Giáo trình Di truyền học đại cương - Trần Quốc Dung

GIÁO TRÌNH 
DI TRUYỀN HỌC ĐẠI CƯƠNG 
ThS. Hoàng Trọng Phán (chủ biên) 
TS. Trương Thị Bích Phượng TS. Trần Quốc Dung 
 11 
Lời nói đầu 
 Đến nay, di truyền học ra đời chỉ mới hơn một trăm năm song nó đã 
phát triển với một tốc độ hết sức nhanh chóng. Đặc biệt là, trong vòng 50 
năm lại đây kể từ ngày James Watson và Francis Crick khám phá ra cấu 
trúc phân tử DNA, 25/4/1953. Sự hoàn thành việc giải mã di truyền bởi 
hai nhóm nghiên cứu của Marshall Nirenberg và Har Gobind Khorana 
vào tháng 6 năm 1966 và sự ra đời của Kỹ thuật Di truyền và Công nghệ 
DNA tái tổ hợp vào giữa thập niên 1970 là hai sự kiện nổi bật nhất kể từ 
sau khi sinh học phân tử ra đời. Kế đó, sự hoàn tất của Dự án Bộ gene 
Người vào tháng 4 năm 2003 được xem là một trong những kỳ công thám 
hiểm vĩ đại nhất của loài người. Lần đầu tiên con người có thể đọc được 
một cách đầy đủ toàn bộ trình tự 3.164.700.000 cặp base trong bộ gene 
của mình. Tất cả những sự kiện nổi bật này minh chứng một điều rằng: Sự 
phát triển cùng với những thành tựu đạt được của di truyền học trong thời 
gian qua quả là vô cùng to lớn! 
 Để góp phần đổi mới nội dung giáo trình Di truyền học theo hướng 
cập nhật kiến thức cũng như phương pháp dạy và học bộ môn ở bậc Đại 
học, chúng tôi đã tham cứu nhiều tài liệu khác nhau và nỗ lực biên soạn 
giáo trình trên tinh thần ấy. Chúng tôi hy vọng rằng giáo trình này sẽ đáp 
ứng được phần nào nhu cầu giảng dạy và học tập của giảng viên và sinh 
viên, và cũng có thể sử dụng như một tài liệu tham khảo bổ ích cho giáo 
viên Sinh học các trường THPT trong bối cảnh đổi mới giáo dục hiện nay. 
 Nội dung giáo trình gồm phần Mở đầu cộng với 12 chương bao quát 
các kiến thức đại cương của một giáo trình Di truyền học. Các chương 1-
4 đề cập chủ yếu nội dung thuộc Di truyền học cổ điển, các chương 5-10 
tập trung vào phần Di truyền học phân tử và chương 12 được xem là phần 
nhập môn của Di truyền học quần thể, còn chương 11 là sự kết hợp giữa 
các kiến thức di truyền cổ điển và hiện đại trên đối tượng là con người. 
Cuối mỗi chương đều có các phần Câu hỏi và Bài tập và Tài liệu Tham 
khảo để bạn đọc tiện ôn tập và tra cứu. 
 Giáo trình Di truyền học được ra đời trong khuôn khổ của Dự án Giáo 
dục thuộc Đại học Huế, vì vậy một số kiến thức nâng cao sẽ được đề cập 
trong một giáo trình riêng, như: Di truyền Vi sinh vật và Ứng dụng,và 
Công nghệ DNA Tái tổ hợp. Bên cạnh đó, một số thuật ngữ khoa học 
được thống nhất sử dụng bằng tiếng Anh để giúp người học dễ dàng hơn 
trong việc tiếp cận với thông tin qua sách báo nước ngoài hoặc internet. 
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
 12 
 Giáo trình này do ThS. Hoàng Trọng Phán (chủ biên), TS. Trương Thị 
Bích Phượng và TS. Trần Quốc Dung là những giảng viên đang công tác 
tại Khoa Sinh học các trường Đại học Sư phạm và Đại học Khoa học 
thuộc Đại học Huế biên soạn, với sự phân công như sau: 
 ThS. Hoàng Trọng Phán biên soạn phần Mở đầu và các chương 1, 2, 
3, 4, 5, 6, 10 và 12; 
 TS. Trương Thị Bích Phượng biên soạn các chương 7, 8 và 9; và 
 TS. Trần Quốc Dung biên soạn chương 11. 
 Để giáo trình này kịp thời ra mắt bạn đọc, chúng tôi xin trân trọng 
cảm ơn Dự án Giáo dục Đại học Huế đã tài trợ cho việc biên soạn và xuất 
bản giáo trình trong khuôn khổ của Dự án Giáo dục Đại học mức B. 
 Chúng tôi xin bày tỏ lòng cảm ơn đặc biệt đến GS. TS. Phan Cự Nhân, 
Trường Đại học Sư phạm Hà Nội, đã dày công đọc bản thảo và cho nhiều 
ý kiến quý báu cũng như đã khích lệ chúng tôi rất nhiều kể từ khi đề cương 
giáo trình bắt đầu được hình thành. 
 Do khả năng còn hạn chế, chắc chắn giáo trình còn nhiều thiếu sót. 
Chúng tôi rất mong nhận được sự phê bình và chỉ bảo của các đồng 
nghiệp và bạn đọc để giáo trình được hoàn chỉnh hơn trong lần in sau. 
 Huế, ngày 25 tháng 6 năm 2005 
 Các tác giả 
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
 3 
Mục lục 
Lời nói đầu 11 
Mở đầu 
Hoàng Trọng Phán 13 
I. Khái niệm di truyền học 13 
II. Lược sử phát triển của di truyền học 13 
III. Đối tượng và các lĩnh vực nghiên cứu của di truyền học 17 
IV. Các phương pháp nghiên cứu của di truyền học 18 
V.Các nguyên tắc nghiên cứu và phương pháp học tập di truyền học 20 
VI. Di truyền học với công nghệ sinh học, tin học và các vấn đề xã hội 21 
Chương 1: Cơ sở của Di truyền học Mendel 
Hoàng Trọng Phán 24 
I. Tiểu sử Mendel - Cha đẻ của di truyền học 24 
II. Đối tượng và phương pháp thí nghiệm của Mendel 25 
 1. Đối tượng 25 
 2. Phương pháp 26 
III. Lai một tính và nguyên lý phân ly 26 
 1. Kết quả thí nghiệm lai một tính 26 
 2. Giải thích và kiểm chứng nguyên lý phân ly 27 
 3. Nguyên lý phân ly và tính phổ biến của nó 28 
IV. Lai hai tính và nguyên lý phân ly độc lập 28 
 1. Kết quả thí nghiệm lai hai tính 28 
 2. Giải thích và nội dung nguyên lý phân ly độc lập 29 
V. Sự di truyền Mendel ở người 30 
 1. Các tính trạng lặn 31 
 2. Các tính trạng trội 32 
VI. Lý thuyết xác suất trong dự đoán và phân tích di truyền học 33 
 1. Một số khái niệm và tính chất cơ bản của xác suất 33 
 2. Một số nguyên lý xác suất cơ bản 34 
VII. Phương pháp χ2 (Chi-square method) trong đánh giá độ phù 
hợp giữa các số liệu quan sát và kỳ vọng 39 
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
 4 
Chương 2: Mở rộng và Áp dụng của Di truyền học 
Mendel 
Hoàng Trọng Phán 43 
I. Các kiểu quan hệ giữa các gene allele đối với một tính trạng 43 
 1. Các kiểu trội hoàn toàn, không hoàn toàn và đồng trội 43 
 2. Tác động của gene gây chết (lethals) 45 
 3. Hiện tượng đa allele (multiple allelism) 46 
II. Tính đa hiệu của gene (pleiotropy) 47 
III. Các kiểu tương tác giữa các gene không allele 48 
 1. Tương tác bổ trợ (complementary) 49 
 2. Tương tác át chế (epistasis) 52 
 3. Tương tác cộng gộp- sự di truyền đa gene và các tính trạng số lượng 54 
IV. Các mối quan hệ kiểu gene - kiểu hình 59 
 1. Thường biến và mức phản ứng 59 
 2. Độ thâm nhập (penetrance) và độ biểu hiện (expressivity) 60 
Chương 3: Cơ sở Tế bào của sự Sinh sản, Di truyền 
và Biến dị 
Hoàng Trọng Phán 67 
I. Sinh sản hữu tính và tính ổn định của các bộ nhiễm sắc thể 67 
II. Hình thái học nhiễm sắc thể eukaryote 70 
 1. Kích thước nhiễm sắc thể 70 
 2. Tâm động và các kiểu nhiễm sắc thể 71 
 3. Các kiểu băng nhiễm sắc thể (chromosomal bands) 72 
III. Chu kỳ tế bào và nguyên phân 74 
 1. Chu kỳ tế bào (cell cycle) 75 
 2. Nguyên phân (mitosis) 76 
IV. Giảm phân, sự phát sinh giao tử và thụ tinh 78 
 1. Giảm phân (meiosis) 78 
 2. Sự phát sinh giao tử (gametogenesis) 81 
 3. Sự thụ tinh (fertilization) 83 
V. Các biến đổi của nhiễm sắc thể 84 
 1. Các biến đổi về cấu trúc nhiễm sắc thể 84 
 2. Các biến đổi về số lượng nhiễm sắc thể 91 
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
 5 
Chương 4: Di truyền học Nhiễm sắc thể 
Hoàng Trọng Phán 103 
I. Trường phái Morgan với thuyết di truyền nhiễm sắc thể 103 
 1. Tầm quan trọng của ruồi giấm Drosophila 103 
 2. Thuyết di truyền nhiễm sắc thể 107 
II. Sự xác định giới tính (sex determination) 108 
 1. Sự xác định giới tính do kiểu gene (GSD) 108 
 2. Sự xác định giới tính do môi trường (ESD) 112 
III. Sự di truyền liên kết với giới tính (sex-linked inheritance) 113 
 1. Đặc điểm di truyền của các gene trên nhiễm sắc thể X và Y 113 
 2. Sự bất hoạt của nhiễm sắc thể X và một số vấn đề liên quan 117 
 3. Các tính trạng giới hạn bởi giới tính và chịu ảnh hưởng của 
giới tính 120 
IV. Liên kết và tái tổ hợp của các gene trên một nhiễm sắc thể 121 
 1. Khám phá về sự trao đổi chéo ở ruồi giấm 122 
 2. Liên kết gene hoàn toàn (giảm phân không có trao đổi chéo) 124 
V. Trao đổi chéo và lập bản đồ di truyền 125 
 1. Tần số tái tổ hợp 125 
 2. Bản đồ di truyền 127 
 3. Trao đổi chéo bốn sợi 131 
VI. Lập bản đồ gene từ các phép lai phân tích ba điểm 134 
 1. Trao đổi chéo kép với việc xác định trật tự và khoảng cách các gene 134 
 2. Độ nhiễu và hệ số trùng hợp (coefficient of coincidence) 137 
VII. Lập bản đồ bằng phân tích bộ bốn (tetrad analysis) 139 
Chương 5: Bản chất Hoá học và Tái bản của Vật chất 
Di truyền 
Hoàng Trọng Phán 147 
I. Bằng chứng vật chất di truyền là các nucleic acid 147 
 1. Các thí nghiệm biến nạp ở vi khuẩn 147 
 2. Tính ổn định của hàm lượng DNA ở các sinh vật bậc cao 148 
 3. Các thí nghiệm ở virus 149 
II. Thành phần hoá học và cấu trúc của DNA 150 
 1. Cấu trúc của một nucleotide 150 
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
 6 
 2. Cấu trúc chuỗi polynucleotide 151 
 3. Thành phần hoá học và cấu trúc của chuỗi xoắn kép DNA 152 
 4. Sơ lược về các đặc tính hoá lý của các nucleic acid 155 
III. Kích thước bộ gene và tính phức tạp về mặt tiến hoá 157 
 1. Sơ lược về bộ gene của các virus, prokaryote và eukaryote 157 
 2. Mối quan hệ giữa kích thước bộ gene và tính phức tạp về tiến hoá 159 
 3. Hàm lượng DNA và nghịch lý giá trị C 159 
 4. Về kích thước DNA các bào quan 161 
IV. Tổ chức phân tử của các nhiễm sắc thể 161 
 1. Cấu trúc chất nhiễm sắc 161 
 2. Sơ lược các thành phần DNA trong bộ gene eukaryote 163 
V. Tái bản DNA (DNA replication) 164 
 1. Các nguyên tắc và đặc điểm chung của tái bản DNA 164 
 2. Các enzyme tham gia tái bản DNA 167 
 3. Cơ chế tái bản DNA 168 
VI. Tái bản của các bộ gene RNA (RNA genomes) 174 
 1. Đặc điểm tái bản của các bộ gene RNA virus 174 
 2. Tái bản của bộ gene RNA 174 
 3. Phiên mã ngược 175 
Chương 6: Gene và Quá trình Sinh tổng hợp Protein 
Hoàng Trọng Phán 179 
I. Sự phát triển của khái niệm gene 179 
 1. Các quan niệm của Mendel và Morgan về gene 179 
 2. Giả thuyết một gene - một enzyme của Beadle và Tatum 180 
 3. Quan niệm của Benzer về các đơn vị cấu trúc và chức năng di 
truyền 180 
 4. Mối quan hệ gene - cistron ở các prokaryote và eukaryote 182 
II. Cấu trúc và chức năng của protein 186 
 1. Cấu trúc protein 186 
 2. Chức năng protein 187 
III. Mã di truyền 189 
 1. Bằng chứng di truyền học về mã bộ ba 190 
 2. Giải mã di truyền 190 
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
 7 
 3. Các đặc tính của mã di truyền 191 
 4. Những ngoại lệ so với mã di truyền "phổ biến" 192 
 5. Sự linh hoạt trong việc kết cặp anticodon-codon 193 
IV. Cơ chế phiên mã (transcription) và sửa đổi sau phiên mã 194 
 1. Các RNA và đặc điểm chung của phiên mã 194 
 2. Các RNA polymerase của prokaryote và eukaryote 196 
 3. Các promoter ở các prokaryote và eukaryote 196 
 4. Các giai đoạn của quá trình phiên mã 197 
 5. Sự sửa đổi sau phiên mã đối với các mRNA eukaryote 198 
V. Cấu trúc và chức năng của các loại RNA và ribosome 200 
 1. RNA thông tin (messenger RNA = mRNA) 200 
 2. RNA vận chuyển (transfer RNA = tRNA) 200 
 3. RNA ribosome (ribosomal RNA = rRNA) 201 
 4. Ribosome 201 
VI. Cơ chế dịch mã (translation) 202 
 1. Hoạt hoá amino acid 202 
 2. Cơ chế của quá trình dịch mã (tổng hợp polypeptide) 202 
Chương 7: Sự Điều hoà Biểu hiện của Gene 
Trương Thị Bích Phượng 208 
I. Các nguyên lý điều hoà và mức độ kiểm soát phiên mã 202 
II. Điều hoà biểu hiện gene ở prokaryote 209 
 1. Cấu trúc của operon 210 
 2. Điều hoà dương tính operon lactose 212 
 3. Điều hoà âm tính operon tryptophan 213 
 4. Phiên mã dở (attenuation) 215 
III. Điều hoà biểu hiện gene ở eukaryote 217 
 1. Sự biến đổi DNA 218 
 2. Các promoter 218 
 3. Những trình tự tăng cường phiên mã (enhancer) 219 
 4. Trình tự bất hoạt gene (gene silencing) 220 
 5. Promoter chọn lọc (alternative promoter) 220 
 6. Splicing chọn lọc 220 
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
 8 
Chương 8: Đột biến Gene, Tái tổ hợp và các Yếu tố 
Di truyền Vận động 
Trương Thị Bích Phượng 223 
I. Đột biến gene 223 
 1. Các kiểu đột biến gene 223 
 2. Các tác nhân gây đột biến gene 228 
 3. Cơ chế phân tử của các đột biến gene 228 
II. Sửa chữa và bảo vệ DNA 232 
III. Các yếu tố di truyền vận động (transposable genetic elements) 237 
 1. Các yếu tố di truyền vận động ở prokaryote 237 
 2. Các yếu tố di truyền vận động ở eukaryote 239 
Chương 9: Sự Di truyền Tế bào chất 
Trương Thị Bích Phượng 245 
I. Sự di truyền tế bào chất 245 
 1. Sự di truyền của các gene lạp thể 245 
 2. Sự di truyền của các gene ty thể 246 
 3. Hiệu quả dòng mẹ lên chiều xoắn vỏ ốc 249 
II. Lập bản đồ ở ty thể và lạp thể 251 
 1. Lập bản đồ gene của DNA lạp thể 251 
 2. Lập bản đồ gene của DNA ty thể 253 
III. Di truyền học phân tử các bào quan 254 
 1. Các bộ gene lạp thể (cpDNA) 254 
 2. Các bộ gene ty thể (mtDNA) 255 
Chương 10: Đại cương về Công nghệ DNA Tái tổ hợp 
Hoàng Trọng Phán 258 
I. Các công cụ chính của kỹ thuật tạo dòng DNA tái tổ hợp 258 
 1. Các enzyme giới hạn 258 
 2. Các vector thông dụng trong kỹ thuật di truyền 260 
 3. Thiết lập phân tử DNA tái tổ hợp in vitro 261 
II. Tạo dòng gene hay DNA tái tổ hợp 263 
 1. Nguyên tắc chung 263 
 2. Quy trình tạo dòng gene tái tổ hợp 264 
 3. Tổng hợp và tạo dòng cDNA 267 
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
 9 
III. Các phương pháp biểu hiện các gene được tạo dòng 267 
IV. Ứng dụng của công nghệ DNA tái tổ hợp 269 
 1. Công nghệ DNA tái tổ hợp với việc nghiên cứu bộ gene 269 
 2. Công nghệ DNA tái tổ hợp với y-dược học 271 
 3. Kỹ thuật di truyền với các sinh vật biến đổi gene 274 
Chương 11: Di truyền học Người 
Trần Quốc Dung 278 
I. Các phương pháp nghiên cứu di truyền học người 278 
 1. Phương pháp phân tích phả hệ (genealogy analysis) 278 
 2. Phương pháp nghiên cứu trẻ sinh đôi 279 
 3. Phương pháp di truyền tế bào học người 279 
 4. Phương pháp nghiên cứu quần thể 279 
 5. Các kỹ thuật sinh học phân tử 280 
II. Các phương pháp lập bản đồ di truyền người 280 
 1. Phân tích liên kết (linkage analysis) 280 
 2. Các phương pháp lập bản đồ vật lý (physical mapping) 280 
III. Nhiễm sắc thể Y và chất nhiễm sắc giới tính của người 283 
 1. Nhiễm sắc thể Y của người 283 
 2. Chất nhiễm sắc thể giới tính của người 284 
IV. Sự di truyền các gene trội-lặn trên nhiễm sắc thể thường và 
nhiễm sắc thể giới tính 285 
 1. Sự di truyền các gene trội-lặn trên nhiễm sắc thể thường 285 
 2. Sự di truyền các gene trội-lặn trên nhiễm sắc thể giới tính 286 
V. Di truyền y học 288 
 1. Các bệnh di truyền do rối loạn chuyển hoá và các bệnh nhiễm 
sắc thể 288 
 2. Cơ sở di truyền ung thư 291 
VI. Tư vấn di truyền y học 292 
Chương 12: Di truyền học Quần thể 
Hoàng Trọng Phán 296 
I. Các khái niệm cơ bản của di truyền học quần thể 296 
 1. Quần thể (population) 296 
 2. Các hệ thống giao phối 296 
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
 10 
 3. Vốn gene (gene pool) 297 
 4. Tần số kiểu gene và tần số allele 297 
II. Nguyên lý Hardy-Weinberg và trạng thái cân bằng của quần thể 299 
 1. Nguyên lý Hardy-Weinberg 299 
 2. Những ứng dụng của nguyên lý Hardy-Weinberg 302 
III. Mở rộng nguyên lý Hardy-Weinberg 305 
 1. Đa allele (multiple alleles) 305 
 2. Tần số allele sai biệt giữa hai giới tính 308 
 3. Các gene liên kết trên X 309 
IV. Nội phối (inbreeding) 310 
 1. Tự thụ tinh (self-fertilization) 311 
 2. Hệ số nội phối (inbreeding coefficient) 312 
 3. Tính toán hệ số nội phối 313 
V. Các nhân tố tác động lên thành phần di truyền quần thể 315 
 1. Đột  ...  bị diệt vong. 
3. Dòng gene hay sự di nhập cư 
 Di-nhập cư (migration) hay dòng gene (gene flow) là sự di chuyển của 
các cá thể từ một quần thể này sang một quần thể khác, kéo theo việc đưa 
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
 317 
vào các allele nhập cư mới thông qua sự giao phối và sinh sản sau đó. 
 Như vậy, dòng gene không làm thay đổi các tần số allele của cả loài, 
nhưng có thể làm biến đổi cục bộ (tần số allele so với nguyên lý H-W) khi 
tần số các allele của những cá thể di cư tới là khác với của các cá thể cư 
trú tại chỗ. Giả sử các cá thể từ các quần thể xung quanh di cư tới một 
quần thể địa phương ta nghiên cứu với tốc độ m mỗi thế hệ và giao phối 
với các cá thể cư trú ở đó. Và cũng giả sử rằng tần số allele A của quần thể 
nguồn gene nhập cư là P và của quần thể nghiên cứu là po. Khi đó, ở thế 
hệ thứ nhất sau nhập cư, tần số allele A của quần thể nghiên cứu sẽ là: 
p1 = (1 − m)po + mP = po − m(po − P) 
 Sự biến đổi ∆p về tần số allele sau một thế hệ là: ∆p = p1 − po
 Thay trị số p1 thu được ở trên, ta có: ∆p = − m(po − P) 
 Điều đó có nghĩa là, tỷ lệ các cá thể di cư càng lớn và sự chênh lệch 
giữa hai tần số allele càng lớn, thì đại lượng ∆p càng lớn. Lưu ý rằng ∆p = 
0 chỉ khi hoặc m = 0 hoặc (po − P) = 0. Như vậy, trừ phi sự di cư dừng lại 
(m = 0) còn thì tần số allele sẽ tiếp tục biến đổi cho đến khi nó trở nên 
giống nhau giữa quần thể địa phương và quần thể phụ cận (po − P = 0). 
 Sau thế hệ thứ nhất, hiệu số về tần số allele giữa hai quần thể trên là: 
p1 − P = po − m(po − P) − P 
 = (1 − m)(po − P) 
 Tương tự, sau thế hệ thứ hai, hiệu số về tần số allele đó sẽ là: 
p2 − P = (1 − m)2.(po − P) 
 Và sau n thế hệ di cư, ta có: 
pn − P = (1 − m)n.(po − P) 
 Công thức này cho phép ta tính toán hiệu quả của n thế hệ di cư ở tốc 
độ m nào đó, nếu như biết được tần số các allele khởi đầu (po và P): 
pn = (1 − m)n.(po − P) + P 
Hoặc nếu như biết được tần số các allele khởi đầu (po và P), tần số allele 
của quần thể nghiên cứu tại một thời điểm nào đó (pn) cũng như số thế hệ 
n, ta có thể tính được tốc độ dòng gene (m). 
 Ví dụ: Ở Mỹ (USA), những người có nguồn gốc hỗn chủng da trắng 
Capca (Caucasian) và da đen Châu Phi (African) được coi là thuộc quần 
thể người da đen. Sự pha tạp về chủng tộc có thể xem như là một quá trình 
của dòng gene từ quần thể Capca sang quần thể da đen. Tần số của allele 
Ro ở locus xác định các nhóm máu rhesus là P = 0,028 ở các quần thể 
Capca nước Mỹ. Trong số các quần thể Châu Phi mà từ đó các tổ tiên của 
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
 318 
người Mỹ da đen di cư đến, tần số allele Ro là 0,630. Tổ tiên Châu Phi của 
những người Mỹ da đen đã đến nước Mỹ cách đây khoảng 300 năm hay 
khoảng 10 thế hệ; nghĩa là n = 10. Tần số allele Ro trong số những người 
Mỹ hiện giờ là pn = 0,446. 
 Bằng cách biến đổi lại phương trình trên, ta có: 
(1 − m)n = (pn − P) : (po − P) 
 Thay các trị số đã cho, ta có: 
 (1 − m)10 = (0,446 − 0,028) : (0,630 − 0,028) = 0,694 
 1 − m = 10 694,0 = 0,964 
 Suy ra: m = 0,036 
 Như vậy, dòng gene chuyển từ những người Mỹ Capca vào trong quần 
thể người Mỹ da đen đã xảy ra ở tốc độ tương đương với trị số trung bình 
là 3,6% mỗi thế hệ. Những tính toán tương tự bằng cách sử dụng các tần 
số allele ở nhiều locus khác cho các kết quả hơi khác một chút. Hơn nữa, 
mức độ pha tạp hỗn chủng có thể khác nhau ở các vùng khác nhau của 
nước Mỹ; nhưng rõ ràng là sự trao đổi gene đáng kể đã xảy ra (Ayala và 
Kiger 1980, tr.644; Hartl et al 1988, tr.214). 
4. Chọn lọc tự nhiên 
 Cả ba quá trình gây biến đổi tần số gene đã xét trên đây đều có một 
điểm chung là không một quá trình nào định hướng đối với sự thích nghi 
(adaptation). Theo nhận định của một số tác giả (Mayer 1974; Ayala và 
Kiger 1980), các quá trình này là ngẫu nhiên đối với sự thích nghi, do đó 
tự thân chúng sẽ phá hoại tổ chức và các đặc tính thích nghi của sinh vật. 
Chỉ có chọn lọc tự nhiên (natural selection) mới là quá trình thúc đẩy sự 
thích nghi và hạn chế các hiệu quả phá hoại tổ chức của các quá trình 
khác. Trong ý nghĩa đó, chọn lọc tự nhiên là quá trình tiến hóa khốc liệt 
nhất, bởi vì chỉ có nó mới có thể giải thích được bản chất thích nghi, tính 
đa dạng (diversity) và có tổ chức cao của các sinh vật. 
 Ý tưởng về chọn lọc tự nhiên như là quá trình nền tảng, là động lực 
của sự biến đổi tiến hóa do Charles Darwin và Alfred Russel Wallace độc 
lập đưa ra năm 1858. Lý luận tiến hóa bằng chọn lọc tự nhiên đã được 
phát triển đầy đủ, với chứng cứ ủng hộ xác đáng, trong cuốn Nguồn gôc 
các loài (The Origin of Species) do Darwin xuất bản năm 1859. 
 Theo Hartl et al (1988, 1997), trên quan điểm thuyết tổng hợp hiện 
đại, có thể hình dung chọn lọc tự nhiên xảy ra dựa trên ba điểm chính: (1) 
Ở mọi sinh vật, đời con được sinh ra nhiều hơn số sống sót và sinh sản; (2) 
Các cá thể khác nhau về khả năng sống sót và sinh sản và phần lớn những 
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
 319 
khác biệt này là do kiểu gene; (3) Trong mỗi thế hệ, các kiểu gene sống 
sót sẽ sinh sản nhiều hơn và quyết định sự phân bố lại các kiểu gene ở thế 
hệ sau. Hậu quả là, các allele tăng cường sự sống sót và sinh sản sẽ gia 
tăng tần số từ thế hệ này sang thế hệ khác, và quần thể đó sẽ ngày càng 
sống sót và sinh sản tốt hơn với môi trường của nó. 
 Trên quan điểm đó, chọn lọc tự nhiên được định nghĩa là sự sống sót 
và sinh sản biệt hóa của các kiểu gene. 
 Để hiểu được các tác dụng của chọn lọc lên biến dị di truyền, ta phải 
xét xem độ phù hợp tương đối (relative fitness) của các kiểu gene khác 
nhau. Nó có nhiều thuật ngữ đồng nghĩa như: độ phù hợp Darwin 
(Darwinian fitness), giá trị chọn lọc (selective value), hay giá trị thích 
nghi (adaptive value). Tựu trung, nó có thể được định nghĩa như là khả 
năng tương đối của các kiểu gene khác nhau trong việc truyền lại các 
allele cho những thế hệ tương lai (Weaver và Hedrick 1997). 
 Bởi vì chọn lọc tự nhiên tác động bằng sự sinh sản biệt hóa, nên ta có 
thể xem nó là số đo hiệu năng sinh sản của một kiểu gene. Để cho tiện, các 
nhà di truyền học thường đặt định trị số độ phù hợp (w) bằng 1 cho kiểu 
gene có hiệu năng sinh sản cao nhất. Một đơn vị đo liên quan là hệ số 
chọn lọc (selection coefficient), được ký hiệy bằng s, và được định nghĩa 
là s = 1 − w. Hệ số chọn lọc đo mức độ giảm bớt độ phù hợp của một kiểu 
gene. Giả sử mỗi thế hệ các kiểu gene AA và Aa đều sinh được 100 con, 
còn thể đồng hợp lặn sinh được 80 con; nếu ta coi độ phù hợp của các cá 
thể mang allele trội là 1, thì độ phù hợp của các thể đồng hợp lặn là 0,8. 
Hiệu số của các trị số độ phù hợp này chính là hệ số chọn lọc (s), và trong 
trường hợp này s = 1 − 0,8 = 0,2. Nếu như các kiểu gene có khả năng sống 
sót và sinh sản như nhau thì s = 0; nếu một kiểu gene nào đó gây chết hoặc 
làm bất thụ hoàn toàn thì s = 1. 
4.1. Chọn lọc và đột biến 
 Chọn lọc có xu hướng đào thải các allele có hại ra khỏi quần thể, trong 
khi đột biến có thể tạo ra các allele có hại mới. Quần thể sẽ giữ nguyên 
trạng thái phân bố các kiểu gene nếu như tần số đột biến mới xuất hiện 
vừa đúng bằng tần số allele bị chọn lọc đào thải. Sau đây ta thử xét sự cân 
bằng này trong trường hợp "Chọn lọc chống lại các đồng hợp tử lặn". 
 Giả sử A là allele bình thường và a là allele có hại với tần số tương 
ứng của chúng là p và q. Khi đó độ phù hợp hay giá trị thích nghi của các 
kiểu gene AA, Aa và aa tương ứng là 1: 1: 1-s. Trong trường hợp này tốc 
độ đào thải allele a khỏi quần thể bởi chọn lọc sẽ là sq2. Nếu cho rằng tốc 
độ đột biến thuận (A → a) là u, thì tốc độ xuất hiện allele a mới trong quần 
thể là up. Vì p ≈ 1 (do tần số a rất thấp) nên có thể coi up ≈ u. Với cơ chế 
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
 320 
ngẫu phối, quần thể sẽ ở trạng thái cân bằng khi tốc độ xuất hiện đột biến 
mới bằng tốc độ đào thải, nghĩa là u = sq2, hay khi tần số allele lặn trong 
quần thể ở mức q = su / . Tương tự, đối với allele trội, u = sp hay p = u/s. 
 Ví dụ: Tần số mắc bệnh PKU ở trẻ sơ sinh là khỏang 4 trên 100.000; 
do đó q2 = 4×10-5. Hiệu quả sinh sản của các bệnh nhân không được chữa 
trị là zero, hay s = 1. Khi đó u = sq2 = 4 ×10-5. 
 Tần số allele này trong các quần thể người là q = 5104 −x = 6,3×10-3
và tần số của các thể dị hợp là: 2pq ≈ 2q = 2(6,3×10-3) = 1,26×10-2
Điều đó có nghĩa là, trong 100 người có khoảng 1,3 người mang allele đó, 
mặc dù có 4 trong 100.000 người mắc bệnh PKU. Tần số của allele này có 
mặt trong các thể dị hợp bằng một nửa của 1,26×10-2 hay 6,3×10-3; và tần 
số của allele đó ở các thể đồng hợp là 4 ×10-5. Do vậy các allele PKU có 
mặt trong các thể dị hợp nhiều hơn 6,3×10-3 / 4 ×10-5 = 158 lần so với các 
thể đồng hợp. Như đã nói từ đầu, các allele hiếm tồn tại trong quần thể hầu 
hết ở các thể dị hợp. 
4.2. Ưu thế dị hợp tử 
 Ưu thế dị hợp tử hay siêu trội (overdominance) là trường hợp chọn lọc 
ưu ái ủng hộ các thể dị hợp nhiều hơn cả hai dạng đồng hợp tử. Khi đó 
chọn lọc không loại thải allele nào. Ở mỗi thế hệ, các thể dị hợp sẽ sinh 
sản mạnh cho nhiều con cháu hơn các thể đồng hợp và chọn lọc sẽ giữ lại 
cả hai allele cho đến khi quần thể tạo được trạng thái cân bằng, với các tần 
số allele không thay đổi. 
 Một ví dụ nổi bật về hiện tượng siêu trội trong các quần thể người là 
bệnh thiếu máu hồng cầu hình liềm, một bệnh phổ biến ở châu Phi và châu 
Á. Bệnh này có liên quan đến một dạng sốt rét do ký sinh trùng phổ biến 
gây ra là Plasmodium falciparum. Allele HbS gây chết trước tuổi trưởng 
thành ở những người đồng hợp tử HbSHbS. Tần số allele này có thể cao 
hơn 10% ở các vùng có sốt rét nói trên, bởi vì các thể dị hợp HbAHbS đề 
kháng được sự nhiễm sốt rét, trong khi các thể đồng hơp HbAHbA thì 
không có khả năng đó. 
Câu hỏi và Bài tập 
 1. (a) Định nghĩa các khái niệm sau: di truyền học quần thể, quần thể, 
vốn gene, tần số allele và tần số kiểu gene. (b) Đặc trưng di truyền của các 
quần thể giao phối và nội phối là gì? 
 2. Tại sao nói khái niệm căn bản và công cụ thiết yếu của di truyền học 
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
 321 
quần thể là tần số allele chứ không phải tần số kiểu gene? Hãy thiết lập 
các công thức tính tần số allele khác nhau và cho ví dụ. 
 3. (a) Nêu nội dung và các điều kiện nghiệm đúng của nguyên lý 
Hardy-Weinberg. Từ đó hãy chứng minh và nêu các hệ quả và ứng dụng 
của nó. (b) Thế nào là trạng thái cân bằng di truyền của quần thể? Các 
phương pháp khảo sát trạng thái cân bằng di truyền của quần thể? 
 4. Nguyên lý Hardy-Weinberg được mở rộng cho các trường hợp đa 
allele, tần số allele sai khác giữa hai giới tính và các gene liên kết với giới 
tính như thế nào? 
 5. Hãy tính tần số các allele và khảo sát trạng thái cân bằng theo các 
cách khác nhau đối với hệ nhóm máu M-N ở các quần thể người sau đây 
(số liệu từ F.J. Ayala và J.A. Kiger 1980): 
Quần thể M MN N Tổng 
Thổ dân Úc 22 216 492 730 
Bộ lạc da đỏ Navaho 305 52 4 361 
Người Mỹ gốc Capca 1787 3039 1303 6129 
 6. Hãy tính tần số allele trong các trường hợp sau: 
 a) Các thể đồng hợp lặn nhiều gấp hai lần các thể dị hợp. 
 b) Các thể đồng hợp lặn nhiều gấp sáu lần các thể dị hợp. 
 7. Màu sắc vỏ ốc sên châu Âu được kiểm soát bởi ba allele ở một locus 
đơn: CB (nâu), CP (hồng) và CY (vàng). Allele màu nâu là trội so với hồng 
và vàng; màu hồng trội so với vàng; màu vàng là lặn hoàn toàn. Trong một 
quần thể ốc sên các màu sắc được phân bố như sau: 472 nâu, 462 hồng, 66 
vàng. Nếu như quần thể này ở dạng cân bằng, tần số các allele sẽ ra sao? 
 8. Chứng mù màu do một allele lặn m liên kết trên X gây ra. Cứ mười 
người có một người nam mắc chứng mù màu. Hỏi: (a) Tỷ lệ đó ở nữ giới 
là bao nhiêu? (b) Nếu một nửa số trẻ sinh ra ở mỗi giới tính bị mù màu, thì 
tỷ lệ các cuộc hôn nhân gây ra hậu quả đó là bao nhiêu? (c) Nếu như tất cả 
trẻ sinh ra đều bình thường, thì tỷ lệ các cuộc hôn nhân đó là như thế nào? 
 9. Chứng minh rằng khi một quần thể tiến tới trạng thái cân bằng đối 
với một gene liên kết giới tính, thì: (a) Sự dao động về tần số allele giữa 
hai giới thu hẹp dần sau mỗi thế hệ theo quy luật sau: (p’c − p’đ) = − ½ (pc 
− pđ) , trong đó pc và pđ là các tần số gene tương ứng của hai giới cái và 
đực ở đời bố mẹ, còn p’c và p’đ là các tần số tương ứng ở đời con của nó. 
(b) Tần số gene của cả quần thể ( p ) là không đổi qua các thế hệ và bằng 
⅔pc + ⅓ pđ.
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
 322 
 10. (a) Ở một quần thể sinh vật, tần số của các thể đồng hợp trội, dị 
hợp và đồng hợp lặn tương ứng là 0,67; 0,06 và 0,27. Hệ số nội phối là 
bao nhiêu? (b) Nếu như trong một quần thể với hai allele ở một locus 
nhiễm sắc thể thường có p = 0,8, q = 0,2, và tần số của các thể dị hợp là 
0,20, thì hệ số nội phối là bao nhiêu? 
Tài liệu Tham khảo 
Tiếng Việt 
Trần Bá Hoành. 1988. Học thuyết tiến hóa. NXB Giáo Dục, Hà Nội. 
Kimura M. 1983. Thuyết tiến hóa phân tử trung tính (Bản dịch của Hoàng 
Trọng Phán). NXB Thuận Hóa, Huế -1993. 
Mayer E. 1974. Quần thể, loài và tiến hóa. (Bản dịch của Lương Ngọc 
Toản, Hoàng Đức Nhuận, Nguyễn Đức Khảm và Nhuyễn Văn Thảo). 
NXB Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội, 1981. 
Hoàng Trọng Phán. 2001. Hệ quả của một số định luật di truyền và ứng 
dụng của chúng trong giảng dạy di truyền học. Trong: Kỷ yếu Hội nghị 
Khoa học Khoa Sinh-KTNN, Trường ĐHSP Hà Nội, tr.5-8. 
Hoàng Trọng Phán. 2003. Di truyền học quần thể (Bài giảng lưu hành nội 
bộ). Trường ĐHSP Huế. 
Tiếng Anh 
Ayala FJ, Kiger JA. 1980. Modern Genetics. Benjamin/Cummings 
Publishing Company, Inc, Menlo Park, CA. 
Crow JF. 1986. Basic Concepts in Population, Quantitative, and 
Evolutionary Genetics. WH Freeman and Co., New York. 
Crow JF. 1993. Mutation, mean fitness, and genetic load. In: Oxford in 
Evolutionary Biology, Volume 9 (Futuyma D., Antonovics J. eds), pp 3-42, 
Oxford University Press, Inc., Oxford -New York... 
Falconer DS, Mackay TFC. 1996. Introduction to Quantitative Genetics. 
4th ed., Longman Group, Harlow. 
Hartl DL, Freifelder D, Snyder LA. 1988. Basic Genetics. Jones and 
Bartlett Publishers, Inc., Boston - Portola Valley. 
Hartl DL, Clark AG. 1997. Principles of Population Genetics. 3rd ed., 
Sinauer Associates Inc., Sunderland, Massachusets. ISBN: 0-87893-306-9. 
Holman DJ. 2003. Human Population Genetics BIO A 482 Autumn 
2003). 
Ridley M. 1993. Evolution. Blackwell Scientific Publishing, Boston. 
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
 323 
Standfield WD. 2002. Genetics, 4th ed. Schaum's Outline Series. 
McGraw-Hill Inc., Toronto. 
Suzuki DT, Griffiths AJF, Miller JH, Lewontin RC. 1989. An Introduction 
to Genetic Analysis. 4th ed., W-H Freeman and Company, New York. 
Yablokov V.A. 1986. Population Biology: Progress and Problems on 
Natural Populations. Mir Publishers, Moscow. 
Weaver RF, Hedrick PW. 1997. Genetics. 3rd ed., McGraw-Hill 
Companies, Inc./ Wm.C.Browm Publishers, Dubuque, IA. 
Wrights 1988. Surfaces of selective value revisited. The American 
Naturalist 131: 115-123. 
Một số trang web 
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -