Lý thuyết Di truyền học quần thể (Sinh 12 Cánh diều Bài 13)

Với tóm tắt lý thuyết Sinh 12 Bài 13: Di truyền học quần thể hay nhất, ngắn gọn sẽ giúp học sinh lớp 12 nắm vững kiến thức trọng tâm, ôn luyện để học tốt môn Sinh học 12.

Lý thuyết Di truyền học quần thể (Sinh 12 Cánh diều Bài 13)

TRẮC NGHIỆM ONLINE

I. KHÁI NIỆM

1. Quần thể

- Khái niệm: Quần thể là một tập hợp các cá thể cùng loài, có cùng khu phân bố ổn định, tồn tại trong một khoảng thời gian xác định và có khả năng giao phối với nhau để sinh con hữu thụ.

- Một số ví dụ về quần thể:

+ Quần thể cá cóc ở Tam Đảo.

+ Quần thể cá chép trong một ao nuôi.

+ Quần thể cây cọ trên một quả đồi ở Phú Thọ.

Quần thể voọc mông trắng

- Hầu hết các loài tồn tại thành các quần thể riêng biệt, phân bố ở những khu vực địa lí xác định. Ví dụ: loài voọc mông trắng tại Việt Nam có các quần thể tại Ninh Bình, Hà Nam,…

- Các quần thể của loài cũng có thể phân bố ở các lục địa khác nhau, hoặc bị chia cắt bởi các rào cản địa lí như dãy núi cao, sông lớn tạo nên các quần thể địa phương.

2. Di truyền học quần thể và đặc trưng di truyền của quần thể

- Mỗi quần thể có các đặc trưng di truyền, bao gồm vốn gene, tần số allele và tần số kiểu gene, tạo nên cấu trúc di truyền của quần thể.

+ Vốn gene là tập hợp tất cả các allele có trong quần thể ở một thời điểm xác định.

+ Tần số allele được tính bằng tỉ lệ giữa số bản sao allele đó trên tổng số bản sao của tất cả các allele thuộc một gene có trong quần thể.

+ Tần số kiểu gene trong quần thể được tính bằng tỉ lệ số cá thể mang kiểu gene đó trên tổng số cá thể của quần thể.

Vốn gene của quần thể

- Di truyền học quần thể:

+ Di truyền học quần thể là lĩnh vực nghiên cứu các đặc trưng di truyền của quần thể qua các thế hệ.

+ Việc phân tích cấu trúc di truyền giúp xác định các yếu tố ảnh hưởng đến quần thể, giải thích cơ chế tiến hoá và các bậc phân loại trên loài.

II. CẤU TRÚC DI TRUYỀN CỦA QUẦN THỂ NGẪU PHỐI

- Ngẫu phối (giao phối ngẫu nhiên) là sự giao phối, trong đó sự kết hợp ngẫu nhiên giữa giao tử đực và giao tử cái tạo nên các cá thể trong quần thể. Ở các loài sinh sản hữu tính, mức độ ngẫu phối là yếu tố cơ bản quyết định cấu trúc di truyền của quần thể.

1. Trạng thái cân bằng di truyền của quần thể

- Trạng thái cân bằng di truyền của quần thể là trạng thái trong đó tần số kiểu gene và tần số allele duy trì không đổi qua các thế hệ.

- Trong một quần thể ngẫu phối, xét một gene có hai allele: A và a, sự ngẫu phối giữa các cá thể sẽ tạo nên cấu trúc di truyền cân bằng theo biểu thức:

p²AA + 2pqAa + q²aa = 1.

Sự phân bố tần số kiểu gene ở thế hệ F₁ tạo thành sau ngẫu phối

2. Định luật Hardy – Weinberg

- Vào năm 1908, nhà toán học G.H. Hardy và bác sĩ W. Weinberg đã độc lập công bố mô hình toán học về trạng thái cân bằng cấu trúc di truyền của quần thể ngẫu phối.

- Nội dung định luật: Trong một quần thể ngẫu phối gồm các cá thể lưỡng bội, tần số allele và tần số kiểu gene tại một locus (gene) trên nhiễm sắc thể thường được duy trì không đổi qua các thế hệ, hình thành trạng thái cân bằng cấu trúc di truyền của quần thể. Quần thể có thể thiết lập được trạng thái cân bằng di truyền chỉ sau một thế hệ ngẫu phối.

- Phương trình cân bằng Hardy - W. Weinberg: Đối với gene nằm trên NST thường, tần số allele ở giao tử đực và giao tử cái là như nhau, nếu gọi tần số allele A là p, tần số allele a là q thì tần số kiểu gene của quần thể sau một lần ngẫu phối là: (p_A + q_a)(p_A + q_a) = p²AA + 2pqAa + q²aa = 1.

- Điều kiện nghiệm đúng của cân bằng Hardy – Weinberg:

+ Quần thể gồm các cá thể lưỡng bội, sinh sản hữu tính, giao phối ngẫu nhiên và cấu trúc di truyền được xét riêng cho quần thể gồm các cá thể ở mỗi thế hệ.

+ Các cá thể có các kiểu gene khác nhau đều có khả năng sống sót và sinh sản tương đương.

+ Không có đột biến trong quần thể.

+ Không có sự di cư của các cá thể trong quần thể.

+ Quần thể có kích thước đủ lớn.

* Các điều kiện nêu trên cho thấy trạng thái cân bằng di truyền của quần thể tự nhiên hiếm khi đạt được.

- Ý nghĩa của định luật Hardy – Weinberg:

+ Phản ánh trạng thái cân bằng di truyền của quần thể → Giải thích được trong tự nhiên có những quần thể được duy trì ổn định qua thời gian dài.

+ Giúp xác định tần số allele và tần số kiểu gene từ tần số kiểu hình.

+ Nếu biết tần số xuất hiện đột biến có thể dự đoán xác suất bắt gặp các cá thể đó hoặc dự đoán sự tiềm tàng các gene hay các đột biến có hại trong quần thể → Có vai trò quan trọng trong y học và trong chọn giống.

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

- Tự thụ phấn ở thực vật và giao phối gần là các trường hợp giao phối không ngẫu nhiên, dẫn đến quần thể không ở trạng thái cân bằng di truyền.

1. Quần thể tự thụ phấn và quần thể giao phối gần

a. Quần thể tự thụ phấn

- Quần thể tự thụ phấn là quần thể trong đó mỗi cá thể hình thành từ sự thụ tinh giữa giao tử đực và giao tử cái của cùng một cá thể ở đời bố mẹ (P).

Các hình thức thụ phấn ở thực vật

- Tự thụ phấn thường xảy ra ở thực vật có hoa lưỡng tính. Một số loài thực vật tự thụ phấn hoàn toàn do có cấu trúc hoa đặc thù: hoa nhỏ, tràng hoa đóng,…

- Đặc điểm di truyền:

+ Qua các thế hệ tự thụ phấn, tần số kiểu gene đồng hợp tử càng tăng và tần số kiểu gene dị hợp tử càng giảm nhưng tần số allele không thay đổi.

+ Trải qua vô số thế hệ tự thụ phấn, quần thể chỉ còn các kiểu gene đồng hợp tử.

Ảnh hưởng của tự thụ phấn đối với tần số kiểu gene của quần thể

b. Quần thể giao phối gần

- Giao phối gần (giao phối cận huyết) là quần thể trong đó một tỉ lệ nhất định các cá thể hình thành từ sự giao phối giữa các cá thể có quan hệ họ hàng.

- Đặc điểm di truyền:

+ Giao phối gần làm giảm tần số kiểu gene dị hợp tử ở quần thể so với ngẫu phối.

+ Tần số kiểu gene dị hợp tử của quần thể càng giảm, tần số kiểu gene đồng hợp tử càng tăng so với trạng thái cân bằng thì mức giao phối gần của quần thể càng lớn.

2. Ảnh hưởng của tự thụ phấn và giao phối gần đối với quần thể

- Hiện tượng tự thụ phấn bắt buộc và giao phối gần đều làm tăng tần số kiểu gene đồng hợp tử và giảm tính đa dạng di truyền. Trong trường hợp kiểu hình lặn có hại xuất hiện ở kiểu gene đồng hợp tử, sự tự thụ phấn và giao phối gần làm giảm khả năng sống sót và sinh sản của quần thể.

Hậu quả của giao phối gần

- Ở người, kết hôn giữa những người có quan hệ huyết thống làm tăng nguy cơ sinh con mang kiểu gene đồng hợp tử lặn gây bệnh. Một nghiên cứu cho thấy tỉ lệ mắc các bệnh di truyền do đột biến gene ở quần thể có giao phối cận huyết cao khoảng 23 – 48%. Để ngăn ngừa thoái hoá giống nòi, luật pháp nhiều quốc gia cấm kết hôn cận huyết.

Cấm kết hôn cận huyết

- Ứng dụng trong chọn và tạo giống: Cho các cá thể tự thụ phấn hoặc giao phối gần bắt buộc liên tục qua nhiều thế hệ để tạo ra các dòng thuần chủng làm nguyên liệu cho ưu thế lai hoặc để củng cố các tính trạng tốt có kiểu gene đồng hợp tử về các tính trạng được quan tâm.

Phương pháp tạo dòng thuần ở thực vật

TRẮC NGHIỆM ONLINE

Xem thêm tóm tắt lý thuyết Sinh học lớp 12 Cánh diều hay khác:

• Lý thuyết Sinh 12 Bài 12: Thành tựu chọn, tạo giống bằng lai hữu tính

• Lý thuyết Sinh 12 Bài 14: Di truyền học người

• Lý thuyết Sinh 12 Bài 15: Bằng chứng tiến hoá

• Lý thuyết Sinh 12 Bài 16: Quan niệm của Darwin về chọn lọc tự nhiên và hình thành loài

• Lý thuyết Sinh 12 Bài 17: Thuyết tiến hóa tổng hợp hiện đại (Phần 1)

• Lý thuyết Sinh 12 Bài 18: Thuyết tiến hóa tổng hợp hiện đại (Phần 2)

Xem thêm các tài liệu học tốt lớp 12 hay khác:

• Giải sgk Sinh học 12 Cánh diều
• Giải Chuyên đề Sinh 12 Cánh diều
• Giải SBT Sinh học 12 Cánh diều
• Giải lớp 12 Cánh diều (các môn học)
• Giải lớp 12 Kết nối tri thức (các môn học)
• Giải lớp 12 Chân trời sáng tạo (các môn học)

---