di truyen hoc 4

LINK DOWNLOAD MIỄN PHÍ TÀI LIỆU "di truyen hoc 4": http://123doc.vn/document/554184-di-truyen-hoc-4.htm

97


kiểu tổ hợp nhiễm sắc thể khác như 2n + 2 (thể bốn: tetrasomy) hoặc 2n −
2 (thể không: nullisomy) cũng có thể xảy ra, nhưng ở đây ta không quan
tâm. Sự không phân tách cũng có thể xảy ra trong nguyên phân gây ra các
thể khảm về các tế bào bình thường và lệch bội.

Các thể ba được biết đến ở nhiều loài. Ở thực vật, ví dụ điển hình đó là
một loạt các thể ba với những đặc tính kỳ lạ ở loài cà độc dược Datura
stramonium được Alfred Blakeslee nghiên cứu vào khoảng năm 1920.
Thực ra, người ta đã phát hiện được tất cả các thể ba về từng nhiễm sắc thể
trong số 12 nhiễm sắc thể khác nhau ở loài này; và mỗi thể ba có một kiểu
hình đặc trưng, thể hiện rõ nhất là ở vỏ quả. Điều đó chứng tỏ các nhiễm
sắc thể khác nhau có các hiệu quả di truyền khác nhau lên tính trạng này
(hình 3.28a). Các thể ba cũng được nghiên cứu ở nhiều loài cây trồng như
ngô, lúa gạo và lúa mỳ nhằm xác định các nhiễm sắc thể mang các gene
khác nhau. Ở hình 3.28b còn cho thấy hiệu quả di truyền của các thể
khuyết nhiễm liên quan 7 nhiễm sắc thể khác nhau đối với kiểu bông ở ba
giống lúa mỳ khác nhau (A, B và D).
(a) (b)
Hình 3.28 (a) Quả bình thường của cà độc dược Datura (trên cùng) và 12
kiểu thể ba khác nhau, mỗi kiểu có một vẻ ngoài và tên gọi khác nhau.
(b) Các thể khuyết nhiễm liên quan 7 nhiễm sắc thể khác nhau ở
ba bộ gen lúa mỳ (A, B và D) cho các hiệu quả di truyền khác nhau đối với
kiểu hình bông so với dạng bình thường (hình cuối).
Ở người, việc phân tích các thành phần nhiễm sắc thể của các trường
hợp sẩy thai tự phát cho thấy hầu như tất cả các thể một và nhiều thể ba
đều là các dạng gây chết thai. Tuy nhiên, một số trường hợp vẫn được sinh
ra với các hội chứng khác nhau. Phổ biến nhất là hội chứng Down, thể ba
nhiễm sắc thể 21, với tần số 1/700 số trẻ sơ sinh và thường tỷ lệ với tuổi

98


tác người mẹ, đặc biệt là từ độ tuổi 35 trở đi (Hình 3.29). Hội chứng Down
được mô tả cách đây chừng 160 năm, nói chung có các đặc trưng là trì độn
và vẻ ngoài chung dễ thấy như: đầu to, trán vát, khe mắt xếch, lưỡi hay thè
ra , thường tử vong ở độ tuổi 10-40 và hiếm khi sinh sản.
Cơ sở nhiễm sắc thể của hội chứng Down được khám phá đầu tiên vào
năm 1959. Kiểu nhân của những người này được cho thấy ở các hình
3.29c và 3.30a. Danh pháp hiện hành để chỉ cá thể có thể ba 21 là (47,
+21), trong đó con số 47 chỉ toàn bộ số nhiễm sắc thể và +21 chỉ ra rằng
có ba bản sao của nhiễm sắc thể 21. Trong số những người mắc hội chứng
Down, chỉ có chừng 5% là kiểu nhân dị hợp về chuyển đoạn thuận nghịch
như đã nói trước đây, và hầu hết (khoảng 95% trường hợp) là kết quả của
sự không phân tách trong giảm phân. Một kết quả nghiên cứu gần đây cho
thấy đặc điểm karyotype của các trường hợp Down ở nước ta, như sau:
91% thể trisomy 21 thuần, 6% thể chuyển đoạn như đã nói ở trên và 3% là
thể khảm (Nguyễn Văn Rực 2004).
(a) (b)
(c)

Hình 3.29 Hội chứng Down
(a) Một cháu bé mắc hội chứng Down (trái) với đặc điểm cấu tạo bàn tay. (b)
Một đồ thị về nguy cơ mắc hội chứng Down tính trên 1.000 trẻ sơ sinh (trục tung)
liên quan với các độ tuổi người mẹ (trục hoành). (c) Sự hình thành các trứng
thừa và thiếu NST 21 (trái) và sự thụ tinh giữa trứng thừa NST 21 với tinh trùng
bình thường tạo ra thể ba 21.

99


Các thể ba nhiễm sắc thể thường khác là rất hiếm, chủ yếu là bởi vì
chúng không sống được khi còn là thai nhi. Ví dụ, hội chứng Patau, thể ba
13 (47, +13), có tần số sẩy thai là 1/33, tần số bắt gặp là 1/15.000 trẻ sơ
sinh, và sống chưa đầy sáu tháng. Trường hợp khác là hội chứng Edward,
thể ba 18 (47, + 18), tần số bắt gặp ở trẻ sơ sinh là 1/5.000 và sống không
đến một năm.
(a) (b)
(c)

Hình 3.30 Kiểu nhân của một số thể đột biến lệch bội thường gặp.
(a) Kiểu nhân người nữ mắc hội chứng Down (47, XX, +21);(b) Kiểu nhân người
mắc hội chứng Klinefelter (47, XXY). (c) Một trình bày đơn giản kiểu nhân của
những người mắc hội chứng Turner và Kleinfelter.
Ngoài ra, sự không phân tách của các nhiễm sắc thể giới tính ở người
gây ra một số kiểu nhiễm sắc thể bất thường phổ biến như: XO, XXX,
XXY và XYY. Chẳng hạn, hội chứng Klinefelter XXY (hay 47, XXY) bắt
gặp ở trẻ sơ sinh với tần số khoảng 1/2.000; đây là trường hợp của những
người nam có các đặc điểm như vô sinh, thân hình cao không cân đối

100


Kiểu nhân của cá thể mắc hội chứng Klinefelter được mô tả ở hình 3.30b.
Những người mắc hội chứng XYY (có thể gọi là "siêu nam"), xuất hiện
với tần số khoảng 1/1.000 trong số các trẻ nam sơ sinh; những cá thể này
không có vẻ gì là bệnh tật, sức sống và sinh sản bình thường. Các nghiên
cứu xa hơn cho thấy dường như những người này có khuynh hướng phạm
tội, có thể có tương quan tối thiểu với hành vi. Tần số các cá thể XYY bị
ngồi tù cao đáng kể so với cộng đồng dân cư nói chung; tuy nhiên, chưa
tới 5% tổng số các cá thể XYY là được giáo dục dạy dỗ đàng hoàng. Hội
chứng Turner XO (hay 45, X) xuất hiện ở trẻ sơ sinh với tần số chừng
1/5.000 và tần số sẩy thai khoảng 1/18; đây là trường hợp của những
người nữ vô sinh, lùn không cân đối, cổ ngắn Còn hội chứng "siêu nữ"
XXX (hay 47, XXX) bắt gặp ở trẻ sơ sinh với tần số khoảng 1/700; hầu
như tất cả những người nữ mắc hội chứng này đều vô sinh.

Câu hỏi và Bài tập

1. Thế nào là chu kỳ tế bào? Bằng cách nào số lượng nhiễm sắc thể
đặc trưng của mỗi loài được duy trì ổn định trong quá trình nguyên phân?
2. Bằng cách nào số lượng nhiễm sắc thể từ trạng thái lưỡng bội giảm
xuống còn đơn bội trong quá trình giảm phân? Tại sao nói các sự kiện ở
kỳ trước và kỳ sau của giảm phân I góp phần quan trọng trong việc tạo ra
nguồn biến dị tổ hợp phong phú đa dạng ở các loài sinh sản hữu tính?
3. So sánh nguyên phân và giảm phân, và cho biết ý nghĩa của chúng.
4. Tại sao trong mỗi tế bào số lượng nhiễm sắc thể (mức n) và hàm
lượng ADN (mức c) là không đồng bộ trong mỗi giai đoạn của phân bào?
5. Hai điểm sai khác chính giữa sự sinh tinh và sinh trứng ở người và
hầu hết các động vật có vú khác là gì? Các quá trình phát sinh giao tử ở
động vật và thực vật bậc cao có những điểm giống và khác nhau nào?
6. Một sinh vật có số lượng nhiễm sắc thể lưỡng bội bằng 12, được ký
hiệu: Aa, Bb, Cc, Dd, Ee và Ff. (a) Có bao nhiêu tổ hợp nhiễm sắc thể
khác nhau có thể xuất hiện trong các giao tử? (b) Xác suất để một giao tử
nhận được tất cả các nhiễm sắc thể viết hoa là gì?
7. (a) Có thể có những kiểu biến đổi nào xảy ra trong cấu trúc nhiễm
sắc thể? Mô tả những nét chính xảy ra trong mỗi kiểu cùng với hậu quả và
ứng dụng của chúng. (b) Gọi tên các trường hợp lệch bội phổ biến ở người
và mô tả các thành phần nhiễm sắc thể của chúng.
8. Một ruồi giấm cái thân đen mun ee (e = ebony) đồng hợp được cho

101


lai với một con đực hoang dại đồng hợp (e
+
e
+
) đã được chiếu tia X. Ở đời
con có xuất hiện một ruồi cái thân mun. Khi cho ruồi giấm này lai với ruồi
giấm F
1
thu được ½ thân mun: ½ hoang dại. Hãy giải thích kết quả này.
9. Giả sử rằng ở F
1
của phép lai ở bài tập 8 ta phát hiện được hai con
ruồi giấm đực và cái đều có thân đen mun. Có thể nói gì về số lượng
tương đối của đời con nếu cho hai con ruồi giấm F
1
đó lai với nhau? (Cho
biết các mất đoạn thường gây chết ở trạng thái đồng hợp).
10. Cho một cây dị hợp ABCDE/abcde lai với một cây abcde/abcde,
và đời con xuất hiện sáu dạng sau: ABCDE; abcde; Abcde; aBCDE;
ABCDe; abcdE. Có điều gì bất thường trong kết quả này và bạn có thể
giải thích điều đó ra sao? (Gợi ý: sự thiếu vắng của hai hoặc nhiều kiểu
hình được kỳ vọng gợi ra một thể dị hợp đảo đoạn có liên quan đến các
gene liên kết).
Tài liệu Tham khảo
Tiếng Việt
Dubinin NP. 1981. Di truyền học đại cương (bản dịch của Trần Đình
Miên và Phan Cự Nhân). NXB Nông Nghiệp, Hà Nội.
Kimura M. 1983. Thuyết tiến hóa phân tử trung tính. (Bản dịch của
Hoàng Trọng Phán). NXB Thuận Hóa - Huế, 1993 (tr.17-33).
Lê Đình Lương, Phan Cự Nhân. 1997. Cơ sở di truyền học. NXB Giáo
Dục, Hà Nội.
Phan Cự Nhân (chủ biên), Nguyễn Minh Công, Đặng Hữu Lanh. 1999. Di
truyền học. NXB Giáo Dục, Hà Nội.
Nguyễn Văn Rực. 2004. Nghiên cứu đặc điểm karyotype, kiểu hình của
trẻ Down và karyotype của bố mẹ. Luận án Tiến sỹ Y học, Trường Đại
học Y Hà Nội, Hà Nội.
Phạm Quang Vinh. 2003. Nghiên cứu bất thường nhiếm sắc thể trong các
thể bệnh Leucémie cấp ở người lớn tại Viện Huyết học Truyền máu. Luận
án Tiến sỹ Y học, Trường Đại học Y Hà Nội, Hà Nội.
Tiếng Anh
Campbell NA, Reece JB. 2001. Essential Biology. Benjamin/Cummings,
an imprint of Addison Wesley Longman, Inc, San Francisco, CA.
Clarke L. 1998. Centromeres: proteins, protein complexes, and repeated
domains at centromere of simple eukaryotes. In: Current Opinion in
Genetics & Developmment, Vol 8, No2 (Allis CD and Gasser SM, eds.),
pp 212-218.

102


Clegg CJ, Mackean DG. 2000. Advanced Biology: Principles and
Applications. 2
nd
ed, John Murray Published Ltd, London.
Dobie KW, Hari KL, Maggert KA, Karpen GH. 1999. Centromere
proteins and chromosome inheritance: a complex affair. In: Current
Opinion in Genetics & Developmment, Vol 9, No2 (Kadonaga JT and
Grunstein M, eds.), pp 206-217.
Hartl DL, Freifelder D, Snyder LA. 1988. Basic Genetics. Jones and
Bartlett Publishers, Inc, Boston - Portola Valley.
Lewis R. 2003. Human Genetics: Concepts and Applications. 5
th
ed,
McGraw-Hill, Inc, NY.
Li W-H. 1983. Evolution of duplication genes and pseudogenes. In:
Evolution of Genes and Proteins (Nei M, Koehn RK, eds.), pp. 14-37.
Sinauer Associates Inc Publishers, Sunderland, Massachusetts, USA.
Biggins S. and Murray AW. 1999. Sister chromatid cohesion in mitosis.
In: Current Opinion in Genetics & Developmment, Vol 9, No2 (Kadonaga
JT and Grunstein M, eds.), pp 230-236.
Russell PJ. 2003. Essential Genetics. Benjamin/Cummings Publishing
Company, Inc, Menlo Park, CA.
Schrock E, du Manoir S, Veldman T, Schoell B, Weinberg J, Ferguson-
Smith MA, Ning Y, Ledbetter DH, Bar-Am I, Soenksen D, Garini Y, Ried
T. 1996. Multicolor spectral karyotyping of human chromosomes. Science
273: 495.
Verma RS and Babu A. 1995. Human chromosomes: Principles and
Techniques. 2nd ed., McGraw-Hill, Inc, NY. (Ch2-6, pp.6-231).
Weaver RF, Hedrick PW. 1997. Genetics. 3
rd
ed, McGraw-Hill
Companies, Inc. Wm.C.Browm Publishers, Dubuque, IA.
Một số trang web
http://www.mhle.com/lewisgenetics5
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=OMIM
http://www.genetic.org
http://www.fivepminus.org
http://www.ndss.org
http://www.members.aol.com/cdousa/cdo.htm
http://www.turner-syndrom-us.org
http://www.trisomy.org

103


Chương 4
Di truyền học Nhiễm sắc thể

Như đã thảo luận ở các chương trước, nguyên lý phân ly độc lập của
Mendel chỉ nghiệm đúng trong trường hợp các gene nằm trên các nhiễm
sắc thể khác nhau và được lý giải bằng sự phân ly ngẫu nhiên của các
nhiễm sắc thể trong giảm phân. Tuy nhiên, vào đầu thập niên 1910,
Thomas Hunt Morgan (hình 4.1a) dựa vào các kết quả nghiên cứu ở ruồi
giấm Drosophila melanogaster (hình 4.1b) đã nhận ra rằng có nhiều gene
cùng nằm trên một nhiễm sắc thể. Điều khẳng định đúng đắn này đã sớm
bổ sung và làm sáng tỏ cho các nguyên lý di truyền Mendel, đồng thời đặt
nền tảng vững chắc cho sự phát triển của di truyền học trong suốt nửa đầu
thế kỷ XX. Trong chương này, chúng ta lần lượt tìm hiểu thuyết di truyền
nhiễm sắc thể với các vấn đề xác định giới tính, các kiểu di truyền liên kết
đối với hai hoặc nhiều gene trên cùng một nhiễm sắc thể, cũng như các
phương pháp kinh điển dùng để lập bản đồ di truyền ở các sinh vật.
I. Trường phái Morgan với thuyết di truyền nhiễm sắc thể
Từ 1910, Morgan cùng với ba cộng sự là Alfred H.Sturtevant, Calvin
Bridges và Herman J. Muller (hình 4.1c) đã xây dựng thành công thuyết di
truyền nhiễm sắc thể (chromosome theory of inheritance) dựa trên đối
tượng nghiên cứu nổi tiếng là ruồi giấm D. melanogaster. Trước tiên,
chúng ta hãy tìm hiểu đặc điểm của đối tượng, phuơng pháp nghiên cứu
và nội dung của học thuyết này.
(a)
(b) (c)
Hình 4.1 (a) T.H.Morgan; (b) Ruồi giấm D. melanogaster, đối tượng nghiên
cứu nổi tiếng của Morgan; và (c) Herman Muller, một trong ba môn đệ xuất
sắc của Morgan với phương pháp gây đột biến bằng tia X.
1. Tầm quan trọng của ruồi giấm Drosophila
1.1. Các đặc điểm và giá trị của ruồi giấm trong nghiên cứu di truyền học
Drosophila melanogaster (hình 4.1 và 4.2) có lẽ là sinh vật nổi tiếng

104


nhất được dùng làm sinh vật mô hình (model organism) cho các nhà di
truyền học. Ruồi giấm thuộc lớp côn trùng (Insecta), bộ hai cánh
(Diptera). Chúng rất thích mùi lên men của các hủ dưa vại cà và đặc biệt
là những trái cây chín muồi như chuối, mít hay cam, chanh , vì vậy
chúng được biết dưới cái tên thông dụng là ruồi giấm hay "ruồi trái cây"
(fruit-flies). Ruồi giấm phân bố rộng khắp các vùng ôn đới và nhiệt đới
trên hành tinh chúng ta.
(a) (b)

Hình 4.2 (a) Sự khác nhau về hình thái ngoài giữa ruồi giấm đực (trên) và
ruồi giấm cái (dưới); và (b) bộ nhiễm sắc thể lưỡng bội 2n = 8 của chúng, với
cặp nhiễm sắc thể giới tính XY- con đực (trái) và XX- con cái.
Giá trị của ruồi giấm Drosophila trong các thí nghiệm di truyền nằm
trong các đặc điểm sau (các hình 4.2, 4.3 và 4.4):
- Mỗi cặp ruồi giấm sinh được hàng trăm con trong một lứa;
- Vòng đời ngắn, chỉ có hai tuần lễ là chúng có thể nhanh chóng đạt tới
tuổi trưởng thành để tham gia sinh sản; và chu kỳ sống có thể rút xuống
còn 10 ngày, nếu ở nhiệt độ 25
o
C. Các ruồi cái trưởng thành về mặt sinh
dục nội trong 12 giờ, và chúng lại đẻ trứng hóa nhộng trong hai ngày
- Sau khi giao phối, các con cái có thể bảo quản các tinh trùng, vì vậy
cần thiết phải tiến hành các phép lai với các con cái đang còn trinh
(virgin). Ruồi cái còn trinh có thể dễ dàng nhận ra qua màu cứt su
(meconium) hay xám nhợt của cơ thể chúng (hình 4.3d) và phân nhộng
dưới dạng chấm đen có thể nhìn thấy xuyên qua vùng bụng.
- Ruồi giấm Drosophila tương đối dễ nuôi, và dễ dàng phân biệt đực-
cái ở các giai đoạn non và trưởng thành để cách ly và tiến hành lai. Bên
cạnh sự phân biệt ngoại hình các ruồi non còn trinh như đã nói trên, ở giai
đọan trưởng thành ruồi đực thường khác với ruồi cái ở các điểm sau: cơ
thể bé hơn; vùng bụng dưới có ba vạch đen với vạch dưới cùng rộng, trong
khi ruồi cái có năm vạch rời nhau; chỏm bụng ở con đực hơi tròn và ở con
cái nhọn (hình 4.2a).
- Bộ nhiễm sắc thể đầy đủ của các tế bào soma ruồi giấm chỉ có bốn
cặp, 2n = 8 (hình 4.2b). Toàn bộ bộ gene của Drosophila đã được xác định
trình tự trong thời gian gần đây.

105




(a) (b) (c) (d)

(e) (f) (g) (h)

(i) (j) (k) (l)
Hình 4.3 Một số thể đột biến quan trọng của ruồi giấm Drosophila.
Chú thích:
(a-b) thể đột biến mắt trắng và mắt đỏ kiểu dại; (c) con đực trưởng
thành (trái) và con đực còn trinh có màu cứt su; (d) con cái trinh có màu cứt su;
(e) các dạng đột biến khác nhau về cánh; (f) thể đột biến này là một ví dụ về hai
kiểu hình cánh ngắn/thân màu đen mun; (g) thể đột biến cánh quăn ở con cái
(trái) so với con cái bình thường; (h) thể đột biến hai đốt ngực; (i) thể đột biến
antennapedia- kiểu chân râu và (j) anten kiểu dại; (k) so sánh thể đột biến anten
(dưới) và dạng bình thường (trên); (l) Mắt kiểu dại với các dạng mắt thỏi (Bar
eye) dị hợp và đồng hợp (theo thứ tự từ trên xuống).
- Ruồi giấm có nhiều tính trạng, đặc biệt là các thể đột biến tự phát
như mắt trắng hoặc được tạo ra trong phòng thí nghiệm (như thân đen,
cánh ngắn, cánh quăn, mắt nâu ); các tính trạng này có thể phân biệt bằng
mắt thường, kính lúp hoặc kính hiển vi quang học (hình 4.3 và 4.5).
- Các tế bào tuyến nước bọt của ấu trùng ruồi giấm (hình 4.4) có chứa
các nhiễm sắc thể khổng lồ đa sợi (như đã giới thiệu ở chương 3); đây là
điểm thuận lợi cho việc xác định các phần cụ thể của các nhiễm sắc thể.
Các băng này tự chúng không phải là các gene nhưng rất hữu ích cho việc
lập bản đồ các gene trên các nhiễm sắc thể.

106



Ngoài ra, các dụng cụ và hóa chất
được sử dụng trong các thí nghiệm ở
ruồi giấm là tương đối đơn giản, được
giới thiệu ở hình 4.5 dưới đây.
Hình 4.4 Các đĩa mầm (trong ấu trùng)
từ đó hình thành nên các cơ quan của
ruồi giấm trưởng thành. Từ trên xuống:
các phần phụ miệng, mảnh trán và môi
trên, anten, mắt, chân, cánh và cơ quan
sinh dục.

(a)
(b) (c)
Hình 4.5 Các dụng cụ thí nghiệm với ruồi giấm. (a) ống nghiệm nuôi và lai
ruồi giấm; (b) khay đựng các lọ hóa chất và một số vật dụng khác; và (c) kính
hiển vi quang học dùng cho nghiên cứu hình thái và tế bào học.

1.2. Các tính trạng được kiểm soát về mặt di truyền của ruồi giấm
Một quần thể bình thường của ruồi giấm Drosophila bao gồm các con
ruồi điển hình có thân xám, cácnh dài và mắt đỏ. Dạng ruồi giấm này là
phổ biến nhất, và được các nhà di truyền học xếp vào kiểu dại (wild type).
Nhiều dạng đột biến cũng được phát hiện trong tự nhiên. Một con ruồi
đột biến có một xuất phát điểm di truyền ít nhất là một trong số các tính
trạng của dạng ruồi giấm bình thường. Các tính trạng đột biến được biết
đến bằng một tên gọi. Ví dụ:
đột biến tên gọi ký hiệu đặc tính
mắt trắng trắng (white) w lặn
thân đen mun mun (ebony) e lặn
cánh ngắn ngắn (vestigial) vg lặn
mắt nâu nâu (brown) bw lặn
mắt thỏi (Bar) Bar B trội
Các thể đột biến lặn được ký hiệu bằng các chữ cái viết thường, và các
tính trạng trội tương ứng được biểu thị bằng các chữ cái viết hoa.