Quần the nội phối là gì

I. CÁC ĐẶC TRƯNG DI TRUYỀN CỦA QUẦN THỂ

1. Khái niệm quần thể

- Quần thể là một tập hợp các cá thể cùng loài, chung sống trong một khoảng không gian xác định, tồn tại qua thời gian nhất định, giao phối với nhau sinh ra thế hệ sau [quần thể giao phối].

Ví dụ: Những con mối sống trong tổ mối ở góc vườn

2. Tần số tương đối của các alen và tỉ lệ kiểu gen

- Mỗi quần thể được đặc trưng bằng một vốn gen nhất định.

- Vốn gen là toàn bộ các alen của tất cả các gen trong quần thể ở thời điểm nhất định.

- Vốn gen thể hiện qua tần số alen và tần số kiểu gen của quần thể:

+ Tần số alen của 1 gen được tính bằng tỉ lệ giữa số alen đó trên tổng số alen của các loại alen khác nhau của gen đó trong quần thể tại một thời điểm xác định.

+ Tần số tương đối của một kiểu gen được xác định bằng tỉ số cá thể có kiểu gen đó trên tổng số cá thể trong quần thể.

- Ví dụ, một quần thể có tỉ lệ các kiểu gen như sau:

0,6AA : 0,2Aa : 0,2aa [1]

→ [1] được gọi là cấu trúc di truyền của quần thể đó

+ Gọi p là tần số tương đối của alen A

+ Gọi q là tần số tương đối của alen a

→ Khi đó:

+ p[A]=[0,6 + 0,2/2]=0,7

+ q[a]=[0,2 + 0,2/2]=0,3

II. CẤU TRÚC DI TRUYỀN CỦA QUẦN THỂ TỰ THỤ PHẤN VÀ QUẦN THỂ GIAO PHỐI GẦN

1. Quần thể tự thụ phấn

- Thành phần kiểu gen của quần thể tự thụ phấn thay đổi theo hướng giảm dần tấn số kiểu gen dị hợp tử và tăng dần tần số kiểu gen đồng hợp.

- Công thức tổng quát:

QT: xAA + yAa + zaa = 1

→ Trong đó: x, y, z lần lượt là tần số của các kiểu gen: AA, Aa, aa.

→ Nếu quần thể trên tự thụ phấn qua n thế hệ thì:

* Tần số KG AA = x + [y – y.[1/2]n]/2

* Tần số KG Aa = y.[1/2]n

* Tần số KG aa = z + [y – y.[1/2]n]/2

- Sự biến đổi cấu trúc di truyền quần thể tự thụ phấn qua các thế hệ:

2. Quần thể giao phối gần

- Ở các loài động vật, hiện tượng cá thể có cùng quan hệ huyết thống giao phối với nhau thì gọi là giao phối gần [giao phối cận huyết].

- Qua các thế hệ giao phối gần thì tần số kiểu gen dị hợp giảm dần và tần số kiểu gen đồng hợp tăng dần.

III. CẤU TRÚC DI TRUYỀN CỦA QUẦN THỂ NGẪU PHỐI

1. Quần thể ngẫu phối

- Quần thể sinh vật được gọi là ngẫu phối [giao phối ngẫu nhiên] khi các cá thể trong quần thể lựa chọn bạn tình để giao phối một cách hoàn toàn ngẫu nhiên.

- Đặc điểm di truyền của quần thể ngẫu phối:

+ Trong quần thể ngẫu phối, các cá thể có kiểu gen khác nhau kết đôi với nhau một cách ngẫu nhiên tạo nên một lượng biến dị tổ hợp rất lớn → Làm nguyên liệu cho tiến hóa và chọn giống.

+ Quần thể ngẫu phối có thể duy trì tần số các kiểu gen khác nhau trong những điều kiện nhất định → Duy trì được sự đa dạng di truyền của quần thể.

2. Trạng thái cân bằng di truyền của quần thể [định luật Hacđi-Vanbec]

a] Khái niệm

- Một quần thể được coi là ở trạng thái cân bằng di truyền khi tỉ lệ các kiểu gen [thành phần kiểu gen] của quần thể tuân theo công thức:

p2+2pq+q2=1

→ Trong đó:

+ p là tần số alen trội

+ q là tần số alen lặn

+ p2 là tần số kiểu gen đồng hợp trội

+ 2pq là tần số kiểu gen dị hợp

+ q2 là tần số kiểu gen đồng hợp lặn

- Ví dụ: 0,16AA+0,48Aa+0,36aa=1

b. Định luật Hacđi-Vanbec

- Nội dung định luật: Trong một quần thể ngẫu phối, nếu không có các yếu tố làm thay đổi tần số alen thì thành phần kiểu gen và tần số tương đối của các alen của quần thể sẽ duy trì không đổi từ thế hệ này sang thế hệ khác theo đẳng thức: p2+2pq+q2=1

- Bài toán: Nếu trong 1 quần thể, lôcut gen A chỉ có 2 alen A và a nằm trên NST thường.

→ Gọi tần số alen A là p, a là q

→ Tổng  p và q=1

→ Các kiểu gen có thể có: AA, Aa, aa

→ Giả sử thành phần gen của quần thể ban đầu là: 0,64AA : 0,32Aa : 0,04aa

→ Tính được p=0,8 và q=0,2

→ Công thức tổng quát về thành phần kiểu gen: p2AA+2pqAa+q2aa

→ Nhận xét: tần số alen và thành phần kiểu gen không đổi qua các thế hệ

- Điều kiện nghiệm đúng:

+ Số lượng cá thể lớn.

+ Diễn ra sự ngẫu phối.

+ Các loại giao tử đều có sức sống và thụ tinh như nhau. Các loại hợp tử đều có sức sống như nhau.

+ Không có đột biến và chọn lọc.

+ Không có sự di nhập gen.

- Ý nghĩa của định luật Hacđi-Vanbec: Từ tần số các cá thể có kiểu hình lặn, có thể tính tần số của alen lặn và alen trội cũng như tần số các loại kiểu gen của 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 nhất định, có khả năng sinh sản tạo ra các thế hệ mới.

Ví dụ: Quần thể cá chép sống ở trong ao

1.2 Vốn gen là gì? 

Vốn gen là tập hợp tất cả các alen có trong quần thể ở một thời điểm xác định, vốn gen thể hiện qua tần số alen và tần số kiểu gen của quần thể:

• Tần số kiểu gen: Là tỉ lệ giữa số cá thể có kiểu gen đó trên tổng số cá thể có trong quần thể, ở một thời điểm nhất định.
• Tần số alen: là tỉ lệ giữa số lượng alen đó trên tổng số alen của các loại alen khác nhau của gen đó trong quần thể tại một thời điểm xác định.

Ví dụ: Một quần thể cây đậu có 1000 cây với 500 cây có kiểu gen AA, 200 cây có kiểu gen Aa và 300 cây có kiểu gen aa [với alen A: hoa màu đỏ ; alen a: hoa màu trắng]

Tỉ lệ các kiểu gen là:    

AA = 5001000=0,5

Aa =2001000= 0,2

aa =3001000=0,3

⇒Tần số kiểu gen: 0,5 AA :  0,2 Aa : 0,3aa.

Công thức tần số alen A và a:

Toàn bộ quần thể có 1000 cây ⇒có 1000 × 2 = 2000 alen khác nhau của gen quy định màu hoa, trong đó có 500 cây có kiểu gen AA, 200 cây có kiểu gen Aa và 300 cây có kiểu gen aa.

Tổng số alen A trong quần thể: 

500×2 + 200 =1200

Tổng số alen a trong quần thể:  

200 + 300×2 = 800

Tần số alen A:  

12002000 =0,6

Tần số alen a: 

8002000=0,4

Lưu ý: Tùy theo hình thức sinh sản của từng loài mà các đặc trưng về vốn gen cũng như các yếu tố làm biến đổi vốn gen của quần thể ở mội loài có khác nhau.

2. Cấu trúc di truyền quần thể tự thụ phấn và quần thể giao phối gần 

2.1 Khái niệm

Tự thụ phấn [ở thực vật]: là hiện tượng hạt phấn và noãn tham gia thụ tinh là thuộc cùng một cây 

Giao phối gần [ở động vật]: là sự giao phối giữa các cá thể cùng bố mẹ hoặc giữa bố mẹ với con của chúng.

2.2 Đặc điểm di truyền quần thể tự thụ phấn và giao phối gần 

Trong quá trình tự phối liên tiếp qua nhiều thế hệ: tần số các alen không thay đổi, chỉ có tần số các kiểu gen thay đổi.

Sự tự phối làm cho quần thể có số cá thể dị hợp ngày càng giảm dần, số cá thể đồng hợp ngày càng tăng dần, quần thể dần dần bị phân thành các dòng thuần có kiểu gen khác nhau, làm giảm tính đa dạng của sinh vật. Thành phần kiểu gen của quần thể tự thụ phấn thay đổi theo hướng giảm dần tần số kiểu gen dị hợp tử và tăng dần tần số kiểu gen đồng hợp.

3. Công thức và bài tập ứng dụng di truyền quần thể tự phối 

3.1 Công thức di truyền quần thể tự phối 

Với      P: d[AA]:h[Aa]:r[aa]

Fn: AA =d+h-h1222

Aa=h12n

aa=r+h-h12n2

3.2 Một số bài tập ứng dụng 

Trả lời câu hỏi SGK cơ bản trang 73:

Một quần thể người có tần số người bị bệnh bạch tạng là 1/10000. Giả sử quần thể này cân bằng di truyền.

• Hãy tính tần số các alen và thành phần các kiểu gen của quần thể. Biết rằng bệnh bạch tạng là do một gen lặn nằm trên nhiễm sắc thể thường quy định.
• Tính xác suất để hai người bình thường trong quần thể này lấy nhau sinh ra người con đầu lòng bị bệnh bạch tạng.

Giải thích

Tần số các alen và thành phần các kiểu gen của quần thể.
Quy ước gen: 

• Alen D: da bình thường
• Alen d: da bạch tạng

Theo đề: quần thể này đạt trạng thái cân bằng di truyền nên tần số người bị bệnh bạch tạng [dd] là 1/10000 
⇒q2=110000

⇒qd=1100=0,01

⇒pd=1-0,01=0,99

Tần số kiểu gen:

DD=p2=0,992=0,9801

Tần số kiểu gen: 

Dd=2pq

       =2×0,99×0,01=0,0198

Tần số kiểu gen:

 dd=q2=0,012=0,0001

Xác suất để hai người bình thường trong quần thể này lấy nhau sinh ra người con đầu lòng bị bệnh bạch tạng.

Để sinh ra người con đầu lòng bị bệnh bạch tạng thì hai người này phải có kiểu gen Dd.

Xác suất người chồng bình thường có kiểu gen:

 Dd =0,01980,9801+0,0198=2101

Xác suất người vợ bình thường có kiểu gen:

 Dd = 0,01980,9801+0,0198=2101

Xác suất hai người bình thường trong quần thể này lấy nhau:

 2101×2101=410201 

Xác suất hai người bình thường trong quần thể này lấy nhau sinh ra người con đầu lòng bị bệnh bạch tạng [dd]: 

410201×14=110201

Câu 1: Cấu trúc di truyền của quần thể ban đầu : 0,2 AA + 0,6 Aa + 0,2 aa = 1. Sau 2 thế hệ tự phối thì cấu trúc di truyền của quần thể sẽ là

A. 0,35 AA + 0,30 Aa + 0,35 aa = 1.  

B. 0,425 AA + 0,15 Aa + 0,425 aa = 1.    

C. 0,25 AA + 0,50Aa + 0,25 aa = 1.    

D. 0,4625 AA + 0,075 Aa + 0,4625 aa = 1.

Giải thích

P: d[AA] = 0,2; h[Aa] = 0,6; r[aa] = 0,2 và n = 2

F2: Aa= h12

F2: Aa=0,6×122=0,15

Đáp án: B

Câu 2: Một quần thể có thành phần kiểu gen: 0,6AA + 0,4Aa = 1. Tỉ lệ cá thể có kiểu gen aa của quần thể ở thế hệ sau  khi tự phối là

A. 0,7 AA : 0,2 Aa : 0,1 aa        

B. 0,25 AA : 0,5 Aa : 0,25 aa

C. 0,64 AA : 0,32 Aa : 0,04 aa  

D. 0,6 AA : 0,4 Aa

Giải thích

P: d[AA] = 0,6; h[Aa] = 0,4; r[aa] = 0  và n = 1

F1: aa =r+h-h12n2

F1: aa=0,4 -0,41222=0,1

Đáp án: A

------------------------------

Hy vọng bài viết sẽ hỗ trợ các em trong quá trình tự học và ôn tập kiến thức Sinh học 

Người biên soạn:

Giáo viên: Trương Thị Hữu Nhơn 

Trường THCS và THPT Nguyễn Khuyến