Title CHƯƠNG 3. DI TRUYỀN HỌC QUẦN THỂ.doc ✅

Trang 1 - Tần số một loại kiểu gen = Số cá thể có kiểu gen đó Tổng số cá thể trong quần thể CHƯƠNG 3. DI TRUYỀN HỌC QUẦN THỂ A. KIẾN THỨC TRỌNG TÂM VÀ CHUYÊN SÂU 1. Khái niệm quần thể Quần thể là một tập hợp các cá thể cùng loài, cùng sống trong một khoảng không gian xác định, vào một thời điểm xác định và có khả năng sinh ra con cái để duy trì nòi giống. 2. Tần số tương đối của các alen và kiểu gen - Mỗi quần thể có một vốn gen đặc trưng, thể hiện ở tần số các alen và tần số các kiểu gen của quần thể. - Tần số mỗi alen = số lượng alen đó/tổng số alen của gen đó trong quần thể tại một thời điểm xác định. 3. Quần thể tự phối - Cấu trúc di truyền của quần thể tự phối biến đổi qua các thế hệ theo hướng giảm dần tỉ lệ thể dị hợp, tăng dần tỉ lệ thể đồng hợp. - Giao phối không ngẫu nhiên gồm tự phối (tự thụ phấn) và giao phối có chọn lọc. + Tần số tương đối của các alen không đổi qua các thế hệ tự phối. Quá trình tự phối làm cho quần thể dần dần phân hóa thành các dòng thuần có kiểu gen khác nhau. + Tần số tương đối của các alen thay đổi qua các thế hệ giao phối có chọn lọc. 4. Quần thể giao phối ngẫu nhiên a. Dấu hiệu đặc trưng của một quần thể giao phối ngẫu nhiên: + Các cá thể giao phối tự do và ngẫu nhiên với nhau. + Quần thể giao phối rất đa dạng về kiểu gen và kiểu hình. + Mỗi quần thể xác định được phân biệt với những quần thể khác cùng loài về vốn gen, thể hiện ở tần số các alen, tần số các kiểu gen. + Tần số tương đối của các alen về một hoặc vài gen điển hình nào đó là dấu hiệu đặc trưng cho sự phân bố các kiểu gen và kiểu hình trong quần thể đó. + Quần thể ngẫu phối có thể duy trì tần số các kiểu gen khác nhau trong quần thể không đổi qua các thế hệ trong những điều kiện nhất định. b. Định luật Hacđi - Vanbec: - Nội dung định luật Hacđi - Vanbec: Trong những điều kiện nhất định, tần số tương đối của các alen và thành phần kiểu gen của quần thể ngẫu phối được duy trì ổn định qua các thế hệ. Khi xảy ra ngẫu phối, quần thể đạt trạng thái cân bằng theo định luật Hacđi - Vanbec. Khi đó thỏa mãn đẳng thức: 22pAA2pqAaqaa1 Trong đó: p là tần số alen A, q là tần số alen a, pq1 . - Điều kiện nghiệm đúng của định luật: + Quần thể phải có kích thước lớn. + Các cá thể trong quần thể phải giao phối với nhau một cách ngẫu nhiên. + Không có tác động của chọn lọc tự nhiên (các cá thể có kiểu gen khác nhau có sức sống và khả năng sinh sản như nhau). + Không có đột biến (đột biến không xảy ra hoặc xảy ra thì tần số đột biến thuận phải bằng tần số đột biến nghịch). + Quần thể phải được cách li với quần thể khác (không có sự di - nhập gen giữa các quần thể). 5. Số loại kiểu gen trong quần thể a. Đối với quần thể của loài đơn bội (ví dụ vi khuẩn, rêu,…) Số loại kiểu gen đúng bằng số loại alen của gen đó. Gen A có r alen thì quần thể có tối đa r kiểu gen về gen A. b. Đối với quần thể lưỡng bội
Trang 2 * Nếu gen A nằm trên NST thường và có r alen thì: - Số kiểu gen đồng hợp về gen A là r - Số kiểu gen dị hợp về gen A là 2 r rr1 C 1.2   . - Tổng số kiểu gen về A là rr1rr1 r 21.2   . * Nếu gen A nằm trên NST giới tính X (không có alen trên Y) - Ở giới XX, gen tồn tại theo cặp alen nên số kiểu được tính giống như trường hợp gen nằm trên NST thường. Ở giới XX có số kiểu gen là rr1 2  . - Ở giới XY, gen chỉ tồn tại trên NST X (không có trên Y) nên sẽ có n kiểu gen về gen A. - Ở cả hai giới sẽ có tối đa số loại kiểu gen về gen A là rr1rr3 r 1.21.2   . * Nếu gen A nằm trên NST giới Y (không có alen trên X) - Ở giới XX, có duy nhất một kiểu gen. - Ở giới XY, có r kiểu gen. - Số kiểu gen ở cả hai giới là r + 1. * Nếu gen A nằm trên NST giới tính X và Y (ở vùng tương đồng của NST giới tính) - Ở giới XX, gen tồn tại theo cặp alen nên số kiểu gen được tính giống như trường hợp gen nằm trên NST thường. Ở giới XX có số kiểu gen là rr1 1.2  . - Ở giới XY, gen tồn tại theo cặp tương đồng nhưng kiểu gen X A Y a khác với kiểu gen X a Y A cho nên số loại kiểu gen bằng tích số loại giao tử đực với số loại giao tử cái và bằng r 2 . - Ở cả hai giới sẽ có tối đa số lại kiểu gen về gen A là 2rr1r3r1 r 1.21.2   . c. Đối với quần thể của loài có bộ NST tam bội (3n) - Số kiểu gen đồng hợp về gen A (ví dụ A 1 A 1 A 1 , A 2 A 2 A 2 , A 3 A 3 A 3 , ……) là n - Số kiểu gen có 2 alen khác nhau (ví dụ A 1 A 1 A 2 hoặc A 1 A 2 A 2 ) là 2r2.Crr1 . - Số kiểu gen có 3 alen khác nhau (ví dụ A 1 A 2 A 3 ) là 3 r rr1r2 C 1.2.3   . - Tổng số kiểu gen là  rr1r2 rr1r 1.2.3   32322rr1r2r3r2rr3r2r rrr 1.2.31.2.31.2.3   . . d. Đối với quần thể của loài có bộ NST tứ bội (4n) - Số kiểu gen đồng hợp về gen A là r - Số kiểu gen có 2 alen khác nhau (ví dụ A 1 A 2 A 2 A 2 hoặc A 1 A 1 A 2 A 2 hoặc A 1 A 1 A 1 A 2 ) là 2 r 3.rr1 3.C 2   - Số kiểu gen có 3 alen khác nhau (ví dụ A 1 A 2 A 3 A 3 hoặc A 1 A 2 A 2 A 3 hoặcA 1 A 1 A 2 A 3 ) là
Trang 3 3 r 3.rr1r2 3.C 1.2.3   - Số kiểu gen có 4 alen khác nhau (ví dụ A 1 A 2 A 3 A 4 ) là 4 r rr1r2r3 C 1.2.3.4   - Tổng số kiểu gen là: 3.rr13.rr1r2rr1r2r3 r 22.31.2.3.4   232432 3r3r3r9r6rr6r11r6r r 22.31.2.3.4   232432 24r36r36r12r36r24rr6r11r6r 1.2.3.4   432rr1r2r3r6r11r6r 1.2.3.41.2.3.4   Tổng quát: Loại quần thể Số loại kiểu gen đối với 1 gen có r alen Quần thể của loài đơn bội (n) r Quần thể của loài lưỡng bội (2n) Gen nằm trên NST thường rr1 1.2  Gen nằm trên NST giới tính Y (không có trên X) r + 1 Gen nằm trên NST giới tính X (không có trên Y) rr3 1.2  Gen nằm trên NST giới tính X và Y (ở vùng tương đồng) r3r1 1.2  Quần thể của loài tam bội (3n) rr1r2 1.2.3  Quần thể của loài tứ bội (4n) rr1r2r3 1.2.3.4  Quần thể của loài ngũ bội (5n) rr1r2r3r4 1.2.3.4.5  B. CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP ÔN LUYỆN 1. Câu hỏi Câu 1: Tại sao tần số alen lại đặc trưng cho quần thể? Hướng dẫn trả lời Tần số alen đặc trưng cho quần thể vì: - Tần số alen của quần thể ít thay đổi: trong điều kiện không có tác động của các nhân tố tiến hóa thì tần số alen của quần thể không thay đổi. - Tần số alen của quần thể này khác so với tần số alen của quần thể khác: Mỗi quần thể sống trong một điều kiện nhất định nên chọn lọc tự nhiên tích lũy những kiểu gen nhất định  có cấu trúc di truyền đặc trưng.  Tần số alen đặc trưng cho quần thể sinh vật. Câu 2: Ở những loài giao phối, tại sao những quần thể có kích thước nhỏ thì thường không đạt trạng thái cân bằng di truyền theo định luật Hacđi – Vanbec?
Trang 4 Hướng dẫn trả lời Có 5 điều kiện để quần thể đạt trạng thái cân bằng di truyền, trong đó có 1 điều kiện liên quan đến kích thước của quần thể là số lượng cá thể phải đủ lớn. Số lượng cá thể không đủ lớn thì quần thể không đạt trạng thái cân bằng di truyền là vì: - Trong mỗi quần thể, thường xuyên chịu tác động của các yếu tố ngẫu nhiên làm giảm số lượng cá thể của quần thể. Nếu quần thể có số lượng cá thể đủ lớn thì tác động của các yếu tố ngẫu nhiên (làm loại bỏ một số cá thể) sẽ không ảnh hưởng lớn đến tỉ lệ kiểu gen trong quần thể. Sự mất đi một tỉ lệ cá thể rất nhỏ thì sau đó sẽ được sinh sản bổ sung và quần thể vẫn có thể điều chỉnh về trạng thái cân bằng. Nếu quần thể có số lượng rất ít thì tác động của các yếu tố ngẫu nhiên có thể làm cho một loại alen nào đó biến mất hoàn toàn khỏi quần thể  Làm mất cân bằng di truyền và khó có thể khôi phục trở lại trạng thái ban đầu. - Khi quần thể có số lượng cá thể đủ lớn thì sự giao phối giữa các cá thể diễn ra ngẫu nhiên. Tuy nhiên khi số lượng quá ít thì diễn ra sự giao phối gần (giao phối không ngẫu nhiên) làm phá bỏ trạng thái cân bằng di truyền của quần thể. Câu 3: Tại sao những quần thể có cấu trúc di truyền luôn ổn định thì không tiến hóa? Hướng dẫn trả lời Tiến hóa là quá trình làm biến đổi thành phần kiểu gen và tần số alen của quần thể dẫn tới hình thành loài mới. Vì vậy điều kiện để tiến hóa là cần có sự biến đổi thành phần kiểu gen và tần số alen. Nếu quần thể có cấu trúc di truyền luôn ổn định thì không tiến hóa là vì khi cấu trúc di truyền ổn định thì quần thể chỉ duy trì ổn định các đặc điểm thích nghi vốn có, do đó không hình thành được đặc điểm thích nghi mới cho nên không thể hình thành loài mới. Chính vì vậy, những quần thể nào sống trong môi trường có tính ổn định cao thì cấu trúc di truyền thường được duy trì ổn định và do đó ít được tiến hóa và nó trở thành các hóa thạch sống. Ví dụ loài cá lưỡng tiêm sống ở đáy biển, nơi có điều kiện môi trường ít thay đổi nên ngày nay vẫn còn duy trì các đặc điểm cổ xưa (gọi là hóa thạch sống). Câu 4: Tại sao khi điều kiện môi trường thay đổi thì quần thể giao phối ngẫu nhiên có khả năng thích nghi cao hơn quần thể tự phối? Hướng dẫn trả lời - Khả năng thích nghi của quần thể phụ thuộc vào độ đa dạng về kiểu gen và kiểu hình của quần thể. Quần thể ngẫu phối có độ đa dạng cao hơn quần thể tự phối nên có khả năng thích nghi cao hơn. - Quần thể ngẫu phối có độ đa dạng cao hơn là vì quá trình ngẫu phối làm cho quần thể trở thành một kho dự trữ các biến dị tổ hợp, làm cho quần thể có tính đa dạng cao về kiểu gen và kiểu hình. Trong khi đó cấu trúc di truyền của quần thể tự phối chủ yếu các dòng thuần cho nên độ đa dạng di truyền rất thấp. - Vì quần thể ngẫu phối có khả năng thích nghi cao cho nên ở những môi trường có điều kiện sống thường xuyên thay đổi thì chỉ có các quần thể sinh sản bằng ngẫu phối sinh sống mà ít khi gặp các quần thể sinh sản bằng tự phối. Nguyên nhân là vì quần thể tự phối có khả năng thích nghi thấp nên bị chọn lọc tự nhiên loại bỏ. Câu 5: Trong tự nhiên, tại sao có những quần thể đang giao phối ngẫu nhiên nhưng vì một lý do nào đó sẽ chuyển sang giao phối có lựa chọn? Sự thay đổi hình thức giao phối có dẫn tới làm thay đổi tần số alen của quần thể hay không? Giải thích. Hướng dẫn trả lời - Quần thể đang giao phối ngẫu nhiên nhưng vì một lý do nào đó sẽ chuyển sang giao phối có lựa chọn là vì: Khi quần thể có số lượng cá thể đủ lớn thì các cá thể sinh sản bằng giao phối ngẫu nhiên, các cá thể cặp đôi giao phối một ngẫu nhiên với nhau. Nhưng khi có sự tác động của các điều kiện tự nhiên làm cho số lượng cá thể của quần thể giảm mạnh dẫn tới các cá thể trong quần thể giao phối gần (giao phối cận huyết, hay còn được gọi là giao phối không ngẫu nhiên). - Sự thay đổi hình thức giao phối không trực tiếp làm thay đổi tần số alen của quần thể nhưng có thể gián tiếp làm thay đổi tần số alen. Nguyên nhân là vì sự thay đổi từ hình thức giao phối ngẫu nhiên sang hình thức giao phối không ngẫu nhiên chỉ làm thay đổi thành phần kiểu gen của quần thể theo hướng làm tăng tần số kiểu gen đồng hợp và làm giảm tần số kiểu gen dị hợp. Tuy nhiên khi tỉ lệ kiểu gen đồng hợp lặn tăng lên thì sẽ cung cấp kiểu hình lặn cho chọn lọc tự nhiên và khi đó chọn lọc tự nhiên sẽ làm thay đổi tần số kiểu gen (Cơ chế tác động của chọn lọc tự nhiên sẽ được trình bày ở phần tiến hóa).