Lý thuyết nâng cao về di truyền quần thể

BÀI TẬP NÂNG CAO VỀ DI TRUYỀN QUẦN THỂ

1. Xác định số kiểu gen trong quần thể

a, Khi các gen nằm trên NST thường

- Một gen có nhiều alen sẽ có số kiểu gen được tính như sau:

+ Số kiểu gen đồng hợp của gen = n (n là số alen của gen).

 Trong đó n là số alen của gen trên

- Nếu gen 1 có n1 alen, gen 2 có n2 alen, gen 3 có n3 alen…gen n có nn alen, và các gen này nằm trên các NST thường khác nhau. Thì ta có:

+ Tổng số kiểu gen trong quần thể về n gen trên là:

+ Số kiểu gen đồng hợp về n gen là: n₁ x n₂ x…x n_n

+ Số kiểu gen dị hợp về n gen là:

Ví dụ: Ở một loài động vật gen 1 có 2 alen, gen 2 có 3 alen, gen 3 có 5 alen. Mỗi gen nằm trên một NST khác nhau.

a, Tính số kiểu gen tối đa có thể có trong quần thể về 3 gen trên.

b, Tính số kiểu gen đồng hợp

Giải:

a, Số kiểu gen tối đa: {2(2 + 1)/2}x{3(3 + 1)/2}x{5(5 + 1)/2} = 270 kiểu gen

b, Số kiểu gen đồng hợp: 2x3x5 = 30 kiểu gen

Nhiều gen liên kết với nhau trên một nhiễm sắc thể, mỗi gen có số lượng alen khác nhau thì số kiểu gen trong quần thể được tính như sau: Tính số alen của nhiễm sắc thể chứa các gen liên kết = tích số các alen của các gen liên kết. Sau đó dùng số alen của nhiễm sắc thể tính được áp dụng vào các công thức cho các trường hợp khác nhau. Với n, m, k là số alen của các gen liên kết => n.m.k là số alen của nhiễm sắc thể, ta có các công thức sau:

+ Các gen liên kết trên nhiễm sắc thể thường: 

b. Khi các gen nằm trên NST giới tính X

 Các gen liên kết trên nhiễm sắc thể giới tính X, không có alen tương ứng trên nhiễm sắc thể giới tính Y: 

+ Các gen liên kết trên nhiễm sắc thể giới tính Y, không có alen tương ứng trên nhiễm sắc thể giới tính X: số kiểu gen = n.m.k.

 2. Xác định tần số alen và tần số kiểu gen khi các gen nằm trên NST giới tính

a, Khi tần số các alen bằng nhau ở cả hai giới và quần thể cân bằng

- Tần số các alen bằng tần số các kiểu gen ở giới dị giao tử.

- Tần số kiểu gen ở giới đồng giao tử là: 

p²X^AX^A + 2pqX^AX^a + q²X^aX^a

- Tần số kiểu gen ở giới dị giao tử là:

pX^AY + qX^aY

Ví dụ: Bệnh mù màu do gen lặn nằm trên NST giới tính X không có alen tương ứng trên Y. Trong quần thể người, tần số nam bị bệnh mù màu là 0,08. Tỉ lệ 3 loại kiểu gen này ở nữ là bao nhiêu?

Giải: Tần số alen ở nam giới chính là tần số các kiểu gen nên ta có:

qX^a = 0,08; pX^A = 1 – 0,08 = 0,92

Tần số các alen ở nữ khi đó là:

(0,92)²X^AX^A + 2.0,92.0,08X^AX^a + (0,08)²X^aX^a

hay 0,4864X^AX^A + 0,1472X^AX^a + 0,0064X^aX^a

b, Khi tần số các alen không bằng nhau ở hai giới (quần thể không cân bằng)

- Tần số một alen ở giới đồng giao tử bằng trung bình cộng các tần số alen tần số alen ở thế hệ trước.

- Tần số alen của giới dị giao tử bằng tần số alen của giới đồng giao tử ở thế hệ trước.

- Quần thể cân bằng khi: Tần số alen ở hai giới bằng nhau pA = 1/3p♂ + 2/3p♀

- Không giống như gen trên NST thường, gen trên NST giới tính X cần nhiều thế hệ ngẫu phối mới cân bằng, điều này tùy thuộc vào sự chênh lệch tần số alen ở hai giới.

Ví dụ: Ở một loài thú ngẫu phối, xét một gen có hai alen A và a nằm trên NST giới tính X không có alen tương ứng trên Y. Biết quần thể khởi đầu có tỉ lệ kiểu gen là: 0,2X^AY + 0,8X^aY ở phần đực và 0,2X^AX^A + 0,6X^AX^a + 0,2X^aX^a ở phần cái.

Hãy xác định:

a, Tần số alen mà tại đó quần thể đạt trạng thái cân bằng di truyền. Khi đó tần số kiểu gen ở mỗi giới là bao nhiêu?

b, Tần số alen ở mỗi giới sau một thế hệ ngẫu phối

Giải:

Tần số alen của phần đực ở quần thể khởi đầu là pX^A = 0,2; qX^a = 0,8

Tần số alen của phần cái ở quần thể khởi đầu là: pX^A = 0,5; qX^a = 0,5

a, Tần số alen mà tại đó quần thể cân bằng là:

pXA = 0,2 x 1/3 + 0,5x2/3 = 0,4 à qX^a = 1 – 0,4 = 0,6

Khi đó, tần số kiểu gen ở hai giới là:

Đực: 0,4X^AY + 0,6X^aY

Cái: 0,16X^AX^A + 0,48X^AX^a + 0,36X^aX^a

b, Tần số các alen ở mỗi giới sau một thế hệ ngẫu phối

Ở giới đực: pX^A = pX^A = 0,5 à qX^a = 1 – 0,5 = 0,5 (Bên cái ở thế hệ trước)

Ở giới cái: pX^A = (0,5 + 0,2)/2 = 0,35

qX^a = 1 – 0,35 = 0,65

3. Định luật Hacdi – Vanbec cho các gen có nhiều alen

Nếu một lôcut gen có 3 alen là A₁, A₂ và A₃ với tần số tương ứng là p, q và r và quần thể ở trạng thái cân bằng di truyền thì tần số các kiểu gen là kết quả triển khai đa thức

(p + q + r)² = p²A₁A₁ + q²A₂A₂ + r²A₃A₃ + 2pqA₁A₂ + 2qrA₂A₃ + 2prA₁A₃

Tương tự, công thức tổng quát để xác đinh trạng thái cân bằng cho một gen có n alen, kí hiệu A₁, A₂, A₃,..A_n với tần số tương ứng p₁, p₂, p₃,..p_n là kết quả triển khai biểu thức

(p₁ + p₂ + p₃ +…p_n)²

4. Xác định tần số alen, tần số kiểu gen và trạng thái cân bằng di truyền của quần thể ở trạng thái cân bằng di truyền cho 2 lôcut gen

a, Cách xác định tần số alen

Tần số mỗi alen là tần số các giao tử mang alen đó

Ví dụ: Quần thể có cấu trúc: 0,64AABb + 0,32aabb + 0,04aaBb. Hãy xác định tần số các alen trong quần thể

Giải:

Ta có tần số giao tử AB = 0,64/2 = 0,32

tần số giao tử Ab = 0,64/2 = 0,32

tần số giao tử ab = 0,32 + 0,04/2 = 0,34

tần số giao tử aB = 0,04/2 = 0,02

Vậy, tần số alen A: p_A = tần số giao tử AB + tần số giao tử Ab = 0,32 + 0,32 = 0,64

Tần số alen a: q_a = tần số giao tử ab + tần số giao tử aB = 0,34 + 0,02 = 0,36 (hay qa = 1 – 0,64 = 0,36)

Tần số B:

r_B = tần số giao tử AB + tần số aB = 0,32 + 0,02 = 0,34

Tần số alen b:

s_b = tần số giao tử Ab + tàn số ab = 0,32 + 0,34 = 0,66 (hay s_b = 1 – 0,34 = 0,66)

b, Xác định trạng thái di truyền của quần thể

Quần thể cân bằng di truyền khi:

- Có đủ 4 loại giao tử (AB, Ab, aB, ab)

- Tích tần số các giao tử “đồng trạng thái” (AB, ab) bằng tích tần số các giao tử “đối trạng thái” (Ab, aB): f_ABxf_ab = f_Abxf_aB

Ví dụ: Xét hai quần thể:

Quần thể 1: 0,36AABb + 0,48aabb + 0,16Aabb

Quần thể 2: 0,25AABB + 0,5AaBb + 0,25aabb

Quần thể nào đã cân bằng, quần thể nào chưa cân bằng?

Giải:

Xét quần thể 1:

Quần thể chỉ có 3 loại giao tử: AB, Ab, ab là quần thể không cân bằng

Xét quần thể 2:

Quần thể có đầy đủ 4 loại giao tử: AB, Ab, aB, ab với các tần số

f_AB = 0,25 + 0,5/4 = 0,375

f_Ab = 0,5/4 = 0,125

f_aB = 0,54/4 = 0,125

f_ab = 0,54/4 + 0,25 = 0,375

Ta có; f_AB x f_ab = 0,375x0,375 = 0,140625

f_Ab x f_aB = 0,125x0,125 = 0,15625

c, Xác định tần số các kiểu gen

- Đối với quần thể ở trạng thái cân bằng di truyền

Tần số các kiểu gen trong quần thể là kết quả của triển khai đa thức

(p = q)²x(r + s)², trong đó p, q, r và s lần lượt là tần số alen A, a, B và b.

Ví dụ: Xác định cấu trúc di truyền của một quần thể ngẫu phối có các alen A, a, B, b tương ứng là: 0,8; 0,2 0,7 và 0,3. Biết rằng quần thể ở trạng thái cân bằng di truyền.

Giải:

Cấu trúc di truyền quần thể là kết quả triển khai đa thức:

(0,8A + 0,2a)² x (0,7B + 0,3b)² = (0,64AA + 0,32Aa + 0,04aa) x (0,49BB + 0,42Bb + 0,09bb)

Vậy quần thể có cấu trúc di truyền là:

0,3136AABB + 0,2688AABb + 0,0576Aabb + 0,1568AaBB + 0,1344AaBb + 0,0288Aabb + 0,0196aaBB + 0,0168aaBb + 0,0036aabb.

- Đối với quần thể không đạt trạng thái cân bằng di truyền

Tần sô mỗi kiểu gen trong quần thể là tổng các tích tần số các giao tử tạo nên kiểu gen đó.

Ví dụ: Cho quần thể có cấu trúc di truyền: 0,36AaBB + 0,48aabb + 0,16aaBb

Xác định cấu trúc di truyền của quần thể sau một thế hệ ngẫu phối

Giải:

Ta có tần số các loại giao tử của quần thể ban đầu là:

f_AB = 0,36/2 = 0,18

f_aB = 0,36/2 + 0,16/2 = 0,26

f_ab = 0,48 + 0,16/2 = 0,56

Cấu trúc di truyền của quần thể sau một thế hệ ngẫu phối là:

(0,18AB  + 0,26aB + 0,56ab) x (0,18AB  + 0,26aB + 0,56ab) hay

0,0324AABB + 0,0936AaBB + 0,2016AaBb + 0,0676aaBB + 0,2912aaBb + 0,3136aabb

Thử sức với bài tập di truyền nâng cao (chờ 5 giây sau đó nhấn skip ad)
Thử sức với trắc nghiệm online phần di truyền quần thể (chờ 5 giây sau đó nhấn skip ad)