Bài giảng di truyền học người

Một số đặc trưng di truyền cơ bản • Giao phối ngẫu nhiên giữa các cá thể trong quần thể • Hệ thống giao phối phổ biến nhất Cá thể Mối quan hệ về mặt sinh sản Cá thể Quần thể giao phối đư

1.Những khó khăn và thuận lợi trong nghiên cứu di truyền người

Khó khăn?

- Sinh học

- Xã hội

Thuận lợi?

2.Các phương pháp nghiên cứu di truyền người

PPNC phả hệ

- Phả hệ?

- Ý nghĩa của PPNC phả hệ?

- Ký hiệu và phương pháp lập phả hệ?

Phân tích một số phả hệ:

PPNC trẻ đồng sinh

- Các kiểu đa phôi?

- Tần số đẻ đa phôi và các nhân tố ảnh hưởng?

- Phân biệt đồng sinh cùng trứng và đồng sinh khác trứng?

- Bài tập tính hệ số sinh đôi cùng trứng và hệ số sinh đôi khác trứng.

- Ứng dụng của NC trẻ đồng sinh.

Tính hệ số sinh đơi cùng trứng/ khác trứng

Trong sinh đơi khác trứng:

- Sinh 2 trai: ½ x ½= 1/4

- Sinh 2 gái: ½ x ½= 1/4

 Xsuất sinh đơi cùng giới : ¼ + ¼ = 1/2

- Sinh 1 trai, 1 gái / 1 gái, 1 trai: {½ x ½= ¼} x 2

 Xsuất sinh đơi khác giới : 1/2

Vậy trong sinh đơi khác trứng Xs cùng giới=Xs khác giới

Thực tế, thống kê: sinh đơi khác giới < 1/2

sinh đơi cùng giới > 1/2 (số dư là do sinh đơi cùng trứng vì đồng sinh cùng trứng chắc chắn là cùng giới)

u: số cặp sinh đôi khác giới

u’: số cặp sinh đôi cùng giới (u’>u)

L: tổng số cặp sinh đôi

Số cặp sinh đôi cùng trứng : m = u’ – u = L – 2u

VD: Điều tra trong quần thể100.000 cá thể thấy cĩ 200 cặp sinh đơi Trong

đĩ cĩ 120 cặp cùng giới và 80 cặp khác giới Hãy tính hệ số sinh đơi cùng trứng và khác trứng của quần thể này.

Ứng dụng trong tính hệ số di truyền

H = (%M - %D)/ (100 - %D)

Với: M là số cặp sinh đôi cùng trứng tương hợp

D là số cặp sinh đôi khác trứng tương hợp Tương hợp: cùng tính trạng, cùng mắc một loại bệnh…

Nếu H = 1: Hoàn toàn do yếu tố di truyền quyết định.

H = 0: Hoàn toàn do môi trường quyết định.

Ảnh hưởng của môi trường: C = 100% - H

Bệnh tâm thần thao cuồng trầm uất, qua điều tra cho thấy cĩ 80% các cặp sinh đơi cùng trứng cùng cĩ bệnh, cịn ở các cặp sinh đơi khác trứng chỉ 9% cùng cĩ bệnh Tính hệ số di truyền của bệnh này và ảnh hưởng của mơi trường đối với bệnh này.

H = (80 - 9)/ (100 - 9)= 0,78 =78%

C = 100 – 78 = 22%

Nhĩm máu ABO, qua điều tra cho thấy cĩ 100% các cặp sinh đơi cùng nhĩm máu, cịn ở các cặp sinh đơi khác trứng chỉ 19% cùng nhĩm máu Tính hệ số di truyền và ảnh hưởng của mơi trường đối với tính trạng này.

H = (100 - 19)/ (100 - 19) = 1 = 100%

C = 100 – 100= 0%

PPNC di truyền tế bào

Cấu trúc NST (ôn lại)

Karyotype của người

PPNC bộ NST người

Hiện băng

Phát hiện SCE: Sister

Chromatid Exchange

Ôn lại Gián phân

Phân tích NST giới tính ở gian kỳ

- Thể Barr? Giả thuyết Lyon?

- Thể dùi trống?

- Vật thể Y?

Bản đồ NST (xem phụ lục)

Các bệnh do ĐB NST ở người? Tần số?

Các PP xây dựng bản đồ DT người?

Chương III:

PHÂN TÍCH SỰ DI TRUYỀN TÍNH

TRẠNG CỦA NGƯỜI

I PHÂN TÍCH SỰ DI TRUYỀN TÍNH TRẠNG THEO NHIỄM SẮC THỂ

1 Sự di truyền tính trạng theo nhiễm sắc thể thường

2 Sự di truyền tính trạng theo nhiễm sắc thể giới tính

II CƠ SỞ DI TRUYỀN HỌC CỦA TRÍ THÔNG MINH

1 Một số khái niệm về “trí thông minh”

2 Chỉ số thông minh (IQ- Intelligence Quotient)

3 Sự di truyền trí thông minh

4 Vai trò của môi trường đối với trí thông minh

III DI TRUYỀN NHÓM MÁU

1 Hệ thống ABO

2 Hệ thống MN

3 Hệ thống Lewis

4 Hệ thống Rhesus

I PHÂN TÍCH SỰ DI TRUYỀN TÍNH

TRẠNG THEO NHIỄM SẮC THỂ

50-80 % penetrance of brachydactyly

Độ thấm và độ hiện

Giao phối cận huyết

CƠ SỞ DI TRUYỀN HỌC

CỦA TRÍ THÔNG MINH

Intelligence Interval Cognitive Designation

40 - 54 Severely challenged (Less than 1% of test takers)

55 - 69 Challenged (2.3% of test takers)

70 - 84 Below average

85 - 114 Average (68% of test takers)

115 - 129 Above average

130 - 144 Gifted (2.3% of test takers)

145 - 159 Genius (Less than 1% of test takers)

160 - 175 Extraordinary genius

Take our Free IQ Test and find out what your IQ is

115-124 - Above average (e.g., university students)

125-134 - Gifted (e.g., post-graduate students)

135-144 - Highly gifted (e.g., intellectuals)

145-154 - Genius (e.g., professors) 155-164 - Genius (e.g., Nobel Prize winners)

165-179 - High genius 180-200 - Highest genius

>200 - "Unmeasurable genius"

DI TRUYỀN NHÓM MÁU

The fact that blood antigen A can be divided into two main sorts, A, and A2, probably determined by two cor- responding genes, greatly

increases the anthropological value of the ABO sys- tem For it turns out that the A2 gene is unknown in Eastern Asia, in the Pacific, and among the American abo- rigines, being found only in the peoples of Europe, the Middle East, and Africa The proportion of A2 to A, is higher in Africa than in Europe; the Middle East is in this respect, as in others, a

transition area between Europe and Eastern Asia."[/i]

Chương IV:

QUẦN THỂ NGƯỜI VÀ DI TRUYỀN QUẦN THỂ

1 Quần thể và vốn gen của quần thể

2 Quần thể Mendel

3 Quần thể người

1 Tần số gen và tần số kiểu gen

2 Trạng thái cân bằng của quần thể ngẫu phối

3 Định luật Hardy-Weinberg

ÁP DỤNG ĐỊNH LUẬT HARDY-WEINBERG

QU N TH N I PH I ẦN THỀ NỘI PHỐI Ề NỘI PHỐI ỘI PHỐI ỐI

chiếm không gian nhất định tồn

tại qua một thời gian tương đối

Quần thể

Quần thể sinh sản vô tính

Quần thểsinh sản hữu tính

Tự phối điển hình

Giao phối cận huyết

Giao phối có lựa chọn

Ngẫu phối

Một số đặc trưng di truyền cơ bản

• Giao phối ngẫu nhiên giữa các cá thể trong quần thể

• Hệ thống giao phối phổ biến nhất

Cá thể Mối quan hệ về mặt sinh sản Cá thể

Quần thể giao phối được xem là đơn vị sinh sản, đơn vị tồn tại của loài trong tự nhiên

cơ sở đảm bảo cho quần thể tồn tại trong không gian và

qua thời gian

2.Tần số alen và tần số kiểu gen

• Tính được tất cả các alen

thuộc một gen nhất định

trong quần thể  tần số

của mỗi alen đối với gen

này trong vốn gen

Tần số tương

đối của alen

Số alen được xét đến tổng số các alen của 1 gen

% số giao tử mang alen đó

=

=

Ví dụ :

• Gen CCR5 mã hóa receptor

cytokin trên bề mặt tế bào,

đóng vai trò như một điểm vào của HIV

Tần số của các allele CCR5 là: (2 x 647 +1 x 134) / 788 x 2 = 0,906

Tương tự, Tần số của allele CCR5 là 0,094, hoặc bằng cách tính trực

tiếp từ số cá thể:

(2 x 7 + 1 x 134) = 148 trong tổng số 1576 allele, hoặc đơn giản là lấy 1

trừ cho tần số của allele CCR5: 1 - 0,906 = 0,094

• Nếu r = 4 và n = 2 thì có 100

KG khác nhau

• Quần thể đa hình

• 1 quần thể xác định, phân biệt với những quần thể khác cùng loài:

– tần số tương đối các alen

– các kiểu gen

– các kiểu hình

Nội dung định luật

• Quần thể ngẫu phối kích thước lớn

(p + q)2 = p2 + 2pq + q2 = 1

Ví dụ

• Gen A có 2 alen (A, a)  quần thể có 3 KG: AA, Aa, aa

• Giả sử các KG 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

 Số giao tử mang alen A chiếm 80%, 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:

♂

Tần số tương đối các kiểu gen ở thế hệ này là: 0,64AA + 0,32Aa + 0,04aa = 1

Tần số tương đối các alen: A/a = 0,8/0,2

Trong các thế hệ tiếp theo tần số đó không đổi

(p + q + r + )2 =1.

Điều kiện nghiệm đúng

• Có sự giao phối tự do

• Số lượng cá thể đủ lớn

• Tỉ lệ các loại giao tử, sức sống, xác

suất tham gia thụ tinh ngang nhau

• Các cơ thể có sức sống, truyền gen

cho thế hệ sau ngang nhau

• Không có áp lực của đột biến, chọn

lọc tự nhiên hoặc áp lực không

đáng kể

• Cách ly với các quần thể khác,

không có sự trao đổi gen

• Khi đó tần số của một kiểu gen nào đó chính là bằng tích của các tần số hai alen tương ứng

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)

Tần số giao phối và sự kiểm chứng

Các mệnh đề và hệ quả

• Không có áp lực tiến hoá 

tần số alen giữ nguyên

• Giao phối ngẫu nhiên 

(p+q)2 = p2 + 2pq + q2 =1

• Hệ quả 1:

Tần số alen ở 2 giới như nhau 

sau 1 thế hệ ngẫu phối tần số

kiểu gen đạt trạng thái cân bằng

• Hệ quả 2:

Quần thể ở trạng thái cân bằng  p 2 q 2 = (2pq/2) 2

Quần thể ở trạng thái cân bằng lý tưởng, ta có: H = 2pq

Ý nghĩa định luật Hardy-Weinberg

Ứng dụng của định luật Hardy-Weinberg

• Tư vấn di truyền cho các bệnh di

truyền gene lặn NST thường

• Tần số gene và kiểu gene trong

trường hợp gene liên kết với NST

giới tính X.

Ứng 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

• Bệnh Phenylketonuria (PKU), tần số người mắc bệnh ở trạng thái đồng hợp trong quần thể là 1/4.500

• Định luật Hardy-Weinberg  tần số người dị hợp tử

có biểu hiện bình thường:

 Tần 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  nữ có 3 kiểu gene khác

nhau, nam có 2 kiểu gene

• Lấy bệnh mù màu làm ví dụ:

• allele đột biến kí hiệu là cb

• allele bình thường kí hiệu là (+)

• Qua bảng 3: tần số mắc bệnh mù màu ở người nữ

thấp hơn nam, mặc dù tần số allele là như nhau

• Chưa tới 1% nữ mắc bệnh mù màu, ở 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

Định luật giao phối ổn định

Cấu trúc di truyền của quần thể mới:

0,09 AA : 0,42 Aa : 0,49 aa(0.3)2: 2(0.3 x 0.7): (0.7)2

pA 0,3 qa 0,7

pA 0,3 0,09 AA 0,21 Aa

qa 0,7 0,21 Aa 0,49 aa

• Trạng thái cân bằng di truyền được tạo ra qua ngẫu phối không phụ

thuộc vào cấu trúc ban đầu của

quần thể

• Ngẫu phối là một nhân tố quan

trọng tạo ra và duy trì trạng thái

cân bằng di truyền của quần thể

Sự cân bằng quần thể với trường hợp

các dãy alen

• Định luật Hacdi-Vanbec

• Xét trường hợp một gen có 3 alen kí

hiệu: A1 , A2 , A3 với các tần số tương đối

• p(A1) = 0.3 ; q(A2 )= 0.5 ; r (A3 )= 0.2 qua sự kết hợp ngẫu nhiên của các giao tử ta sẽ có được tần số tương đối của các KG

• Quần thể có cấu trúc di truyền ở trạng thái cân bằng là:0.09 A1A1 + 0.25 A2A2 + 0.44 A3A3 + 0.3 A1A2 + 0.12

A1A3 + 0.2 A2A3

Khi tính cấu trúc quần thể theo định luật Hacdi-

Vanbec, những số liệu về KG , KH có thể được viết:

• Tần số tương đối của các alen:

56 Ở một quần thể người có cấu trúc di truyền các nhóm máu: MM = 25%, NN =

25%, MN = 50% Tần số tương đối của các gen M, N là:

Sự cân bằng của quần thể khi có sự khác

nhau về tần số gen ở các cơ thể đực và cái

• Xét trường hợp một gen với 2 alen : A và a

• Giả thiết:

– Tần số tương đối của A của phần đực trong quần thể là p’

– Tần số tương đối của a của phần đực trong quần thể là q’

– Tần số tương đối của A của phần cái trong quần thể là p’’

– Tần số tương đối của a của phần cái trong quần thể là q’’

• Khi đó cấu trúc di truyền của quần thể ở thế hệ sau có thể nhận được bằng cách nhân 2 nhị thức sau :

( p’A +q’a ) ( p’’A + q’’a ) = p’p’’AA+( p’q’’+p’’q’)Aa + q’q’’aa

Đối với quần thể mới này có thể xác định ngay được giá

trị mới của p và q ( kí hiệu là pNvà qN )

)

' '' ''

' ( 2

1 ''

(

'' 2

1 )

'' 1

(

' 2

1 ''

1

'' 2

1 ''

' 2

1

' 2

1 ''

p

) '' '

( 2

1

'' 2

1

' 2

1

p p

p p

) '' '

( 2

1

q q

aa qN

Aa qN

pN AA

Giả sử trong quần thể khởi đầu có :

p’= 0,8 ; q’= 0,2 ; p’’= 0,4 ; q’’= 0,6

• Tương quan của tần số các kiểu gen ở thế hệ thứ nhất:

• (0,8A+0,2a)(0,4A+0,6a) = 0,32AA+ 0,56Aa +0,12aa

( 2

0 2

56 , 0 32 ,

0 2

0 2

56 , 0 12 ,

0 2

58 Tần số tương đối của alen A ở giới đực trong quần thể ban đầu là

0,6 Qua ngẫu phối đã đạt được trạng thái cân bằng di truyền với cấu trúc sau: 0,49 AA + 0,42 Aa + 0,09 aa Tần số tương đối của alen A

và a ở giới cái của quần thể ban đầu là:

A A = 0,6 , a = 0,4

B A = 0,7 , a = 0,3.

C A = 0,8 , a = 0,2

D A = 0,4 , a = 0,6.

• 1903 W Johannsen

nghiên cứu cấu trúc quần thể bằng phương pháp di truyền

• Đối tượng nghiên cứu: cây đậu tự thụ phấn

Phaseoles vustgaris

• Số thể dị hợp giảm dần

• Số đồng hợp tăng dần

gen khác nhauNội phối

Gen dị hợp Nhiều thế hệ nội phối Gen đồng hợp

Ở quần thể tự phối diễn ra các kiểu tự phối cho ra

những kết quả khác nhau

• AA x AA và aa x aa thì KG ở Fn giống thế hệ đầu

• Ở thể dị hợp tự thụ phấn: tỉ lệ dị hợp thể giảm dần sau mỗi thế hệ, quần thể dần được đồng hợp tử hóa

• Ho là phần dị hợp tử trong quần thể ban đầu

• Hn là phần dị hợp tử trong quần thể thứ n

• Quần thể khởi đầu: (d, h, r)  (d+h/2; 0; r+h/2)

• Trường hợp quần thể ban đầu gồm

toàn cá thể dị hợp (0; 1; 0)

• Sau n thế hệ nội phối:

– Thành phần dị hợp tử là [1/2] n

– Đồng hợp tử tương ứng là: 1 – [1/2] n

52 Khảo sát một quần thể giao phối ở thế hệ thứ nhất có 50% cá thể mang kiểu

gen Aa, thế hệ tiếp theo số cá thể mang kiểu gen Aa sẽ là:

53 Trong một quần thể giao phối ở trạng thái cân bằng, dạng đồng hợp tử aa

chiếm 4%, tần số tương đối của gen A và a sẽ là:

A A = 0,96; a = 0,04.

B A = 0,8 ; a = 0,2.

C A = 0,6 ; a = 0,4.

D A = 0,98 ; a = 0,02.

54 Ở người, bệnh bạch tạng do gen lặn a nằm trên NST thường Trong một

quần thể người, tỉ lệ người bị bệnh bạch tạng (aa) là: 1/20.000 Tỉ lệ những

người mang gen bệnh ở trạng thái dị hợp tử xấp xỉ:

A 50%.

B 99%.

C 0,2%.

D 1,4%.

I SỰ DI TRUYỀN HEMOGLOBIN

Chương V:

DI TRUYỀN HÓA SINH

Nguyên nhân?

Nguyên nhân?

3.5 Đột biến làm thay đổi tốc độ tổng hợp protein

3.5.1 Bệnh thiếu máu vùng biển ( - thalassemia)

3.5.2 Sự bảo toàn hemoglobin thai ở người trưởng thành 3.5.3 Dạng giảm tốc độ tổng hợp chuỗi  (- thelassemia)

II BIẾN ĐỘNG VỀ SỐ LƯỢNG VÀ CHẤT LƯỢNG ENZYME BỞI TÁC ĐỘNG DI

TRUYỀN

• Đột biến làm thay đổi cấu trúc của protein ví dụ như thay đổi một amino acid nào đó ở trung tâm hoạt động Số lượng enzyme không thay đổi nhưng hoạt tính enzyme có thể thay đổi

hoặc mất hẳn.

• Đột biến làm thay đổi tốc độ tổng hợp protein, liên quan đến gen cấu trúc hay gen điều hòa Lượng enzyme bị giảm, gây giảm hoạt tính enzyme.

1 Đột biến gen mã hóa enzyme cholinesterase

III RỐI LOẠN CHUYỂN HÓA BẨM SINH

Alkaptonuria (AKU)

http://www.namrata.co/category/metabolism-proteins/

IV CƠ SỞ DI TRUYỀN CỦA BỆNH UNG THƯ

VÀ HIV-AIDS

94 Ung thư là:

A Sự phát triển của một khối u trong cơ thể

B Thể đột biến tế bào soma của cơ thể.

C Rối loạn về cơ chế phân ly NST

D Rối loạn về cơ chế tăng sinh của tế bào.

95 Bản chất chủ yếu của nguyên nhân gây bệnh ung thư là:

A Virus cĩ lõi ARN

B Các gen tiền ung thư.

C Tác nhân lý hố gây đột biến

D Rối loạn chương trình di truyền của tế bào.

96 Đặc điểm của virus gây ung thư là:

1 Xâm nhiễm vào tế bào, sinh sản nhanh và làm tan tế bào chủ.

2 Xâm nhiễm vào tế bào, thay đổi tính chất của tế bào làm cho tế bào tăng sinh vô hạn.

3 Hệ gen của virus là ADN phiên mã thành ARN hoạt động độc lập với tế bào chủ.

4 Hệ gen là ARN, tổng hợp sợi cADN, tạo ADN kép, gắn vào hệ gen của vật chủ.

97 Lý thuyết virus gây ung thư giải thích được các đặc điểm sau đây của bệnh ung thư:

1 Bệnh ung thư không mang tính di truyền

2 Sự rối loạn không theo quy luật về số lượng NST.

3 Hiện tượng di căn của bệnh ung thư

4 Một số đoạn ADN có khả năng gây ung thư là gen ung thư.

5 Một số tác nhân đột biến gây ung thư.

98 Những rối loạn NST không phải là nguyên nhân gây ung thư vì các lý do:

1 Tế bào có rối loạn số lượng NST không theo quy luật

2 Tuỳ loại cơ quan bị ung thư mà có rối loạn NST riêng.

3 Có tế bào ung thư không có rối loạn kiểu nhân.

4 Tế bào ung thư di truyền nguyên vẹn kiểu đột biến cho thế hệ sau.

99 Sao chép ngược từ ARN đến ADN diễn ra ở:

A Tế bào động vật nhiễm adenovirus

B Tế bào động vật nhiễm retrovirus.

C Tế bào thực vật nhiễm retrovirus

D Tế bào E coli nhiễm retrovirus.