Xây dựng một số dạng và phương pháp tính số kiểu gen tối đa và số kiểu giao phối trong
quần thể ngẫu phối lưỡng bội
TỔ SINH-CN TRƯỜNG THPT HẢI LĂNG
BÀI VIẾT
Xây dựng một số dạng và phương pháp tính số kiểu gen tối đa và số kiểu giao phối trong
quần thể ngẫu phối lưỡng bội
I. Một số khái niệm cơ bản trong di truyền học quần thể
1. Khái niệm quần thể
Quần thể là tập hợp các cá thể của cùng một loài, có nơi sinh sống chung, có những cơ chế thích ứng chung với những điều kiện sống cụ thể và tạo thành một hệ thống di truyền thống nhất, có khả năng duy trì ổn định cấu trúc của mình và có khả năng tham gia vào những biến đổi trong quá trình tiến hóa.
2. Kiểu gen
- Kiểu gen là tổ hợp toàn bộ các gen trong tế bào của cơ thể thuộc 1 loài sinh vật.
- Di truyền độc lập là sự di truyền của cặp tính trạng này không phụ thuộc vào sự di truyền của tính trạng khác và ngược lại.
- Liên kết gen là hiện tượng các gen không alen cùng nằm trong một nhóm liên kết, mỗi gen chiếm một vị trí nhất định gọi là locut. Nếu khoảng cách giữa các gen gần nhau, sức liên kết bền chặt tạo nên sự liên kết gen hoàn toàn. Nếu khoảng cách giữa các gen xa nhau, sức liên kết lỏng lẻo sẽ dẫn tới sự hoán vị gen.
- Thể đồng hợp là các thể mà trong kiểu gen, mỗi cặp gen đều gồm hai alen giống nhau.
- Thể dị hợp là các thể mà trong kiểu gen, ít nhất có một cặp gen gồm hai alen khác nhau.
3. Nhiễm sắc thể giới tính
- Nhiễm sắc thể giới tính là loại nhiễm sắc thể có chứa các gen quy định giới tính, ngoài ra có thể chứa các gen khác.
- Cặp nhiễm sắc thể tương đồng: gồm 2 nhiễm sắc thể giống nhau về hình dạng, cấu trúc và trật tự gen trên nhiễm sắc thể[một có nguồn gốc từ giao tử của bố, một có nguồn gốc từ giao tử của mẹ].
- Đoạn tương đồng và đoạn không tương đồng: Trong cặp nhiễm sắc thể giới tính XY có những đoạn được gọi lạ tương đồng và đoạn không tương đồng.
+ Đoạn không tương đồng chứa các gen đặc trưng cho từng nhiễm sắc thể.
+ Đoạn tương đồng chứa các lôcut gen giống nhau.
II. Bài tập xác định số kiểu gen tối đa trong quần thể
1. Trường hợp các gen nằm trên NST thường
1.1. Các gen phân li độc lập
- Phương pháp chung:
| GEN | SỐ ALEN/GEN | SỐ KIỂU GEN | SỐ KG ĐỒNG HỢP | SỐ KG DỊ HỢP |
| I | 2 | 3 | 2 | 1 |
| II | 3 | 6 | 3 | 3 |
| III | 4 | 10 | 4 | 6 |
| . | . | . | . | |
| N | R | r[r + 1]/2 | R | r[r – 1]/2 |
->Vậy trong trường hợp các gen nằm trên NST thường, phân li độc lập. Nếu gọi r là số alen của một locut gen nào đó thì ta có:
+ Số kiểu gen tối đa trong quần thể: r + C2r hay r[r+1]/2
+ Với nhiều gen, các gen di truyền phân li độc lập thì số kiểu gen tối đa về tất cả các locut gen đó là: tích số kiểu gen của từng locut gen riêng rẽ.
- Ví dụ: Gen I nằm trên NST thường có 2 alen A và a. Biết rằng không xảy ra đột biến, theo lí thuyết thì có 2[2+1]/2 = 3 kiểu gen trong quần thể về locut gen này, các kiểu gen đó là: AA; Aa; aa
1.2. Các gen liên kết[nhiều gen cùng nằm trên 1 NST]
- Phương pháp chung:
+ Với dạng này, ta coi nhiều gen cùng nằm trên 1 NST là một gen lớn, số alen của gen mới bằng tích số alen của các gen riêng rẽ, khi đó số kiểu gen tối đa trong quần thể lại quay về sử dụng trường hợp các gen phân li độc lập.
+ Tổng quát: gen I có n alen; gen II có m alen cùng nằm trên 1 cặp NST. Coi như một gen mới có số alen là r = n.m. khi đó số kiểu gen tối đa trong QT là r[r+1]/2.
- Ví dụ: Gen I có 2 alen A và a; gen II có 2 alen B và b, biết rằng 2 gen này nằm trên 1 cặp NST thường. Biết rằng không xảy ra đột biến, theo lí thuyết, số kiểu gen tối đa trong quần thể.
Giải
Số kiểu gen tối đa [2x2][2x2+1]/2 = 10 kiểu gen.
1.3. Các gen nằm trên các cặp NST thường khác nhau
- Phương pháp chung:
Với dạng này, ta tìm số kiểu gen nằm trên từng cặp NST tùy vào từng trường hợp như dạng 1 hoặc dạng 2, sau đó số kiểu gen tối đa trong quần thể lại quay về bằng tích số kiểu gen các cặp nhiễm sắc thể riêng rẽ.
-VÍ DỤ: Gen I, II và III có số alen lần lượt là 3, 4 và 5. Các gen cùng nằm trên NST thường và không cùng nhóm gen liên kết. Biết rằng không xảy ra đột biến, theo lí thuyết, số kiểu gen tối đa về tất cả các gen trong quần thể là:
Giải
+ Gen I có 3[3+1]/2=6 kiểu gen
+ Gen II có 4[4+1]/2=10 kiểu gen
+ Gen III có 5[5+1]/2=15 kiểu gen
=> Số kiểu gen tối đa về tất cả các gen trong quần thể là: 6x10x15 = 900
2. Trường hợp các gen nằm trên NST giới tính
2.1. Các gen nằm trên NST giới tính X không có alen trên Y
- Phương pháp chung:
Xét một gen có r alen nằm trên NST X không có alen tương ứng trên Y ta có số KG:
+ Trên giới XX = r[ r + 1]/2 [Vì cặp NST tương đồng nên giống như trên NST thường]
+ Trên giới XY = r [vì alen chỉ có trên X, không có trên Y]
->Vậy tổng số KG tối đa trong QT = r[ r + 1]/2 + r
[Lưu ý trong trường hợp có nhiều gen cùng nằm trên NST X thì quay lại áp dụng trường hợp các gen liên kết rồi mới áp dụng công thức r[r+1]/2+r]
- Ví dụ: Ở người gen a: quy định mù màu; A: bình thường. Các gen này nằm trên NST X không có alen trên NST Y. Biết rằng không xảy ra đột biến, theo lí thuyết, số KG tối đa có thể có ở người về các gen này là:
Giải
+ Gen nằm trên NST X không có alen trên NST Y: Giới XX có 2[2+1]/2=3 KG. Giới XY có 2 KG
+ Số KG của gen này = 3+2 =5
2.2. Các gen nằm trên NST giới tính Y không có alen trên X
- Phương pháp chung:
Số kiểu gen tối đa trong quần thể đối với 1 gen = r [với r là số alen]
- Ví dụ: Gen I có 2 alen A và a nằm trên NST Y. Biết rằng không xảy ra đột biến, theo lí thuyết thì số kiểu gen tối đa là: 2[XYA và XYa]
2.3. Các gen nằm trên vùng tương đồng của NST giới tính X và Y
- Phương pháp chung:
+ Xét một gen có r alen nằm trên vùng tương đồng của NST X và Y thì số kiểu gen tối đa trong quần thể là:
+ Trong giới XX: số kiểu gen r[ r+1]/2
+ Trong giới XY: số kiểu gen là r2
-> Vậy tổng số kiểu gen trong QT là: r[ r+1]/2 + r2.
- Ví dụ: Trong quần thể của một loài động vật lưỡng bội, xét một lôcut có 3 alen nằm trên vùng tương đồng của NST giới tính X và Y. Biết rằng không xảy ra đột biến, theo lí thuyết, số loại kiểu gen tối đa về lôcut trên trong quần thể là
Giải
+ Giới XY có số KG: 3[3+1]/2= 6
+ Giới XY có số KG: 3x3 = 9
+ Số loại kiểu gen tối đa về lôcut trên trong quần thể là: 6 + 9 =15
2.4. Các gen nằm trên vùng tương đồng và không tương đồng của NST giới tính X và Y
- Phương pháp chung:
+ Xét cặp XX: tích các alen sau đó sử dụng công thức như trường hợp liên kết gen.
+ Xét cặp XY: tìm kiểu gen riêng rẽ từng trường hợp sau đó tích các kiểu gen lại với nhau.
- Ví dụ: Ở thỏ Gen 1 có 2 alen nằm trên đoạn không tương đồng của X. Gen 2 có 4 alen nằm trên đoạn tương đồng của X và Y. Gen 3 có 5 alen nằm trên đoạn không tương đồng của Y. Nếu quần thể thỏ ngẫu phối, không có đột biến và giảm phân thụ tinh bình thường thì số kiểu gen tối đa về các gen trên trong quần thể thỏ là bao nhiêu?
Giải
+ Xét cặp XX có 2x4x[2x4+1]/2=36 KG
+ Xét cặp XY có 2x5x42=160
Cặp NST giới tính có 36+160=196
3. Trường hợp các gen nằm trên NST thường và các gen nằm trên NST giới tính
3.1. Nằm trên NST thường và nằm trên X không tương đồng với Y
- Phương pháp chung:
+ Xét trên nhiễm sắc thể thường.
+ Xét trên cặp XX.
+ Xét trên cặp XY.
+ Xét chung.
-Ví dụ: Ở thỏ gen 1 có 3 alen, gen 2 có 3 alen cả 2 gen này cùng nằm trên 1 cặp NST thường. Gen 3 có 2 alen nằm trên đoạn không tương đồng của X. Nếu quần thể thỏ ngẫu phối, không có đột biến và giảm phân thụ tinh bình thường thì số kiểu gen tối đa về các gen trên trong quần thể thỏ là bao nhiêu?
Giải
+ Xét gen 1 và gen 2 có 3x3x[3x3+1]/2=45 KG
+ Xét cặp XX có 2x[2+1]/2=3KG
+ Xét cặp XY có 2KG
Cặp NST giới tính có 3+2=5
Số KG tối đa = 45x5 =225.
3.2. Nằm trên NST thường và nằm trên Y không tương đồng với X
- Phương pháp chung:
+ Xét trên nhiễm sắc thể thường.
+ Xét trên Y không tương đồng với X.
+ Xét chung.
- Ví dụ: Ở thỏ gen 1 có 3 alen, gen 2 có 3 alen cả 2 gen này cùng nằm trên 1 cặp NST thường. Gen 5 có 5 alen nằm trên đoạn không tương đồng của Y. Nếu quần thể thỏ ngẫu phối, không có đột biến và giảm phân thụ tinh bình thường thì số kiểu gen tối đa về các gen trên trong quần thể thỏ là bao nhiêu?
Giải
+ Xét gen 1 và gen 2 có 3x3x[3x3+1]/2=45 KG
+ Xét cặp XY có 5KG
+ Số KG tối đa = 45x5=225.
3.3. Nằm trên NST thường và nằm trên đoạn tương đồng của X và Y
- Phương pháp chung:
+ Xét trên nhiễm sắc thể thường.
+ Xét trên đoạn tương đồng của X và Y.
+ Xét chung.
- Ví dụ: Ở thỏ gen 1 có 3 alen, gen 2 có 3 alen cả 2 gen này cùng nằm trên 1 cặp NST thường. Gen 4 có 4 alen nằm trên đoạn tương đồng của X và Y. Nếu quần thể thỏ ngẫu phối, không có đột biến và giảm phân thụ tinh bình thường thì số kiểu gen tối đa về các gen trên trong quần thể thỏ là bao nhiêu?
Giải
+ Xét gen 1 và gen 2 có 3x3x[3x3+1]/2=45 KG
+ Xét cặp XX có 4x[4+1]/2=10 KG
+ Xét cặp XY có 42=16
+ Cặp NST giới tính có 10+16=26
+ Số KG tối đa = 45x26 =1170.
III. Bài tập xác định số kiểu giao phối trong quần thể
1. Các gen nằm trên NST thường không tính đến vai trò của bố và mẹ trong các phép lai
- Phương pháp chung:
+ Không tính đến thay đổi vai trò của bố mẹ trong phép lai.
+ Số kiểu giao phối tối đa trong quần thể là: n + C2n [trong đó n là số kiểu gen]
- Ví dụ: Trong một quần thể giao phối, xét 3 gen: gen I có 2 alen; gen II có 3 alen, hai gen này nằm trên 1 cặp nhiễm sắc thể thường; gen III có 4 alen nằm trên một cặp nhiễm sắc thường khác. Xác định số kiểu gen tối đa trong quần thể và số kiểu giao phối trong quần thể [không tính trường hợp thay đổi vai trò giới tính đực cái trong các kiểu giao phối].
Giải
+ Gen I[2 alen], gen II[3 alen] nằm trên một cặp NST thì số kiểu gen là: 2x3[2x3+1]/2=21
+ Gen III[4 alen] nằm trên một cặp NST thường thì số kiểu gen là: 4[4+1]/2=10 kiểu gen
+ Số kiểu gen tối đa trong quần thể với 3 gen trên là: 21 x 10 = 210 kiểu gen.
+ Số kiểu giao phối trong quần thể là: 210 + C2210 = 22155
2. Các gen nằm trên NST thường có tính đến vai trò của bố và mẹ trong các phép lai
- Phương pháp chung:
+ Tính đến thay đổi vai trò của bố mẹ trong phép lai.
+ Số kiểu giao phối tối đa trong quần thể là: n2 [trong đó n là số kiểu gen]
- Ví dụ: Ở một loài động vật xét locut 1 gồm 2 alen, locut 2 gồm 3 alen, locut 3 gồm 2 alen, locut 4 gồm 3 alen. Biết rằng không xảy ra đột biến, theo lí thuyết, số kiểu giao phối khác nhau có thể có ở loài:
Giải
+ Số loại kiểu gen khác nhau trong quần thể
+ Số kiểu giao phối có thể có: 324 x 324 = 104976
3. Các gen nằm trên NST giới tính
3.1. Nằm trên nhiễm sắc thể giới tính X không có alen tương ứng trên Y
- Phương pháp chung:
+ Tìm kiểu gen trên XX và XY.
+ Tổ hợp các kiểu gen đó lại với nhau.
- Ví dụ: Locut 1 gồm 3 alen nằm trên nhiễm sắc thể giới tính X không có alen tương ứng trên Y. Biết rằng không xảy ra đột biến, theo lí thuyết, số kiểu giao phối khác nhau có thể có ở loài:
Giải
+ Số loại kiểu gen của hai giới trong quần thể
XX: 3[3+1]/2= 6KG
Giới XY:3KG
+ Số kiểu giao phối: 6x3 = 18
- Phương pháp chung:
+ Tìm kiểu gen trên XX và XY.
+ Tổ hợp các kiểu gen đó lại với nhau.
- Ví dụ: Ở một loài động vật xét locut 1 gồm 3 alen nằm trên đoạn tương đồng của nhiễm sắc thể giới tính X và Y. Biết rằng không xảy ra đột biến, theo lí thuyết, số kiểu giao phối khác nhau có thể có ở loài:
Giải
+ Số loại kiểu gen của hai giới trong quần thể
Giới XX: 3[3+1]/2= 6KG
Giới XY: 3x3=9KG
+ Số kiểu giao phối: 6x9 = 54
Tổ Sinh-CN