường hợp này, pôlyA là tín hiệu kết thúc (termination
signal), cịn yếu tố Rho có chuỗi pơlyU là một thành phần của
yếu tố kết thúc. RNA của quá trình này ở nhân sơ sẽ trực tiếp đi
ln vào q trình dịch mã.
Ở sinh vật nhân thực, q trình phiên mã có một số điểm
khác biệt so với prokaryote: Có ba loại ARN pol khác nhau phiên mã các ARN khác nhau;
Promoter của gen mã hóa các ARN khác nhau cũng khác nhau. và có nhiều protein tham gia vào
việc bám của ARN pol vào khuôn ADN. Sau phiên mã, sản phẩm RNA cần phải trải qua một số
q trình cải biến để hồn thiện: gắn mũ 7′-methylguanylate ở đầu 5’ và đuôi 3’ Poly-A; Quá

trình cắt nối – splicing;… Sự cắt nối (Splicing) được xúc tác bởi phức hợp cắt nối (spliceosome).
Các ribozyme – các phân tử RNA hoạt động như các enzyme và đảm bảo tất cả các phản ứng cắt
nối diễn ra phối hợp nhau. Các mARN khác nhau có thể được tạo nên từ cùng một bản mã sao
(tiền mRNA). Hiếm gặp có trường hợp kết hợp các exon từ các gen khác nhau (transplicing).
Có 5 loại ARN đóng vai trị trong biểu hiện gen bao gồm: mARN; tARN; rARN; snARN:
cấu trúc nên phức hợp cắt nối, xử lý mARN sau phiên mã; miARN: có vai trị trong điều hịa
biểu hiện gen.

3. Dịch mã
Dịch mã là q trình trong đó ribosome trong tế bào chất hoặc mạng lưới nội chất tổng
hợp protein sau quá trình phiên mã từ DNA đến RNA trong nhân.
Trong dịch mã, RNA thông tin được giải mã trong một ribosome bên ngoài nhân, để tạo
ra chuỗi amino acid hay polypeptide. Polypeptide sau đó gấp, co xoắn tạo protein hoạt động và
thực hiện các chức năng của nó trong các tế bào. Ribosome tạo điều kiện cho sự giải mã bằng
cách tạo ra trình tự bộ 3 bổ sung với tRNA với các mRNA mang mã di truyền. Mỗi tRNA mang
một amino acid cụ thể được nối với nhau thành một polypeptide khi mRNA đi qua và được
"đọc" bởi ribosome.
Dịch mã gồm ba giai đoạn:
Khởi đầu: Ribosome gắn với xung quanh đoạn đầu mRNA. Các tRNA đầu tiên được gắn
tại bộ 3 mở đầu.
Kéo dài: tRNA chuyển một amino acid tới tRNA tương ứng với codon tiếp theo. Sau đó
ribosome di chuyển (translocates) tới bộ 3 mRNA tiếp theo để tiếp tục quá trình tạo ra một chuỗi
amino acid.
Kết thúc: Khi đạt tới bộ 3 dừng, ribosome giải phóng polypeptide.
Cấu trúc của tRNA
Các ARN vận chuyển (tRNA) làm trung gian cho sự dịch mã các
codon trên mARN thành các axit amin. tRNA mang anticodon.
Anticodon gồm ba nucleotide bổ sung với một codon trên mARN.
Cấu trúc của tARN bao gồm 3 bậc: Bậc một là một chuỗi trình tự
nucleotide. Bậc hai là trình tự bổ sung ngắn bắt cặp nhau và tạo ra cấu

trúc hình lá ba thùy và bậc ba là cuộn gập thành hình khơng gian ba chiều
dạng chữ L. Sự bắt cặp base giữa một codon trên mARN và một


anticodon trên tARN giúp đưa một axit amin liên kết
vào chuỗi polypeptide đang tăng trưởng. ARN tích điện
là tARN đã liên kết cộng hóa trị với axit amin của nó.
Quá trình dịch mã cơ bản là bổ sung một amino
acid tại một thời điểm cho đến khi kết thúc polypeptide
hình thành. Quá trình này diễn ra bên trong ribosome.
Một ribosome được tạo thành từ hai tiểu đơn vị, một
tiểu đơn vị nhỏ 40S và một tiểu đơn vị 60S. Các tiểu
đơn vị này đến với nhau trước khi dịch mRNA tạo thành
một protein để cung cấp vị trí cho dịch mã thực hiện và
tạo polypeptide. Sự lựa chọn loại amino acid được thêm
vào xác định bởi mã di truyền trên mỗi phân tử mRNA.
Mỗi amino acid được thêm vào khớp với bộ 3 đối mã
của mRNA. Đối với mỗi bộ 3 như vậy, amino acid
tương ứng được lắp thêm. Các axit amin kế bên thêm
vào ứng với chuỗi mã hóa mRNA. Theo cách này, trình
tự nucleotide trong khn mẫu mRNA xác định trình tự
chuỗi amino acid được tạo ra. Bổ sung một amino acid
xảy ra ở đầu cuối C của peptide và do đó dịch mã được
gọi là định hướng amino-đến-carboxyl.
mRNA mang thơng tin di truyền được mã hóa là
một chuỗi ribonucleotide từ nhiễm sắc thể đến
ribosome. Các ribonucleotides được "dịch" các bộ
3 nucleotide gọi là codon. Mỗi bộ 3 mã hóa cho
một amino acid cụ thể.
Trên mỗi ribosome có 3 vị trí gắn riêng

biệt với tRNA. Q trình khởi đầu, amino acid
được hoạt hóa bằng ATP tạo thành amino acid
hoạt hóa. Enzym Aminoacyl tRNA synthetase
xúc tác cho liên kết giữa một amino acid hoạt
hóa và một tRNA mà chúng cần. Sản phẩm của
quá trình này là một phức hợp amino acid tRNA (Aminoacyl-tRNA).
Quá trình tổng hợp chuỗi polipeptit diễn
ra theo ba bước:
Bước 1. Mở đầu
Tiểu đơn vị bé của ribơxơm gắn
với mARN ở vị trí nhận biết đặc hiệu (gần bộ
ba mở đầu) và di chuyển đến bộ ba mở đầu
(AUG). Ở sinh vật nhân thực bộ ba AUG mã
hóa cho axit amin Methionin cịn ở sinh vật
nhân sơ mã AUG mã hóa cho axit amin
foocmin Methionin.
Phức hợp axit amin mở đầu - tARN tiến
vào bộ ba mở đầu (đối mã của nó – UAX- khớp
với mã mở đầu – AUG – trên mARN theo