Cho các quần the ngẫu phối sau có bao nhiêu quần the đạt trạng thái cân bằng di truyền

Có bao nhiêu quần thể ngẫu phối sau đây không đạt trạng thái cân bằng di truyền?

Quần thể 1: 0,36AA + 0,36Aa + 0,28aa.

Quần thể 2: 0,25AA + 0,50Aa + 0,25aa.

Quần thể 3: 0,49AA + 0,42Aa + 0,09aa.

Quần thể 4: 0,36AA + 0,55Aa + 0,09aa.

Quần thể 5: 1aa.

Quần thể 6: 1Aa

Có bao nhiêu quần thể ngẫu phối sau đây không đạt trạng thái cân bằng di truyền?

Quần thể 1: 0,36AA + 0,36Aa + 0,28aa.

Quần thể 2: 0,25AA + 0,50Aa + 0,25aa.

Quần thể 3: 0,49AA + 0,42Aa + 0,09aa.

Quần thể 4: 0,36AA + 0,55Aa + 0,09aa.

Quần thể 5: 1aa.

Quần thể 6: 1Aa

1. Cấu trúc di truyền quần thể ngẫu phối

1.1 Quần thể ngẫu phối

Quần thể sinh vật được gọi là ngẫu phối khi các cá thể trong quần thể lựa chọn bạn tình để giao phối một cách hoàn toàn ngẫu nhiên.

1.2 Đặc điểm di truyền quần thể ngẫu phối

Trong quần thể ngẫu phối, các cá thể có kiểu gen khác nhau kết đôi với nhau một cách ngẫu nhiên.Ngoài ra, trong quần thể, một gen có thể có rất nhiều alen khác nhau.

Tạo nên một lượng biến dị di truyền rất lớn trong quần thể làm nguồn nguyên liệu cho quá trình tiến hóa và chọn giống.

Quần thể ngẫu phối trong những điều kiện nhất định có thể duy trì tần số các kiểu gen khác nhau trong quần thể một cách không đổi. Như vậy, một đặc điểm quan trọng của quần thể ngẫu phối là duy trì được sự đa dạng di truyền của quần thể.

1.3 Trạng thái cân bằng di truyền quần thể

Trong một quẩn thể ngẫu phối kích thước lớn, nếu như không có các yếu tố làm thay đổi tần số alen thì thành phần kiểu gen của quần thể sẽ duy trì không đổi từ thế hệ này sang thế hệ khác theo đẳng thức p2+2pq+q2=1

Ví dụ: Trong quần thể, xét 1 gen chỉ có 2 loại alen là A và a

pA:tần số của alen trội; qa: tần số của alen lặn vàpA+qa=1

p2: tần số kiểu gen AA; 2pq: tần số kiểu gen Aa và q2là tần số kiểu gen aa

• Quần thể phải có kích thước lớn.
• Các cá thể trong quần thể phải giao phối với nhau một cách ngẫu nhiên.
• Các cá thể có kiểu gen khác nhau phải có sức sống và khả năng sinh sản như nhau [không có chọn lọc tự nhiên].
• Đột biến không xảy ra hay có xảy ra thì tần số đột biến thuận phải bằng tần số đột biến nghịch.
• Quần thể phải được cách ly với các quần thể khác [không có sự di nhập gen giữa các quần thể].

⇒Trong các điều kiện này thì điều kiện các cá thể trong quần thể phải giao phối với nhau một cách ngẫu nhiên là điều kiện cơ bản nhất.

• Trên thực tế, một quần thể trong tự nhiên rất khó có thể đáp ứng được tất cả các điều kiện nêu trên nên tần số alen và thành phần kiểu gen liên tục bị biến đổi.
• Một quần thể có thể cân bằng về thành phần kiểu gen của một gen này nhưng lại có thể không cân bằng về thành phần kiểu gen của một gen khác.

Về mặt lý luận

• Định luật Hacđi - Vanbec giải thích vì sao trong tự nhiên có những quần thể duy trì trạng thái ổn định trong thời gian dài.
• Trong tiến hoá, sự duy trì, kiên định những đặc điểm đạt được có ý nghĩa quan trọng chứ không phải chỉ có sự phát sinh các đặc điểm mới có ý nghĩa.

Về mặt thực tiễn

• Dựa vào công thức Hacđi - Vanbec, có thể từ tỷ lệ kiểu hình suy ra tỷ lệ kiểu gen và tần số tương đối các alen, ngược lại, từ tần số tương đối của alen đã biết có thể dự tính tỷ lệ các kiểu gen và kiểu hình.
• Nắm được thành phần kiểu gen của một số quần thể có thể dự đoán tác hại của các đột biến gây chết, đột biến có hại, hoặc khả năng gặp những đồng hợp tử mang đột biến có lợi.

I. LÝ THUYẾT QUẦN THỂ NGẪU PHỐI

1. Khái niệm quần thể ngẫu phối

- Quần thể ngẫu phối là quần thể khi các cá thể trong quần thể lựa chọn bạn tình để giao phối hoàn toàn ngẫu nhiên.

2. Đặc điểm của quần thể giao phối

- Giao phối ngẫu nhiên là nét đặc trưng của quần thể ngẫu phối.

- Các cá thể trong quần thể kết đôi giao phối với nhau một cách hoàn toàn ngẫu nhiên => Do đó tạo ra một số lượng rất lớn các biến dị tổ hợp là nguồn nguyên liệu chủ yếu của tiến hóa và chọn giống đồng thời quần thể ngẫu phối có thể duy trì ổn định tần số các kiểu gen khác nhau trong quần thể qua các thể hệ trong những điều kiện nhất định.

- Quan hệ nổi bật giữa các cá thể trong quần thể là quan hệ về mặt sinh sản => Quần thể ngẫu phối là đơn vị sinh sản, đơn vị tồn tại của loài trong tự nhiên.

- Quần thể ngẫu phối có tính đa hình về kiểu gen và kiểu hình.

- Mối quần thể được phân biệt với quần thể khác cùng loài ở tần số các alen, tần số các kiểu gen và tần số các kiểu hình.

*Lưu ý: Trong quần thể người:

• Có thể coi là quần thể ngẫu phối khi kết hôn một cách ngẫu nhiên. Ví dụ việc lựa chọn bạn đời không phụ thuộc vào nhóm máu.
• Có thể coi là quần thể giao phối không ngẫu nhiên khi kết hôn dựa vào đặc điểm hình thái của cơ thể hoặc tính tình, tôn giáo, trình độ học vấn, …

3. Tính đa hình của quần thể ngẫu phối

- Khái niệm: Tính đa hình là sự đa dạng về kiểu gen và kiểu hình của các cá thể trong quần thể. Các cá thể trong quần thể chỉ giống nhau ở những nét cơ bản, chúng khác nhau về nhiều chi tiết.

- Nguyên nhân: Quần thể ngẫu phối có tính đa hình là do:

• quá trình đột biến: tạo ra rất nhiều alen khác nhau của cùng một gen => tạo ra nhiều kiểu gen khác nhau trong quần thể.
• quá trình giao phối: các kiểu gen khác nhau trong quần thể tạo ra các giao tử khác nhau. Qua quá trình ngẫu phối, các giao tử được tổ hợp tự do, ngẫu nhiên => tạo ra lượng lớn các biến dị tổ hợp.
• hiện tượng hoán vị gen, tương tác gen: làm tăng biến dị tổ hợp.
• hiện tượng di nhập gen: làm tăng loại alen và tần số các alen.

4. Trạng thái cân bằng của quần thể ngẫu phối – Định luật Hacđi-Vanbec

- Năm 1908, Hacđi [người Anh] và Vanbec [người Đức] đã độc lập phát hiện ra quy luật ổn định về tỷ lệ phân bố các kiểu gen và kiểu hình trong quần thể ngẫu phối, sau này gọi là Định luật Hacđi- Vanbec.

Nội dung định luật:Trong một quần thể lớn, ngẫu phối, nếu không có các yếu tố làm thay đổi tần số alen thì thành phần kiểu gen của quần thể sẽ ở trạng thái cân bằng và được duy trì không đổi từ thế hệ này sang thế hệ khác theo đẳng thức: \[p^2 + 2pq + q^2 = 1\].

Công thức:

Trường hợp gen gồm 2 alen:

-Trong một quần thể ngẫu phối, xét một gen chỉ gồm 2 alen A và a: Tần số alen A là p[A], tần số alen a là q[a]. Ta có \[p[A] + q[a] = 1\].

- Khi xảy ra ngẫu phối quần thể sẽ đạt trạng thái cân bằng theo đẳng thức:\[[p[A]+q[a]]^2 = p^2AA + 2pqAA +q^2 aa = 1\]

=> Lúc này, tần số kiểu gen \[AA = p^2; Aa= 2pq; aa = q^2\].

Trường hợp gen gồm 3 alen:

- Trong một quần thể ngẫu phối, xét một gen có 3 alen A1, A2và a nằm trên NST thường.

- Gọi p là tần số alen A1; q là tần số alen A2; r là tần số alen a.Khi đó: p + q + r = 1

- Thành phần kiểu gen của quần thể:\[p^2 A_1A_1 + q^2 A_2A_2 + r^2 aa + 2pq A_1A_2 + 2prA_1a + 2qrA_2a = 1\]

Nhận xét:

- Trạng thái cân bằng Hacđi-Vanbec có thể mở rộng cho trường hợp 1 gen gồm nhiều alen trong quần thể ngẫu phối, công thức chung:\[[p_1[a_1] + p_2[a_2] + .... + p_n[a_n]]^2 = 1\]

- Tần số alen và thành phần kiểu gen của quần thể ngẫu phối không thay đổi qua các thế hệ.

Điều kiện nghiệm đúng của định luật Hacđi- Vanbec

- Quần thể phải có kích thước lớn.

- Các cá thể trong quần thể phải giao phối với nhau một cách ngẫu nhiên [quần thể ngẫu phối]

- Các cá thể có kiểu gen khác nhau phải có sức sống và khả năng sinh sản như nhau [không có CLTN].

- Không xảy ra đột biến, nếu có thì tần số đột biến thuận phải bằng tần số đột biến nghịch.

- Quần thể phải được cách li với các quần thể khác [không có sự di – nhập gen].

Nhận xét:

- Trong thực tế, một quần thể rất khó có thể đáp ứng được tất cả các điều kiện trên nên tần số alen và thành phần kiểu gen liên tục biến đổi, đó là trạng thái động của quần thể.

- Một quần thể có thể ở trạng thái cân bằng về thành phần kiểu gen của 1 gen nào đó nhưng lại không cân bằng về thành phần kiểu gen của những gen khác.

Ý nghĩa của định luật Hacđi- Vanbec:

- Ý nghĩa lý luận: Định luật Hacđi - Vanbec phản ánh trạng thái cân bằng di truyền trong quần thể và giải thích vì sao có những quần thể ổn định qua thời gian dài.

- Ý nghĩa thực tiễn: Khi biết một quần thể đạt trạng thái cân bằng Hacđi - Vanbec thì từ tần số các cá thể có kiểu hình lặn có thể suy ra tần số tương đối các alen cũng như tần số các kiểu gen trong quần thể; ngược lại, nếu biết tần số xuất hiện một đột biến nào đó có thể dự đoán xác suất bắt gặp thể đột biến đó hoặc sự tiềm tàng các gen đột biến có hại trong quần thể [rất quan trọng trong y học và chọn giống].