1

ĐẠI HỌC MỞ TP HỒ CHÍ MINHKHOA CÔNG NGHỆ SINH HỌC

***********

THỰC TẬP DI TRUYỀN HỌC(Dùng cho SV năm 2 ngành CNSH – Tài liệu lưu hành nội bộ )

Năm 2011

2

MỤC LỤC

Bài Trang

Bài 1: Nguyên phân và tiến trình phân bào 3

Bài 2: Giảm phân 6

Bài 3: Sự hình thành giao tử, sự thụ tinh và tạo phôi 8

Bài 4: Phương pháp kiểm định Chi Bình Phương 13

Bài 5: Phân tích bộ Nhiễm Sắc Thể người 17

Bài 6: Bài tập di truyền 22

3

BÀI 1: NGUYÊN PHÂN VÀ TIẾN TRÌNH PHÂN BÀO

I. MỤC ĐÍCH

SV thực hiện tiêu bản tạm thời với rễ hành và q uan sát được hình thái NST qua các kì nguyênphân.

So sánh thời gian tương đối giữa các kì nguyên phân.

Xác định chỉ số Mitosis MI (Mitosis Index)

II. CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Mitosis (nguyên phân) là kiểu di truyền cơ bảngiống nhau ở tất cả các tế bào sinh dưỡng. Sau quátrình Mitosis, từ 1 tế bào mẹ ban đầu hình thành 2tế bào con giống nhau và giống tế bào mẹ về sốlượng và chất lượng các phân tử DNA của nhân.

Mitosis là một tiến trình liên tục gồm các giai đoạncơ bản sau: prophase (kì trước), metaphase (kìgiữa), anaphase (kì sau) và telophase (kì cuối);interphase (kì trung gian) là giai đoạn giữa 2 lầnphân bào liên tiếp, nghĩa là giữa cuối telophase vàđầu prophase kế tiếp.

Chỉ số Mitosis MI (Mitosis Index) là tỷ số giữa sốtế bào phân chia với tổng số tế bào trong mô, biểuthị bằng phần nghìn hoặc ở dạng chỉ số. Xác địnhchỉ số Mitosis MI là xác định hoạt tính phân chia tếbào trong mô, tức số lượng tương đối của các tế bàoở trạng thái phân chia

Hình1: Nguyên phân Mitosis

III. THỰC HÀNH

a/ Dụng cụ, hóa chất, mẫu vật

- Dung dịch Carnoy (3Alcol:1Acid Acetic)

- Alcol 900

- Alcol 700

- HCl 1N

- Acetocarmin 1%

- Kính hiển vi, lame, lamelle, dao lam, giấy thấm, kính đồng hồ .

4

- Củ hành tím

- Hộp diêm

b/ Tiến hành thí nghiệm

- Cố định mẫu:

o Trồng hành trong cát ẩm đến khi rễ có độ dài 0,5 – 1 cm.

o Cắt chóp rễ khoảng 2 mm.

o Cố định trong Carnoy 2 - 12h.

o Rửa Alcol 900 trong 10 phút (2 lần).

o Giữ mẫu trong Alcol 700

- Làm tiêu bản tạm thời:

o Gắp mẫu vật để lên mặt kính đồng hồ , rửa nước mẫu vật .

o Ngâm rễ trong HCl 1 N trong 5 phút.

o Rửa nước kỹ , chuyển mẫu lên lame.

o Nhỏ lên mẫu 2 giọt Acetocarmin, nhuộm trong 20 phút

o Nhỏ vào mẫu 1 giọt Acid acetic 45%, đậy lamelle, dùng đuôi que diêm gõ nhẹ lênmẫu để tán mỏng mẫu

- Quan sát mẫu dưới KHV ở vật kính 10X

- Xác định vùng phân sinh mô là nơi có sự phân bào mạnh nhất, quan sát rõ các tế bào, tìmđủ giai đoạn

- Chuyển sang vật kính 40X, quan sát kĩ hình thái NST ở các giai đoạn phân bào, phân biệttừng giai đoạn. Đếm tất cả các tế bào trong thị trường, ghi nhận số tế bào của từng giaiđoạn

- Thực hành như thế lần lượt trên 3 tiêu bản.

c/ Kết quả thực hành

- Vẽ hình các giai đoạn phân bào theo những gì quan sát được . Mô tả đặc điểm các giaiđoạn phân bào.

- Ghi nhận bảng kết quả như sau

Các giai đoạnTiêu bản

Tổng sốtrung bình

% trên tổng sốtế bào đangphân chia1 2 3

1- Interphase

2- Prophase

3- Metaphase

4- Anaphase

5

5- Telophase

Tổng số tế bàođang phân chia

Tổng số tế bàotrong thị trường

- So sánh thời gian phân chia của các giai đoạn với nhau dựa vào tỉ lệ phần trăm trên tổngsố tế bào của từng giai đoạn .

- Xác định chỉ số MI: chỉ số MI biểu thị bằng số lượng tế bào ở trạng thái phân chia trên1000 tế bào của mô:

o Tính trung bình tổng số tế bào ở trạng thái phân chia (bảng kết quả).

o Ghi số tế bào trong thị trường quan sát được (3 lần).

o Quy ra phần nghìn tỷ số t rung bình 3 lần giữa tế bào phân chia trên tổng số tế bàonghiên cứu

6

Hình: Giảm phân (Meiosis)

BÀI 2: GIẢM PHÂN

I. MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM:

SV thực hiện tiêu bản tạm thời với hạt phấn của bông hẹ và quan sát được hình thái NST qua cáckì giảm phân.

II. CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Meiosis là kiểu di truyền đặc trưng của tế bào sinh dục. Sau quá trình Meiosis, từ 1 tế bào mẹ banđầu hình thành 4 tế bào con giống nhau và có số lượng NST giảm đi một nửa so với lượng NSTcủa tế bào mẹ. Tế bào con được gọi là giao tử

- Meiosis trải qua 2 lần phân chia nối tiếp nhau gọi là Meiosis I (prophase I, metaphase I,anaphase I, telophase I) và Meiosis II (prophase II, metaphase II, anaphase II, telophaseII)

- Dạng phát sinh giao tử ở thực vật có hoa

o Ở cây đơn tử diệp, hoạt độngphân chia nhân xảy ra cùng lúcvới hoạt động phân chia tế bàochất. Cuối kì I của meiosis xuấthiện 1 vách tế bào chia tế bào mẹthành 2 tế bào. Cuối kì II, vách tếbào thứ 2 xuất hiện ngăn tế bàomẹ thành 4 tiểu bào tử

o Ở cây song tử diệp, cuối kì I củameiosis không có vách tế bàoxuất hiện, chỉ đến cuối kì II mớicó vách tế bào ngăn 4 nhân conthành 4 tiểu bào tử.

III. THỰC HÀNH

a/ Dụng cụ, hóa chất, mẫu vật:- Dung dịch Carnoy (3Alcol:1Acid

Acetic), Alcol 900, Alcol 700, HCl 1N,Acetocarmin 1%

- Kính hiển vi, Lame, Lamelle, đĩa petri

- Dao lam, kim mũi mác, giấy thấm , kínhđồng hồ

- Bông hẹ

b/ Tiến hành thí nghiệm :

7

- Cố định mẫu bông hẹ:

o Dùng kim mũi mác tách bao phấn, lấy hạt phấn bên trong. Thời gian lấy mẫu khácnhau để có đủ giai đoạn phân chia.

o Cố định trong dung dịch Carnoy từ 2 – 12h.

o Rửa Alcol 900 trong 10 phút (2 lần).

o Giữ mẫu trong Alcol 700

- Làm tiêu bản:

o Gắp mẫu vật để lên mặt kính đồng hồ, rửa nước mẫu vật .

o Ngâm mẫu trong HCl 1 N trong 15 phút.

o Rửa nước kỹ, chuyển mẫu lên lame.

o Nhỏ lên mẫu 2 giọt Aceto carmin, nhuộm trong 20 phút .

o Nhỏ vào mẫu 1 g iọt Acid acetic 45%, đậy lamelle, dùng đuôi que diêm gõ nhẹ lênmẫu để tán mỏng mẫu.

o Quan sát mẫu dưới KHV ở vật kính 10X , 40X

c/ Kết quả thực hành

- Vẽ hình và mô tả các giai đoạn phân bào Meiosis theo những gì quan sát được

8

BÀI 3: SỰ HÌNH THÀNH GIAO TỬ (GAMETOGENESIS),SỰ THỤ TINH(FERTILIZATION) VÀ TẠO PHÔI

I. MUC ĐÍCH

Sinh viên hiểu được những giai đoạn của quá trình hình thành giao tử ở động vật và thực vật. Quađó hiểu được hoạt động của nhiễm sắt thể trong các hoạt động bắt cặp, trao đổi chéo , phân ly vàtái tổ hợp.

Sinh viên thấy được sự khác nhau trong cơ chế thụ tinh và tạo phôi ở động vật và thực vật.

Sinh viên tìm hiểu cấu tạo hạt và nguồn gốc của chúng.

II. CƠ SỞ LÝ THUYẾT

1. Sự hình thành giao tử:

Quá trình hình thành giao tử ở thực vật và động vật, nói chung giống nhau bao gồm quá trìnhnguyên nhiễm ở các tế bào sinh dục nguyên thủy để gia tăng số lượng tế bào, sau đó là quá trìnhgiảm nhiễm để tạo ra các tế bào đơn bội.

Trong quá trình phân bào giảm nhiễm có hiện tượng tiếp hợp (synapsis) xảy ra giữa các nhiễmsắc thể trong cặp tương đồng, tạo thành các thể lưỡng trị (bivalent). Trong quá trình tiếp hợp cóthể xảy ra hiện tượng trao đổi chéo (crossing –over) giữa các đoạn nhiễm sắc thể mang gen. Hiệntượng này xảy ra ở mức độ nhiễm sắc t ử. Trao đổi chéo dẫn đến làm thay đổi thành phần của hệgen. Mỗi nhiễm sắc tử đều có xác xuất như nhau trong khả năng trao đổi chéo các nhiễm sắc thểkhác trong từng thể lưỡng trị . Sau đó mỗi nhiễm sắc thể đồng dạng cặp tương đồng ở thể lưỡngtrị tách rời nhau và phân ly về hai cực tế bào. Sự phân li trong từng cặp nhiễm sắc thể tương đồngxảy ra độc lập với nhau.

- Ở động vật:Có 1 quá trình chín hay biệt hóa các tế bào sau phân bào giảm nhiễm trở thành giao tử. Ở

bộ phận sinh dục đực, tinh tử phát triển thành tinh trùng. Ở bộ phận sinh dục cái , noãn cầu pháttriển thành trứng . Tinh trùng và trứng sẵn sàng tham gia vào quá trình thụ tinh.

- Ở thực vật:Các tiểu bào tử và đại bào tử được hình thành sau quá trình giảm nhiễm phải tiếp tục đi

vào 1 quá trình phân chia nữa gọi là hạch phân (Karyokinesis) tạo thành hạt phấn 3 nhân (1 nhânsinh dưỡng và 2 nhân sinh dục) ở túi phấn và túi phôi 8 nhân (3 đối cầu, 2 nhân phụ, 2 trợ cầu và1 noãn cầu) ở tiểu noãn.

.

9

2nnnnnnnnnnn

2nnnnnnnnnnn

2nnnnnnnnnnn

2nnnnnnnnnnn

nnnnnnnnnnn

NGUYÊN NHIỄM

GIẢM NHIỄM 1

GIẢM NHIỄM 2

n

nnnnnnnnn

n

nnnnnnnnn

n

nnnnnnnnn

n

nnnnnnnnn

n

nnnnnnnnn

n

nnnnnnnnn

nnnnnnnnnn

nnnnnnnnnn

nnnnnnnnnn

nnnnnnnnnn

Hình: Sơ đồ hình thành giao tử ở thực vật

n

n

nnnnnnnnn

nnn

n

nnnnnnnnn

n

nnnnnnnnn

n

nnnnnnnnn

n

nnnnnnnnn

n

nnnnnnnnn

n

nnnnnnnnn

n

nnnnnnnnn

n

nnnnnnnnn

n

nnnnnnnnn

n

nnnnnnnnn

n

nnnnnnnnn

Tế bào mẹĐại thực bào

3 lần

Tế bào mẹTiểu bào tử

Tứ thểTiểu bào tử

Tiểu bào tử

2 lần

Thể cực cấp 1

Thể cực cấp 2

Đại bào tử

Đại bào tử

Túi phôi

10

2nnnnnnnnnnn

2nnnnnnnnnnn

n n

2nnnnnnnnnnn

2nnnnnnnnnnn

nnnnnnnnnn

n

nnnnnnnnnn

nnnnnnnnnn

nnnnnnnnnn

nnnnnnnnnn

n n

nnnnnnnnn

n

nnnnnnnnn

n

nnnnnnnnn

nnnnnnnnnnn

n

nnnnnnnnn

n

nnnnnnnnn

n

nnnnnnnnn

n

nnnnnnnnn

Tinh nguyên bào

Tinh bào sơ cấp

Tinh bào thứ cấp

Tinh tử

Tinh trùng

NGUYÊN NHIỄM

GIẢM NHIỄM 1

GIẢM NHIỄM 2Noãn bào sơ cấp Thể cực cấp 1

Noãn cầu Thể cực cấp 2

Trứng

Hình: Sơ đồ hình thành giao tử ở động vật

Noãn bào sơ cấp

11

2. Sự thụ tinh và tạo phôi

- Ở động vậtTinh trùng (n) kết hợp với trứng (n) tạo thành hợp tử (2n). Hợp tử phát triển thành phôi và

phôi phát triển thành cá thể con bang phân bào nguy ên nhiễm.- Ở thực vật

Trước khi sự thụ tinh xảy ra, có quá trình thụ phấn: hạt phấn nảy mầm trên nướm nhụycái, sau đó ống phấn mọc dài ra và hướng về túi phôi. Sự thụ tinh ở thực vật là sự thụ tinh kép.Nó bao gồm 2 sự phối hợp như sau:

+ 1 nhân sinh dục (n) kết hợp với 1 noãn cầu (n) tạo thành hợp tử (2n) và hợp tử phát triểnthành phôi.

+ 1 nhân sinh dục (n) kết hợp với 2 nhân phụ (n+n) tạo thành nội nhủ (3n) (phôi nhủ tambội).

Phôi và phôi nhủ cùng ở trong túi phôi (hay tiểu noãn) sẽ trải qua phân bào n guyên nhiễmnhiều lần để trở thành hạt. Hạt sẽ nảy mầm và phát triển thành cây con.

3. Cấu tạo hột

Có sự khác nhau giữa thành phần cấu tạo hột giữa cây đơn tử diệp và song tử diệp.

Hình: Cấu tạo của hạt của cây đơn tử diệp và hạt của cây song tử diệp

12

III. THỰC HÀNH

a/ Dụng cụ, hóa chất, mẫu vật:

- Giấy bìa cứng có 2 kích thước và có 2 màu khác nhau

- Kéo

- Hột bắp (Zea mays) và hột đậu nành (Glycine max) đã nảy mầm với các loại màu hạtkhác nhau.

b/ Tiến hành thí nghiệm:

- Dùng những miếng bìa cứng có kích thước khác nhau (tượng trưng cho những cặp nhiễmsắc thể tương đồng khác nhau trong tế bào) và màu sắc khác nhau (tượng trưng cho nguồngốc khác nhau của các nhiễm sắc thể trong cặp tương đồng) xây dựng mô hình về tiếntrình hình thành giao tử ở thực vật: hạt phấn và túi phôi.

- Cắt đôi các mẫu hạt bắp và đậu nành đã nảy mầm để khảo sát và xác định các bộ phậnchính của hạt, nguồn gốc phát triển và tính chất di truyền của chúng .

c/ Kết quả thực hành

- Mỗi nhóm (2-3 sinh viên) xây dựng mô hình của quá trình hình thành giao tử ở thực vậtqua hoạt động của nhiễm sắc thể bằng các tấm giấy màu. Vẽ và chú thích các giai đoạncủa quá trình hình thành hạt phấn và túi phôi ở thực vật, ghi rõ số lượng nhiễm sắc thể cótrong tế bào. Giả sử tế bào sinh dục nguyên thủy có bộ nhiễm sắc thể 2n=4.

- Quan sát sự khác nhau về thành phần cấu tạo của hạt bắp (đơn tử diệp) và hạt đậu nành(song tử diệp). Vẽ và chú thích đầy đủ cấu tạo của hạt bắp và đậu nành. Ghi rõ số bội thểvà kiểu gen có trong từng bộ phận của hạt với giả thiết từ tổ hợp lai là:

Mẹ Cha

P: AA x aa

- Giải thích tại sao nói sự di truyền tính trạng màu hạt đậu nành lại biểu hiện chậm đi 1 thếhệ?

13

BÀI 4: PHƯƠNG PHÁP KIỂM ĐỊNH CHI BÌNH PHƯƠNG 2

I. MỤC ĐÍCH

Sinh viên hiểu được ứng dụng của phép kiểm định Chi bình phương 2, một trong những phươngpháp thống kê thông thường trong nghiên cứu về di truyền học

Sinh viên hiểu rõ và thực hiện được 1 số thí nghiệm mô phỏng thí nghiệm trong di truyền học vàáp dụng phép kiểm định Chi bình phương 2 để đánh giá kết quả thí nghiệm.

II. CƠ SỞ LÝ THUYẾT

A. KIỂM ĐỊNH CHI BÌNH PHƯƠNG 2:

1. Kiểm định χ 2 phù hơp:

Mục đích của kiểm định χ2 phù hợp là kiểm định sự phù hợp giữa một con số (hoặc tỉ lệ) dự đoán

(hay lý thuyết) với một con số (hoặc tỉ lệ) thực tế (hay quan sát). Thí dụ như trong ph ép1 lai đơn

tính, về mặt lý thuyết tỉ lệ 3:1 của kiểu hình và được quan sát ở F2.

Giả sử khi lai cây đậu hoa đỏ với cây đậu hoa trắng với hoa đỏ là trội hoàn toàn, toàn bộ con lai ở

F1 có hoa trắng (100%) và ở F2 được tỉ lệ 63 cây hoa đỏ: 37 cây hoa trắng. Vấn đề được đặt ra là

tỉ lệ 63:37 này thì phù hợp với tỉ lệ 3:1 hoặc đó chỉ là do sai số ngẫu nhiên trong chọn mẫu? Đây

là giả thuyết Không (null hypothesis) tức giả thuyết rằng số liệu quan sát lệch một cách không ý

nghĩa với tỉ lệ giả thuyết hay số liệu quan sát được phù hợp với tỉ lệ lý thuyết. Kiểm định χ2 phù

hợp với sự kiểm tra về mặt thống kê cho biết xác suất mà sự khác biệt của kết quả quan sát chỉ là

ngẫu nhiên nếu Giả Thuyết Không là đúng.

Như vậy phải đưa được Giả Thuyết Không (H0) trước khi kiểm định tức là phải xác định được

một tỉ lệ (hoặc con số) lý thuyết dựa theo một quy luật nào đó, như sự phân ly giao tử, tỉ lệ p hân

ly kiểu hình hay kiểu gen ở từng thế hệ.

Chú ý là Chi bình phương χ2 luôn luôn được tính với số liệu gốc, không bao giờ được sử dụng

cho tỉ lệ hay tần số.

* Trình tự của một phép kiểm định Chi bình phương χ 2 như sau:

Đặt giá thuyết cần kiểm định (H0).

Tính giá trị χ2 (χ2tính) và độ tự do (df).

Tra bảng phân phối χ2 ở độ tư do df dể xác định χ 2 lý thuyết (χ2bảng).

So sánh χ2tính và χ2

bảng .

Kết luận và giả thuyết.

14

Công thức tổng quát của χ2 :

χ2 =

E

EO ii2)

2

1(

Với: O là số quan sát, E là số lý thuyết

Bỏi vì Chi bình thường χ 2 một phân phối liên tục, để giảm thấp sai số có thể xảy ra khi kiểm định

χ2 với cỡ mẫu (số lượng cá thể) nhỏ, hệ số Yates được sử dụng. Qui định khi cỡ mẫu n≤ 100 và

độ tư do df=1, χ2 được tính với công thức sau:

χ2=

i

ii

E

EO 2)2

1(

Trong đó ½ là hệ số hiệu chỉnh Yates.

* Độ tự do df:

Độ tự do df là con số chỉ ra số lượng của những loại (kiểu) quan sát độc lập trong thí nghiệm.

Độ tự do df ={số kiểu giao tử (kiểu hình hay kiểu gen) quan sát -1}

Ví dụ mẫu:

Quan sát trên tính trạng hat đậu Hà Lan. Tỉ lệ phân ly kiểu hình ở thế hệ F2 theo lý thuyết là ¾

hạt trơn : ¼ hạt nhăn.

Giả thuyết Ho: 3 trơn :1 nhăn Tổng quan sát: 7324 hạtTổng số quan sát: 7324 hạt

Số quan sát (O) 5474 hạt trơn 1850 hạt nhăn

Số lý thuyết (E) 7324×3/4= 5493 hạt trơn 7324×1’4=1381 hạt nhăn

EO 1954935474 1918311850

(O-E)2 361 361

(O-E)2/E 0¸0657 0¸1972

χ2 = 0¸0657+0¸1972= 0¸2629

Độ tự do df: 2-1= 1

2tính, df=1=0,2629 < 2

bảng, df=1, 5% = 3,84

→ chấp nhận giả thuyết với độ tin cậy 50%<P<70%

ii

i

15

→ tỉ lệ phân ly trong thí nghiệm tương đương ¾ trơn : ¼ nhăn

Chú ý là giá trị χ 2 gia tăng khi độ lệch gjữa số quan sát và số lý thuyết lớn. Vì vậy sẽ dẫn đến bác

bỏ giả thuyết.

2. Kiểm định χ 2 đồng nhất:

Mục đích của kiểm định χ2 đồng nhất là kiểm định tính đồng nhất của các kết quả thí nghiệm

riêng lẽ. Khi thực hiện các thí nghiệm riêng lẽ với cùng mục đích (như kiểm định tỉ lệ phân ly

giao tử ở một thế hệ nào đó), có thể các kết quả này sẽ đưa đến kết luận như nhau và cùng thỏa

mục đích (giả thuyết) ban dầu đưa ra. Tuy nhiên, dù cho phương tiện và phương pháp thí nghiệm

có giống nhau thì vẫn có những sai lệch trong quá trình thực hiện (do đó mã số liệu thí nghiệm

thường khác nhau). Vì vậy, cần phải kiểm định tính đồng nhất của các kết quả thí nghiệm này.

Cách tính χ2 đồng nhất:

χ2đồng nhất = 22 i tổng cộng

dfđồng nhất = tổng các độ tự do thành phần- độ tự do của χ2tổng cộng.

Với:

- i2 là tổng các χ2 thành phần (không sử dụng hệ số Yates ở từng thí nghiệm riêng lẽ).

- χ2tổng cộng là χ2 tính từ số liệu tổng cộng của tất cả các nhóm (thí nghiệm riêng lẽ), (không sử

dụng hệ số Yates).

B. TẦN SỐ TÁI TỔ HỢP

Vào tiền kỳ 1 của quá trình phân bào giảm nhiễm có hiện tượng tiếp hợp và trao đổi chéo giữa 2

nhiễm sắc thể tương đồng. Kết quả của sự trao đổi chéo là tạo ra các kiểu giao tử và klieeur gen

tái tổ hợp ở thế hệ con. Mức độ tái tổ hợp giữa 2 alen ở 2 locus khác nhau tuỳ thuộc vào khoảng

cách giữa 2 locus đó. Tần số tái tổ hợp được tính như sau:

Tần số tái tổ hợp (%) =Tổng số kiểu gen (giao tử) có trao đổi chéo

x 100%Tổng số kiểu gen (giao tử)

16

III. THỰC HÀNH

a/ Dụng cụ, hóa chất, mẫu vật

- Bảng phân phối 2 và máy tính cá nhân

- Đồng tiền xu, băng keo

b/ Tiến hành thí nghiệm

Mỗi nhóm (2-3 sinh viên) thực hiện 5 thí nghiệm như sau:

- Thí nghiệm 1: Dùng một đồng xu có vẽ một mặt là A và mặt kia là a, tượng trưng cho 2alen ở 1 locus trong 1 cặp NST tương đồng, thảy 100 lần. Ghi số lần xuất hiện mặt A và a.

- Thí nghiệm 2: Dùng 2 đồng xu với một đồng vẽ một mặt là A và mặt kia là a, đồng kiavẽ một mặt B và một mặt b, mỗi đỗng xu tượng trưng cho một cặp nhiễm sắc thể tươngđồng với 2 alen ở tại một locus, thảy 100 lần. Ghi số lần xuất hiện đồng thời các mặt AB,Ab, aB, ab.

- Thí nghiệm 3: Dùng hai đòng xu được dán khít nhau bằng băng keo, một mặt vẽ A và Bcòn mặt tương ứng kia vẽ a và b, tượng trưng cho hiện tượng liên kết hoàn toàn giữa 2gen, thảy 100 lần, ghi số lần xuất hiện các mặt AB, ab.

- Thí nghiệm 4: Dùng hai đồng xu được dán cách nhau một khoảng 0.5 cm bằng băng keo,một mặt vẽ A và B còn mặt kia t ương ứng vẻ a và b, tượng trưng cho hiện tượng liên kếtkhông hoàn toàn giữa 2 gen, thảy 200 lần. Ghi số lần xuất hiện các mặt AB, Ab, aB và ab.

- Thí nghiệm 5: Dùng 2 đồng xu được dán cách nhau 1 khoảng 1cm bằng băng keo, mộtmặt vẽ A và B còn mặt kia tương ứng vẻ a và b, tượng trưng cho hiện tượng liên kếtkhông hoàn toàn giữa 2 gen, thảy 200 lần. Ghi số lần xuất hiện các mặt AB, Ab, aB và ab.

c/ Kết quả thực hành

- Dùng phép thử χ2 phù hợp để kiểm định giả thuyết đối với các thí nghiệm 1,2 và 3.

- Kiểm định χ2 dồng nhất với thí nghiệm 2. So sánh kết quả của nhóm nhỏ với cả nhóm vànhận xét về kết quả này.

- Tính tần số tái tổ hợp trong 2 thí nghiệm 4 và 5. So sánh kết quả của 2 thí nghiệm này

17

BÀI 5: PHÂN TÍCH BỘ NHIỄM SẮC THỂ NGƯỜI

I. MỤC ĐÍCH YÊU CẦU

Hiểu về bộ NST người. Từ hình chụp tiêu bản ở giai đọan metaphase đã được cắt rời, SV có thểlập biểu đồ bộ NST người bình thường theo hình dạng và kích thước. So sánh, nhận xét về sựbiến đổi hình thái, cấu trúc, số lượng NST. Phát hiện và kết luận về sự biến đổi này dựa vào bảngNST bất thường.

Quan sát tiêu bản cho sẵn. Phát hiện bệnh liên quan.

II. CƠ SỞ LÝ THUYẾT1. Bộ nhiễm sắc thể người bình thường

- Bộ nhiễm sắc thể người bình thường của người có 2n = 46, gồm 22 cặp autosome (nhiễmsắc thể thường) và một cặp nhiễm sắc thể giới tính (ở nữ là XX ở Nam là XY).

- Bộ nhiễm sắc thể người được xếp theo kích thước, hình dạng và vị trí tâm động. Được ghitừ 1 đến 22 và X, Y. Chia ra nhóm từ A, B, C, D, E, F, G và XX hay XY.

Ký hiệu 7nhóm

Kích thước và hình thái Số thứ tự Số lượng NST trongbộ lưỡng bội

A Lớn, tâm giữa và tâm lệch. 1-3 6

B Lớn, tâm lệch 4, 5 4

C Trung bình, tâm lệch 6 – 12X 16 ở nữ và 15 ở nam

D Trung bình, tâm mút 13-15 6

E Bé, tâm giữa 16 -18 6

F Bé nhất, tâm giữa 19 – 20 4

G Bé, tâm mút 21- 22Y 5 ở Nam

4 ở nữ.

Bảng 1: Bộ NST của người bình thường

18

Hình 1: Karotype người nũ bình thường

19

Hình 2: Karotype người nam bình thường

2. Biến đổi số lượng nhiễm sắc thể

- Thay đổi số lượng của bộ nhiễm sắc thể hay tạo bội thể hi ếm trong thiên nhiên. Thể đabội có thể là triploid (3n), tetraploid (4n), pentaploid (5n), hexaploid (6n)… ở người, đặcbiệt là ở mô như gan có tế bào đa bội.

- Thể không bội chỉnh (aneuploid): trường hợp thay đổi vài nhiễm sắc thể của bộ mà thôi,thường do chỉ thiếu một nhiễm sắc thể trong một cặp hay 2n – 1. Ở động vật, thiếu mộtnhiễm sắc thể của một cặp tương đồng làm thay đổi cân bằng di truyền như tăng tỷ lệ tửvong, giảm tính hữu thụ và biến dạng kiểu hình cá thể, ở người, biểu hiện tinh thần chậmchạp.

- Ở thể ba trisomy: có bộ nhiễm sắc thể lưỡng bội hay 2n +1. Hậu quả trisomy hay thể mộtmonosomy do sai sót của một cặp nhiễm sắc thể trong tiến trình meiose gọi là không phânly vào meiose, phát hiện đầu tiên ở ruồi dấm. Nếu một giao tử có meiose khôn g phân lynhiễm sắc thể thứ 21, khi phối hợp với giao tử bình thường sẽ tạo ra “trisomy 21”.3. Biến đổi cấu trúc nhiễm sắc thể

- Nhiễm sắc thể của tế bào được xem là rất ổn định về hình thái cấu trúc, nhưng khi chịu tácđộng bởi tác nhân môi trường xung quanh như virus, tia phóng xạ, tác nhân hóa học,chúng bị đột biến, gãy một phần và kết hợp lại theo phương thức khác.

- Chuyển đọan và đảo đọan làm thay đổi sự sắp xếp của gen nhưng không làm thay đổi sốlượng và bản tính của gen. Chuyển đọan không hổ tương xảy ra khi một phần nhiễm sắcthể gãy kết hợp với một phần nhiễm sắc thể không tương đồng bình thường. Tuy nhiênchuyển đọan hỗ tương (dạng tái tổ hợp tương đồng) cũng có thể xảy ra vào tạo ra dạngchữ thập khi quan sát về mặt tế bào học vào prophase meiose. H ậu quả của chuyển đoạnlà bán bất thụ, biến đổi trong liên kết, biến đổi về biểu hiện gen và ức chế chức năng sảnphẩm trao đổi chéo.

- Đảo đọan hậu quả cho đọan nhiễm sắc thể bị đảo ngược trong cùng vị trí ở mức độ 180 0.Chẳng hạn, đoạn ABCD đảo với đọan CD sẽ cho ra ABDC. Kết quả kiểu hình hay hậuquả di truyền đảo đọan ở cơ thể lưỡng bội giống như ở chuyển đọan.

- Thiếu đoạn hay lặp đoạn ngược với chuyển đoạn và đảo đoạn. Kết quả là thiếu hay dư vậtliệu di truyền trong tế bào. Tổng quát, các kiểu biến đổi n hiễm sắc thể thiếu đoạn có thể từmột đôi nucleotid dẫn đến cả nguyên nhiễm sắc thể. Về mặt di truyền, thiếu đọan khác vớikhác với đột biến gen vì chúng không thể đột biến ngược. Về mặt kiều hình, mất đi mộtđoạn lớn vật liệu di truyền thường gây chết, mấ t cân bằng di truyền. Về mặt tế bào học, dịhợp tử thiếu đọan biết được vào prophase meiose vì xuất hiện dạng vòng khi các nhiễmsắc thể kết đôi do các nơi không tương ứng của cặp tương đồng ở vùng bị thiếu trênnhiễm sắc thể.

- Lặp đọan hay dư thừa đọan vật liệu di truyền tạo biến đổi ở cơ thể. Mỗi sự gia tăng vậtliệu di truyền sẽ tạo đọan lặp sinh ra dạng vòng vào prophase meiose ở cặp tương đồng.

- Bộ nhiễm sắc thể người được xếp theo kích thước, hình dạng và vị trí tâm động. Được ghitừ 1 đến 22 và X, Y. Chia ra nhóm từ A, B, C, D, E, F và XX hay XY. Từ những thay đổicấu trúc hoặc số lượng nhiễm sắc thể giới tính sẽ biểu hiện một số bệnh lí đặc trưng

20

Số liệu về di truyền học tế bào Bệnh lý đặc trưng

46XX Nữ bình thường

46XY Nam bình thường

G thể ba (trisomy) Hội chứng Dowm (mongolism)

XXX Hội chứng 3 NST X

XXY Hội chứng Klinefelter’s

XYY Hội chứng “siêu nam”

XO Hội chứng turner

D-G chuyển đọan không cân bằng Hội chứng Down

G-G chuyển đọan không cân bằng Hội chứng Down G – G.

Mất một phần NST nhóm B Hội chứng mèo kêu

Mất một phần NST Y Vài trường hợp bất thụ

Mất một phần NST nhóm D Bị bệnh tâm thần

Mất một phần chi dài NST 18 Bị bệnh tâm thần

Bảng 2 : Giải thích về NST bất thường

III. THỰC HÀNH

a/ Dụng cụ , hóa chất, mẫu vật- Bảng mẫu Karotype dùng để phân tích (bảng mẫu karotype người để phân tích)

- Kéo

- Giấy trắng khổ lớn

- Keo dán

b/ Tiến hành thí nghiệm- Lập biểu đồ bộ NST người qua đó xác định tình trạng bệnh lý

o Cắt rời tất cả các NST

o Vẽ khung mẫu, ghi tên các nhóm vào tờ giấy trắng

o Dựa vào hình thái, kích thước nhóm NST bản mẫu, dán các NST đã cắt vào giấytrắng.

o So sánh kết quả.

- Quan sát tiêu bản

o Quan sát 7 tiêu bản của người bị bệnh do đột biến NST cho sẳn ở vật kính 100 X.

o Vẽ hình, chú thích số tiêu bản

- Dựa vào bảng giải thích về NST bất thường kết luận bệnh lý tương ứng

21

c/ Kết quả- Karotype dán theo bảng mẫu

- Kết luận.

- Ghi trên giấy có dán bộ Karotype

o Tên người phân tích

o Ngày phân tích

o Giới tính biết được

o Định kiểu biến đổi

o Giải thích hậu quả biến đổi tạo bệnh lí gì.

- Quan sát, vẽ, giải thích các dấu hiệu bệnh lí ghi nhận được.

22

BÀI 6: DI TRUYỀN SỐ LƯỢNG

I. MỤC TIÊU

- Sinh viên nắm được sự khác biệt của di truyền số lượng và di truyền chất lượng- Xây dựng được mối tương quan giữa một số tính trạng số lượng với nhau- Xây dựng được đường hồi qui tuy ến tính của một số tính trạng số lượng- Xác định được vai trò của yếu tố di truyền đối với một số tính trạng di truyền số lượng

thông qua xác định hệ số di truyền theo nghĩa rộng và nghĩa hẹp.

II. CƠ SỞ LÝ THUYẾT

1. Tính trạng số lượng và tính trạng chất lượngTính trạng chất lượng (qualitative characteristics) là những tính trạng chỉ có một vài dạng

kiểu hình đặc trưng riêng biệt. Ví dụ điển hình nhất về những tính trạng chất lượng này chínhlà những tính trạng là đối tượng nghiên cứu của Mendel

Tính trạng số lượng (quantitative characteristics hay continuous characteristics): Một sốtính trạng số lượng: chiều cao, cân nặng, huyết áp ở người, tốc độ phát triển ở chuột, trọnglượng hạt ở thực vật, sản lượng sữa ở vật nuôi... Đặc điểm của tính trạng số lượng: (1) Tínhtrạng do nhiều gen nằm ở những loci khác nhau qui định (polygenic). Do đó, có thể có nhiềukiểu gen. Mỗi kiểu gen tạo ra sự khác biệt nhỏ về kiểu hình. (2) Bị tác động bởi các yếu tốmôi trường. Điều kiện môi trường khác nhau dẫn đến 1 kiểu gen sẽ tạo ra các kiểu hình chỉkhác biệt rất nhỏ.

2. Mối quan hệ giữa kiểu gen và kiểu hình ở tính trạng số lượngĐối với tính trạng số lượng, mối quan hệ giữa kiểu gen và kiểu hình khá phức tạp. Một tínhtrạng do nhiều gen qui định dẫn đến hình thành nhiểu kiểu gen khác nhau. Một số kiểu gen sẽqui định cho cùng một tính trạng.Ví dụ: Chiều cao ở thực vật được qui định bởi ba gen ở ba locus khác nhau: A, B và C. Mỗigen có 2 allele. Giả sử rằng một allele (A+, B+, C+) sẽ mã hóa cho hormone ở thực vật làm câycao 1cm. Allele thứ hai (A-, B-, C-) không mã hóa cho hormone do đó không tham gia làmcho chiều cao của cây tăng. Nếu chỉ xét 2 allele ở một locus, 3 kiểu gen có thể có là A +A+,A+A-, A-A-. Nếu xét tất cả các allele ở 3 locus cùng một lúc, có 3 3=27 kiểu gen(A+A+B+B+C+C+, A+A-B+B+C+C+, ...). Mặc dù có đến 27 kiểu gen, nhưng chỉ có 7 kiểu hình(10cm, 11cm, 12cm, 13cm, 14cm, 15cm và 16cm). Một số kiểu gen mã hóa cho cùng mộtkiểu hình.Tác động của môi trường lên tính trạng làm mối quan hệ giữa kiểu gen và ki ểu hình càngphức tạp. Do tác động của môi trường, cùng 1 kiểu gen có thể tạo ra một dãy các kiểu hìnhkhác nhau. Dãy các kiểu hình tạo ra do các kiểu gen khác nhau có thể trùng lên nhau làm rấtkhó để xác định chính xác kiểu hình của một cá thể là do kiểu gen hay môi trường qui định.

3. Các phương pháp tính di truyền số lượngMối quan hệ giản đơn giữa kiểu gen và kiểu hình trong di truyền chất lượng không tồn tạitrong di truyền số lượng. Do đó, không thể xác định kiểu gen của 1 tính trạng nhất định dựatrên kiểu hình cũng như không thể sử dụng những phương pháp phân tích di truyền chấtlượng (lai phân tích ... ) cho phân tích di truyền số lượng.

23

Tuy nhiên, mục tiêu chọn giống đối với di truyền chất lượng và số lượng là như nhau: mongmuốn có thể dự đoán kiểu hình của thế hệ con sau phép lai cũng như có thể xác định chínhxác yếu tố di truyền và yếu tố môi trường ảnh hưởng đến kiểu hình như thế nào. Để trả lờinhững câu hỏi này, các nhà di truyền học sử dụng phương pháp thông kê

a. Phân phối:Phân phối chuẩn (Normal distribution) xuất hiện khi có nhiều yếu tố độc lập nhau đóng gópcho số liệu. Tính trạng số lượng thường do nhiều gen và các yếu tố môi trường qui định, dođó kiểu hình của tính trạng này thể hiện phân phối chuẩn.

b. Trung bình (Mean)Cho biết thông tin về trung tâm của phân phối. Cách tính trung bình:

c. Phương sai và độ lệch tiêu chuẩnPhương sai cho biết mức độ biến động của dãy số liệu. Một phân phối có thể có cùng giá trịtrung bình nhưng khác phương sai. Cách tính phương sai

Độ lệch tiêu chuẩn

Phân phối chuẩn có hình đối xứng, do đó chỉ cần sử dụng 2 giá trị: trung bình và độ lệchchuẩn để mô tả hình dạng của một dãy số liệu bất kì có phân phối chuẩng. Giá trịchứa khoảng 66%, chứa khoảng 95%, chứa khoảng 99% các giá trị củadãy số l iệu.

24

d. Mối tương quan (Correlation) và hệ số tương quan (Correlation coefficient)Giá trị trung bình và phương sai đã đủ để mô tả một tính trạng. Tuy nhiên, các nhà di truyềnhọc thường quan tâm đến nhiều tính trạng cùng một lúc. Ví dụ: số lượng và cân nặn g củatrứng gà là 2 tính trạng được quan tâm nhiều chăn nuôi gia cầm. 2 tính trạng này không độclập với nhau. Trứng sinh ra do gà đẻ nhiều sẽ có khối lượng thấp. Mối quan hệ giống như 2tính trạng trên được gọi là mối tương quan (correlation). Khi 2 tính trạng có tương quan đếnnhau, thay đổi trên 1 tính trạng sẽ dẫn đến thay đổi trên tính trạng còn lại.

Hệ số tương quan (correlation coefficient)

Hệ số tương quan có giá trị trong khoảng từ -1 đến +1. Giá trị dương chứng tỏ hai tính trạngcó mối tương quan cùng chiều với nhau. Giá trị âm chứng tỏ hai tính trạng có mối tương quannghịch chiều.Hệ số tương quan cho biết độ mạnh của mối tương quan giữa 2 tính trạng. Giá trị -1 và +1cho biết 2 tính trạng có mối liên quan chặt chẽ với nhau. R càng gần với -1 và + 1 thể hiệnmối liên quan mạnh giữa 2 tính trạng. Một sự thay đổi trong x dẫn đến 1 sự thay đổi trong y.R gần với 0 chứng tỏ có một mối liên quan yếu giữa 2 tính trạng này. Một sự thay đổi trong xcó thể dẫn đến sự thay đổi trong y nhưng không phải lúc nào cũng vậy.

25

e. Hồi qui tuyến tính (regression)Cân nặng của cha mẹ và concái có mối tương quan theochiều thuận với nhau do cùngchung bộ gen. Do có mốitương quan này, có thể dựđoán được cân nặng của concái dựa trên cân nặng của chamẹ. Phương pháp thống kêgiúp dự đoán kết quả trên đượcgọi là hồi qui (regression).Phương pháp này đóng vai tròquan trọng trong di truyền sốlượng do giúp dự đoán đượctính trạng của thế hệ con củamột phép lai nhất định mà

không cần biết chính xác kiểu gen.Đường hồi qui tuyết tính được thể hiện như sau:

f. Hệ số di truyền theo nghĩa rộng và hệ số di truyền theo nghĩa hẹp

Tính trạng số lượng chịu ảnh hưởng của yếu tố môi trường. Tuy nhiên, sẽ rất hữu ích nếu biếttính trạng chịu ảnh hưởng bao nhiêu phần trăm của yếu tố môi trường, bao nhiêu phần trăm củayếu tố di truyền.Phương sai kiểu hình (phenotype variance):Để xác định được yếu tố di truyền và môi trường ảnh hưởng đến kiểu hình như thế nào, đầu tiêncần phải thu thập một số mẫu đại điện cho quần thể khảo sát. Tính giá trị trung bình và phươngsai của mẫu này. Phương sai kiểu hình được ký hiệu V p.Các yếu tố của phương sai kiểu hình:

Trong đó: VG: Phương sai kiểu genVE: Phương sai kiểu hình

26

VGE: Phương sai do tương tác của kiểu gen với môi trườngPhương sai kiểu gen (Genetic variance)

Trong đó: VA (additive genetic variance) phương sai do tác động cộng gộp của kiểu gen liênkiểu hình. Ví dụ: Allele A1 đóng góp 2g trong khối lượng hạt, allele A2 đóng góp 4g trong khốilượng hạt. Khối lượng hạt của những kiểu gen như sau:

A1A1 = 2+2 =4gA1A2 = 2+4 =6gA2A2 = 4+4 =8g

VD (dominance genetic variance) phương sai do tác động trộiVI (genetic interaction variance) phương sai do tương tác gen

Như vậy

Hệ số di truyền theo nghĩa rộng (Broad – sense heritability) (H2): Cho biết yếu tố di truyềnảnh hưởng như thế nào lên kiểu hình cuối cùng của tính trạng

Hệ số di truyền theo nghĩa hẹp (Narrow – sense heritability) (h2)

Với

III. THỰC HÀNH

a/ Dụng cụ, hóa chất, mẫu vật- Cân

- Thước dây

b/ Tiến hành thí nghiệm

Thí nghiệm 1: Đo chiều cao của tất cả các bạn sinh viên trong nhóm thực tập

Thí nghiệm 2: Đo chiều dài sải tay của tất cả các bạn sinh viên trong nhóm thực tập

Thí nghiệm 3: Xác định cân nặng của các bạn sinh viên trong nhóm thực tập

Thí nghiệm 4: Xác định hệ số tương quan giữa chiều cao và chiều dài sải tay

Thí nghiệm 5: Xác định mối tương quan giữa chiều cao và cân nặng.

c/ Kết quả

27

- Xác định giá trị trung bình phương sai của các tính trạng chiều cao, chiều dài sải tay, cânnặng

- Xác định mối tương quan giữa 2 cặp tính trạng khảo sát ở trên.

d/ Bài tậpChiều cao của cha me và con cái trong 10 gia

đình như sau

1. Xác định giá trị trung bình, độlệch chuẩn của chiều cao chame và con cái.

2. Xác định mối tương quan vàđường hồi qui tuyến tính giữachiều cao trung bình của concái và cha mẹ

3. Xác định hệ số di truyền theonghĩa hẹp về chiều cao củanhững gia đình này.

Trung bình chiềucao của cha mẹ(cm)

Trung bình chiều caocủa con cái (cm)

150 152

157 163

188 193

165 163

160 152

142 157

170 183

183 175

152 163

173 180