BÀI 13. DI TRUYỀN HỌC QUẦN THỂ
Trang bìa
Trang bìa
Ảnh
BÀI 13. DI TRUYỀN HỌC QUẦN THỂ
Khởi động
Giới thiệu bài
Ảnh
Giới thiệu bài
Mục tiêu
Ảnh
Mục tiêu:
Phát biểu được khái niệm quần thể (từ góc độ di truyền học) và nêu được ví dụ minh họa. Trình bày được các đặc trưng di truyền của quần thể. Phát biểu được khái niệm di truyền học quần thể. Nêu được cấu trúc di truyền của quần thể ngẫu phối: Mô tả được trạng thái cân bằng di truyền của quần thể. Trình bày được định luật Hardy - Weinberg và điều kiện nghiệm đúng. Phân tích được cấu trúc di truyền của quần thể tự thụ phấn và quần thể giao phối gần.
Khởi động
Ảnh
Khởi động
Di truyền học cá thể nghiên cứu sự di truyền tính trạng qua các thế hệ cá thể, xác định tỉ lệ kiểu hình và tỉ lệ kiểu gene ở mỗi thế hệ lại trong các phép lai hữu tính. Bằng cách nào có thể nghiên cứu đặc trưng di truyền, sự thay đổi hoặc sự duy trì đặc trưng đó qua các thế hệ của một tập hợp cá thể củng loài như đàn ngựa vằn ở đồng cỏ châu Phi?
Khái niệm
1. Quần thể
Ảnh
1. Quần thể:
+ Quần thể là tập hợp cá thể cùng loài, có cùng khu phân bổ ổn định, tồn tại trong một khoảng thời gian xác định có khả năng giao phối với nhau để sinh con hữu thụ. + Hầu hết các loài tồn tại thành các quần thể riêng biệt, phân bố ở những khu vực địa lí xác định. Các quần thể của loài cũng có thể phân bố ở các lục địa khác nhau, hoặc bị chia cắt bởi các rào cản địa lí như dãy núi cao, sống lớn tạo nên các quần thể địa phương.
Hình 13.1
Ảnh
Ảnh
Câu hỏi
Ảnh
Câu hỏi: Cho biết các quần thể có trong hình 13.1 duy trì bền vững qua nhiều thế hệ nhờ phương thức sinh sản nào?
Trả lời: + Các quần thể có trong hình 13.1 duy trì bền vững qua nhiều thế hệ nhờ ngẫu phối.
Ảnh
Tình huống
Ảnh
Câu hỏi: Hãy nêu một số ví dụ về quần thể?
Trả lời: + Ví dụ: Tập hợp một đàn bò rừng ở Vườn quốc gia Cát Tiên,....
2. Di truyền học quần thể và đặc trưng di truyền của quần thể
Ảnh
2. Di truyền học quần thể và đặc trưng di truyền của quần thể:
+ Mỗi quần thể có các đặc trưng di truyền, bao gồm vốn gene, tần số allele và tần số kiểu gene, tạo nên cấu trúc di truyền của quần thể. Vốn gene là tập hợp tất cả các allele có trong quần thể ở một thời điểm xác định. Tần số allele được tính bằng tỉ lệ giữa số bản sao allele đó trên tổng số bản sao của các allele thuộc một gene có trong quần thể. + Tần số kiểu gene trong quần thể được tính bằng tỉ lệ số cá thể mang kiểu gene đó trên tổng số cá thể của quần thể. + Di truyền học quần thể là lĩnh vực nghiên cứu các đặc trưng di truyền của quần thể qua các thế hệ.
Câu hỏi
Ảnh
Câu hỏi: Nêu ý nghĩa của việc xác định tần số allele, tần số kiểu gene trong quần thể?
Trả lời: + Việc phân tích cấu trúc di truyền của quần thể (tần số allele, tần số kiểu gene), sự duy trì và biến đổi cấu trúc đó trong những điều kiện nhất định giúp xác định các yếu tố ảnh hưởng đến quần thể.
Cấu trúc di truyền của quần thể ngẫu phối
1. Trạng thái cân bằng di truyền của quần thể
Ảnh
1. Thành tựu chọn, tạo giống gia xúc:
+ Duy trì được các giống vật nuôi thuần chủng nhờ lai hữu tính. Ví dụ: duy trì giống lợn ỉ thuần chủng nhờ phép lai giữ các cá thể lợn ỉ thuần chủng đã có. + Các phép lai nhằm mục đích thu được ưu thế lai được sử dụng phổ biến để tạo con giống thương phẩm. Rất nhiều giống mới đã được tạo ra và được đưa vào sản xuất, đem lại hiệu quả cao. Các con lai có năng suất cao, chống bệnh tốt và mang lại hiệu quả kinh tế rõ rệt cho sản xuất, chăn nuôi. Trong công tác chọn, tạo giống gia súc, giống địa phương (thích nghi với điều kiện địa phương) thường được cho lai với giống nhập ngoại (có tính trạng tốt như sinh trưởng nhanh). Ví dụ: lai giữa giống bò BBB và bò lai Sind (hình 12.3).
- Câu hỏi
Ảnh
Câu hỏi 1: Cấu trúc di truyền của quần thể được duy trì ổn định khi thoả mãn các điều kiện nào?
Trả lời: + Cấu trúc di truyền của quần thể được duy trì ổn định khi thoả mãn các điều kiện: + Quần thể gồm các cá thể lưỡng bội, sinh sản hữu tính, giao phối ngẫu nhiên và cấu trúc di truyền được xét riêng cho quần thể gồm các cá thể ở mỗi thế hệ + Các cá thể có các kiểu gene khác nhau đều có khả năng sống sót và sinh sản tương đương. + Không có đột biến trong quần thể. + Không có sự di cư của các cá thể trong quần thể. + Quần thể có kích thước đủ lớn.
- Bảng 13.1
Ảnh
2. Định luật Hardy - weinberg
Ảnh
2. Định luật Hardy - weinberg:
- Vào năm 1908, nhà toán học người Anh G.H. Hardy (1877 - 1947) và bác sĩ người Đức W. Weinberg (1862 - 1927) đã độc lập công bố mô hình toán học về trạng thái cân bằng cấu trúc di truyền của quần thể ngẫu phối, được gọi là định luật Hardy - Weinberg, hay cân bằng Hardy - Weinberg.
- Nội dung định luật
Ảnh
Nội dung định luật:
+ Trong một quần thể ngẫu phối gồm các cá thể lưỡng bội, tần số allele và tần số kiểu gene tại một locus (gene) trên nhiễm sắc thể thường được duy trì không đổi qua các thế hệ, hình thành trạng thái cân bằng cấu trúc di truyền của quần thể. Quần thể có thể thiết lập được trạng thái cân bằng di truyền chỉ sau một thế hệ ngẫu phối.
Ảnh
- Điều kiện nghiệm đúng của cân bằng Hardy - Weinberg
Ảnh
Điều kiện nghiệm đúng của cân bằng Hardy - Weinberg:
Trạng thái cân bằng di truyền quần thể chỉ đạt được khi các điều kiện sau đây được thỏa mãn: + Quần thể gồm các cá thể lưỡng bội, sinh sản hữu tính, giao phối ngẫu nhiên và cấu trúc di truyền được xét riêng cho quần thể gồm các cá thể ở mỗi thế hệ. + Các cá thể có các kiểu gene khác nhau đều có khả năng sống sót và sinh sản tương đương. + Không có đột biến trong quần thể. + Không có sự di cư, nhập cư của các cá thể trong những quần thể. + Quần thể có kích thước đủ lớn.
Cấu trúc di truyền của quần thể tự thụ phấn và quần thể giao phối gần
1. Quần thể tự thụ phấn và quần thể giao phối gần
Ảnh
1. Quần thể tự thụ phấn và quần thể giao phối gần:
+ Quần thể tự thụ phấn là quần thể trong đó mỗi cá thể hình thành từ sự thụ tinh giữa giao tử đực và giao tử cái của cùng một cá thể ở đời bố mẹ (P). Tự thụ phấn thường xảy ra ở thực vật có hoa lưỡng tính. Một số loài thực vật tự thụ phấn hoàn toàn do cấu trúc hoa đặc thù (hoa nhỏ, tràng hoa đóng,...). Để phân tích ảnh hưởng của tự thụ phấn đến cấu trúc di truyền của quần thể, ta giả thiết rằng, một quần thể ban đầu ngẫu phối, một gene có hai allele A và a; các kiểu gene là AA, Aa và aa với tần số ban đầu xác định (hình 13.2). Nếu tiến hành tự thụ phấn bắt buộc, tần số kiểu gene của quần thê thay đổi sau nhiều thế hệ so với ban đầu.
- Hình 13.2
Ảnh
- Câu hỏi
Ảnh
Câu hỏi 1: Quan sát hình 13.2 và trả lời câu hỏi: Ở quần thể thế hệ F2, các tần số kiểu gene AA, Aa, aa thay đổi theo xu hướng nào nếu các cá thể tiếp tục tự thụ phấn? Sau càng nhiều thế hệ tự thụ phấn, tần số các kiểu gene thay đổi theo xu hướng nào?
Trả lời: + Ở quần thể thế hệ F2, tần số kiểu gene đồng hợp (AA, aa) tăng, tần số kiểu gene dị hợp (Aa) giảm nếu các cá thể tiếp tục tự thụ phấn. + Sau càng nhiều thế hệ tự thụ phấn, tần số các kiểu gene thay đổi theo xu hướng tăng dần các kiểu gene đồng hợp và giảm dần các kiểu gene dị hợp.
2. Ảnh hưởng của tự thụ phấn và giao phối gần đối với quần thể
Ảnh
2. Ảnh hưởng của tự thụ phấn và giao phối gần đối với quần thể:
- Hiện tượng tự thụ phấn bắt buộc và giao phối gần đều làm tăng tần số kiểu gene đồng hợp tử và giảm tính đa dạng di truyền của quần thể. Với trường hợp kiểu hình lặn có hại chỉ biểu hiện ở kiểu gene đồng hợp về allele lặn, Tự thụ phấn và giao phối gần làm giảm khả năng sống sót và sinh sản của quần thể. - Ở quần thể người, hiện tượng kết hôn giữa những người có huyết thống làm tăng nguy cơ sinh con mang kiểu gene đồng hợp tử lặn gây bệnh. Trong chọn và tạo giống, tự thụ phấn hoặc giao phối gần là các phương thức sinh sản được áp dụng hiệu quả.
- Tình huống
Ảnh
Câu hỏi: Hãy nêu và giải thích ví dụ minh hoạ ảnh hưởng của tự thụ phấn, giao phối gần đến một quần thể ngẫu phối?
Trả lời: + Ví dụ: Một nghiên cứu về tác động của giao phối gần đối với tỉ lệ mắc các bệnh di truyền do đột biến gene ở người được thực hiện trên một số quần thể tại một vùng đảo thuộc châu Âu. Kết quả chỉ ra rằng, có 23 - 48% những người mắc các bệnh di truyền được nghiên cứu ở các quần thể này là do giao phối cận huyết.
Luyện tập
Bài 1
Bài tập trắc nghiệm
Đặc điểm về cấu trúc di truyền của một quần thể tự phối trong thiên nhiên như thế nào?
A. Có cấu trúc di truyền ổn định.
B. Các cá thể trong quần thể có kiểu gen đồng nhất.
C. Phần lớn các gen ở trạng thái đồng hợp.
D. Quần thể ngày càng thoái hoá.
Bài 2
Bài tập trắc nghiệm
Trong quần thể tự phối, thành phần kiểu gene của quần thể có xu hướng?
A. Tăng tỉ lệ thể dị hợp, giảm tỉ lệ thể đồng hợp.
B. Duy trì tỉ lệ số cá thể ở trạng thái dị hợp tử.
C. Phân hoá đa dạng và phong phú về kiểu gene.
D. Phân hóa thành các dòng thuần có kiểu gene khác nhau.
Bài 3
Bài tập trắc nghiệm
Điều nào không đúng khi nói về các điều kiện nghiệm đúng của định luật Hardy - Weinberg?
A. Quần thể có kích thước lớn.
B. Có hiện tượng di nhập gen.
C. Không có chọn lọc tự nhiên.
D. Các cá thể giao phối tự do.
Vận dụng
Vận dụng
Ảnh
Vận dụng
+ Tại sao tự thụ phấn bắt buộc xảy ra có thể gây thoái hoá giống ở các giống lúa lai nhưng vẫn cần áp dụng trong các phương pháp chọn, tạo giống vật nuôi, cây trồng? + Hậu quả của hiện tượng giao phối gần xảy ra đối với đàn vật nuôi là gì? Biện pháp nào có thể áp dụng để giảm nguy cơ giao phối gần trong đàn vật nuôi.
Cảm ơn
Ảnh