Giáo trình Di truyền học - Trần Trung (Phần 1)

Nội dung text: Giáo trình Di truyền học - Trần Trung (Phần 1)

1. B GIÁO D C VÀ ðÀO T O TR ƯNG ðH TÂY B C TR N TRUNG DI TRUY N H C trantrung_k49@yahoo.com
2. MC L C Ch ươ ng 1. Bn ch t c a vt ch t di truyn 1 I. DNA là v t ch t di truyn 1 1. Các ch ng minh gián ti p 1 2. Thí nghim bi n n p DNA ( Transformation) 2 3. S xâm nh p c a DNA virus vào vi khu n 4 II. Thành ph n và c u t o hĩa h c c a acid nucleic 5 1. DNA 7 1.1. C u t o hĩa h c c a DNA 7 1.2. DNA cu n l i trong t bào 11 2. RNA 14 2.1. RNA riboxom (ribosomal RNA-rRNA) 14 2.2. RNA v n chuyn (Transfer RNA - tRNA) 15 2.3. RNA thơng tin (messenger RNA – mRNA) 17 2.4. Ribozym và self-splicing 18 III Các tính ch t c a DNA 20 1. Bi n tính (denaturation) và hi tính (renaturation) 20 2. Lai acid nucleic 22 IV. Nh ng c u trúc ch a DNA trong t bào 23 Trantrung_k49@yahoo.com
3. 1. Nh ng đon DNA ch a thơng tin di truy n 23 2. Virus ch a DNA và virus ch a RNA 24 3. Nhi m s c th chính và plasmid c a vi khu n 25 4. Nhi m s c th Eukaryota 25 4.1 Các trình t l p l i và đơ n đc 25 4.2 Nhi m sc th c a Eukaryota 27 4.3 Trình t CEN 29 4.4. Trình t Tel 29 Câu h i ơn t p 30 Tài li u tham kh o 30 Ch ươ ng 2. Sao chép DNA 31 I. S b n v ng c a DNA v i th i gian và qua nhi u th h 31 1. DNA b bi n đ i ngay c khơng sao chép 31 2. Trình t nucleotid đưc duy trì vi mc chính xác rt cao qua nhi u th h 32 3. Các h th ng b o v DNA 33 4. S a sai do ph c quang h i 34 5. H th ng SOS 35 II. C ơ ch phân t c a sao chép DNA 36 1. Nguyên t c chung 36 2. Thí nghi m t ng h p nhân t o DNA 37 3. Thí nghi m ch ng minh cĩ s t nhân đơi theo nguyên tc bán bo tn 37 Trantrung_k49@yahoo.com
4. 4. Di n bi n sao chép DNA nhi m s c th E.coli 38 4.1. Giai đon kh i s (initiation) 38 4.2. Giai đon n i dài (elongation) 39 III. Sao chép DNA trong t bào 40 1. Sao chép nhi m sc th Prokaryote 40 2. Sao chép nhi m sc th t bào Eukaryote 41 Câu h i ơn t p 42 Tài li u tham kh o 42 Ch ươ ng 3. C ơ s t bào h c c a tính di truyn 44 I. Các c u trúc t bào và kh n ăng t tái sinh 44 1. Các c u trúc cĩ kh n ăng t tái sinh 44 2. Nhi m s c th 45 2.1. Hình thái NST 45 2.2. Ki u nhân và nhi m sc đ: 47 2.3. Ch t nhi m sc 47 3. Các nhi m s c th đ c bi t 48 II. Chu trình t bào và phân bào Eukaryote 51 1. Chu trình t bào 51 2. Nguyên phân (Mitosis) 52 3. Gi m phân (meiosis) 53 III. Các ki u sinh s n 59
5. 1.Sinh s n vơ tính 59 2. Sinh s n h u tính 59 3. Các hình th c sinh s n đ c bi t 61 4. Chu trình s ng hay vịng đi 63 Câu h i ơn t p 64 Tài li u tham kh o 64 Ch ươ ng 4. Các quy lu t di truyn ca Mendel 66 I. Ph ươ ng pháp thí nghi m c a Mendel 66 1. Tính tr ng hay d u hi u (character) 66 2. Cách ti n hành thí nghi m: 68 II. Lai m t tính tr ng-Quy lu t giao t thu n khi t 69 1.Thí nghi m 69 2. Gi i thích c a Mendel 70 3.Tính tr i khơng hồn tồn và s di truy n tươ ng đươ ng 70 4. C ơ s t bào h c 70 5. Thí nghi m ch ng minh tr c ti p s phân ly m c giao t 72 6. Quy lu t th nh t (quy lu t giao t thu n khi t 72 III. Lai hai tính và nhi u tính 73 1. Lai hai tính - Quy lu t phân ly đ c l p và t h p t do 73 2. Lai v i nhi u c p tính tr ng 73 3. M t s tính tr ng Mendel ng ưi 75
6. 4. Các quy lu t chung c a tính di truy n 77 Câu h i ơn t p 77 Tài li u tham kh o 78 Ch ươ ng 5. T ươ ng tac gen 79 I. S t ươ ng tác gen gi a các gen alen 79 1. Hi n t ưng gây ch t 79 2. S t ươ ng tác gi a các alen c a cùng m t gen 82 II. S t ươ ng tác gi a các gen khơng alen 83 1. T ươ ng tác át ch 83 3. T ươ ng tác đa gen 88 4. Tính đa hi u c a gen 89 III. Nhng ph c tp trong bi u hi n cu gen 89 1. Gen bi n đ i (Modifier gene) 89 2. Các tính tr ng b gi i h n b i gi i tính 90 3. Các tính tr ng cĩ s bi u hi n ph thu c vào gi i tính 90 IV ð th m (penetrance) và đ bi u hi n (expression) 91 1. ð th m ( đ thâm nh p) 91 2. ð hi n hay đ bi u hi n 92 V. Tác đng c a mơi tr ưng 93 1. Tác đng c a mơi tr ưng bên ngồi 93 2. Tác đng c a mơi tr ưng bên trong 94
7. Câu h i ơn t p 95 Tài li u tham kh o 95 Ch ươ ng 6. Hc thuyt di truyn nhi m s c th 96 I. S xác đ nh gi i tính và s di truyn liên k t v i gi i tính 96 1. T l phân li gi i tính 96 2. Các gen liên kt v i gi i tính 98 3. Các tính tr ng liên k t v i gi i tính trong di truy n h c ng ưi 101 4. Gen nam gi i và gen n gi i ng ưi 101 4.1. Gen xác đnh nam gi i 101 4.2. Gen xác đnh n gi i 102 5. NST X b t ho t ng ưi 102 6. Hi n t ưng khơng chia ly c a NST 104 7. Xác đnh gi i tính do s b i th 106 8. Xác đnh gi i tính do điu ki n mơi tr ưng 106 II. S di truyn liên k t 107 1. Hi n t ưng liên k t 107 2. Liên k t hồn tồn 108 3. Hi n t ưng di truy n liên k t khơng hồn tồn 108 4. Các nhĩm liên k t(Genelinkage) 109 III. Hi n t ưng tái t h p 109 1. Tái t h p và trao đi chéo 109
8. 2. C s t bào h c c a trao đ i chéo 111 3. Trao đi chéo trong giai đon 4 s i 112 4. Trao đi chéo nhi u l n 114 5. Nhi u (Interference) và trùng h p (Coincidence) 114 IV. Xác đnh v trí gen và b n đ di truyn 115 1.Xác đnh vi trí gen 115 2. B n đ di truy n c a NST và b n đ di truy n t bào 116 V. NST ng ưi và b n đ NST ng ưi 119 1. NST ng ưi 119 2. K thu t lai t bào soma 120 Câu h i ơn t p 122 Tài li u tham kh o 122 Ch ươ ng 7. Di truyn h c Vi khuân 123 I. Ưu th và các đc đim c a đ i t ưng vi sinh v t 123 1. Th i gian th h ng n, t c đ sinh sn nhanh 123 2. Cĩ s t ăng v t s l ưng cá th 123 3. Cĩ c u t o b máy di truy n đơn gi n 124 4. D nghiên c u b ng các k thu t vt lý và hĩa h c 124 II. ðc đim c a di truyn vi sinh v t 124 III. Sinh h c c a vi khu n 125 1. C u t o t bào và sinh s n 125
9. 2. ðc đim nuơi c y 127 IV. Bi n np ( Transformation) 127 1. Hi n t ưng và điu ki n 127 2. C ơ ch bi n n p 128 2.1. Xâm nh p c a DNA 128 2.2. B t c p 130 2.3. Sao chép 130 V. T i n p (Transduction) 130 1. Phage là nhân t chuy n gen 130 2. c ơ ch 131 3. Phân bi t các dng t i n p 132 VI. Giao np (Conjugation) 133 1. Ch ng minh cĩ lai vi khu n 134 2. S phân hĩa gi i tính vi khu n 135 3. Các nhân t F ' và tính n p (Sexduction) 137 4. C ơ ch tái t h p 137 VII. Cơ s di truyn tính kháng thu c ca các vi khu n gây bnh ng ưi 139 Câu h i và Bài t p 140 Tài li u Tham kh o 140 Ch ươ ng 8. Di truy n hc Virus 142 I. Di truyn hc th th c khu n (Bacteriophage hay phage) 142
10. 1. S hình thành v t tan và các th đ t bi n phage 142 2. Tái t h p di truy n trong m t chu k ỳ sinh tan (Lytic cycle) 144 2.1. Chu trình tan (Lytic cycle) 144 3. S s p x p c a các gene trong nhi m s c th phage 146 4. L p b n đ c u trúc tinh vi vùng rII c a phage T4 147 5. Tính ti m tan (Lysogeny) và phage λ 151 II. ðc tính c a các virus 153 1. Tính đa d ng v c u trúc và thành ph n di truy n 153 2. Tính đc thù v v t ch (Host specificity) 154 III. Tái b n c a các virus 154 1. Các virus c a vi khu n 157 2. Các virus th c vt 157 3. Các virus đng v t 158 4. Virus gây ung th ư, HIV/ AIDS 160 Câu h i và Bài t p 163 Tài li u Tham kh o 163 Ch ươ ng 9. Di truy n hc Vi n m và Vi t o 165 I. ði c ươ ng v nghiên c u di truy n m t s vi to thơng d ng 165 II. Phân tích di truyn vi n m 166 1. Tính khơng dung h p (incompatibility) vi n m 166 2. Phân tích b b n và l p bn đ vi n m 167
11. 3. Phân tích di truy n trong chu trình cn hu tính (tái t hp trong nguyên phân) 171 3.1. S đơn b i hố (Haploidisation) 172 3.2. Tái t h p trong nguyên phân (Mitotic recombination) 172 III. N m men nh ư là E. coli ca các t bào eukaryote 173 1. Các nhi m s c th n m men nhân t o (YAC) 173 2. Nh ng hi u bi t mi v t ch c ca các nhi m sc th ca nm men 175 3. Nh ng hi u bi t mi v tái b n và phiên mã c a b gen n m men 176 4. Nh ng hi u bi t mi v ADN ty th c a n m men 177 Câu h i và Bài t p 178 Tài li u Tham kh o 179 Ch ươ ng 10. Di truyn T bào ch t 180 I. S di truyn t bào ch t 180 1. S di truy n c a các gene l p th 180 2. S di truy n c a các gene ty th 183 2.1. ðc đim di truyn ca các gene ty th 183 2.2. Hi n t ưng bt d c bào ch t đ c 186 3. Hi u qu c a dịng m lên chi u xo n v c 188 II. L p b n đ l p th và ty th 190 1. L p b n đ gene c a DNA l p th 190 2. L p b n đ gene c a DNA ty th 192 III. Di truyn hc phân t các bào quan 193
12. 1. Các b gene l p th (cpDNA) 193 2. Các b gene ty th (mtDNA) 195 Câu h i và Bài t p 195 Tài li u Tham kh o 195 Ch ươ ng 11. S điu hịa bi u hi n ca gene 197 I. Các nguyên lý điu hịa và m c đ ki m sốt phiên mã 197 II. ðiu hịa ho t đ ng gene prokaryote 199 1. C u trúc c a operon 200 2. ðiu hịa d ươ ng tính operon lactose 202 3. ðiu hịa âm tính operon tryptophan 204 4. Phiên mã d (Attenuation) 205 III. ðiu hịa bi u hi n gene eukaryote 208 1. S bi n đ i DNA 209 2. Các promoter 209 3. Nh ng trình t t ăng c ưng phiên mã (Enhancer) 210 4. Trình t b t ho t gene (gene silencing) 211 5. Promoter ch n l c (alternative promoter) 211 6. Splicing ch n l c 212 Câu h i và Bài t p 213 Tài li u tham kh o 213 Ch ươ ng 12. ðt bi n gene, tái t hp và các yu t di truyn di đng 215
13. I. ðt bi n gene 215 1. Các ki u đ t bi n gene 215 1.1. ðt bi n thay th cp base 216 1.2. ðt bi n thêm ho c bt base 217 2. C ơ ch gây đ t bi n đim 221 II. S a ch a và b o v DNA 225 1. C ơ ch s a sai sinh h c 225 1.1. Quang ph c ho t (photoreactivation) 225 1.2. S a sai b ng làm mt nhĩm alkyl (dealkylation) 226 III. Các yu t di truy n vn đ ng (Transposable genetic elements).230 1. Các y u t di truy n v n đ ng prokaryote 230 1.1. Gene nh y ca prokaryote 231 1.2. C ơ ch c a s chuyn v 232 2. Các y u t di truy n v n đ ng eukaryote 233 2.1. Các retrotransposon 233 2.2. DNA transposon 235 Câu h i và Bài t p 237 Tài li u Tham kh o 238 Ch ươ ng 13. ðơt biên nhiêm săc thê 239 I. ðơt biên câu truc nhiêm s ăc thê 239 1. Bi n đ i c u trúc trên mt NST: 240
14. 1.1. S phát sinh các đ t bi n c u trúc trên NST 240 1.2. M t đon 240 1.3. L p đon (t ăng đon - Duplication) 242 1.4. ðo đon (Inversion) 242 1.5. Chuyn đon (Translocation) 246 II. ðt bi n s l ưng NST 248 1. ða b i nguyên 248 2. ða b i th lai 250 3. ða b i lch hay đa nhi m 251 III. ðt bi n gây t o hay cm ng 255 1. Tác đng gây đ t bi n c a b c x ion hĩa 255 1.1. B c x ion hĩa 255 1.2. nh hưng ca li u lưng (dose) và cưng đ bc x (radiation intensity) 255 2. Tác đng c a tia t ngo i 255 3. Các tác nhân gây đt bi n hĩa ch t 256 Câu h i và Bài tp 256 Tài li u tham kh o 257 Trantrung_k49@yahoo.com
15. Di truyn hc Ch ươ ng 1 Bn ch t c a v t ch t di truy n Mc tiêu c a ch ươ ng Gi i thi u bn ch t ca vt ch t di truyn là DNA, thành ph n, cu trúc c a phân t DNA, d ng DNA khác nhau trong t bào. Ni dung I. DNA là v t ch t di truyn Năm 1968, Frederich Miescher (Th y ðin) phát hi n ra trong nhân t bào bch cu mt ch t khơng ph i là protein và gi là nuclein. V sau th y ch t này cĩ tính acid nên gi là acid nucleic. Acid nucleic cĩ 2 lo i là desoxyribonucleic (DNA) và ribonucleic (RNA). Năm 1914, R. Feulgen (nhà hĩa hc ng ưi ðc) tìm ra ph ươ ng pháp nhu m màu đc hi u đi vi DNA. Sau đĩ các nghiên cu cho th y DNA ca nhân gi i hn trong NST. Nhi u s ki n cho gián ti p cho th y DNA là ch t di truyn. Mãi đn năm 1944 vai trị mang thơng tin di truyn ca DNA mi đưc ch ng minh và đn n ăm 1952 m i đưc cơng nh n. 1. Các ch ng minh gián ti p Nhi u s li u cho th y cĩ mi quan h gi a DNA và ch t di truyn - DNA cĩ trong t bào ca tt c các vi sinh vt, th c vt, đng vt ch gi i hn trong nhân và là thành ph n ch yu ca nhi m sc th . ðĩ là mt cu trúc mang nhi u gen x p theo đưng th ng. 1
16. - Tt c các t bào dinh dưng ca bt kỳ mt lo i sinh vt nào đu ch a mt lưng DNA rt n đnh, khơng ph thu c vào s phân hĩa ch c năng ho c tr ng thái trao đi ch t. Ng ưc li, s lưng RNA li bi n đi tùy theo tr ng thái sinh lý c a t bào. - S lưng DNA tăng theo s lưng bi th ca t bào. t bào sinh dc đơ n bi (n) s lưng DNA là 1, thì t bào dinh dưng lưng bi (2n) cĩ s l ưng DNA g p đơi. - Tia t ngo i (UV) cĩ hi u qu gây đt bi n cao nh t bưc sĩng 260nm. ðây chính là b ưc sĩng DNA h p thu tia t ngo i nhi u nh t. Tuy nhiên trong các s li u trên, thành ph n cu to ca NST ngồi DNA cịn cĩ các protein. Do đĩ cn cĩ các ch ng minh tr c ti p mi kh ng đnh vai trị v t ch t di truyn ca DNA. 2. Thí nghi m bi n n p DNA (Transformation) Hi n tưng bi n np do Griffith phát hi n vào năm 1928 vi khu n Diplococcus pneumoniae (gây sưng ph i đng vt cĩ vú). Vi khu n này cĩ hai d ng: - Dng S (gây bnh): cĩ v bao t bào bng polysaccharid, ng ăn cn bch c u phá v t bào. D ng này to khu n l c láng trên mơi tr ưng agar. - Dng R (khơng gây bnh) khơng cĩ v bao t bào bng polysaccharid, to khu n l c nh ăn. Thí nghi m đưc ti n hành nh ư sau: a. Tiêm vi khu n dng S sng gây bnh cho chu t, sau mt th i gian nhi m b nh, chu t ch t b. Tiêm vi khu n dng R sng khơng gây bnh cho chut, chu t sng c. Tiêm vi khu n d ng S b đun ch t cho chu t, chu t ch t d. Tiêm hn hp vi khu n dng S b đun ch t tr n vi vi khu n R sng cho chu t, chu t ch t. Trong xác chu t ch t cĩ vi khu n S và R. Trantrung_k49@yahoo.com 2
17. Hình 1.1 Thí nghi m bi n np chu t Hi n tưng trên cho th y vi khu n S khơng th t sng li đưc sau khi b đun ch t, nh ưng các t bào ch t này đã truyn tính gây bnh cho t bào R. Hi n t ưng này gi là bi n n p. ðn 1944, ba nhà khoa hc T. Avery, Mc Leod, Mc Carty đã ti n hành thí nghi m xác đnh rõ tác nhân gây bi n np. Nu t bào S b x lý bi protease ho c RNAase. thì ho t tính bi n np vn cịn, cng t RNA và protein khơng ph i là tác nhân gây bnh. Nh ưng nu t bào ch t S b x lý bng DNAase thì ho t tính bi n np khơng cịn na, ch ng t DNA là nhân t bi n n p. K t qu thí nghi m đưc tĩm tc nh ư sau: DNA c a S + t bào R sng chu t ch t (cĩ S, R ) Trantrung_k49@yahoo.com 3
18. Kt lu n: hi n tưng bi n np là mt ch ng minh sinh hĩa xác nh n rng DNA mang tín hi u di truyn. Nhưng vai trị ca DNA vn ch ưa đưc cơng nh n vì cho r ng trong các thí nghi m vn cịn m t ít protein. Hình 1.2 V t ch t di truy n c a phage là DNA 3. S xâm nh p c a DNA virus vào vi khu n Năm 1952, A. Hershey và M. Chase đã ti n hành thí nghi m vi bacteriophage T2 xâm nh p vi khu n E.coli . Phage T2 cu to gm v protein bên ngồi và ru t DNA bên trong. Thí nghi m này nh m xác đnh xem phage nhi m vi khu n đã bơm ch t nào vào t bào vi khu n: ch DNA, ch protein hay c hai. Vì DNA ch a nhi u phosphor, khơng cĩ lưu huỳnh; cịn protein ch a l ưu hu ỳnh nh ưng khơng ch a phosphor nên cĩ th phân bi t gi a DNA và protein nh đng v phĩng x. Phage đưc nuơi trên vi khu n mc trên mơi tr ưng ch a các đng v phĩng x P32 và S35. S35 xâm nh p vào protein và P 32 xâm nh p vào DNA c a phage 4
19. Thí nghi m: phage T2 nhi m phĩng x đưc tách ra và đem nhi m vào các vi khu n khơng nhi m phĩng x, chúng s gn lên mt ngồi ca t bào vi khu n. Cho phage nhi m trong mt kho ng th i gian đ đ bám vào vách t bào vi khu n và bơm ch t nào đĩ vào t bào vi khu n. Dung dch đưc lc mnh và ly tâm đ tách ri t bào vi khu n kh i ph n phage bám bên ngồi vách t bào. Phân tích ph n trong t bào vi khu n th y ch a nhi u P32 (70%) và rt ít S35, ph n bên ngồi t bào vi khu n ch a nhi u S35 và rt ít P32 . Th h m i c a phage ch a kho ng 30% P32 ban đu Thí nghi m này đã đưc ch ng minh tr c ti p rng DNA ca phage T2 đã xâm nh p vào t bào vi khu n và sinh sn đ to ra th h phage mi mang tính di truyn cĩ kh n ăng đ n nhi m vào các vi khu n khác. Hinh 1.3 S ư xâm nhâp DNA cua virus vao vi khuân II. Thành ph n và c u t o hĩa h c c a acid nucleic DNA và RNA là nh ng hp ch t cao phân t. Các đơ n phân là các nucleotide. Mi nucleotide g m ba thành ph n - H3PO4 5
20. - ðưng desoxyribose (DNA ), ribose ( RNA) - Nitrogenous base DNA RNA + Purin Adenin (A) Adenin (A) Guanin (G) Guanin (G) + Pyrimidin Cytosin (C) Cytosin (C) Timin (T) Uracin (U) (a) (b) (c) Hình 1.4 Thành ph n đưng và base c a nucleotide (a) Base purin va pyrimidin (b) ðươ ng ribose va deoxyribose (c) S ư khac nhau gi ưa Thymine va Uracil Trong nucleotide, base purin s gn vi C1 ca đưng N9. Nu là pyrimidin thì s gn vi C1 ca đưng N3. C5 ca đưng gn vi nhĩm phosphate. 6
21. Trong mch, 2 nucleotide ni vi nhau nh mi liên kt gi a nhĩm ’ 3 -OH ca đưng vi nhĩm -OH ca H3PO4, cùng nhau mt đi mt phân t nưc. Nu phân t ch g m đưng và nitrogenous base g i là nucleoside. 1. DNA 1.1. C u t o hĩa h c c a DNA Hình 1.5 S b t c p b sung ca các base ca hai m ch đơ n lu n: Trên cơ s các nghiên cu ca mình, Chargaff (1951) đã đư a ra kt + S l ưng A = T, G = C 7
22. + T s A +T đc tr ưng cho m i lồi sinh v t. G + X Các base c ăn b n c a acid nucleic bt cp b sung Cũng trong th i gian này, Wilkins và Franklin (ng ưi Anh) nghiên cu, phân tích tán x b ng tia rơnghen, kt lu n: + Các purin và pyrimidin cĩ cu trúc ph ng, mt ph ng ca chúng đưc xp vuơng gĩc vi tr c dài ca mch polynucleotide cái này xp ch ng lên cái kia, kho ng cách trung tâm gi a hai mt ph ng k nhau là o 3,4A + Mch polynucleotide xo n thành lị xo quanh tr c gi a, mi bưc xo n là 34Ao (ng v i 10 nu) + Vi c so sánh nng đ DNA đo đưc vi các s li u tính tốn trên cơ s sp khơng gian ca các nguyên t cho th y DNA cĩ nhi u hơn mt mch polynucleotide. Năm 1951, J. Watson và F. Crick: tng hp các s li u phân tích hĩa hc và tán x ca tia X, đ xây dng nên mơ hình cu trúc phân t DNA. Theo mơ hình này, phân t DNA cĩ nh ng đ c tr ưng ch yu trong cu trúc khơng gian nh ư sau: Hình 1.6. Mi liên k t hydro gia A-T và G-C Trantrung_k49@yahoo.com 8
23. 1. Phân t DNA gm hai chu i polynucleotide xo n song song ng ưc chi u quanh mt tr c chung. 2. Các gc base quay vào phía trong ca vịng xo n, cịn các gc H3PO4, pentose quay ra ngồi to ph n mt ca hình tr . Các mt ph ng ca phân t đưng nm v phía ph i ca các base. Cịn các base thì xp trên nh ng m t ph ng song song v i nhau và th ng gĩc v i tr c phân t . Kho ng cách gi a các cp base là 3,4 Ao. Chúng lch nhau mt gĩc 360 nên c 10 gc (10 nucleotide) t o nên m t vịng quay. Hình 1.7 Chu i xo n kép DNA 3. Chi u cao ca mi vịng xo n là 34 Ao, gm 10 bc thang do 10 cp base t o nên. ðưng kính c a vịng xo n là 20 Ao. Trantrung_k49@yahoo.com 9
24. 4. Hai chu i polynucleotide gn vi nhau qua liên kt hydro đưc hình thành gi a các cp base đng đi di n nhau theo nguyên tc b sung cp đơi nghiêm ng t: A luơn luơn liên kt vi T bng 2 mi liên kt hydro, G liên kt vi X bng 3 mi liên kt hydro. Do đĩ trong phân t DNA tng s base lo i pirimidin luơn bng tng s các base lo i purin (quy lu t Chargaff). + Kho ng cách gi a hai mch polynucleotide luơn xác đnh, khơng thay đi. Kho ng cách này bng kích th ưc ca mt base lo i purin cng vi kích th ưc ca mt base lo i pirimidin. + A luơn luơn đi vi T là vì gi a 2 base này ch cĩ kh năng hình thành nên hai liên kt hydrro các v trí N6 - O6 và N1 - N1. G luơn luơn đi vi X vì gi a 2 base này cĩ th to ra 3 liên kt hydro các v trí N6 - O6, N1 -N1 và N 2 - O2. Vì v y mà A ch liên k t v i T và G ch liên k t v i C. 5. Tính ch t b sung gi a các cp base dn đn tính cht b sung gi a hai chu i polynucleotide ca DNA. Do đĩ bi t thành ph n, tr t t sp xp ca các nucleotide trên chu i này s suy ra thành ph n, tr t t sp xp ca các nucleotide trên chu i kia. ðc đim quan tr ng nh t ca mơ hình là đi song song (antiparallel). ð các baz ơ tươ ng ng đi di n nhau, hai mch cn ph i b trí: đu ca si này đi di n vi đuơi ca si kia. Mơ hình Watson-Crick ra đi t năm 1953 và trong vịng 25 năm ti p theo nĩ đưc cơng nh n và s d ng r ng rãi. Mãi đn nh ng năm 70, nh dùng các phân tích chính xác nhi u dng DNA đã đưc phát hi n, dng th ưng gp là dng B theo mơ hình ca Watson-Crick, đây là cu trúc ph bi n cho hu ht sinh vt. Mi dng DNA là mt dịng h các phân t cĩ kích th ưc dao đng quanh các tr s trung bình Hai ch s đưc dùng đ đánh giá DNA - Ch s h: là chi u cao gi a hai nu k nhau. - Ch s n: s nucleotide c a m t vịng xo n Ngồi DNA dng B, cịn nhi u dng xo n ph i khác (A, C, D ) chúng phân bi t vi DNA dng B v kho ng cách gi a các base cũng nh ư đ nghiêng c a chúng so v i tr c và s phân b trên chu i kép. 10
25. Gn đây, ng ưi ta cịn phát hi n ra mt dng DNA cĩ b khung zigzag và đĩng xo n theo chi u trái, gi là DNA xo n trái hay DNA Z, trên mi vịng xo n cĩ ti 12 cp base. Gi i thích s tn ti ca DNA Z cĩ nhi u quan ni m khác nhau: Theo Watson, ch trong nh ng điu ki n đc bi t, nh ư nng đ mu i cao thì các vùng ch a trình t GCGCGC chuyn sang cu hình Z, ng ưc li nng đ mu i th p chúng quay tr li dng B. ðiu đĩ ch ng t DNA Z cĩ th đĩng vai trị gi m sc căng cc b trong phân t DNA siêu xo n ho c cĩ th tươ ng tác đc thù vi các protein điu hịa. Tuy nhiên A. Rich cho rng DNA Z xy ra trong t nhiên mà bng ch ng là cĩ mt trong ru i gi m bình th ưng. Cĩ th là vùng DNA Z nm xen k vi vùng DNA B và chúng cĩ th xoay hình dáng thành dng B khi xy ra các bi n đi hĩa hc nào đĩ làm cho DNA Z tr nên khơng n đnh. Rich cịn gi ý rng nh ng gen nm các vùng b xoay nh ư th thì cĩ th tháo xo n sau đĩ và bt đu phiên mã. Nh vy mà protein cĩ th đưc tng hp. Mc dù đây mi ch là gi thi t song khám phá này đã cung cp mt cơng c ti m năng cho nghiên cu v ho t đng ca các gen và DNA.Vi c phát hi n các dng DNA cho th y DNA trong t bào khơng đơ n điu. tùy tr ng thái sinh lý mà DNA d ng này ho c d ng khác. Hình 1.8 DNA d ng xo n kép Z a. Mơ hình d ng B c a Watson-Crick, là dng xo n ph i v i tr c đu b. Mơ hình d ng Z, là dng xo n trái v i tr c khơng đ u 1.2. DNA cu n l i trong t bào Hu ht trong cơ th sinh vt, DNA cĩ chi u dài dài hơn rt nhi u ln so v i chi u dài c a t bào. 11
26. Ví d: phage T2 cĩ chi u dài t bào kho ng 0,16 µm, trong khi chiêu dài ADN c a chúng kho ng 50 µm. Hình 1.9 Các d ng th ng, vịng trịn và xiêu xo n c a DNA Do đĩ DNA trong t bào ph i cu n xo n. S cu n xo n này rt tinh vi vì trong quá trình tn ti, các gen ph i ho t đng, nh ư vy nĩ ph i là mt ch t cĩ ho t tính th ưng xuyên Ngưi ta th y DNA cĩ th 3 d ng c u trúc: - Dng siêu xo n: mch kép vn xo n li thành hình s 8. ðây là dang t nhiên vi khu n. 12
27. - Dng vịng trịn: si DNA căng trịn cĩ đưc do DNA siêu xo n b ct đ t 1 trong hai m ch kép. - D ng th ng: khi DNA b c t đt c hai mch. Mơ hình v b gen c a E .coli E. coli , chiu dài DNA đưc rút ng n đáng k, s cu n li đưc th c hi n nh vào các RNA ni. Khi các RNA ni b ct thì các DNA bung dài ra, thu n li cho s sao chép DNA. Nu mch DNA b ct, DNA đưc tháo xo n, c ăng ra thu n li cho s t ng h p protein. Hình 1.10 Mơ hình cu trúc nhi m s c th (b gen) c a E. coli (Theo Pettijohn và Hecht, 1974) 13
28. Hình 1.11 S tháo xo n DNA trong t bào vi khu n 2. RNA các sinh vt nh ư: th c khu n th , virus ca đng vt, virus ca th c vt thì vt li u di truyn là RNA. các sinh vt bc cao cĩ RNA là bn sao mã c a DNA. RNA cĩ cu to t các đơ n phân là các ribonucleotide. Gi ng vi nucleotide, mi ribonucleotide gm ba thành ph n: đưng ribose, H3PO4, baz ơnitric (T đưc thay b ng U). Trong t bào cĩ ba lo i RNA: 2.1. RNA riboxom (ribosomal RNA-rRNA) rRNA cùng vi protein cu to nên ribosome. rRNA chi m t l cao trong t bào cĩ th đn 75% ca tng RNA. các ribosome khác nhau cĩ các rRNA khác nhau, chúng đưc đc tr ưng b i hng s l ng S: - Eukaryote : ribosome cĩ h s lng khi ly tâm là 80S, gm hai đơ n v: + ðơ n v l n ( 60S) cĩ rRNA 28S; 5,8S; 5S + ðơ n v nh (40S) cĩ rRNA 18S - Prokaryote và lc lp, ty th cĩ h s lng khi ly tâm là 70S, gm 2 đơ n v : + ðơ n v l n (50S): cĩ lo i rRNA 23S; 5S + ðơ n v nh (30S): cĩ rRNA 16S 14
29. RNA ribosom cĩ cu trúc bc I (mch th ng) và cu trúc bc hai. Trong ribosome, các rRNA tn ti dng cu trúc bc hai. RNA ribosom cĩ cu to là mt si xo n cĩ nhi u vùng liên kt đơi theo nguyên tc b sung A liên kt vi U, G liên kt vi X và cĩ khi G liên kt vi U. Trong t bào rRNA chi m t l cao cĩ th lên đn 75-80% t ng s RNA Hình 1.12 rRNA cu t o nên ribosom 2.2. RNA v n chuyn (Transfer RNA - tRNA) Mi tRNA gn vi mt phân t amino acid, mang đn ribosome đ tham gia tng hp protein. Mi tRNA đc hi u cho mt lo i amino acid. Cĩ hơn 20 lo i tRNA khác nhau tươ ng ng vi hơn 20 lo i amino acid. Trong th c t, ng ưi ta th y s lưng tRNA ln hơn rt nhi u so vi s lưng amino acid vì mt amino acid cĩ nhi u b ba mã hĩa. ðng th i cùng mt b ba mã hĩa, vn cĩ th cĩ nhi u tRNA do hi n tưng bi n đi ca các nucleotide trong tRNA to nên các lo i tRNA mi và trong quá trình tng hp tRNA, sau khi hình thành chu i polynucleotide cịn ch u s tác đng ca các yu t ca mơi tr ưng ni và ngo i bào làm các nucleotide b bi n đi, t o ra các tRNA m i. Các tRNA cùng tham gia vn chuyn mt acid amin là các izoaceptor. S l ưng izoaceptor thay đi tùy acid amin. 15
30. Cu trúc bc I ca tRNA: tRNA vn chuyn cĩ phân t lưng nh : 25.000-30.000, gm 75-90 nucleotide, cĩ hng s lng 4S. Trong thành ph n cu trúc ca tRNA cĩ kho ng 10% các nucleotide hi m vi kho ng 30 lo i khác nhau. Mi cu trúc ca tRNA đu cĩ 2 đu 5' và 3' gi ng nhau: đu 5' luơn ch a G vi gc P t do, cịn đu 3' luơn cĩ 3 nucleotide là CCA 3'-OH. Nhĩm 3'-OH ca A cĩ th liên kt vi acid amin đ to ph c hp tRNA-aminoacyl. Chu i polynucleotide cu n li cĩ nh ng đon to mch xo n kép, hình thành c u trúc b c hai c a tRNA. Hình 1.13 C u trúc c a tRNA Enzyme aminoacyl tRNA synthetase gn amino acid vi tRNA tươ ng ng. Mi enzyme đc hi u cho mt lo i amino acid riêng bi t và xúc tác ph n ng gn vi tRNA ca nĩ nh năng lưng ATP to ra aminoacyl tRNA. Ph c hp aminoacyl tRNA đn ribosome gn vi mRNA bng nh các b ba đi mã (anticodon) trên tRNA bt cp b sung vi các b ba mã hĩa (codon) trên mRNA. 16
31. Các tRNA cĩ mt s đc tính cu trúc chung: chi u dài kho ng 73- 93 nucleotide, cu trúc gm mt mach cu n li nh ư hình lá ch ba nh bt cp bên trong phân t. ðu mút 3’ cĩ trình t kt thúc là CCA, amino acid luơn g n vào đu này. ðu 5 ch a gc phosphate ca G. Mi tRNA cĩ cĩ 4-5 vùng v i ch c n ăng khác nhau: - Vịng DHU: cĩ ch a nucleotide dihydrouridin, vùng này cĩ ch c năng nh n bi t aminoacyl tRNA synthetase - Vịng anticodon: đc mã trên mRNA theo nguyên t c kt cp anticodon – codon. - Vịng ph : cĩ th khơng cĩ m t s RNA. - Vịng TφC: cĩ ch a nucleotide pseudouridin, vùng này cĩ ch c năng nh n bi t ribosom đ vào đúng v trí ti p nh n aminoacyl tRNA (v trí A) - ðu 3’ –CCA: v trí g n v i acid amin. tRNA chi m kho ng 15% t ng s RNA c a t bào 2.3. RNA thơng tin (messenger RNA – mRNA) RNA thơng tin làm nhi m v truyn đt thơng tin di truyn t DNA đn protein. mRNA chi m kho ng 5% t ng s RNA t bào. Cu trúc c a mRNA: 5’ m7GxpYp AUG UAG 3’ ’ ’ vùng 5 vùng vùng 3 khơng mã hĩa mã hĩa khơng mã hĩa X, Y cĩ th là A ho c G DNA polymerase kh i s phiên mã đon nm ngay tr ưc vùng mã hĩa đưc gi là đon 5’ khơng mã hĩa (5’-non coding). Do đĩ mRNA cĩ đon đu mang các tín hi u cho ribosome nh n bi t đ gn vào dch mã. đuơi 3’ sau d u k t thúc cĩ đon 3’ khơng mã hĩa là n i g n poly-A. Các mRNA ca prokaryote cĩ na th i gian (half life) tn ti ng n trung bình 2 phút. Các mRNA ca Eukaryote cĩ na th i gian tn ti kho ng 30 phút - 24 gi . 17
32. Vị trí gắn Rb Vị trí gắn Rb Vị trí gắn Rb Mã khởi đầu AUG Mã khởi đầu AUG Mã khởi đầu AUG 5’ 3’ Vùng không mã hóa UAA mã kết thúc UAA mã kết thúc UAA mã kết thúc P1 P2 P3 Hình 1.14 mRNA Prokaryote Vùng không mã hóa Mã kết thúc UAA 5’ G P P P A-A-A 3’ AUG 5’ CAP Vị trí gắn Rb Vùng không mã hóa Hình 1.15 mRNA eukaryote 2.4. Ribozym và self- splicing Vào 1981, phát minh v vai trị xúc tác ca mt s phân t RNA đã làm đo l n quan đim v ch t này. Các phân t rRNA ca các lồi nguyên sinh đng vt, lúc đu đưc tng h p v i m t s l ưng l n ti n ch t, t s các rRNA này s cĩ m t đưc to ra bng cách t ct ni (self - splicing). Quá trình ct ni này cĩ th xy ra in vitro trong s vng mt ca protein. ðiu đĩ cho th y rng các trình t intron t nĩ cĩ ho t tính xúc tác tươ ng t enzyme. Ph n ng self-splicing trong đĩ trình t intron t xúc tác quá trình t ct ri kh i phân t rRNA lồi Tetrahymena qua 2 b ưc: + ph n ng đưc bt đu khi nucleotide G gn vào trình t intron, đng th i c t m ch RNA. 18
33. + ðu 3’ ca RNA mi va đưc to ra gn vào đu bên kia ca intron hồn thành ph n ng n i li n Hình 1.16 Ho t đng c t intron và ni exon trên mRNA Trình t intron dài 400 nucleotide đã đưc t ng hp trong ng nghi m và nĩ cu n li to ph c hp b mt cĩ ho t tính tươ ng t enzyme trong các ph n ng vi các RNA khác. Mc dù splicing ph n ln khơng đưc th c hi n t đng nh ư Tetrahymena nh ưng hi n tưng này cũng đưc phát hi n nh ng sinh v t khác, c n m và vi khu n. Các RNA cĩ kh năng t xúc tác đưc gi là ribozyme. Phát hi n này cĩ ý ngh ĩa quan tr ng trong vi c tìm hi u c ơ ch và ngu n g c s sng. 19
34. Hình 1.17 Ph n ng self-splicing c a RNA III Các tính ch t c a DNA 1. Bi n tính (denaturation) và hi tính (renaturation) Hai mch đơ n ca phân t AND gn vi nhau nh các liên kt hydro.Khi đun nĩng DNA t t, vưt quá nhi t đ sinh lý (kho ng 80- 95 oC), các liên kt hydro gi a 2 mch b đt và chúng tách ri nhau. Tr ưc tiên các m i liên k t A-T, khi nhi t đ > 90oC các liên k t G -C b đ t. ðĩ là hi n t ưng bi n tính c a DNA. Nhi t đ mà đĩ 2 mch DNA tách ri nhau đưc gi là đim ch y melting poin) ca DNA: Tm. Nhi t đ này đc tr ưng cho mi lo i DNA, ph 20
35. thu c vào s lưng các liên kt hydro. DNA cĩ t l G-C cao s cĩ đim ch y cao. DNA cĩ 60% G-C thì đim ch y là 95oC. Hình 1.18 S bi n tính và h i tính c a DNA Ngồi nhi t đ, ng ưi ta cịn dùng ch t formanide (NH2 -CH = 0) làm bi n ch t DNA 40 oC Các DNA b bi n ch t đưc h nhi t đ t t, 60 o -70 0C các nucleotide s gn li vi nhau đ to nên DNA mch kép. Hi n tưng này gi là h i tính. 21
36. Cĩ th bi t đưc DNA b bi n tính ho c ch ưa nh vào s gia tăng hp th tia cc tím khi b bi n tính và s gi m hp thu tia cc tím khi hi tính. Giá tr mt đ quang tăng lên khi phân t mch đơi chuyn thành mch đơ n, điu này xy ra do “hi u ng siêu sc” (hyperchromic effect), ho c d a vào s thay đi đ l ng t trong ng nghi m khi ly tâm. 2. Lai acid nucleic S dng đc tính bi n tính ri hi tính cĩ th ti n hành lai DNA vi DNA, DNA v i RNA, RNA v i RNA. Nguyên tc: ly DNA A làm bi n tính thành mch đơ n, tr n vi DNA B cũng b bi n tính thành mch đơ n. Dung dch đưc h nhi t đ t t đ xy ra hi tính. ðây là ki u lai lng hay lai trong dung dch. Quá trình hi tính xy ra, si A kt vi A, B kt vi B, đng th i cĩ si A kt vi B to thành phân t lai. Mu n lai đưc vi nhau, gi a 2 lo i DNA ph i cĩ nh ng đon cĩ trình t b sung nhau. Cĩ th dùng đng v phĩng x đánh du đ phát hi n đon lai. Hi n nay cịn s dng ph ươ ng pháp lai trên pha rn, đưc s dng rng nh t: + Ph ươ ng pháp Southern blot, dùng cho DNA + Ph ươ ng pháp Northern blot dùng cho RNA + Ph ươ ng pháp dot ( đim) và slot (khe) blot dùng cho RNA và DNA - Lai ti ch (in situ hybridization) là ki u lai phân t trong đĩ trình t acid nucleic cn tìm (trình t đích) nm ngay trong t bào hay trong mơ. Lai tai ch cho phép nghiên cu NST, khu n lc hay mơ t bào mà khơng cn tách chi t chúng. Dùng ph ươ ng pháp lai DNA: + Cĩ th xác đnh mi quan h h hàng gi a các lồi. DNA ng ưi và DNA chu t ch lai đưc 25%. + Cĩ th ti n hành lai mRNA vi DNA đ xác đnh v trí gen trên DNA t o ra mRNA t ươ ng ng. Ph ươ ng pháp lai acid nucleic giúp hi u chi ti t hơn v b gen, nĩ là cơ s ca ph ương pháp ch n đốn mi dùng acid nucleic đang đuc s d ng rng rãi. 22
37. Hình 1.19 Phát hi n các DNA lai v i m u dị IV. Nh ng c u trúc ch a DNA trong t bào 1. Nh ng đon DNA ch a thơng tin di truy n ði phân t DNA là do polynucleotide to thành, đưc chia làm nhi u đon. Mi đon là m t đơ n v ch c n ăng, g i là gen Gen đưc đ nh ngh ĩa trong di truyn hc: + Mendel là ng ưi đ u tiên nêu lên khái ni m “nhân t di truyn” + J. Morgan c th hĩa khái ni m v gen: gen nm trên nhi m sc th chi m mt locus nh t đnh. Gen là đơ n v ch c năng xác đnh mt tính tr ng. + Sau khi hc thuyt trung tâm ra đi: gen là đon DNA trên nhi m sc th khơng nh ng mã hĩa cho các lo i protein mà c các lo i RNA. + Cu i nh ng năm 70, sau khi phát hin ra gen gián đon: gen là mt đon DNA đm bo cho vic t o ra mt polypeptid nĩ bao g m c vùng trưc và sau vùng mã hĩa cho protein và c nh ng đon khơng mã hĩa xen gia các đon mã hĩa. Hi n nay cĩ th đnh nghiã tng quát nh ư sau: gen là đơ n v ch c năng c ơ s c a b máy di truyn chi m m t locus nh t đ nh trên NST và xác đnh mt tính tr ng nh t đnh. Các gen là nh ng đon vt ch t di truyn mã hĩa cho nh ng sn ph m riêng l nh ư các RNA đưc s dng tr c ti p cho 23
38. tng hp các enzym, các protein cu trúc hay các mch polypeptid đ gn li t o ra các protein cĩ ho t tính sinh h c. Tồn b nh ng gen khác nhau ca cơ th , gi là Idiotype. Eukaryote nĩ bao gm các gen trên nhi m sc th (chromotype) và các gen ngồi nhân (plasmotype). prokaryote, nĩ bao gm b gen và plasmid. 2. Virus ch a DNA và virus ch a RNA Virus gây bnh đm thu c lá (mosaic tobacco virus - MTV) là virus ch a RNA si đơ n. Nĩ là mt ht hình que dài 300 nm, cĩ đưng kính 18 nm. Bên ngồi cĩ mt v ch a 2130 phân t và mt vịng xo n RNA bên trong. Chi u cao vịng xo n: 23Ao, kh i lưng phân t = 2.10 6 đvC. Hình 1.20 Virus kh m thu c lá a. nh virus kh m thu c lá ch p bng kính hi n vi đin t đ phĩng đi 37.428X b. RNA điu khi n s hình thành tính tr ng v ca virus Mt s virus ch a DNA si đơi nh ư các th c khu n th T2, T4, T6 ch a DNA mch đơi th ng, dài. Cĩ ch a 2.105 đơi nucleotide, kh i lưng 24
39. phân t: 130.10 đvC. Khi lc th m th u ca mơi tr ưng thay đi đt ng t, phân t DNA này thốt ra kh i v protein, ng ưi ta ch p nh đưc nh DNA ca tj c khu n th T2 vi chi u dài 0,05 mm (50µm), phân t này xp gn ph n đu ca th c khu n th . Tt c th c khu n th T s ch n ch a DNA vi mch polynucleotide gi ng nhau, nên khi tr n ln các DNA mch đơ n đã b bi n tính ca chúng vi nhau thì các mch đơ n này cĩ th to thành phân t lai. Phân t DNA ca T3, T7 khơng th hình thành phân t DNA lai vi DNA ca T s ch n. Cịn virus ΦX174 cĩ ch a DNA si đơ n gm 5400 nucleotide v i kho ng 9 gen. 3. Nhi m s c th chính và plasmid c a vi khu n DNA ca vi khu n làm thành th nhân, ti p xúc tr c ti p vi t bào ch t, khơng cĩ màng nhân làm gi i hn. DNA ca th nhân là DNA mch vịng, xo n kép Ví d: DNA E.coli cĩ đưng kính 350 µm, gm 4.106 đơi nucleotide và ch a kho ng 500 gen xp ni ti p nhau thành chu i dài chi ph i tt c các ho t đ ng ch c n ăng c a s s ng. Plasmid cũng là phân t DNA mch kép, dng vịng bên cnh th nhân. Kh i l ưng phân t trung bình kho ng 1% DNA c a th nhân. Các plasmid cĩ th gn tm th i ho c vĩnh vi n trên NST chính ca vi khu n. Cĩ th tham gia s t nhân đơi và tham gia ti p hp khác nh ư là m t ph n c a NST chính. 4. Nhi m s c th Eukaryota. 4.1 Các trình t l p l i và đơ n đc DNA đưc ct thành tng đon nh , cho bi n tính, sau đĩ hi tinh thì các đon cĩ trình t b sung d tái t hp vi nhau hơn các đon khác. Nh vy cĩ th nh n bi t đưc các trình t lp li. Da vào đĩ phân DNA thành ba lo i: + DNA đơ n đc (tái h p r t ch m) + DNA l p li trung bình (tái h p nhanh v a) + DNA l p li cao (tái hp rt nhanh) Trantrung_k49@yahoo.com 25
40. Mc dù DNA mang thơng tin mã hĩa cho các protein nh ưng trong th c t ch cĩ kho ng 10% trong s 3 t cp nucleotide trong genome ca ng ưi th c s làm ch c năng này. Căn c vào đc đim cu trúc và phân, chia DNA thành các lo i sau: - DNA đơ n đc (Single copy DNA) ðây là lo i ph bi n nh t, chi m kho ng 75% genome. Các đon DNA này ch th y 1 ln (ho c vài ln) trong genome. Mt ph n nh ca DNA lo i này là các gen mã hĩa cho protein. Hu ht các DNA đơ n đc là các intron ho c là các đon n m xen gi a các gen. - DNA l p l i (repetitive DNA) Chi m 25% cịn li ca genome, đây là các đon DNA đưc lp đi lp l i hàng ngàn l n trong genome. DNA l p l i g m 2 lo i: + DNA v tinh (satellite DNA): lo i DNA tp trung 1 s vùng nh t đnh trên NST, đĩ chúng xp đuơi nhau, cái này ti p cái kia. Lo i này chi m 10% b gen. + DNA lp li rãi rác: lo i DNA này chi m kho ng 15% genome, gm 2 lo i: Các yu t rãi rác cĩ kích th ưc ng n SINEs (short interspersed repetitive elements): kích th ưc t 90-500 bp. Trong nhĩm này cĩ lo i DNA lp li tên Alu vi kích th ưc kho ng 300 bp, mang đon DNA cĩ th b enzyme hn ch Alu I ct (đây là enzyme cĩ ngu n gc t vi khu n Arthrobacter luteus). ðon lp Alu là 1 h bao gm các đon DNA cĩ đ gi ng nhau cao, phân b rãi rác kh p h gen vi kho ng 300.000 bn sao, chi m kho ng 2-3% tồn b DNA ca ng ưi, chúng đưc xem nh ư là các yu t vn đng. 2 đu mi đon Alu cĩ các đon lp cùng chi u ng n kho ng 7-10 bp. Bên trong đon Alu cĩ các đon lp dài kho ng 40 bp. ðim đc bi t ca các đon lp DNA này là cĩ th to ra bn sao ca mình và cĩ th cài vào các ph n khác ca b gen. Hi n tưng này đơi khi cĩ th làm gián đon mt gen mã hĩa cho protein nào đĩ và gây ra tình tr ng bnh lý di truy n. Vai trị ca các trình t Alu đn nay ch ưa rõ. Mt điu đáng kinh ng c là cĩ s tươ ng đng (homologus) t 80-100% gi a ph n 3' ca Alu vi đu mút 5' và 3' ca RNA 7SL, là ph n tươ ng tác vi các tín hi u peptid tr ưc khi vn chuyn ra t bào ch t. Vi c xác đnh trình t nucleotide ca 26
41. Alu cho th y cĩ ít nh t 6 nhĩm ph và tt c đu bt ngu n t DNA mã hĩa cho RNA 7SL. Các yu t rãi rác cĩ kích th ưc dài LINEs (long interspersed repetitive elements): bao gm các h LINE 1 (hay Kpn 1) và THE 1. Các trình t LINE cĩ chi u dài kho ng 6000-7000 bp vi gn 5.000 bn sao nguyên vn và 100.000 bn sao tng ph n rãi rác kh p b gen ng ưi. Chúng là nh ng trình t lp li khơng mã hĩa dài nh t và th ưng vùng giàu AT. Các bn phiên mã trình t LINE gn vi protein to thành ph c hp ribonucleoprotein. mt dịng t bào ng ưi b ung th ư (teratocarcinome), ng ưi ta quan sát th y cĩ các ribonucleoprotein này. S xen đon LINE vào các v trí khác nhau cĩ th gây hu qu nh t đnh, nh ư trong mt tr ưng hp bnh máu khơng đơng A (hemophilia). 4.2. Nhi m sc th c a Eukaryota Nhi m sc th ch a mt phân t DNA th ng, mch kép. NST Eukaryote gm DNA và protein, trong s đĩ histon là protein ct lõi trong vi c cu n li và điu hịa ho t tính ca DNA. S hình thành NST kỳ gi a t chu i xo n kép DNA qua h th ng các b c c u trúc sau: + Nucleosome là đơ n v cu trúc ca NST đưc to nên do si DNA dài qu n quanh các protein histon thành si 11nm. ðơ n v này là ph c hp gm 146 cp nucleotide ca DNA qu n quanh 8 phân t histon: 2H2A, 2H2B, 2H3 ,2H4. Các nucleosome k nhau đưc ni qua mt phân t histon trung gian H1. + Si chromatin dày 30nm: các nucleosome xp sít nhau to thành ph c h p nucleoprotein. + Vùng xp cu n dày 300 nm do si chromatin sau nhi u ln xo n un khúc t o nên. + Ch t d nhi m sc 700 nm + Kỳ gi a 1400nm. 27
42. Hình 1.21 DNA qu n quanh b i protein histon Trantrung_k49@yahoo.com 28
43. Hình 1.22 Ph c h p nucleoprotein cu n l i thành NST 4.3. Trình t CEN: trình t l p l i cao CEN là c a các tâm đng. 4.4. Trình t TEL: thu c các telomer (đu mút ca NST) vi nhi u vai trị khác nhau: bo v đu mút NST kh i b ct bi nuclease, gi chi u dài ca NST khi sao chép, gn vi màng nhân và kìm hãm s bi u hi n ca các gen đu mút. Các trình t TEL cĩ tính bo tn cao trong ti n hĩa. Chúng cĩ s ln l p l i cao, giàu A và C. 29
44. Câu hi ơn t p 1. Nêu ch ng minh gián ti p cho th y DNA là vt ch t di truyn. 2. Trình bày thí nghi m bi n np qua đĩ ch ng minh DNA là vt ch t di truyn. 3, Các đc đim ca mơ hình c u trúc c a Watson và Crick (1953). 4. Mơ t các d ng t n t i c a DNA trong t bào. 5. Mơ hình v cu trúc b gene c a E. coli . 6. C u trúc và ch c năng các lo i RNA trong t bào Eukaryote. 7. DNA và RNA khác nhau nh ng c u ph n nào 8. Hãy nêu các tính ch t c a phân t DNA. 9. Các trình t l p l i DNA Eukaryote 10. Trình bày các mc đ kt cu n ca DNA đ hình thành nhi m sc th . Trantrung_k49@yahoo.com 30
45. Ch ươ ng 2 Sao chép DNA Mc tiêu c a ch ươ ng Gi i thi u v sao chép DNA, nguyên tc ca sao chép và các nhân t tham gia vào quá trình sao chép DNA, các h th ng sa sai DNA nh m duy trì tính chính xác c a thơng tin di truyn qua các th h . Ni dung I. S b n v ng c a DNA v i th i gian và qua nhi u th h 1. DNA b bi n đ i ngay c khơng sao chép Hình 2.1 S mt amin c a các base (desamination) DNA là nh ng phân t rt dài, nh ưng mnh (đưng kính: 20 Ao), li th ưng xuyên ch u tác đng mơi tr ưng bên trong và bên ngồi t bào nên d cĩ nh ng đ t gãy, bi n đ i ngay c khi khơng cĩ sao chép. 31
46. Ngưi ta tính ra rng DNA ca t bào ng ưi mi ngày mt 5000 purin do quá trình m t purin (depurination): dưi tác d ng c a nhi t liên k t N-glycosil b th y phân. Quá trình bi n đi làm mt amin (desamination): bi n cytosin thành uracin. Mi ngày t bào ng ưi cĩ kho ng 100 bi n đ i nh ư v y. Con ng ưi cũng th ưng xuyên ch u tác đng ca tia t ngo i làm to ra các dimer thymine. Hình 2.2 S hình thành dimer thymine d ưi tác d ng c a tia t ngo i 2. Trình t nucleotid đưc duy trì vi mc chính xác rt cao qua nhi u th h Dùng các nucleotid và các enzyme DNA polymerse đ tng hp DNA in vitro. Sai sĩt trong tr ưng hp này là 10-5. Nh ư vy sao chép trong ng nghi m cĩ mc chính xác cao, nh ưng đi chi u lên các sinh vt thì mc sai sĩt này hãy cịn quá l n. 32
47. Bng cách đánh giá tn s các đt bi n mi xu t hi n trong qu n th ln và theo dõi bi n đi enzyme nào đĩ trong nuơi cy mơ t bào, ng ưi ta tính đưc rng trong cơ th sinh vt sai sĩt trong khi sao chép in vivo là 1.10 -9. ðánh giá tc đ bi n đi trong ti n hĩa cũng kh ng đnh mc chính xác r t cao trong sao chép in vitro. 3. Các h th ng b o v DNA Trong t bào cĩ m t lo t h th ng đ b o v DNA: - Các sinh vt ti n nhân và nhân th c đu ch a các enzyme cĩ nhi m v methyl hĩa nh ng đim nh t đnh. Các enzyme ct hn ch ca mi dịng vi khu n khơng ct DNA ca chúng vì đã đưc methyl hĩa nh ng đim cn thi t, cịn DNA ngo i lai vì khơng đưc methyl hĩa nh ng đim nh t đ nh nên b c t. T bào cịn cĩ các h th ng s a sai (repair system): + Sa sai bng cách c t b r i t ng h p s i m i Các enzyme DNA polymerase I, II, III đu cĩ ho t tính polymerase hĩa, cịn cĩ ho t tính exonuclease theo h ưng 5-3. Hình 2.3 S a sai b ng c t b và t ng h p l i đon b h ng 33
48. + Sa sai nh c ơ ch tái t hp Ngay c khi khơng cĩ sao chép vn cĩ h th ng bo v: do DNA cĩ hai mch, khi sai hng trên mt mch, cĩ th da vào mch cịn li đ tng hp đon sai h ng. Mt s enzyme đc hi u phát hi n s bt cp sai, nh ư trong tr ưng hp mt purin. Cĩ kho ng 50 enzyme chuyên phát hi n và sa các sai hng trên phân t DNA. Hình 2.4. Sa sai nh enzyme 4. S a sai do ph c quang h i Dưi tác dng ca tia t ngo i, làm các timin đng gn nhau s gn li t o thành dimertimin. Khi tr li ánh sáng, ánh sáng s kích thích mt enzyme ct b dimerthymin to timin bình th ưng. Hi n tưng ánh sáng kích thích mt enzyme ct b dimerthymin gi là quang ph c h i. 34
49. 5. H th ng SOS t bào vi khu n ho c t bào eukaryote b sai hng nng do chi u tia UV, tia X ho c do tác dng ca các hĩa ch t gây đt bi n, h th ng sa sai kh n cp đưc kh i đng, tăng cưng sa sai. E.coli, h th ng này cĩ liên quan vi 2 protein đưc mã hĩa bi gene LexA và RecA. Protein LexA là mt ch t c ch , nĩ gn vào hp SOS, ch ng lp các promotor ca các gene SOS, ng ăn cn s mã nhĩm các gen ca h th ng SOS. Mt vài sn ph m ca DNA b tn th ươ ng s làm ho t hĩa protease recA. Protein recA b ho t hĩa s ct b protein lexA, cho phép các gen ca h th ng SOS phiên mã. Ph n ng ca h th ng SOS xy ra trong th i gian ng n nh ưng ph c tp. Nĩ bao gm các quá trình làm tăng ho t tính tái t hp, thay đi trong kh i s sao chép, c ch nuclease và kích thích ph c hi sao chép và chuyn sai hng thành sa sai úp sp (error-prone replication). T bào bây gi s x y ra s sao chép nhanh h ơn bình th ưng. + Nu s a sai kp, t bào n đ nh, sinh tr ưng tr l i + Nu khơng sa sai kp thì t bào ph i ch p nh n ho c ch t ho c b đt bi n Hình 2.5 S a ch a do quang ph c h i 35
50. II. C ơ ch phân t c a sao chép DNA 1. Nguyên t c chung - DNA sao chép theo khuơn. Ưu đim: + Vi phân t ln nh ư vy thì vi c tng hp theo khuơn s chính xác h ơn + Ti t ki m đưc ezyme + ðt hi u qu nhanh - Sao chép theo nguyên tc bán bo tn (semi-conservative) phân t DNA mi đưc tng hp gm mt mch cũ làm khuơn và mt mch mi tng h p - Quá trình t ng h p DNA x y ra địi h i ph i cĩ “ mi “ (primer) - Quá trình t ng h p x y ra theo chi u 5 - 3. Hình 2.6 Sao chép DNA theo nguyên tc bán b o tồn 36
51. 2. Thí nghi m t ng h p nhân t o DNA Kornberg (1956) th c hi n ph n ng tng hp DNA in vitro. Trong quá trình tng hp ơng s dng DNA polymerase I, 4 lo i desoxynucleotid triphosphate (ATP, GTP, CTP, TTP), Mg2+ làm xúc tác. Ngồi ra cịn cĩ ít DNA làm khuơn m u. 3. Thí nghi m ch ng minh cĩ s t nhân đơi theo nguyên t c bán b o t n Meselson, Stahl (1958) đã ch ng minh ki u sao chép bán bo tn. Nuơi E.coli nhi u th h trên mơi tr ưng cĩ ngu n nit ơ đng v nng N15 . Như vy tt c DNA ca vi khu n đu mang đng v nng N15 thay cho N14 bình th ưng. Sau đĩ t bào đưc chuyn sang mơi tr ưng ch ch a N14 nh , mu các t bào đưc ly ra theo nh ng kho ng th i gian đu đn và chi t tách DNA. Bng ph ươ ng pháp ly tâm trên thang nng đ CsCl, các lo i DNA n ng, nh và lai đưc tách ra. Hình 2.7 Thí nghi m c a Meselson và Stahl 37
52. Kt qu cho th y DNA nng ban đu (th h 0) ch a N15, sau mt 15 ln phân chia cho th h I vi DNA lai cĩ t tr ng nm gi a DNA nng N và DNA nh N14. Nĩi cách khác sau mt ln sao chép phân t DNA mi ch a mt na mang N15 và mt na N14. th h II mt na s phân t DNA là lai, na cịn li là DNA nh N14 . Thí nghi m này kh ng đnh gi thuyt ca Watson và Crick là đúng tc 2 mch DNA m tách ra, mi cái làm khuơn đ t ng h p nên m ch m i b sung. 4. Di n bi n sao chép DNA nhi m s c th E.coli Quá trình sao chép DNA E.Coli di n ra qua hai giai đon: 4.1. Giai đon kh i s (initiation) Hình 2.8 Sao chép DNA vi khu n E.coli 38
53. + M xo n: E.coli quá trình bt đu khi mt protein B đc hi u nh n bi t đim kh i s sao chép (replication orgine) ori và gn vào trình t base đc bi t đĩ. Ti p theo enzyme gyrase (m t lo i topoisomerase) ct DNA làm tháo xo n 2 phía ca protein B. Trong khi 2 phân t enzyme gyrase chuyn đng ng ưc chi u nhau so vi đim ori thì 2 phân t ca enzyme helicase tham gia tách mch to ch ba sao chép. Helicase s dng năng lưng ATP làm đt các liên k t hydro gi a 2 base b t c p v i nhau. + Các protein làm căng mch SSB (single-strand binding protein) gn vào các mch đơ n DNA làm chúng tách nhau, th ng ra và ng ăn khơng cho ch p l i ho c xo n đ vi c sao chép đưc d dàng. + Tng hp mi (primer) dc tr ưng cho quá trình kéo dài chu i là DNA polymerase ch ho t đng khi đã cĩ mi, nên tr ưc khi tng hp chu i thì ph i cĩ qua trình tng hp mi. Mi là mt đon kho ng 9 -10 nu, cĩ th là DNA ho c ARN. 4.2. Giai đon n i dài (elongation) Do tính ch t đi song song nên khi tách ra thành 2 mch đơ n khuơn thì mt mch cĩ đu 3’, mch kia cĩ đu 5’ nên đ đm bo hưng sao chép ca DNA theo chi u 5’ -3’ thì s polymer hĩa da vào 2 mch khuơn DNA di n ra khác nhau. Mch khuơn cĩ đu 3’ đưc DNA polymerase III gn vào và tng hp ngay mch b sung 5’-3’ hưng vào ch ba sao chép. Mch khuơn này đưc gi là mch khuơn tr ưc, cịn mch mi đưc tng hp gi là mch tr ưc (leading strand). mch cĩ đu 5’ (m ch khuơn sau) vi c tng hp ph c tp hơn và th c hi n t ch ba sao chép hưng ra ngồi đ đm bo đúng hưng 5’-3’. Khi mch kép tách ra gn ch ba sao chép , enzyme primase gn mi (primer) ARN kho ng 10 nucleotid cĩ trình t b sung vi mch khuơn. DNA-polymerase III ni theo mi ARN, theo hưng ng ưc vi ch ba sao chép, tng hp các đon ng n 1000-2000 nucleotid, gi là các đon Okazaki (ng ưi phát hi n là Reiji Okazaki). DNA polymerase ni dài đon Okazaki đn khi g p ARN mi phía tr ưc thì dng l i, ri lùi ra sau ti p t c tng hp t ARN mi mi đưc to nên gn ch ba sao chép. Ti p theo DNA- 39
54. polymerase I nh ho t tính exonuclease 5’-3’ ct b mi ARN, lp các nucleotid ca DNA vào ch tr ng và th c hi n polymer hĩa hưng 5’-3’. ðon DNA ng n 10 nucleotid này cịn h 2 đu, ch h đưc ni nh enzyme ligase ca DNA mch đưc tng hp t ch ba sao chép hưng ra ngồi đưc tng h p ch m h ơn nên g i là m ch sau (lagging strand). Quá trình sao chép DNA E.coli di n ra vi tc đ rt nhanh, cĩ th đt đ n 50.000 nucleotid/phút. III. Sao chép DNA trong t bào 1. Sao chép nhi m sc th Prokaryote ð theo dõi sao chép DNA đng v phĩng x Thymidin (ti n ch t đc hi u cho DNA) đưc s d ng. Quá trình sao chép xu t phát t mt đim ori (đim xu t phát sao chép) và tri n khai ra c 2 phía. Khi DNA vịng trịn đang sao chép, quan sát th y dng DNA hình con mt. Ch ba sao chép lan dn cu i cùng to ra 2 phân t DNA lai: mt mch cĩ mang du phĩng x (thymidin-H3). Cĩ tr ưng h p sao chép ch xy ra v mt phía. E.coli ch cĩ mt đim xu t phát sao chép ori nên c phân t DNA thành mt đơ n v sao chép th ng nh t đưc gi là replicon. B gen ca sinh vt ti n nhân th ưng ch cĩ m t replicon. Hình 2.9 Sao chép DNA t mt đim v 2 phía và v m t phía Trantrung_k49@yahoo.com 40
55. 2. Sao chép nhi m sc th t bào eukaryote T bào nhân th c cĩ s lưng DNA ln hơn nhi u so vi t bào ti n nhân, to nên nhi u nhi m sc th mà mi cái gm mt si DNA th ng kt hp vi protein. Do đĩ sao chép DNA ca t bào nhân th c ph c tp hơn và tc đ ch m hơn (kho ng 50 nucleotid/giây). Hình 2.10 Sao chép c a nhi u replicon 41
56. ðim khác căn b n là DNA c a t bào nhân th c cĩ nhi u replicon Ví d: Saccharomyces cerevisiae cĩ ti 500 replicon, tc cĩ 500 đim xu t phát sao chép. Quá trình sao chép cũng bt đu t ori ri lan v 2 phía. T bào cĩ cơ ch ki m sốt nghiêm ng t quá trình sao chép, đim ori nào đã sao chép qua mt ln ri thì khơng lp li tr ưc khi tồn b DNA đưc sao chép hồn tồn. các eukaryote cĩ 5 lo i DNA polymerase đưc ký hi u là pol α, pol β, pol γ, pol δ, pol ε. Các lo i DNA polymerase này khơng đng nh t v phân t lưng và mt s đc tính hĩa hc. Pol γ phân b trong ty th và tham gia tái bn DNA ty th , các DNA polymerase cịn li trong nhân. Trong nhân, DNA polymerase δ và DNA polymerase ε là 2 enzyme chính tham gia tng hp trên si khuơn dn đu và si ch m. Pol β và ti u đơ n v bé c a pol δ cĩ ho t tính đ c s a. Câu hi ơn t p 1. Hãy trình bày thí nghi m ch ng minh sao chép DNA theo nguyên tc bán b o tồn 2. Sao chép DNA trên 2 m ch khuơn x y ra nh ư th nào? 3. Các cơ ch nào đã đm bo s n đnh rt cao ca thơng tin di truyn 4. Hãy nêu các nhân t tham gia vào sao chép DNA. 5. Trình bày di n bi n sao chép DNA nhi m sc th E.coli 6. Mc đích ca cơ ch sao chép t mt phân t DNA cho ra nhi u bn sao 42
57. Ch ươ ng 3 Cơ s t bào hc c a tính di truyn Mc tiêu c a ch ươ ng Gi i thi u các cu trúc trong t bào cĩ kh năng t tái sinh, chu trình t bào, các hình th c phân bào, các ph ươ ng th c sinh sn. Ni dung I. Các c u trúc t bào và kh n ăng t tái sinh T bào ca nh ng sinh vt mc ti n hĩa th p nh ư vi khu n, vi khu n lam ch ưa cĩ nhân hồn ch nh nên gi là t bào ti n nhân và nh ng sinh v t này g i là nh ng sinh v t ti n nhân (Prokaryote). Các t bào cĩ nhân hình thành rõ ràng đưc gi là t bào nhân th c, cĩ các sinh vt nhân th c (Eukaryote). S khác nhau gi a t bào Prokaryote và Eukaryote ln hơn s khác nhau gi a t bào đng vt và th c vt. Các t bào Prokaryote khơng cĩ ph n ln các bào quan và màng nhân, cĩ vùng tươ ng t nhân gi là nucleoid. Ngồi ra b gen gm DNA khơng kèm histon. ðim ni bc đ phân bi t t bào Eukaryote là cĩ nhân (nucleus) đin hình vi màng nhân bao quanh. Bên trong t bào cĩ h th ng màng ph c tp và các bào quan nh ư lưi ni sinh ch t, b golgi, lysosome, ty th , lc lp. Nhi m sc th ca Eukaryote th ng, ph c tp đưc cu to t DNA và protein. 1. Các c u trúc cĩ kh n ăng t tái sinh Các t bào Prokaryote cĩ vùng nhân ch a DNA đưc tái to và phân đu v các t bào con khi sinh s n. Các t bào Eukaryote cĩ nhi u bào quan nh ưng ch cĩ nhân, ty th , lc lp cĩ ch a DNA và nh kh năng t tái sinh nên tham gia vào các cơ ch di truyn. 44
58. Nhân ch a thơng tin di truyn gi vai trị ch yu trong sinh sn, chi m kho ng 10% th tích và hu nh ư tồn b DNA ca t bào (95%). Nĩ đưc gi i hn bi màng nhân do 2 lp màng xp đng tâm, bên trong cĩ 2 cu trúc ch yu là hch nhân (nucleolus) nh ư mt nhân nh trong nhân và ch t nhi m sc (chromatin) là dng tháo xo n ca nhi m sc th (chromosome). S phân chia đu NST v các t bào con đm bo s chia đu thơng tin di truyn cho th h sau. 2. Nhi m s c th 2.1. Hình thái NST Hình 3.1. Nhi m s c th v i vùng tâm đng Khi nhu m t bào đang phân chia bng mt s màu base, cĩ th nhìn th y dưi kính hi n vi th ưng các cu trúc hình que nhu m màu đm, nên đưc g i là NST (chromosome). Mi NST cĩ hình dng đc tr ưng, rõ nh t kỳ gi a ca nguyên phân. Tâm đng là đim th t eo chia NST thành 2 vai vi chi u dài khác nhau, vai ng n hơn là vai p và vai dài hơn là vai q. Da vào v trí c a tâm đng cĩ th phân bi t hình thái các NST: - Tâm gi a (metacentric): 2 vai bng nhau - Tâm đu (acrocentric): 2 vai khơng b ng nhau - Tâm mút (telocentric): tâm đng n m gn cu i 45
59. các t bào sinh dưng (soma), mi NST cĩ mt cp gi ng nhau v hình thái, đưc gi là các NST tươ ng đng (homologous). B NST cĩ cp gi là l ưng b i và khi m i NST ch cĩ mt chi c g i là đơ n b i. Hình 3.2 S ơ đ các ki u nhi m s c th kì gi a và kì sau 2.2. Ki u nhân và nhi m sc đ: Tt c các t bào ca mt lồi nĩi chung cĩ s lưng NST đc tr ưng cho lồi đĩ. M i lo i NST cĩ hình dáng đc tr ưng. S mơ t hình thái c a NST g i là ki u nhân (Karyotype). Ki u nhân cĩ th bi u hi n dng nhi m sc đ (Idiogram) khi các NST đưc x p theo th t b t đ u t dài nh t đn ng n nh t. 46
60. Sau này k thu t nhu m màu (màu giemsa hay quinacrin) hồn ch nh làm rõ hơn các vt đc tr ưng, hình thái ca mi NST đưc xác đnh chi ti t hơn. Da vào nhi m sc đ nhu m màu, cĩ th tìm th y các đon tươ ng đng trên các NST cùng lo i ca các lồi cĩ h hàng gn nhau. Ví d so sánh nhi m sc đ ca ng ưi và vưn cho th y cĩ mi quan h h hàng rt gn và NST th hai ca ng ưi do s ni li ca 2 NST khác nhau vưn ng ưi. Hình 3.3 C p nhi m sc th tươ ng đng 2.3. Ch t nhi m sc Vào nh ng năm 1930, khi quan sát bng kính hi n vi quang hc gian kỳ nh n th y trên NST cĩ vùng nhu m màu đm đưc gi là ch t d nhi m sc (heterochromatin) phân bi t vi ph n cịn li nhu m màu nh t là ch t nguyên nhi m sc (euchromatin). Ch t nguyên nhi m sc là ch t nhi m sc tr ng thái dãn xo n, cịn ch t d nhi m sc là ch t nhi m sc bi u hi n dng cu n xo n cao. DNA ch t nguyên nhi m sc tr ng thái ho t đng, cịn ch t d nhi m sc thì DNA khơng phiên mã đưc và th ưng sao chép mu n hơn. 47
61. Hình 3.4 S phân hĩa các ph n trên nhi m s c th 3. Các nhi m s c th đ c bi t Bng các k thu t t bào h c hi n đ i, căn c các mt ch c năng, c u trúc, hình thái và đc thù trong ho t đng, ng ưi ta đã phân bi t các lo i NST khác nhau: - Nhim sc th th ưng (NST A: autosome): gi ng nhau c 2 gi i đc, cái. - Nhi m sc th gi i tính (sex chromosome) khác nhau gi a gi i đc và cái - Nhi m sc th B (nhi m sc th ph ): đưc phát hi n mt s lồi th c vt nh ư ngơ, mch đen ngồi các NST A bình th ưng. Các NST B ít gp h ơn trong các gi ng đã đưc ch n l c c a các lồi nĩi trên ngơ cĩ 20 NST A, mt s cây cịn cĩ thêm NST B vi s lưng bi n đng t 1-20 ho c nhi u hơn. Nhng cây cĩ NST B thì yu hơn và kém hu th h ơn các cây khác. mch đen, nh ng cây cĩ hơn 9 NST B th ưng khơng cĩ kh năng sng. NST B cĩ hi u qu di truyn rt th p. NST B cũng cĩ nhi u sâu b, giun d p nh ưng bé và khơng cĩ hi u qu di truy n rõ r t. - NST kh ng l (polytene chromosome): cĩ trong mt s cơ quan, t bào tuyn nưc bt, tuyn Manpighi, màng ru t mt s cơn trùng b 2 cánh (Diptera): Drosophilidae, Chironomidae. 48
62. Năm 1981, E. Balbiani phát hi n NST kh ng l tuyn nưc bt u trùng Chironomus, chúng cĩ s lưng si nhi m sc nhi u gp hàng ngàn ln so vi NST th ưng, cĩ th ch a ti 1500-1600 si nhi m sc. Nguyên nhân ca hi n tưng này là do cơ ch ni nguyên phân (endomitosis). NST t nhân đơi bình th ưng, nh ưng khơng phân ly, nhân t bào khơng phân chia, to NST cĩ dng chùm nhi u si, b ngang ca NST tăng lên. Chi u dài ca NST kh ng l cĩ th ti 250-300 µm (g p 100-200 l n NST th ưng) do các NST th này khơng đĩng xo n. Dc theo chi u dài ca NST kh ng lphân hĩa thành nh ng khoanh bt màu xm, nh t khơng đng nh t nh ư các đĩa sáng, ti xen nhau. Ng ưi ta cho rng các đĩa xm màu là nơi tích lũy nhi u DNA, đưc to ra do đ xo n đnh khu dày đc ho c do tp trung nhi u h t nhi m s c. Hinh 3.5. Nhiêm s ăc thê khơng lơ cua ruơi giâm ru i gi m, NST kh ng l tuyn nưc bt đưc hình thành do DNA t nhân đơi 10 ln, to ra 210 = 1024 si dính li n nhau su t dc theo chi u dài. - NST ch i đèn (lambrush chromosome): NST này cĩ th dài đn 800 µm, cĩ ti n kì ca gi m phân trong t bào tr ng ca đng vt cĩ xươ ng sng nh t là giai đon Diplotene ca tr ng cĩ nhi u nỗn hồng (tr ng gà, chim ho c bị sát). 49
63. a. c. b. Hinh 3.6 Nhiêm săc thê khơng lơ ruơi giâm (a) Nhiêm s ăc thê khơng lơ cua ruơi giâm tao tâm s ăc (chromocenter) (b) Bơ nhiêm s ăc th ê cơ ban trong t ê bao đang phân chi a vơi cac nhanh đươ c biêu hiên băng cac mau khac nhau (c) Anh chup nhiêm s ăc thê khơng lơ Hinh 3.7 Nhiêm s ăc thê chơi đen 50
64. ðc đim ca NST ki u ch i đèn là t tr c ca NST cĩ nhi u vịng DNA, cnh các vịng DNA này là nh ng lo i ARN đưc tng hp t các vịng DNA m xo n. II. Chu trình t bào và phân bào Eukaryote 1. Chu trình t bào Hình 3.8 Chu trình t bào Các t bào ca sinh vt Eukaryote tr i qua nhi u giai đon ni ti p nhau và kt thúc bng s phân chia to ra t bào mi. Tồn b quá trình t t bào đn t bào th h k ti p đưc gi là chu trình t bào, gm 4 giai 51
65. đon: M, G1, S và G2. S phân chia t bào ch chi m mt ph n ca chu trình t bào - M (Mitose) là giai đon nguyên phân - Giai đon G1 (Gap): kéo dài t sau khi t bào phân chia đn bt đu sao chép vt ch t di truyn. S tích lũy vt ch t ni bào đn mt lúc nào đĩ đt đim ti h n thì t bào b t đ u t ng h p DNA - S (Synthesis) là giai đon tng hp DNA. Cu i giai đon này s lưng DNA t ăng g p đơi - G2 là giai đon đưc n i ti p sau S đ n b t đ u phân chia t bào. Kho ng th i gian gm G1, S và G2 t bào khơng phân chia và đưc gi chung là gián kỳ hay kỳ trung gian (interphase). Trong kỳ này t bào th c hi n các ho t đ ng s ng ch yu khác và sao chép b máy di truyn. 2. Nguyên phân (Mitosis) S phân bào sinh vt nhân th c gm 2 quá trình: chia nhân (mitosis) và chia t bào ch t (cytokinesis) Nguyên phân đưc chia thành 4 kì: a. Kì tr ưc (Prophase) Các trung th (centriole) chuyn đng v 2 cc ca nhân, các NST co li thành si. Mi NST gm 2 si chromatid gn nhau nh tâm đng (centromere). Các si vơ sc ta ra t tâm đng và trung th . Màng nhân và hch nhân bi n mt dn. Các t bào th c vt khác vi t bào đng vt là khơng cĩ trung th và thoi vơ s c. b. Kì gi a (Metaphase) Tâm đng ca mi NST đơi gn vi thoi vơ sc và xp mt ph ng xích đo ca t bào. Kỳ gi a ch m dt khi mi tâm đng ca mi chromatid ch em bt đu tách ra. Nh ư vy tâm đng là đim chia cu i cùng ca NST. ðiu này cĩ ý ngh ĩa rt quan tr ng, nh đĩ ch t di truyn đưc chia đu và đng b cho các t bào con. c. Kì sau (Anaphase) Hai NST đơ n tách nhau, mi cái chuyn đng v mt cc t bào. Các s i vơ s c co ng n l i kéo các NST. S phân chia t bào ch t th ưng b t đu kì này. 52
66. d. Kì cu i (Telophase) Các NST di chuyn v các cc, màng nhân và hch nhân li hình thành, s chia t bào ch t th c hi n xong, các NST dãn ra và mãnh d n. S phân chia t bào ch t: th ưng kèm theo ngay sau gi m phân. t bào đng vt s chia t bào ch t bt đu bng np nh ăn phân cách (cleavage furrow) bao vịng t bào và mc sâu dn đn chia t bào thành hai. t bào th c vt, phi n t bào (cell plate) hình thành trung tâm t bào ch t và lan rng d n đ n c t t bào thành hai. Nguyên phân to ra 2 t bào con cĩ s lưng và ch t lưng NST nh ư t bào m . Hình 3.9 Phân bào nguyên nhi m 3. Gi m phân (meiosis) : là quá trình phân bào chuyên bi t trong đĩ s lưng NST gi m mt na nh ưng đ b, xy ra t bào sinh dc. Gi m phân tr i qua 2 l n phân chia n i ti p nhau: Trantrung_k49@yahoo.com 53
67. Hình 3.10 Phân bào gi m nhim Gi m nhi m I: a. Kì tr ưc I (Prophase I) Các s ki n xy ra gi ng kì tr ưc ca nguyên phân ch khác căn bn ch các NST tươ ng đng cùng chuyn đng vi nhau và nm k sĩng đơi 54
68. nhau trong quá trình bt cp hay ti p hp (synapsis). Các si nhi m sc chi em đưc gn nh nhau nh mt cp protein tr c (protein axe). Các protein tr c ca 2 NST tươ ng đng ni nhau bi cu protein đ to nên ph c hp bt cp (synaptonemal complex). Cp NST tươ ng đng lúc này to thành đơi gi là lưng tr (bivalent). Các NST sau khi ti p hp xong bt đu tách ra, cĩ th quan sát th y các đon đan chéo nhau gi là hình chéo (chiasma). Các hình chéo gi a các chromatid cĩ th x y ra trao đ i chéo dính nhau. Hình 3.11 Các quá trình x y ra trong k ỳ đ u I phân bào gi m nhi m b. Kì gi a I (Metaphase I) Hai NST ca mt cp tươ ng đng gn vi cùng mt si ca thoi vơ sc trên m t ph ng xích đo c a t bào. Các tâm đng khơng tách ra. c. Kì sau I (Anaphase I) Hai NST c a m i c p ti p hp chuyn đng v 2 c c đ i nhau. d. Kì cu i I (telophase I) 55
69. Hai nhân mi đưc hình thành, mi cái vi na b NST (n) cĩ t bào m. Các nhân con cĩ s lưng NST bng nhau nh ưng ki u gen khơng tươ ng t nhau. Ti p theo là th i kì gián kì rt ng n, trong kì này khơng xy ra sao chép v t ch t di truyn. Gi m nhi m II: e. Kì tr ưc II (Prophase II): Các NST co l i f. Kì gi a II (Prophase II): Các NST xp trên mt ph ng xích đo, th ưng các chromatid đã tách nhau m t ph n g. Kì sau II (Anaphase II): Các tâm đng phân chia, các chromatid đy nhau v các c c. h. Kì cu i II (Telophase II): 4 t bào đơ n bi ch a các NST đơ n đưc to thành. Như vy gi m nhi m I to 2 t bào đơ n bi ch a NST đơi, mi t bào đĩ li chia ln na trong gi m nhi m II đ to ra 4 t bào đơ n bi ch a các NST đơ n. - Phân bào gi m phân cĩ ý ngh ĩa r t quan tr ng + ðm bo s l ưng NST trong sinh s n h u tính khơng thay đi. + ðm bo cho s t o thành ca các t bào sinh d c khác nhau. +T o NST cĩ thành ph n m i do tái t h p gi a các NST b m . So sánh nguyên phân và gi m phân Gi ng nhau - Sao chép DNA tr ưc khi vào phân bào - ðu phân thành 4 k ỳ - S phân đ u m i lo i NST v các t bào con - Màng nhân và nhân con bi n m t cho đn gn cu i - Hình thành thoi vơ s c 56
70. Khác nhau So sánh các đc tính ch y u ca nguyên phân và gi m phân Nguyên phân (Mitose) Gi m phân (Meiose) 1. X y ra t bào soma 1. X y ra t bào sinh d c 2. Mt ln phân bào: 2 t bào con 2. Hai l n phân chia t o 4 t bào con 3. S NST gi nguyên: 1 t bào 2n 3. S NST gi m đi mt na: 1 t 2 t bào 2n bào 2n 4 t bào n 4. Mt ln sao chép DNA , mt ln 4. Mt ln sao chép DNA , 2 ln chia chia 5. Th ưng các NST tươ ng đng 5. Các NST tươ ng đng bt cp khơng b t c p kỳ tr ưc I 6. Th ưng khơng cĩ trao đ i chéo 6. nh t 1 trao đi chéo cho 1 cp tươ ng đng 7. Tâm đng chia k ỳ sau 7. Tâm đng khơng chia kỳ sau I mà chia kỳ sau II đ 8. Duy trì s gi ng nhau: t bào con 8. T o s a d ng trong các s n cĩ ki u gen gi ng ki u gen t bào ph m c a gi m phân m 9. Gi m phân luơn luơn xy ra t 9. T bào chia nguyên phân cĩ th là bào lưng bi (2n) ho c đa bi lưng b i (2n) hay đơ n bi (n) (>2n) S khác nhau th hi n nhi u chi ti t. ðáng l ưu ý là trong kỳ tr ưc I ca gi m phân, các NST t ươ ng đng b t c p r i sau đĩ đy nhau ra đi v các cc. Nh đĩ mi t bào con trong gi m phân ch nhân 1 NST ca cp tươ ng đng. S kiên này tươ ng đươ ng vi vi c tâm đng gi a 2 chromatid ch em cùng đi vi nhau trong nguyên phân và khi tâm đng chia thì mi t bào con ch nh n 1 chromatid. Cơ ch th c hi n tuy cĩ khác nhau nh ưng gi ng nhau ch chia đu mt cách đng b các NST v các t bào con. 57
71. Hình 3.12 So sánh nguyên phân và gi m phân S bi n đ i trong quá trình phân bào 58
72. - Hình thành NST kh ng l: vào kì tr ưc, sau khi DNA t nhân đơi, hình thành các nhi m sc t, nh ưng sau đĩ chúng khơng tách ri nhau. - Ni nguyên phân: ti n kì, màng nhân khơng tiêu bi n, quá trình phân chia s xy ra bên trong màng nhân. Kt qu to ra nhân mi cĩ b NST tăng g p đơi. - Hình thành th đa bi: Sau khi NST t nhân đơi, màng nhân tiêu bi n nh ưng thoi vơ sc khơng xu t hi n, to ra nh ng t bào cĩ s lưng NST tăng g p b i. - T bào 2 nhân: sau khi phân chia nhân, t bào ch t khơng phân chia hình thành t bào m i cĩ hai nhân. Trong gi m phân cũng xy ra nh ng bi n đi: do s ti p hp và phân ly khơng bình th ưng ca các NST, cĩ th làm phát sinh các giao t th a ho c thi u NST. Cĩ tr ưng hp thoi vơ sc khơng xu t hi n, s to thành các giao t khơng gi m nhi m. III. Các ki u sinh s n 1.Sinh s n vơ tính Sinh s n vơ tính là ki u sinh s n t m t t bào ho c m t nhĩm t bào m ch qua nguyên phân đ to ra các cơ th con. Ki u sinh sn này gi nguyên các đc tính di truyn ca cá th m ban đu cơ th con. Nguyên phân là cơ s ca s tăng tr ưng các sinh vt đa bào và sinh sn vơ tính các sinh vt nĩi chung. Sinh sn vơ tính cĩ c sinh vt đơ n bi và lưng bi, là c ơ ch n đ nh b gen qua nhi u th h . S tăng s lưng t bào ca sinh vt đa bào nh nguyên phân. ng ưi hp t sau nhi u ln nguyên phân hình thành nên cơ th gm nhi u t t bào. Nh đĩ, tr t bào sinh dc các t bào ca cơ th đu cĩ b NST nh ư nhau, tươ ng ng cĩ l ưng thơng tin di truyn gi ng nhau. Sinh s n vơ tính đưc ng d ng rng rãi trong nhân gi ng và nuơi cy mơ t bào th c v t và đng v t. 2. Sinh s n h u tính Sinh sn hu tính là ki u sinh sn trong đĩ cĩ s kt hp các t bào sinh dc ca 2 cá th khác nhau. Sinh sn hu tính to s đa dng di truyn 59
73. làm ngu n nguyên li u cho ti n hĩa. Mt trong nh ng xu hưng ti n hĩa ca sinh gi i là sinh sn hu tính. S đa dng ca các ki u sinh sn hu tính th hi n mt ph n các ki u xác đnh gi i tính. S ti n hĩa to ra nhi u cơ ch đ duy trì s đa d ng. * H ưng ti n hĩa trong sinh s n h u tính Theo s phân hĩa t bào, cĩ 3 h ưng ti n hĩa: + Hình thái các giao t: theo hình thái giao t, sinh vt ti n hĩa t ch giao t đc và giao t cái đu cĩ hình thái và ch c năng gi ng nhau (đng giao) đn ch khác nhau: giao t đc nh cĩ kh năng di đng, giao t cái l n ch a các ch t dinh d ưng (d giao và nỗn giao) + Theo s phân hĩa ca các t bào trong cơ th : t ch t bào nào trong cơ th cũng cĩ kh năng làm nhi m v sinh sn đn ch phân hĩa thành t bào sinh s c và t bào sinh d ưng. + Phân hĩa gi i tính: đa s th c vt và đng vt bc th p, cơ quan sinh dc đc, cái ngay trên mt cơ th , gi là sinh vt lưng tính. mt s th c vt và đng vt bc cao, mi cơ th ch mang mt cơ quan sinh dc (ho c đ c ho c cái) gi là sinh v t đơn tính. Theo hình th c th tinh các đng vt bc th p đc bi t là đng vt th y sinh, tinh trùng đưc th tinh vi tr ng ngồi mơi tr ưng nên hi u qu th tinh th p. Hình th c th tinh này đưc gi là th tinh ngồi. Ví d: ru t túi, cá chúng phĩng tinh vào n ưc đ th tinh, l ưng c ư ( ch nhái) con đ c r ưi tinh trùng lên tr ng ca con cái. Hình th c th tinh cao hơn là th tinh trong. Ph n ln cc lồi cn, con đc đư a tinh trùng vào ng sinh dc cái nh cơ quan giao c u, nh v y hi u su t th tinh cao h ơn. Theo hình th c bo v tr ng Các lồi đng vt bc th p đ tr ng nưc và ít cĩ kh năng bo v tr ng nh ư cá, lưng cư. Các lồi bị sát nh ư rn đ tr ng cĩ v đ bo v bào thai. Các lồi chim cĩ bn năng bo v tr ng tt hơn, làm t, đ tr ng, p tr ng và ch ăm sĩc chim non. Các lồi cĩ vú, tr ng khơng đ ra ngồi, bào thai phát tri n trong t cung m, phơi thai đưc bo v chu đáo ch ng nh ng tác hi ca ngo i cnh, sau khi đ, con đưc m cho bú t i khi cĩ kh năng t ki m ăn. 60
74. 3. Các hình th c sinh s n đ c bi t - L ưng tính sinh Ph n ln các lồi th c vt và nh ng đng vt lưng tính, trên mt cơ th cĩ c cơ quan sinh dc đc và cơ quan sinh dc cái. Quá trình th tinh, th ph n cĩ th là t th tinh, t th ph n hay th tinh, th ph n chéo. Ví d sán dây, trong ru t ng ưi b mc sán dây ch cĩ mt con sán. Cơ th sán dây cĩ nhi u đt, mi đt cĩ c cơ quan sinh dc đc và cơ quan sinh dc cái. Các đt gn đu, cơ quan sinh dc đc phát tri n mnh, các đt cu i cơ quan sinh dc cái phát tri n mnh. Khi th tinh, các đt gn đu áp vào các đt g n cu i c ơ th đ th tinh cho các đ t đĩ nh c ơ quan giao c u. ða s đng vt lưng tính khơng t th tinh đưc mà hai cá th khác nhau giao h p chéo cho nhau nh ư sán lá, giun đt. ða s các lồi th c vt là các lồi lưng tính. Các lồi lưng tính này th ưng th ph n chéo nh ưng cũng cĩ mt s lồi cĩ cu to thích nghi vi t th ph n. - ðơ n tính sinh ðơ n tính sinh (cịn gi là trinh sn) là hình th c sinh sn trong đĩ tr ng khơng th tinh vn phát tri n thành cơ th sinh v t. ðơ n tính sinh khác vi sinh sn vơ tính vì tr ng đây vn đưc hình thành t quá trình gi m phân c a t bào sinh d c. V mt di truyn, ng ưi ta phân ra 2 lo i đơ n tính sinh: là đơ n tính sinh đơ n bi trong đĩ cơ th đơ n tính sinh tr ưng thành gi nguyên b NST 1n tr ng khơng th tinh; lo i đơ n tính sinh lưng bi cơ s to b NST 2n nh ưng b gen này đu ly t mt ngu n t m (các gen th ưng đng hp t). Liên quan đn gi i tính, phân bi t 3 lo i đơn tính sinh: + ðơ n tính sinh nam Ki u đơ n tính sinh này gp nhi u lồi ong nên cịn gi là đơ n tính sinh ki u ong + ðơ n tính sinh n nhi u vùng, mt s lồi đng vt ch cĩ con cái khơng cĩ con đc nh ư m t s lồi c, tơm, cua chúng v n đ tr ng và n tồn cá th cái. Cĩ nhi u c ơ ch đ t o t bào 2n c a c ơ th mi trong đơ n tính sinh: 61
75. T bào sinh dc cái khi gi m phân t bào ch t khơng phân chia to t bào 2n NST, n ra c ơ th cái. T bào sinh dc cái gi m phân bính th ưng nh ưng th cc II li hịa hp v i nỗn bào t o t bào 2n NST, n ra c ơ th cái. + ðơ n tính sinh chu k ỳ Nhi u lồi sinh vt cĩ mùa sinh sn hu tính, cĩ mùa sinh sn vơ tính. Ví d: luân trùng Rotatoria v mùa xuân, t nh ng tr ng nm su t mùa đơng s n ra nh ng con cái sinh sn đơ n tính sinh n, tr ng khơng th tinh ca nĩ s n ra con cái. V sau, đn th i kỳ sinh sn hu tính, mt th h s thay đi li sinh sn đ tr ng nh hơn, n ra con đc (đơ n tính sinh nam), con đc s giao ph i vi nh ng con cái th h m. Nh ng con cái đĩ s đ ra nh ng tr ng th tinh cĩ kh năng sng qua mùa đơng, tr ng cĩ 2n NST, đn mùa xuân s n ra con cái ti p t c sinh s n đơn tính sinh nh ư trên. + ðơ n tính sinh nhân t o Tr ng ca các lồi khơng sinh sn đơ n tính cĩ th dùng ph ươ ng pháp nhân to đ cho tr ng phát tri n mà khơng cn th tinh. Tr ng ch cĩ th kích thích bng châm kim, tr ng ca cu gai cĩ th kích thích bng cách lc ho c bng ch t hĩa hc nh ư thay đi đ đm mu i ca nưc. Các lồi sinh sn đơ n tính nhân to th ưng yu, nh hơn bình th ưng và khơng phát tri n đ y đ . + ðơ n tính sinh ng ưi ng ưi đã gp tr ưng hp tr ng khơng th tinh mà phân chia thành 50 phơi bào. Bu ng tr ng cĩ th cĩ các u nang, bên trong ch a mt s b ph n ca cơ th phát tri n khơng đy đ và sp xp ln xn nh ư tĩc, răng, tay, mt, chân nh ng u này gi là u quái. Ng ưi ta cho rng nang đĩ sinh ra b i s phát tri n b t th ưng c a tr ng khơng th tinh. - M u sinh: Mu sinh là hi n tưng sinh sn da trên s phát tri n ca tr ng đưc th tinh nh ưng sau đĩ nhân tinh trùng b mt ho t tính và b lo i b, ch cĩ nhân ca tr ng tham gia vào quá trình phát tri n to cơ th mi. Hi n tưng này gp mt s lồi cá, ví d cá di c bc mu sinh t nhiên to các cá di c bc cái. ð sinh sn cá di c bc cái ph i giao ph i vi cá chép đc ho c cá di c 62
76. vàng đc ho c mt s cá đc khác. Tinh trùng ch cĩ ch c năng ho t hĩa tr ng, sau đĩ nhân tinh trùng thối hĩa và tiêu bi n. Mu sinh nhân t o đưc s d ng trong ch n gi ng. - Ph sinh: Ph sinh là hình th c sinh sn da trên s phát tri n ca tr ng đưc th tinh nh ưng sau đĩ nhân tr ng b thối hĩa, ch cĩ nhân tinh trùng tham gia vào quá trình phát tri n to cơ th mi. Ph sinh nhân to đưc ng dng đ to ra nh ng gi ng t m cao sn. 4. Chu trình s ng hay vịng đi Nhi u sinh vt cĩ s thay đi th h đơ n bi và lưng bi ni ti p nhau thành chu kì gi là chu trình sng. Vịng đi đin hình ca Eukaryote đin hình gm: th tinh cĩ hp t bào ch t và hp nhân, sinh sn vơ tính ca t bào 2n nh nguyên phân, gi m phân cĩ gi m nhi m và tái t hp, các t bào n sinh s n vơ tính ho c k t h p v i nhau th tinh. S đa dng các chu trình sng các nhĩm phân lo i khác nhau cĩ th do th i gian kéo dài khác nhau ca các pha đơ n bi và lưng bi. Các nhĩm chính th ưng g p trong nghiên c u di truy n: a. Các Eukaryote đơ n bào: nh ư chu trình sng ca vi to nh ư Chlamydomonas reinhardi. ðim đc bi t là các giai đon đơ n bi và lưng bi cĩ th t n t i m t th i gian dài. b. Các đng vt bc cao: cơ th đng vt bc cao là lưng bi. Trong quá trình sinh sán phân bào gi m nhi m to ra giao t đơ n bi, s hp nh t ca chúng to thành hp t. Các giao t là nh ng t bào đơ n bi đưc chuyên hĩa cho sinh sn hu tính. con đc, quá trình sinh tinh (spermatogenesis) to ra 4 tinh t . con cái, quá trình sinh tr ng (oogenesis) ch sinh ra m t t bào tr ng tr ưng thành, các th phân c c khơng cĩ ho t đ ng ch c n ăng. c. Chu trình sng c a th c v t b c cao. Chu trình sng ca cây bp đưc coi là đin hình ca th c vt bc cao. Phân bào gi m nhi m th c vt to ra các t bào đơ n bi gi là bào t giai đon I, mà chúng th ưng phân chia nguyên nhi m to to cây đa bào đơ n bi (giai đon II). Các th c vt đơ n bi này s n sinh ra các giao t bng chia nguyên nhi m (giai đon III). Hai giao t khác nhau to hp t lưng bi 63
77. (giai đon IV), hp t phát tri n thành cây đa bào lưng bi (giai đon V) và chu trình khép kín. Ph n ln các th c vt đa bào cĩ 5 giai đon trong chu trình sng ca chúng. Nĩi chung, giai đon đơ n bi chi m ưu th th c vt bc th p và giai đon l ưng b i chi m ưu th các th c vt b c cao. Kh năng các giao t đưc sn sinh ra do mt cây, kt hp vi nhau to th h con cĩ sc sng và hu th là đc tính chung ca nhi u h cây cĩ hoa. Các hoa hồn ch nh ca mt s th c vt đng chu m ra cho đn khi ht ph n chín và t th ph n. T th ph n là bt bu c đi mch, đu, đu nành, thu c lá, cà chua, lúa mì lúa nưc và nhi u cây tr ng khác. mt s lồi khác, t th ph n và th ph n chéo xy ra vi các mc dao đng khác nhau. Ví d: cây bơng vi th ưng hơn 10% th ph n chéo. Trong khi đĩ, mt s th c vt đ ng chu cĩ s phát tri n các c ơ ch di truyn ng ăn tr s t th ph n, tc ng ăn tr s to thánh hp t ca các giao t gi ng nhau v ki u gen, gây nên th ph n chéo bt bu c. S t bt dung hp các lồi đng chu là c ơ ch t ăng c ưng th ph n chéo. Câu hi ơn t p 1. S khác nhau gi a nhi m sc th và nhi m sc t 2. S khác nhau gi a chromatid ch em và chromatid khơng ch em, gi a nhi m s c th t ươ ng đng và nhi m sc th khơng t ươ ng đng 3, Trong sut chu trình t bào, s sao chép nhi m sc th xy ra khi nào. Ý ngh ĩa ca nĩ. 4. So sánh nguyên phân và gi m phân. 5. Ý ngh ĩa ca các s ki n di n ra kỳ đu ca ln gi m phân th nh t. 6. Trình bày các hình th c sinh s n đ c bi t. 64
78. Ch ươ ng 4 Các quy lu t di truyn c a Mendel Mc tiêu c a ch ươ ng Gi i thi u quy lu t Mendel v s di truyn, s phân ly ki u hình trong tr ưng hp tính tr i hồn tồn và tr i khơng hồn tồn và mt s tính tr ng di truyn ki u Mendel. Ni dung I. Ph ươ ng pháp thí nghi m c a Mendel 1. Tính tr ng hay d u hi u (character) Thơng th ưng, khi quan sát các sinh v t khác nhau s cĩ nh ng nét mà nh đĩ chúng ta d dàng nh n bi t ta gi nĩ là tính tr ng (hay du hi u) + Cĩ nh ng tính tr ng thu c v hình thái: màu mt , màu tĩc, màu da Hinh 4.1 Bay căp tinh trang ơ đâu Ha lan đươ c Mendel chon đê nghiên cưu + Cĩ nh ng tính tr ng thu c v sinh lý, sinh hĩa nh ư: kh năng th c hi n c a m t ph n ng, kh n ăng th c thi n chuyn hĩa 66
79. + Cĩ nh ng tính tr ng thu c v tính ch t: tính tình Mendel ch n ra 7 cp tính tr ng ch t lưng cĩ bi u hi n rõ ràng đ nghiên cu. Hi n nay đã bi t 7 cp tính tr ng mà Mendel nghiên cu ch nm trên 4 cp NST ca cây đu Hà lan. Các gen xác đnh tính tr ng màu nhân ht và v ht, hình dng qu và v trí hoa thu c 2 nhĩm liên kt gen, nh ưng chúng nm cách xa nhau nên kt qu thu đưc nh ư tr ưng hp khơng liên k t. Hinh 4.2 Con lai thu đươ c nhơ lai c ăp b m vi các tinh trang t ươ ng phan 67
80. 2. Cách ti n hành thí nghi m: - Vt li u thu n ch ng và bi t rõ ngu n gc. Mendel cho các cây thí nghi m t th ph n trong 2-3 đi. - Theo dõi tng cp tính tr ng qua nhi u th h ni ti p nhau. Trong đĩ cĩ nh ng tính tr ng đưc đánh giá ngay nh ưng cũng cĩ nh ng tính tr ng theo dõi ti p th h sau. - ðánh giá khách quan và tính s lưng chính xác. Mendel quan sát tt c các ht và con lai xu t hi n, th ng kê s l ưng và tính t l tng lo i - Dùng ký hi u và cơng th c tốn hc đ bi u di n kt qu thí nghi m. Mendel đã tìm ra ph ươ ng pháp đơ n gi n đ bi u di n các dng bng cơng th c s h c. Hinh 4.3 ði tươ ng thi nghiêm cua Mendel (a) Cây co hoa tr ăng (b) Hat phân đươ c tao thanh trong bao phân (c) Ng ăn can sư tư thu phân, băng căt bo bao phân ơ cây me va cho thu phân vơi bao phân cua cây bơ ðn đu th k 20, s truyn th các tính tr ng di truyn đưc phát bi u thành 3 quy lu t Mendel: quy lu t tính tr i, quy lu t phân ly tính tr ng và quy lu t phân li đc lp. Quy lu t th nht và th hai phát bi u theo cách này thi u chính xác vì: + Ph i cĩ các điu ki n nh ư thu n ch ng và tr i hồn tồn. + ðúng mt ph n cho di truyn tươ ng đươ ng và tr i khơng hồn tồn. 68
81. + Khơng dùng đưc cho phân li giao t và sinh v t đơn b i. Sau này đa s các nhà di truy n phát bi u l i thành 2 quy lu t: + Quy lu t th nh t: quy lu t phân li hay quy lu t giao t thu n khi t + Quy lu t th hai: quy lu t phân li đ c l p. II. Lai m t tính tr ng-Quy lu t giao t thu n khi t. Lai m t tính là phép lai mà ch theo dõi m t c p tính tr ng 1.Thí nghi m : P lai đu Hà Lan h t vàng v i h t l c F1: 100% đu h t vàng. F2: 3 vàng : 1 l c Hình 4.4 S ơ đ mơ t phép lai mt tính Tính tr ng ht vàng đưc bi u hi n th h F1 đưc gi là tính tr ng tr i (dominant) và gen quy đnh nĩ đưc kí hi u bng ch A, tính tr ng ht lc gi là ln (recessive) và gen quy đnh nĩ đưc kí hi u bng ch a. ð d dàng theo dõi F2, nhà di truyn hc ng ưi Anh R.C Punnett đư a ra khung k ơ đưc g i là khung Punnett đn nay v n đưc s d ng. 69
82. 2. Gi i thích c a Mendel: Ơng cho rng mi tính tr ng do mt cp nhân t ki m tra và mi cá th cĩ 2 nhân t đĩ: mt nh n t cha và mt nh n t m. Mendel dùng khái ni m nhân t di truyn đ ch các nhân t này, giao t ch ch a mt nhân t và con lai s to ra 2 lo i giao t. ð ch ng minh điu này, ơng đem lai phân tích (Test cross) F1 F1 : Aa x aa 1Aa : 1aa Hi n nay gen đưc hi u là nhân t di truyn xác đnh các tính tr ng ca sinh v t nh ư hình d ng, màu sc Khái ni m alelle đưc nêu ra đ ch các tr ng thái khác nhau c a m t gen. Các th cĩ 2 alelle gi ng nhau nh ư AA và aa đưc gi là đng hp t (homozygote), cịn cá th mang hai alelle khác nhau gi là d hp t (heterozygote). - Ki u gen: t p h p các nhân t di truy n ca c ơ th - Ki u hình: bi u hi n ra bên ngồi ca tính tr ng, nĩ là kt qu ca s t ươ ng tác gi a ki u gen v i mơi tr ưng bên ngồi. 3.Tính tr i khơng hồn tồn và s di truy n tươ ng đươ ng. cây hoa mom cho, khi lai cây co hoa đo vơi cây co hoa trăng co kt qu : P: hoa đ x hoa tr ng AA aa F1: Aa (hoa h ng) F2: 1 AA : 2Aa : 1 aa 1 đ : 2 h ng : 1 tr ng tr ưng hp đng tr i, con lai F1 bi u hi n các tính tr ng gi ng c b và m. Trong tr ưng hp này tính tr i khơng hồn tồn và t l phân ly ki u gen b ng t l phân ly ki u hình. Phép lai gi a ht đu lăng cĩ vt khoang thu n ch ng vi ht cĩ nhi u đm thu n ch ng sinh ra con lai d hp t cĩ c các đm và vt khoang. Bi vì mi ki u gen đu t nĩ bi u hi n ra ki u hình, t l F2 là 1:2:1. 70
83. Hinh 4.5 Sơ đ phép lai m t tinh v i tinh tr i khơng hoan toan ơ hoa mom cho Hinh 4.6 S ơ đ phép lai mt tinh v i tinh tr i khơng hoan toan ơ vo hat đâu l ăng 71
84. S di truyn tươ ng đươ ng: khi 2 alelle cĩ giá tr nh ư nhau. nhĩm máu ABO c a ng ưi, I A và I B đu cĩ bi u hi n nh ư nhau. Hinh 4.4 Các allele nhom máu I A và IB là đng tr i bi vì t bào hng cu ch a d h p t IAIB ch a c 2 dng đưng trên b m t ca chúng 4. C ơ s t bào h c Theo dõi s truyn đt alelle qua các th h NST trong phân bào gi m nhi m r i các giao t đưc th tinh th y cĩ s trùng h p. 5. Thí nghi m ch ng minh tr c ti p s phân ly m c giao t Kt qu lai phân tích cho t l 1:1 ch ng t cĩ s phân li khi to thành giao t . Nh ng k t qu này gián ti p vì ta ch quan sát kt qu cá th lưng bi. ð ch ng minh tr c ti p s phân li khi to thành giao t, cho lai bp t v i b p n p r i xem t l phân li ph n hoa. Gen Wx (quy đnh bp t) to tinh bt s cho màu xanh khi ph n ng vi iod, cịn gen wx (b p np) cho màu hng nâu. Ly ph n hoa ca cây lai 72
85. Wxwx th iod và quan sát dưi kính hi n vi th y t l ht nhân xanh và hng nâu là 1:1. Kt qu này ch ng t các quy lu t ca Mendel cĩ cơ s khoa hc là s phân li khi t o thành giao t . 6. Quy lu t th nh t (quy lu t giao t thu n khi t): trong cơ th các gen tn ti theo tng đơi, khi to thành giao t tng đơi gen phân li nhau và mi gen đi vào mt giao t. Sau khi 2 giao t ph i hp nhau các gen tươ ng ng li hp thành t ng đơi trong h p t . Quy lu t này áp dng cho các sinh vt lưng bi (2n NST). ði vi các sinh v t đơn b i thì t l phân li gi ng nh ư lai phân tích. III. Lai hai tính và nhi u tính 1. Lai hai tính - Quy lu t phân ly đ c l p và t h p t do Lai 2 tính là lai v i 2 c p tính tr ng Thí nghi m : P: ht vàng tr ơn x ht l c nh ăn AABB aabb F1: vàng tr ơn AaBb F1 x F1: vàng tr ơn × vàng tr ơn AaBb AaBb F2: 4AaBb : 2 AaBB : 2Aabb : 2 AABb: 2aaBb : 1AABB : 1 Aabb: 1aaBB: 1aabb ( 9 ki u gen) Ki u hình: 9A -B- : 3A-bb : 3aaB- : 1aabb 9 vàng tr ơn : 3 vàng nh ăn : 3 l c tr ơn : 1 l c nh ăn Xét t l : vàng / l c = 12 /4 =3/1 tr ơn / nh ăn = 12/ 4 =3/1 Kt qu thí nghi m cho th y th h F1 cũng đng nh t và bi u hi n các tính tr ng tr i vàng tr ơn. Sang F2 t l phân li ki u hình là: 9 vàng tr ơn : 3 vàng nh ăn : 3 lc tr ơn : 1 lc nh ăn. Xét riêng tng cp tính tr ng, t l phân li theo ki u hình cũng là 3:1. ðiu đĩ cho th y s di truyn tng cp 73
86. tính tr ng đc lp nhau. S đc lp này cĩ th ch ng minh bng tốn hc và xác su t ca 2 s ki n đc lp vi nhau cùng trùng hp bng tích xác sut ca 2 s ki n đĩ. T l phân li ca cp vàng - lc là 3/4 vàng : 1/4 lc và ca cp tr ơn - nh ăn là 3/4 tr ơn : 1/4 nh ăn. T hp ca tính tr ng tr ơn vàng s cĩ xác su t là: 3/4 × 3/4 = 9/16, tr ơn xanh: 3/4 × 1/4 = 3/16, vàng nh ăn: 3/4 × 1/4 = 3/16, l c nh ăn: 1/4 × 1/4 = 1/16 Hình 4.5 S ơ đ mơ t phép lai hai c p tính tr ng 74
87. Quy lu t th hai ca Mendel: (quy lu t phân ly đc lp và t hp t do): Các gen ca tng cp trong phân bào gi m nhi m phân ly nhau đc lp vi các thành viên ca các cp gen khác và chúng hp li trong các giao t đang đưc hình thành m t cách ng u nhiên. 2. Lai v i nhi u c p tính tr ng Cơng th c chung c a lai nhi u tính: S c p gen s lo i giao s lo i t s ki u gen S ki u d hp t F1 t hp F 2 F2 hình F 2 1 2 4 3 2 2 22 = 4 42 = 16 32 = 9 22 = 4 3 23 = 8 43 = 64 33 = 27 23 =8 n 2n 4n 3n 2n Cĩ th lai vi 3 c p tính tr ng ho c nhi u h ơn. P: AABBDD x aabbdd G: ABD abd F1: AaBbDd F1 × F1: AaBbDd x AaBbDd G: ABD, AbD, ABd, aBD, Abd, abD, aBd,abd. F2: S phân ly ki u hình theo t l: 27 A-B-D- : 9A-B-dd : 9A-bbD- : 9aaB-D-: 9A-bbdd : 3aaB-dd : 3aabbD- : 1aabbdd 3. M t s tính tr ng Mendel ng ưi: Rt nhi u tính tr ng ca ng ưi cĩ s di truyn theo các quy lu t Mendel. Mt s tính tr ng th ưng gp: kh p ngĩn cái ng ưc ra phía sau đưc hay khơng, tĩc mc thành đnh nh n trán, nhi u tàn nhan, lúm đng ti n trên gị má, bch tng, dái tai ng ưi cĩ th thịng hay li n (dái tai thịng là tr i). Cĩ 2 gen tr i nh hưng đn kh năng cu n lưi, mt gen to kh năng cu n l ưi trịn và gen tr i th hai cho phép g p ngưc. 75
88. * ðc đim c a b nh di truyn gen tr i trên NST th ưng Các bnh di truyn gen tr i trên NST th ưng đưc gp vi tn s 1/200 cá th . Ví d : t t th a ngĩn sau tr c (postaxial polydactyly) vi bi u hi n th a ngĩn cnh ngĩn út. Tt này di truyn ki u tr i trên NST th ưng. Trong đĩ gen A quy đnh th a ngĩn, a quy đ nh ngĩn bình th ưng. ðc đim quan tr ng ca các bnh di truyn do gen tr i trên NST th ưng: - C 2 gi i đu cĩ t l mc bnh ngang nhau. - Khơng cĩ s gián đon gi a các th h . - Ng ưi mang gen bnh tr ng thái d hp kt hơn vi ng ưi bình th ưng s truyn cho con ca h v i xác su t là 1/2. * ðc đim c a b nh di truyn gen l n trên NST th ưng Ví d: Bnh bch tng là mt bnh di truyn gen ln gây ra do đt bi n gen mã hĩa enzyme chuyn hĩa tyrosine. S thi u ht enzyme này làm đình tr quá trình chuyn hĩa đ tng hp sc t melanin. Ng ưi mc bnh s cĩ rt ít sc t da, tĩc và mt. Vì melanin cũng cn cho s phát tri n ca các si th n kinh th giác nên ng ưi mc bnh bch tng cũng cĩ th b tt rung gi t nhãn c u, lác m t gi m th lc. ðc đim chính c a b nh di truyn do gen l n trên NST th ưng: - Bnh th ưng đưc th y mt ho c mt s anh ch em ru t nh ưng li khơng cĩ th h b m . - Mt cp v ch ng mang gen bnh s cĩ trung bình 1/4 con cái mang mc bnh. - Nam và n đ u cĩ kh n ăng m c bnh nh ư nhau. - Hơn nhân gi a nh ng ng ưi cĩ quan h h hàng đưc gp nhi u trong ph h c a lo i bnh di truyn này. Nhi u bnh di truyn gen tr i th t ra cĩ biu hi n nh ng ng ưi đng h p t n ng h ơn so v i nh ng ng ưi d h p t . Ví d: bnh lo n sn sn bm sinh (achondroplasia) là bnh di truyn gen tr i trên NST th ưng vi bi u hi n lùn. Nhng ng ưi d hp t gn nh ư cĩ mt cu c sng bình th ưng vi tu i th trung bình ít hơn ng ưi bình th ưng 76
89. kho ng 10 năm. Tuy nhiên nh ng ng ưi đng hp cĩ bi u hi n nng hơn và th ưng ch t tu i thi u niên do suy hơ h p. Cĩ th phân bi t bnh di truyn gen tr i và gen ln da trên bi u hi n lâm sàng ca ng ưi d hp t: bnh di truyn tr i cĩ bi u hi n trên lâm sàng, trong khi đĩ b nh di truyn ln luơn luơn bình th ưng trên lâm sàng. Mt đim c n l ưu ý là thu t ng tr i và l n trong cách nĩi đưc dùng đ ch ki u di truyn ch khơng ph i đ nĩi v gen. Xét tr ưng hp bnh hng cu hình li m, ng ưi đng hp t đt bi n này cĩ bi u hi n bnh, ng ưi d hp t bình th ưng v mt lâm sàng nh ưng cĩ nguy c ơ b nh i máu lách rt cao. Rõ ràng là bnh hng cu hình li m cĩ đc đim ca mt bnh di truyn gen ln nh ưng đc đim ca ng ưi d hp làm bnh này cĩ tính ch t c a m t b nh di truy n tr i. 4. Các quy lu t chung c a tính di truy n Các quy lu t di truyn Mendel gi là các quy lu t truyn đt tính tr ng t th h này sang th h khác. T đĩ ng ưi ta rút ra đưc các quy lu t ca tính di truyn cho các sinh v t nhân th c b c cao: - Tính di truyn cĩ tính gián đon do nh ng nguyên t riêng bi t đm bo (các gen). - Mi tính tr ng đưc xác đnh bi các nhân t di truyn riêng bi t là các gen gen. các gen này truyn cho th h sau qua t bào sinh d c - Các gen đưc duy trì dng thu n khi t qua nhi u th h, khơng b bi n đ i và c ũng khơng b m t đi. - C hai gi i đu tham gia nh ư nhau vào vi c truyn đt các du hi u di truyn. - Các gen cĩ cp trong t bào cơ th , đơ n đc trong t bào sinh dc. các con lai mt cĩ ngu n gc t b, mt cĩ ngu n gc t m, cĩ th là tr i ho c ln. Vi c tìm ra các quy lu t Mendel khơng nh ng cĩ ý ngh ĩa lý thuyt mà cĩ nhi u ng d ng trong vi c lai to gi ng. Câu hi ơn t p 1. ðc đim ca ph ươ ng pháp thí nghi m ca Mendel là gì? 77
90. 2. Mi quan h gi a nguyên phân, gi m phân và quy lu t phân ly đc lp ca Mendel. 3. Nêu thí nghi m ch ng minh tr c ti p s phân ly mc giao t. 4. Ý nghĩa ca s phân ly mc giao t. 5. Khi cĩ hi n tưng tr i khơng hồn tồn và di truyn tươ ng đươ ng thì t l phân ly ki u gen và ki u hình nh ư th nào? 78
91. Ch ươ ng 5 Tươ ng tac gen Mc tiêu c a ch ươ ng Gi i thi u v ê tươ ng tac ge n allele, tươ ng tac gi ưa cac gen e khơng allele, nh ưng phưc tap trong biêu hin gen va tac đơng cua mơi trương đên sư hinh thanh kiêu hinh. Ni dung I. S t ươ ng tác gen gi a các gen alen 1. Hi n t ưng gây ch t S t ươ ng tác gi a các alen trong tr ưng h p lai m t tính đĩ là tr ưng hp gen gây ch t. ðây là tr ưng hp làm bi n đi t l theo đnh lu t Mendel đơ n gi n nh t. Vi du: chuơt , Ay: lơng vàng (tr i) a: đen ho c sơcơla (l n) Khi ng ưi ta lai chu t vàng × vàng F1: thu đưc hai lo i chu t: 2 lơng vàng : 1 lơng khác (sơ cơ la), đng th i trong các la chu t đ ra thì s con ca nĩ ít hơn 1/4 so vi các t hp lai khác. Các nh n xét này đưc đư a đn gi thi t là chu t lơng vàng cĩ ki u gen d h p t A ya khi chúng lai vi nhau làm xu t hi n chu t A yAy khơng cĩ sc sng và chúng b ch t giai đon sm ca phơi. Ngưi ta làm thí nghi m gi i ph u chu t cái lơng vàng đang mang thai trong t hp lai gi a lơng vàng × vàng đu xác đnh hi n tưng trên. ðĩ là trong d con ca chu t m cĩ mt s bào thai lơng vàng khơng phát tri n vì mt s b ph n trong c th mang đc đim d hình. Nh ư th chu t đng hp t AyAy khơng cĩ sc sng do alen Ay là alen gây ch t khơng cho đng hp t sng đưc. Tác đng ca alen Ay v màu lơng là tr i so vi alen a vì cơ th d hp t Aya cĩ màu lơng vàng. Nh ưng v mt sc sng thì 79
92. Ay li ln so vi a vì t hp Aya vn sng bình th ưng do alen a ln át s gây ch t c a A y. ðây là ví d v gen cĩ tác đ ng này tr i nh ưng tác đng kia là l n so v i alen tươ ng ng. Hình 5.1 Hi n t ưng gen gây ch t chu t Hinh 5.2 Kêt qua phep lai gi ưa cac chuơt di hơp tư lơng vang. Khơng phai tât ca cac chuơt ơ thê hê sau đêu sơng sot 80
93. Hình 5.3 S t ươ ng tác gi a các alen c a cùng m t gen chu t lang agouti (1 allen d ng hoang d i và nhi u allen đt bi n) a. Chu t lưng đen, b ng vàng (trên - trái), bng đen (trên - ph i) và chu t lang agouti (dưi). b. Ki u gen và kiu hình tươ ng ng c a các allele ca gen agouti. c. Lai gi a các dịng thu n t o ra m t dãy cĩ th cĩ 3 allele theo mt th t tri. Cho các cá th F1 giao ph i v i nhau cho ra th h F2 cĩ t l ki u hình là 3:1. điu này cho th y A, at và a là các allele khác nhau ca cùng mt gen 81
94. Tr ưng h p này cịn g p mt s đ i t ưng khác nh ư cá chép Khi lai cá chép kính v i nhau F1 : 1/4 AA : 2/4 Aa : 1/4 aa ch t : 2 chép kính : 1 chép v y ng ưi b nh thi u máu hng c u li m do đt bi n: Ngưi cĩ ki u gen SS: thi u máu nng ch t tr ưc khi tr ưng thành. SA: sc kh e bình th ưng nh ưng đơi khi cĩ tri u ch ng thi u máu nh . Hình 5.4 Bnh h ng c u l ưi li m ng ưi 2. S t ươ ng tác gi a các alen c a cùng m t gen Gi a các alen ca cùng mt gen cĩ mi quan h tr i và ln. Trong mi tươ ng tác gen này ng ưi ta phát hi n ra hi n tưng mt gen cĩ nhi u hơn 2 alen. Ví d : - S di truyn nhĩm máu A,B,O do 3 alen IA, IB, Io. Nhĩm máu ca đi gia súc cĩ h ơn 100 alen. - S di truyn màu mt ru i gi m do 1 gen gm 1 dãy 12 alen quy đnh, alen cu i cùng m t tr ng (w) và tính tr i gi m dn theo h ưng sau: 82
95. W+ > W sat > Wco > W W > Wap3 > W ch > We > Wbl > Wap > W i > Wt > W Tươ ng ng: đ di - đ satsuma - san hơ (coral) - rưu nho (wine) - trái đào (apricot) - cheri - son (eosin) - máu (blood) - trái đào (apricot) - ngà voi (ivory) - tr ng đc (tinged) - tr ng (white) S bi u hi n tính tr ng màu mt do s t ươ ng tác gi a hai alen v i nhau: W+Wbl: hoang d i Wco Wbl: đ san hơ - Dãy alen trong vi c xác đ nh nhĩm máu ng ưi Các alen làm xu t hi n nhi u nhĩm máu đc tr ưng ng ưi, liên quan vi đc đim kháng nguyên ca th máu, quy đnh s xu t hi n kháng th đc hi u trong huyt thanh máu. S phát hi n ra nhĩm máu là do Landsteiner, ơng th y trong mt s tr ưng hp nh t đnh, khi truyn hng cu ng ưi này vào huyt thanh ng ưi khác cĩ hi n tưng ng ưng kt các th máu. Khi truyn máu, hi n tưng này cĩ th gây ch t. Ng ưi ta đã xác đnh trong hng cu cĩ 2 kháng nguyên A và B, cịn trong huyt thanh cĩ 2 kháng th làm ng ưng kt chúng. Qu n th ng ưi đưc phân ra theo đc tính ca máu thành 4 nhĩm: nhĩm A cĩ kháng nguyên A và kháng th kháng B, nhĩm B cĩ kháng nguyên B và kháng th kháng A, nhĩm AB cĩ c 2 kháng nguyên khơng cĩ kháng th , nhĩm O khơng cĩ kháng nguyên và cĩ c 2 kháng th . Ph n ng ca 4 nhĩm máu vi huyt thanh cĩ kháng th kháng B và kháng th kháng A nh ư sau: hng cu nhĩm máu AB ng ưng kt vi huyt thanh cĩ kháng th kháng B và kháng th kháng A. Hng cu nhĩm A ch b ng ưng kt bi huyt thanh nhĩm B. hng cu nhĩm B ch b ng ưng kt bi huyt thanh nhĩm máu A. Hng cu nhĩm O khơng b ng ưng kt trong c 2 tr ưng h p. Phân tích quá trình di truyn các nhĩm máu ng ưi đã ch ng minh rng 4 nhĩm máu đưc quy đ nh do s di truyn ca 3 alen (IA, I B, I o). Nhĩm máu AB là th d hp cĩ ki u gen IAIB, nhĩm A: IAIA, IAIO, nhĩm B: IBIB, IBIO, nhĩm O: I OIO. II. S t ươ ng tác gi a các gen khơng alen 1. T ươ ng tác át ch - T l 13:3 83