I/ Những thuận lợi và khó khăn
1/ Thuận lợi
- Được nghiên cứu đầy đủ và toàn diện nhất.
- Giải mã bộ gen người -> cung cấp những hiểu biết về bộ gen -> giúp cho việc nghiên cứu di truyền ở người được dễ dàng hơn [ có khoảng 300.000 gen]
2/ Khó khăn
- Tuổi thọ lớn, ít con, vòng đời dài...
- Bộ NST 24-46 [23 cặp], ít sai khác khi xảy ra các biến dị -> khó nghiên cứu
- Đạo đức và đời sống xã hội -> không thể áp dụng các phương pháp lai hay gây đột biến đối với người.
II/ Các phương pháp nghiên cứu du truyền ở người
Gồm 5 phương pháp:
* Nghiên cứu phả hệ
* Nghiên cứu trẻ đồng sinh
* Nghiên cứu tế bào
* Nghiên cứu di truyền quần thể
* Nguyên cứu sinh học phân tử
1/ Phương pháp nghiên cứu phả hệ
* Mục đích: Nghiên cứu sự di truyền của 1 tính trạng nào đó trên những người thuộc cùng 1 dòng học qua vài thế hệ [khoảng 3 thế hệ ]
* Nội dung
- Xác định tính trạng trội hay lặn.
- Do 1 hay nhiều gen quy định
- Nằm trên NST thường hay NST giới tính
* Kết luận
- Tóc xoăn, mắt nâu > tóc thẳng, mắt đen
- Phát hiện ra bện máu khó đông, bệnh mù màu
->do gen lặn nằm trên NST giới tính X
- Tật dính ngón tay 2,3, túm lông ở tay -> do gen lặn, nằm trên NST giới tính Y
- Bệnh phenul ketomên, bạch tạng do đột biến gen lặn nằm trên NST thường
- Bệnh hồng cầu nối liền, do đột biến gen trội nằm trên NST thường.
2/ Phương pháp nghiên cứu trẻ đồng sinh
* Mục đích: Nghiên cứu những đứa trẻ sinh ra từ cùng 1 người mẹ trong 1 lần sinh
Sinh 2,3,4,...
Trẻ đồng sinh cùng trứng và trẻ đồng sinh khác trứng
* Nội dung
+ Trẻ đống sinh cùng trứng
=> Những đứa trẻ được sinh ra do 1 trứng được thụ tinh bởi 1 tinh trùng
=> Trẻ sinh cùng trướng có cùng hệ gen, cùng giới tính, cùng nhóm máu
+ Trẻ sinh đôi khác trứng
Trứng 1 + tinh trùng 1 -> hợp tử 1 -> cơ thể 1
Trứng 2 + tinh trùng 2 -> hợp tử 2 -> cơ thể 2
=> Những đứa trẻ sinh đôi khác trứng là do nhiều trứng được thụ tinh bởi nhều tinh trùng và sinh ra vào cùng 1 thời điểm [giống như anh, chị em trong các lần sinh]
=> Trẻ sinh đôi khác trứng có hệ gên khác nhau-> giới tính có thể giống hoặc khác, nhóm máu có thể giống hoặc khác.
+ Nội dung nghiên cứu
- Nuôi trẻ sinh đôi cùng trứng trong các môi trường khác nhau
- Nuôi trẻ sinh đôi khác trứng trong các môi trường giống nhau
* Kết quả
- Nhóm máu, mù màu, máu khó đông... không chịu ảnh hưởng của môi trường
- Trí thông mính, chiều cao... vừa di truyền, chịu ảnh hưởng của môi trường.
3/ Phương pháp nghiên cứu tế bào
* Mục đích Tìm ra khiến khuyết nhiễm sắc thể các bệnh di truyền -> đề xuất phương pháp điều trị
* Nội dung Quan sát, so sánh ở mức hiển vi hoặc ở mức siêu hiển vi bộ NST của người bị bệnh so với bộ NST của người bình thường
* Kết quả
Người 2n = 46 [23 cặp = 22 thường + 1 giới tính]
- Mất đoạn NST số 5 -> hộ chứng mèo kêu
- Mất đoạn NST số 21 -> ung thư máu
- Có 3 NST 21 -> đao
- Cặp NST giới tính [23]
4/ Phương pháp nghiên cứu di truyền quần thể
* Mục đích
Tiến hành nghiên cứu tần số alen của các bệnh di truyền, hậu quả của hôn nhân cận huyết hoặc nguồn gốc của 1 nhóm người.
* Nội dung
Áp dụng định luật Hacdi - Vantec
p2 AA.2pqAa .q2aa= 1
=> Tìm được tỉ lệ kiểu hình -> tỉ lệ kiểu gen -> tỉ số alen quần thể
* Kết quả
Xác định được tần số alen của các bệnh di truyền -> đưa ra những dự đoán về khả năng mắc bệnh
* Ví dụ : Tỉ lệ bệnh bạch tặng 1/10.000
\[aa = \frac{1}{10000}\Rightarrow q_a = \sqrt{\frac{1}{10000}}\rightarrow p_A =0,99\]
5/ Phương pháp nghiên cứu di truyền phân tử
Nghiên cứu ADN, ARN, protein
* Mục đích
Nghiên cứu cấu trúc của ADN [gen], chuổi polypeptid tương ứng vai trò của nó, liên quan tới những thay đổi di truyền ở cấp phân tử.
* Nội dung
Áp dụng các biện pháp khác nhau -> xác định chính xác vị trí của từng nu trong gen, từng axit amin trong chuỗi polypeptid.
* Kết quả
Khám phá ra bộ gen người: 30.000 gen -> nghiên cứu của sinh học.
PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU DI TRUYỀN NGƯỜI
I. Những khó khăn, thuận lợi trong nghiên cứu di truyền người
1. Khó khăn:
- Người chín sinh dục muộn, số lượng con ít, đời sống của một thế hệ kéo dài.
- Bộ NST có số lượng nhiều [2n=46], kích thước nhỏ, ít sai khác về hình dạng.
- Không thể áp dụng phương pháp phân tích di truyền như ở các sinh vật khác vì lý do xã hội.
2. Thuận lợi:
- Mọi thành tựu của khoa học cuối cùng đều nhằm phụ vụ con người. Những đặc điểm hình thái và sinh lý ở người được nghiên cứu toàn diện nhất so với bất kỳ một sinh vật nào khác.
II. Các phương pháp nghiên cứu di truyền người
1. Phương pháp nghiên cứu phả hệ
- Phương pháp theo dõi sự di truyền của một tính trạng nhất định trên những người thuộc cùng một dòng họ qua nhiều thế hệ để xác định đặc điểm di truyền của tính trạng đó [trội, lặn, do một hay nhiều gen kiểm soát] được gọi là phương pháp nghiên cứu phả hệ
- Các kí hiệu thường được sử dụng trong di truyền phả hệ
- Mục đích: xác định gen quy định các tính trạng là gen trội hay gen lặn, nằm trên NST thường hay NST giới tính, tuân theo quy luật di truyền nào.
- Nội dung: nghiên cứu sự di truyền của một số tính trạng nhất định [một đặc điểm, dị tật hoặc bệnh di truyền,..] trên những người có quan hệ họ hàng qua nhiều thế hệ và xây dựng nên sơ đồ phả hệ mô tả sự di truyền các tính trạng đó.
- Kết quả: xác định được các gen quy định tính trạng trội lặn hoàn toàn như: mắt đen trội so với mắt nâu, tóc quăn trội so với tóc thẳng, da đên trội so với da trắng; bệnh mù màu và bệnh máu khó đông là do gen lặn trên NST X, tật dính ngón tay là do gen trên NST Y quy định.
- Hạn chế: phương pháp này tốn nhiều thời gian, cần phải có sự ghi chép đầy đủ và chi tiết, nếu không thì kết luận sẽ không chính xác; không có hiệu quả đối với những bệnh phát sinh do rối loạn phiên mã và dịch mã vì những bệnh này không liên quan đến kiểu gen nên không di truyền qua đời sau [không xuất hện trong sơ đồ phả hệ].
2. Phương pháp nghiên cứu trẻ đồng sinh
- Có hai loại sinh đôi là sinh đôi cùng trứng và sinh đôi khác trứng. Người ta dựa vào hàng loạt đặc điểm về số lượng và chất lượng để phân biệt trẻ sinh đôi cùng hay khác trứng:
- Trẻ sinh đôi cùng trứng phát triển từ một trứng đã thụ tinh nên có cùng kiểu gen [trong nhân] bắt buộc cùng giới
- Trẻ sinh đôi khác trứng phát triển từ hai trứng thụ tinh khác nhau trẻ sinh đôi khác trứng có kiểu gen khác nhau và có thể cùng giới tính hoặc khác giới tính
- Mục đích: xác định các tính trạng phụ thuộc nhiều vào kiểu gen và các tính trạng phụ thuộc nhiều vào điều kiện môi trường
- Nội dung: so sánh những điểm giống nhau và khác nhau của cùng một tính trạng ở các trường hợp đồng sinh, sống trong cùng một môi trường hoặc khác môi trường.
- Kết quả: xác định được các tính trạng như nhóm máu, bệnh máu khó đông,... hoàn toàn phụ thuộc vào kiểu gen; khối lượng cơ thể, chiểu cao, trí thông minh phụ thuộc vào cả kiểu gen và điều kiện môi trường.
- Hạn chế: không phân biệt được cách thức di truyền của tính trạng.
3. Phương pháp nghiên cứu tế bào học
- Mục đích: tìm ra những khuyết tật về kiểu gen của các bệnh di truyền để chẩn đoán và điều trị kịp thời.
- Nội dung: làm tiêu bản NST để quan sát, so sánh cấu trúc hiển vi của bộ NST trong tế bào của những người mắc bệnh so với bộ NST trong tế bào của những người bình thường.
- Kết quả: xác định được nguyên nhân của một số bệnh di truyền như: Người có 3 NST số 21-Hội chứng Đao, 3 NST X- Hội chứng 3X, 3 NST XXY-Hội chứng Claiphentơ, 1 NST X-XO-Hội chứng Tơcnơ.
- Hạn chế: phương pháp này tốn kém hóa chất và phương tiện khác nhưng không xác định được nguồn gốc phát sinh các bệnh di truyền phân tử [chiếm chủ yếu] và chỉ đề cập đến những cá thể cụ thể chứ không thấy được toàn cảnh về bệnh trong cộng đồng.
4. Phương pháp nghiên cứu di truyền quần thể
- Mục đích: xác định hậu quả của việc kết hôn gần, dự đoán tần số của alen gây bệnh và tỷ lệ người mang alen bệnh trong quần thể, cũng như nghiên cứu nguồn gốc của các nhóm tộc người.
- Nội dung: dựa vào công thức Hacđi-Vanbec để xác định tần số các kiểu hình để tính tần số các alen và kiểu gen trong quần thể liên quan đến các bệnh di truyền.
- Kết quả: tính được tần số những người mang gen gây bệnh của một số bệnh di truyền như bạch tạng, bệnh mù màu, bệnh máu khó đông,....
- Hạn chế: chỉ là dự đoán khái quát, không có hiệu quả với cá thể cụ thể.
5. Phương pháp nghiên cứu di tuyền phân tử
- Mục đích: xác định nguyên nhân gây ra các bệnh di truyền ở người ở mức độ phân tử.
- Nội dung: bằng các phương pháp nghiên cứu khác nhau ở mức độ phân tử, đã xác định được vị trí của từng nucleotit trên phân tử ADN, xác định cấu trúc của các gen tương ứng với từng tính trạng.
- Kết quả: xác định được nguyên nhân của các bệnh di truyền phân tử như bệnh hồng cầu hình liềm do sự thay thế cặp T-A bằng A-T,...hoàn thành dự án giải mã bộ gen người.
- Hạn chế: đòi hỏi trình độ kỹ thuật cao và các phương tiện nghiên cứu hiện đại, đắt tiền.