Đây là bản xem thử. Phiên bản đầy đủ trong ứng dụng có bài tập, AI chấm ngay và theo dõi tiến độ học.
Bài học
Phương pháp nghiên cứu di truyền học người: phả hệ và song sinh
Mục tiêu bài học
Sau bài này, em giải thích được vì sao di truyền học người phải dùng phương pháp nghiên cứu phả hệ và phương pháp nghiên cứu trẻ đồng sinh thay vì lai thực nghiệm, và đọc đúng các ký hiệu quy ước cùng bảng thông tin trong một sơ đồ phả hệ.
Kiến thức nền cần nhớ
Từ Chương 1 và Chương 2 của khóa học này, em đã quen với việc lai hai cá thể có kiểu gene xác định rồi dự đoán tỉ lệ đời con (same-grade bridge) — đúng cách các nhà di truyền học làm với đậu Hà Lan, ruồi giấm hay chuột bạch trong phòng thí nghiệm. Bài này đặt ra một câu hỏi mà các bài trước chưa trả lời: cách làm đó có áp dụng được cho chính loài người hay không?
Khởi động
Nếu muốn biết một tính trạng ở người là trội hay lặn, nhà khoa học có thể chủ động ép hai người kết hôn theo ý mình, rồi đếm hàng nghìn đứa con như Mendel từng đếm hàng nghìn hạt đậu, được không? Vì sao câu hỏi tưởng như ngớ ngẩn này lại chỉ đúng ra khó khăn lớn nhất của di truyền học người?
Kiến thức trọng tâm
Di truyền học người không thể dùng phương pháp lai thực nghiệm vì ba lý do. Con người sinh sản chậm — mỗi thế hệ cách nhau 20 đến 30 năm, quá dài để theo dõi vài thế hệ như đậu Hà Lan chỉ mất một mùa. Số con mỗi gia đình rất ít, không thể đếm hàng nghìn cá thể như một thí nghiệm chuẩn đòi hỏi. Và quan trọng nhất, ép buộc hôn nhân hay sinh sản theo ý muốn nghiên cứu là vi phạm đạo đức nghiêm trọng. Vì vậy, di truyền học người buộc phải dùng phương pháp QUAN SÁT các gia đình có sẵn, thay vì THỰC NGHIỆM chủ động — hai phương pháp chính là nghiên cứu phả hệ và nghiên cứu trẻ đồng sinh.
Phương pháp nghiên cứu phả hệ theo dõi sự di truyền của MỘT tính trạng qua nhiều thế hệ của MỘT dòng họ có sẵn, ghi bằng ký hiệu quy ước: hình vuông là nam giới, hình tròn là nữ giới; tô đậm là cá thể biểu hiện tính trạng đang xét, để trắng là không biểu hiện; đường ngang nối hai ký hiệu là một cặp hôn phối, đường thẳng đứng nối xuống các ký hiệu bên dưới là quan hệ cha mẹ – con. Số La Mã đánh số thế hệ từ trên xuống (I, II, III), số Ả Rập đánh số từng cá thể trong cùng một thế hệ (I-1, I-2, II-1). Thay vì vẽ sơ đồ, thông tin phả hệ cũng có thể trình bày dưới dạng một bảng, mỗi hàng một cá thể:
| Cá thể | Thế hệ | Giới tính | Kiểu hình | Quan hệ |
|---|---|---|---|---|
| I-1 | I | Nam | Không biểu hiện bệnh | — |
| I-2 | I | Nữ | Không biểu hiện bệnh | — |
| II-1 | II | Nữ | Mắc bệnh | Con của I-1 và I-2 |
| II-2 | II | Nam | Không biểu hiện bệnh | Con của I-1 và I-2 |
| II-3 | II | Nam | Không biểu hiện bệnh | Kết hôn với II-1 (ngoài dòng họ) |
| III-1 | III | Nữ | Không biểu hiện bệnh | Con của II-1 và II-3 |
| III-2 | III | Nam | Mắc bệnh | Con của II-1 và II-3 |
Từ bảng này, nhà di truyền học biện luận NGƯỢC để suy ra tính trạng trội hay lặn, và gene nằm trên NST thường hay NST giới tính — kỹ năng biện luận đó là nội dung chính của bài học tiếp theo.
Ghi nhớ: ký hiệu cá thể (hình, tô đậm hay để trắng) trả lời câu hỏi "ai, biểu hiện gì"; ký hiệu quan hệ (đường nối, số) trả lời câu hỏi "ai liên quan tới ai, ở thế hệ nào".
Phương pháp thứ hai, nghiên cứu trẻ đồng sinh, khai thác một tình huống đặc biệt của tự nhiên. Đồng sinh cùng trứng: một hợp tử duy nhất tách đôi ở giai đoạn phát triển rất sớm thành hai phôi riêng biệt — hai trẻ có kiểu gene GIỐNG HỆT NHAU, luôn cùng giới tính. Đồng sinh khác trứng: hai trứng khác nhau rụng cùng lúc, mỗi trứng thụ tinh với một tinh trùng riêng, tạo hai hợp tử độc lập — hai trẻ chỉ giống nhau về kiểu gene như anh chị em ruột bình thường. Nếu một tính trạng chủ yếu do kiểu gene quy định, hai trẻ đồng sinh cùng trứng thường biểu hiện tính trạng đó giống nhau hơn hẳn đồng sinh khác trứng. So sánh mức độ giống nhau giữa hai loại đồng sinh — đặc biệt khi họ lớn lên ở môi trường khác nhau — giúp ước lượng vai trò của kiểu gene so với môi trường, mà không cần biết trước kiểu gene chính xác.
Ví dụ
Đọc một sơ đồ phả hệ ba thế hệ
1
Dựa vào bảng phả hệ ở phần lý thuyết (I-1, I-2, II-1, II-2, II-3, III-1, III-2), xác định số thế hệ, các cặp hôn phối, và những cá thể biểu hiện bệnh.
2
Bảng có ba thế hệ (I, II, III), bảy cá thể: hai ở thế hệ I, ba ở thế hệ II, hai ở thế hệ III.
3
Hai cặp hôn phối: I-1 với I-2 (cha mẹ của II-1, II-2); II-1 với II-3, người kết hôn từ ngoài dòng họ (cha mẹ của III-1, III-2).
4
Theo cột kiểu hình, hai cá thể mắc bệnh: II-1 (nữ) và III-2 (nam) — cả hai là con trong một cặp bố mẹ không biểu hiện bệnh.
5
Vậy phả hệ này có ba thế hệ, bảy cá thể, hai cặp hôn phối, và hai cá thể biểu hiện bệnh — dữ liệu thô mà bài sau dùng để biện luận trội, lặn và vị trí gene.
Ví dụ
Phân biệt hai kiểu song sinh qua một tình huống (dạng đề kiểm tra)
1
Hai cặp song sinh, A và B, cùng giới tính lúc sinh. Cặp A giống nhau hoàn toàn về ngoại hình dù lớn lên tách biệt ở hai môi trường khác nhau. Cặp B chỉ giống nhau một số đặc điểm, khác nhau khá nhiều ở phần còn lại, dù cùng lớn lên một gia đình. Cặp nào nhiều khả năng là đồng sinh cùng trứng? Giải thích.
2
Đồng sinh cùng trứng có kiểu gene giống hệt nhau; đồng sinh khác trứng chỉ giống nhau một phần, như anh chị em ruột. (1)
3
Cặp A giống nhau dù môi trường khác nhau — yếu tố chi phối chính phải là kiểu gene, không phải môi trường. Cặp B khác nhau dù cùng môi trường — kiểu gene của hai người không giống hệt nhau. Theo (1), A gợi ý cùng trứng, B gợi ý khác trứng.
4
Ở cả hai cặp, môi trường đều bị loại khỏi vai trò quyết định: A giữ nguyên kết quả dù đổi môi trường, B đổi kết quả dù giữ nguyên môi trường — hai tình huống đối lập cùng trỏ về một kết luận cho từng cặp.
5
Vậy cặp A nhiều khả năng là đồng sinh cùng trứng, cặp B nhiều khả năng là đồng sinh khác trứng.
Luyện tập có hướng dẫn
Luyện tập độc lập
Sai lầm thường gặp
Sai lầm phổ biến là nhầm ký hiệu hình dạng (vuông, tròn) với ký hiệu tô đậm — hình dạng chỉ cho biết giới tính, còn tô đậm hay để trắng mới cho biết cá thể có biểu hiện tính trạng đang xét hay không. Một sai lầm khác là nghĩ đồng sinh khác trứng "kém giống nhau" vì một người bị đột biến — thực ra khác biệt đến từ việc họ vốn mang kiểu gene khác nhau ngay từ đầu, như anh chị em ruột bình thường, không phải do đột biến.
Kiểm tra nhanh
Ghi nhớ
Di truyền học người dùng phương pháp QUAN SÁT thay lai thực nghiệm: phả hệ theo dõi một tính trạng qua nhiều thế hệ một dòng họ có sẵn (vuông/tròn = giới tính, tô đậm/để trắng = biểu hiện); trẻ đồng sinh so sánh cùng trứng (kiểu gene giống hệt) với khác trứng (giống một phần) để ước lượng vai trò của kiểu gene.
Bài tiếp theo dùng đúng cách đọc phả hệ vừa học để làm việc khó hơn: biện luận ngược từ những gì quan sát được, để suy ra quy luật di truyền đang chi phối một bệnh — dù không hề biết trước kiểu gene của bất kỳ ai trong dòng họ.
Từ Chương 1 và Chương 2 của khóa học này, em đã quen với việc lai hai cá thể có kiểu gene xác định rồi dự đoán tỉ lệ đời con (same-grade bridge) — đúng cách các nhà di truyền học làm với đậu Hà Lan, ruồi giấm hay chuột bạch trong phòng thí nghiệm. Bài này đặt ra một câu hỏi mà các bài trước chưa trả lời: cách làm đó có áp dụng được cho chính loài người hay không?
Di truyền học người không thể dùng phương pháp lai thực nghiệm vì ba lý do. Con người sinh sản chậm — mỗi thế hệ cách nhau 20 đến 30 năm, quá dài để theo dõi vài thế hệ như đậu Hà Lan chỉ mất một mùa. Số con mỗi gia đình rất ít, không thể đếm hàng nghìn cá thể như một thí nghiệm chuẩn đòi hỏi. Và quan trọng nhất, ép buộc hôn nhân hay sinh sản theo ý muốn nghiên cứu là vi phạm đạo đức nghiêm trọng. Vì vậy, di truyền học người buộc phải dùng phương pháp QUAN SÁT các gia đình có sẵn, thay vì THỰC NGHIỆM chủ động — hai phương pháp chính là nghiên cứu phả hệ và nghiên cứu trẻ đồng sinh.
Phương pháp nghiên cứu phả hệ theo dõi sự di truyền của MỘT tính trạng qua nhiều thế hệ của MỘT dòng họ có sẵn, ghi bằng ký hiệu quy ước: hình vuông là nam giới, hình tròn là nữ giới; tô đậm là cá thể biểu hiện tính trạng đang xét, để trắng là không biểu hiện; đường ngang nối hai ký hiệu là một cặp hôn phối, đường thẳng đứng nối xuống các ký hiệu bên dưới là quan hệ cha mẹ – con. Số La Mã đánh số thế hệ từ trên xuống (I, II, III), số Ả Rập đánh số từng cá thể trong cùng một thế hệ (I-1, I-2, II-1). Thay vì vẽ sơ đồ, thông tin phả hệ cũng có thể trình bày dưới dạng một bảng, mỗi hàng một cá thể:
Cá thể
Thế hệ
Giới tính
Kiểu hình
Quan hệ
I-1
I
Nam
Không biểu hiện bệnh
—
I-2
I
Nữ
Không biểu hiện bệnh
—
II-1
II
Nữ
Mắc bệnh
Con của I-1 và I-2
II-2
II
Nam
Không biểu hiện bệnh
Con của I-1 và I-2
II-3
II
Nam
Không biểu hiện bệnh
Kết hôn với II-1 (ngoài dòng họ)
III-1
III
Nữ
Không biểu hiện bệnh
Con của II-1 và II-3
III-2
III
Nam
Mắc bệnh
Con của II-1 và II-3
Từ bảng này, nhà di truyền học biện luận NGƯỢC để suy ra tính trạng trội hay lặn, và gene nằm trên NST thường hay NST giới tính — kỹ năng biện luận đó là nội dung chính của bài học tiếp theo.
Phương pháp thứ hai, nghiên cứu trẻ đồng sinh, khai thác một tình huống đặc biệt của tự nhiên. Đồng sinh cùng trứng: một hợp tử duy nhất tách đôi ở giai đoạn phát triển rất sớm thành hai phôi riêng biệt — hai trẻ có kiểu gene GIỐNG HỆT NHAU, luôn cùng giới tính. Đồng sinh khác trứng: hai trứng khác nhau rụng cùng lúc, mỗi trứng thụ tinh với một tinh trùng riêng, tạo hai hợp tử độc lập — hai trẻ chỉ giống nhau về kiểu gene như anh chị em ruột bình thường. Nếu một tính trạng chủ yếu do kiểu gene quy định, hai trẻ đồng sinh cùng trứng thường biểu hiện tính trạng đó giống nhau hơn hẳn đồng sinh khác trứng. So sánh mức độ giống nhau giữa hai loại đồng sinh — đặc biệt khi họ lớn lên ở môi trường khác nhau — giúp ước lượng vai trò của kiểu gene so với môi trường, mà không cần biết trước kiểu gene chính xác.
Sai lầm phổ biến là nhầm ký hiệu hình dạng (vuông, tròn) với ký hiệu tô đậm — hình dạng chỉ cho biết giới tính, còn tô đậm hay để trắng mới cho biết cá thể có biểu hiện tính trạng đang xét hay không. Một sai lầm khác là nghĩ đồng sinh khác trứng "kém giống nhau" vì một người bị đột biến — thực ra khác biệt đến từ việc họ vốn mang kiểu gene khác nhau ngay từ đầu, như anh chị em ruột bình thường, không phải do đột biến.