Bài học

Di truyền liên kết với giới tính

Mục tiêu bài học

Sau bài này, em giải thích được vì sao một gene nằm trên NST X biểu hiện khác với một gene nằm trên NST thường, và giải được phép lai liên kết giới tính để dự đoán tỉ lệ mù màu hoặc máu khó đông theo giới tính ở đời con.

Kiến thức nền cần nhớ

Bài trước em đã biết cặp NST giới tính của nữ là XX, của nam là XY, và NST Y nhỏ hơn X rõ rệt, mang ít gene hơn hẳn (same-grade bridge). Bài này khai thác đúng sự khác biệt đó: điều gì xảy ra khi một gene nằm trên NST X lại không có gene tương ứng nào trên NST Y?

Khởi động

Vì sao mù màu và máu khó đông là hai bệnh gặp ở nam giới nhiều hơn hẳn nữ giới, dù cả nam và nữ đều có thể mang gene gây bệnh? Câu trả lời nằm ở chính cặp NST giới tính mà bài trước em vừa học.

Kiến thức trọng tâm

NST Y nhỏ hơn NST X và thiếu hẳn nhiều gene mà X mang. Với một gene nằm ở vùng không có gene tương ứng trên Y, nữ giới (XX) mang hai allele của gene đó như bình thường, nhưng nam giới (XY) chỉ mang đúng MỘT allele — vì NST Y không có chỗ nào chứa allele thứ hai để "che" nó. Trạng thái chỉ mang một allele như vậy gọi là thể bán hợp (hemizygous). Hệ quả trực tiếp: ở nam giới, dù allele duy nhất đó là trội hay lặn, nó đều biểu hiện ra kiểu hình, vì không hề có allele thứ hai để lấn át hay che giấu.

Xét một gene lặn gây bệnh nằm trên X, kí hiệu allele bình thường trội là $X^{A}$ , allele gây bệnh lặn là $X^{a}$ . Ở nữ giới, ba kiểu gene có thể có: $X^{A}X^{A}$ và $X^{A}X^{a}$ đều biểu hiện bình thường (allele trội $X^{A}$ lấn át $X^{a}$ ), chỉ $X^{a}X^{a}$ mới biểu hiện bệnh — người mang kiểu gene $X^{A}X^{a}$ gọi là "người mang mầm bệnh" (carrier), khỏe mạnh nhưng có thể truyền allele bệnh cho đời sau. Ở nam giới, chỉ có hai kiểu gene: $X^{A}Y$ (bình thường) và $X^{a}Y$ (biểu hiện bệnh) — không hề có kiểu gene trung gian nào.

Xét một gene lặn gây bệnh nằm trên X, kí hiệu allele bình thường trội là $X^{A}$, allele gây bệnh lặn là $X^{a}$. Ở nữ giới, ba kiểu gene có thể có: $X^{A}X^{A}$ và $X^{A}X^{a}$ đều biểu hiện bình thường (allele trội $X^{A}$ lấn át $X^{a}$), chỉ $X^{a}X^{a}$ mới biểu hiện bệnh — người mang kiểu gene $X^{A}X^{a}$ gọi là "người mang mầm bệnh" (carrier), khỏe mạnh nhưng có thể truyền allele bệnh cho đời sau. Ở nam giới, chỉ có hai kiểu gene: $X^{A}Y$ (bình thường) và $X^{a}Y$ (biểu hiện bệnh) — không hề có kiểu gene trung gian nào.

Từ đó suy ra vì sao bệnh lặn liên kết X gặp ở nam nhiều hơn nữ: nam giới chỉ cần MỘT allele lặn duy nhất để biểu hiện bệnh, trong khi nữ giới cần CẢ HAI NST X đều mang allele lặn mới biểu hiện. Xác suất một người ngẫu nhiên mang đủ hai allele hiếm luôn thấp hơn xác suất chỉ mang một allele hiếm, nên trong một quần thể, số nam giới biểu hiện bệnh luôn nhiều hơn hẳn số nữ giới biểu hiện. Hai bệnh kinh điển thuộc nhóm này là mù màu (không phân biệt được màu đỏ và màu lục, do allele $X^{a}$ ) và máu khó đông (thiếu yếu tố đông máu, khiến một vết thương nhỏ cũng chảy máu kéo dài, do allele $X^{h}$ trên gene khác, kí hiệu allele bình thường là $X^{H}$ ).

Từ đó suy ra vì sao bệnh lặn liên kết X gặp ở nam nhiều hơn nữ: nam giới chỉ cần MỘT allele lặn duy nhất để biểu hiện bệnh, trong khi nữ giới cần CẢ HAI NST X đều mang allele lặn mới biểu hiện. Xác suất một người ngẫu nhiên mang đủ hai allele hiếm luôn thấp hơn xác suất chỉ mang một allele hiếm, nên trong một quần thể, số nam giới biểu hiện bệnh luôn nhiều hơn hẳn số nữ giới biểu hiện. Hai bệnh kinh điển thuộc nhóm này là mù màu (không phân biệt được màu đỏ và màu lục, do allele $X^{a}$) và máu khó đông (thiếu yếu tố đông máu, khiến một vết thương nhỏ cũng chảy máu kéo dài, do allele $X^{h}$ trên gene khác, kí hiệu allele bình thường là $X^{H}$).

Ví dụ

Phép lai mù màu: mẹ mang mầm bệnh, bố bình thường

1
Một người mẹ có kiểu gene dị hợp $X^{A}X^{a}$ (mang mầm bệnh mù màu nhưng bản thân nhìn màu bình thường) kết hôn với một người bố có kiểu gene $X^{A}Y$ (hoàn toàn bình thường). Xác định kiểu gene, kiểu hình có thể có ở đời con, phân theo giới tính.
Một người mẹ có kiểu gene dị hợp $X^{A}X^{a}$ (mang mầm bệnh mù màu nhưng bản thân nhìn màu bình thường) kết hôn với một người bố có kiểu gene $X^{A}Y$ (hoàn toàn bình thường). Xác định kiểu gene, kiểu hình có thể có ở đời con, phân theo giới tính.
2
Mẹ $X^{A}X^{a}$ tạo hai loại trứng tỉ lệ ngang nhau: $X^{A}$ và $X^{a}$ . Bố $X^{A}Y$ tạo hai loại tinh trùng tỉ lệ ngang nhau: $X^{A}$ (truyền cho con gái) và $Y$ (truyền cho con trai). (1)
Mẹ $X^{A}X^{a}$ tạo hai loại trứng tỉ lệ ngang nhau: $X^{A}$ và $X^{a}$. Bố $X^{A}Y$ tạo hai loại tinh trùng tỉ lệ ngang nhau: $X^{A}$ (truyền cho con gái) và $Y$ (truyền cho con trai). (1)
3
Từ (1), con gái luôn nhận $X^{A}$ từ bố, kết hợp với trứng của mẹ: $X^{A}$ (mẹ) + $X^{A}$ (bố) = $X^{A}X^{A}$ (bình thường), hoặc $X^{a}$ (mẹ) + $X^{A}$ (bố) = $X^{A}X^{a}$ (mang mầm bệnh) — mỗi loại xác suất 1/2. Cả hai kiểu gene đều biểu hiện kiểu hình bình thường.
Từ (1), con gái luôn nhận $X^{A}$ từ bố, kết hợp với trứng của mẹ: $X^{A}$(mẹ) + $X^{A}$(bố) = $X^{A}X^{A}$ (bình thường), hoặc $X^{a}$(mẹ) + $X^{A}$(bố) = $X^{A}X^{a}$ (mang mầm bệnh) — mỗi loại xác suất 1/2. Cả hai kiểu gene đều biểu hiện kiểu hình bình thường.
4
Con trai luôn nhận $Y$ từ bố, kết hợp với trứng của mẹ: $X^{A}$ (mẹ) + $Y$ (bố) = $X^{A}Y$ (bình thường), hoặc $X^{a}$ (mẹ) + $Y$ (bố) = $X^{a}Y$ (mù màu) — mỗi loại xác suất 1/2.
Con trai luôn nhận $Y$ từ bố, kết hợp với trứng của mẹ: $X^{A}$(mẹ) + $Y$(bố) = $X^{A}Y$ (bình thường), hoặc $X^{a}$(mẹ) + $Y$(bố) = $X^{a}Y$ (mù màu) — mỗi loại xác suất 1/2.
5
Vậy: 100% con gái có kiểu hình bình thường (một nửa mang mầm bệnh mà không biểu hiện); còn con trai phân li 1/2 bình thường : 1/2 mù màu. Bệnh chỉ "lộ ra" ở con trai vì chỉ con trai mới có thể nhận đúng một allele $X^{a}$ duy nhất rồi biểu hiện ngay, không có allele thứ hai để che.
Vậy: 100% con gái có kiểu hình bình thường (một nửa mang mầm bệnh mà không biểu hiện); còn con trai phân li 1/2 bình thường : 1/2 mù màu. Bệnh chỉ "lộ ra" ở con trai vì chỉ con trai mới có thể nhận đúng một allele $X^{a}$ duy nhất rồi biểu hiện ngay, không có allele thứ hai để che.

Hai ô cột

X^{A}

là con gái (

X^{A}X^{A}

X^{A}X^{a}

) — đều bình thường về kiểu hình. Hai ô cột

Y

là con trai (

X^{A}Y

X^{a}Y

) — phân li 1/2 bình thường, 1/2 mù màu.Hai ô cột $X^{A}$ là con gái ($X^{A}X^{A}$, $X^{A}X^{a}$) — đều bình thường về kiểu hình. Hai ô cột $Y$ là con trai ($X^{A}Y$, $X^{a}Y$) — phân li 1/2 bình thường, 1/2 mù màu.

Ví dụ

Phép lai máu khó đông: bố mắc bệnh, mẹ bình thường hoàn toàn (dạng đề kiểm tra)

1
Một người bố mắc bệnh máu khó đông, kiểu gene $X^{h}Y$ , kết hôn với một người mẹ hoàn toàn bình thường, không có ai trong gia đình mẹ mắc bệnh này, kiểu gene $X^{H}X^{H}$ . Xác định kiểu gene, kiểu hình của tất cả con gái và con trai của cặp vợ chồng này.
Một người bố mắc bệnh máu khó đông, kiểu gene $X^{h}Y$, kết hôn với một người mẹ hoàn toàn bình thường, không có ai trong gia đình mẹ mắc bệnh này, kiểu gene $X^{H}X^{H}$. Xác định kiểu gene, kiểu hình của tất cả con gái và con trai của cặp vợ chồng này.
2
Bố $X^{h}Y$ chỉ có MỘT loại NST X để truyền, mang allele $X^{h}$ , và luôn truyền nó cho MỌI con gái (con trai nhận $Y$ từ bố, không nhận X). Mẹ $X^{H}X^{H}$ chỉ tạo một loại trứng duy nhất, mang $X^{H}$ . (1)
Bố $X^{h}Y$ chỉ có MỘT loại NST X để truyền, mang allele $X^{h}$, và luôn truyền nó cho MỌI con gái (con trai nhận $Y$ từ bố, không nhận X). Mẹ $X^{H}X^{H}$ chỉ tạo một loại trứng duy nhất, mang $X^{H}$. (1)
3
Từ (1), mọi con gái đều nhận $X^{h}$ từ bố và $X^{H}$ từ mẹ, cho kiểu gene $X^{H}X^{h}$ — 100% con gái mang mầm bệnh, dù kiểu hình vẫn bình thường (allele $X^{H}$ trội lấn át $X^{h}$ ).
Từ (1), mọi con gái đều nhận $X^{h}$ từ bố và $X^{H}$ từ mẹ, cho kiểu gene $X^{H}X^{h}$ — 100% con gái mang mầm bệnh, dù kiểu hình vẫn bình thường (allele $X^{H}$ trội lấn át $X^{h}$).
4
Mọi con trai nhận $Y$ từ bố và $X^{H}$ từ mẹ, cho kiểu gene $X^{H}Y$ — 100% con trai bình thường, vì con trai không hề nhận NST X nào từ bố.
Mọi con trai nhận $Y$ từ bố và $X^{H}$ từ mẹ, cho kiểu gene $X^{H}Y$ — 100% con trai bình thường, vì con trai không hề nhận NST X nào từ bố.
5
Vậy toàn bộ con gái của cặp vợ chồng này là người mang mầm bệnh bắt buộc ( $X^{H}X^{h}$ , không biểu hiện), còn toàn bộ con trai hoàn toàn bình thường ( $X^{H}Y$ ) — không một ai trong thế hệ này biểu hiện bệnh, nhưng mầm bệnh đã âm thầm truyền sang mọi người con gái.
Vậy toàn bộ con gái của cặp vợ chồng này là người mang mầm bệnh bắt buộc ($X^{H}X^{h}$, không biểu hiện), còn toàn bộ con trai hoàn toàn bình thường ($X^{H}Y$) — không một ai trong thế hệ này biểu hiện bệnh, nhưng mầm bệnh đã âm thầm truyền sang mọi người con gái.

Luyện tập có hướng dẫn

Luyện tập độc lập

Sai lầm thường gặp

Sai lầm phổ biến là nghĩ NST Y cũng mang một allele "bình thường" để che allele lặn trên X — thực ra vùng không tương đồng của Y không mang gene tương ứng, nên nam giới luôn biểu hiện đúng allele X mà anh ta có, dù trội hay lặn. Một sai lầm khác là nghĩ mẹ mang mầm bệnh thì CHẮC CHẮN mọi con trai đều mắc bệnh — thực ra mẹ dị hợp $X^{A}X^{a}$ chỉ truyền allele bệnh cho một nửa số con trai, về mặt xác suất, không phải toàn bộ.

Kiểm tra nhanh

Ghi nhớ

Một gene trên vùng không tương đồng của NST X không có allele nào trên Y. Nữ giới ( $X X$ ) mang hai allele như bình thường; nam giới ( $X Y$ ) chỉ mang một allele duy nhất — allele đó biểu hiện ngay dù trội hay lặn. Vì vậy các bệnh lặn liên kết X như mù màu, máu khó đông luôn gặp ở nam nhiều hơn nữ, và con trai chỉ có thể nhận allele X từ mẹ, không bao giờ từ bố.

Một gene trên vùng không tương đồng của NST X không có allele nào trên Y. Nữ giới ($X X$) mang hai allele như bình thường; nam giới ($X Y$) chỉ mang một allele duy nhất — allele đó biểu hiện ngay dù trội hay lặn. Vì vậy các bệnh lặn liên kết X như mù màu, máu khó đông luôn gặp ở nam nhiều hơn nữ, và con trai chỉ có thể nhận allele X từ mẹ, không bao giờ từ bố.

Con người không thể ép buộc lai giống như đậu Hà Lan hay chuột bạch trong phòng thí nghiệm. Vậy làm sao các nhà khoa học nghiên cứu được quy luật di truyền ở chính loài người? Bài tiếp theo trả lời câu hỏi đó.