Chương trình bồi dưỡng thường xuyên môn Sinh học THCS Nhận dạng các quy luật di truyền bằng các phép lai và một số bài tập di truyền hay và khó

Chương trình BDTX – Sinh học THCS 1 CHƯƠNG TRÌNH BỒI DƯỠNG THƯỜNG XUYÊN MÔN SINH HỌC THCS NHẬN DẠNG CÁC QUY LUẬT DI TRUYỀN BẰNG CÁC PHÉP LAI VÀ MỘT SỐ BÀI TẬP DI TRUYỀN HAY VÀ KHÓ Chương trình BDTX –[.]

Chương trình BDTX – Sinh học THCS CHƯƠNG TRÌNH BỒI DƯỠNG THƯỜNG XUYÊN MÔN SINH HỌC THCS: NHẬN DẠNG CÁC QUY LUẬT DI TRUYỀN BẰNG CÁC PHÉP LAI VÀ MỘT SỐ BÀI TẬP DI TRUYỀN HAY VÀ KHÓ Chương trình BDTX – Sinh học THCS NHẬN DẠNG CÁC QUY LUẬT DI TRUYỀN BẰNG CÁC PHÉP LAI VÀ MỘT SỐ BÀI TẬP DI TRUYỀN HAY VÀ KHÓ I- Đặt vấn đề: Trong chương trình sinh học bậc THCS, phần di truyền học chiếm vị trí quan trọng Nó giúp học sinh nắm kiến thức sở vật chất, chế tượng di truyền thể sống tính quy luật tượng di truyền Thông qua kiến thức di truyền học, học sinh rèn luyện khả tư duy, trí sang tạo phương pháp nghiên cứu khoa học Học sinh say mê, hứng thú với thí nghiệm di truyền, tập vận dụng kiến thức Cũng môn học này, khả học sinh thể phát huy, đặc biệt phương pháp luận tư tốn học Tuy có vị trí quan trọng chương trình, lại nội dung chủ yếu thi tuyển sinh vào lớp 10, thi Học sinh giỏi lớp 9, cịn khơng giáo viên gặp khó khăn phân biệt tượng quy luật di truyền, việc giải tập di truyền Tài liệu giúp giáo viên sinh học hiểu rõ chất tượng, quy luật di truyền nhận dạng xác quy luật di truyền để nâng cao hiệu giảng dạy, đồng thời áp dụng giải tập di truyền cách có hiệu việc bồi dưỡng học sinh giỏi mơn II- Nội dung: A Tóm tắt kiến thức tượng quy luật di truyền: - Di truyền trội lặn hoàn toàn: gồm định luật I, II Men đen - Di truyền trội khơng hồn tồn (di truyền tính trạng trung gian) - Di truyền phân li độc lập - Di truyền liên kết: + Liên kết hồn tồn + Liên kết khơng hoàn toàn - Tương tác gen - Di truyền liên kết giới tính - Sự di truyền qua tế bào chất Di truyền trội lặn hoàn toàn: gồm định luật I, II Men đen 2.1 Thí nghiệm Menđen Chương trình BDTX – Sinh học THCS Vì Menđen lại chọn đậu Hà Lan làm đối tượng nghiên cứu? Đây loại có hoa lưỡng tính, có tính trạng biểu rõ rệt, hàng năm, dễ trồng, có nhiều thứ phân biệt rõ ràng, tự thụ phấn cao nên dễ tạo dòng Men đen tiến hành giao phấn giống đậu Hà Lan chủng khác cặp tính trạng tương phản cách cắt bỏ nhị từ chưa chín hoa chọn làm mẹ để ngăn ngừa tự thụ phấn Khi nhị chín, ơng lấy phấn hoa chọn làm bố rắc vào đầu nhụy hoa cắt nhị chọn làm mẹ F1 tạo thành tiếp tục tự thụ phấn F2 Kết thí nghiệm Men đen phản ánh bảng sau: Kết thí nghiệm lai cặp tính trạng Menđen P F1 Hoa đỏ x hoa trắng Thân cao x thân lùn Quả lục x vàng Hoa đỏ, Thân cao, Quả lục F2 Tỉ lệ kiểu hình F2 705 đỏ ; 224 trắng 3,15 : 487 cao; 177 lùn 2,75 : 428 lục;152 2.82 : vàng Các tính trạng thể , ví dụ hoa đỏ, hoa trắng, thân cao, thân lùn, lục, vàng, gọi kiểu hình Dù thay đổi vị trí giống làm bố mẹ giống hoa đỏ làm bố giống hoa trắng làm mẹ, hay ngược lại, kết thu F1 F2 giống Men đen gọi tính trạng biểu F1 tính trạng trội (hoa đỏ, thân cao, lục), cịn tính trạng biểu F2 tính trạng lặn (hoa trắng, thân lùn, vàng) Những kết thí nghiệm Men đen cho thấy F2 có phân li tính trạng theo tỉ lệ xấp xỉ trội : lặn Để theo dõi tiếp F3, Men đen cho F2 tự thụ phấn thu kết phản ánh hình Hình cho thấy F2 có 1/3 số hoa đỏ không phân li, nghĩa chúng chủng, 2/3 số hoa đỏ phân li F Các hoa trắng F2 không phân li F3, nghĩa chúng chủng Như vậy, kiểu hình trội F bao gồm thể chủng không chủng 2.2 Men đen giải thích kết thí nghiệm F1 mang tính trạng trội tính trạng lặn lại xuất F2 giúp Menđen nhận thấy tính trạng khơng trộn lẫn vào quan niệm đương thời Ông cho tính trạng thể cặp nhân tố di truyền quy định mà sau Chương trình BDTX – Sinh học THCS gọi cặp gen alen Ơng dùng kí hiệu chữ để nhân tố di truyền (gen), chữ in hoa gen trội quy định tính trạng trội, cịn chữ thường gen lặn quy định tính trạng lặn để giải thích kết thí nghiệm Ở thể P, F1 F2 gen tồn thành cặp tương ứng gọi kiểu gen qui định kiểu hình thể Nếu kiểu gen chứa cặp gen tương ứng giống gọi thể đồng hợp như: AA - thể đồng hợp trội, aa - thể đồng hợp lặn, chứa cặp gen tương ứng khác (Aa) gọi thể dị hợp Men đen giải thích kết thí nghiệm phân li tổ hợp cặp nhân tố di truyền (gen) qua trình phát sinh giao tử thụ tinh 2.3 Nội dung quy luật phân li Các kết thí nghiệm lai cặp tính trạng Menđen cho thấy : Khi lai bố mẹ khác cặp tính trạng chủng tương phản hệ thứ hai có phân li theo tỉ lệ xấp xỉ trội :1 lặn (tức 3/4 1/4 hay 75% 25%) Khi giải thích kết thí nghiệm mình, Men đen đưa khái niệm” giao tử khiết “ Theo quan niệm này, thể lai F1(Aa) gen trội át gen lặn nên tính lặn khơng biểu Tuy nhiên, gen lặn tồn bên cạnh gen trội; chúng khơng hịa lẫn vật chất với Lúc thể lai F (Aa) phát sinh giao tử alen trội (A) lặn (a) giữ nguyên chất bố mẹ chủng (giao tử khiết) Mỗi loại giao tử F1chỉ chứa gen bố mẹ, nghĩa chứa A a Sự phân li cặp Aa tạo hai loại giao tử với xác suất ngang 1A:1a Chính tỉ lệ phân li hai loại giao tử với tổ hợp chúng qua thụ tinh chế tạo nên tỉ lệ KG : 1AA : Aa : 1aa, từ cho tỉ lệ kiểu hình trội:1 lặn F2 Tính lặn biểu thể đồng hợp gen lặn, gây tượng phân li, nghĩa kiểu hình F khơng đồng nhất.Vì chất, quy luật phân li hiểu phân li cặp nhân tố di truyền tạo hai loại giao tử khiết với tỉ lệ 1A:1a hay trình phát sinh giao tử nhân tố di tryuền cặp nhân tố di truyền phân li giao tử giữ nguyên chất thể chủng P Những nghiên cứu tế bào học cuối kỉ 19 chế nguyên phân, giảm phân thụ tinh xác nhận giả thuyết Menđen Trong tế bào lưỡng bội, NST tồn thành cặp, gen tồn thành cặp tưng ứng cặp NST tương đồng Vì vậy, cặp NST phân li giảm phân hình thành giao tử tổ hợp lại thụ tinh đưa đến phân li tổ hợp cặp gen tương ứng Chương trình BDTX – Sinh học THCS Chính sở tế bào học để giải thích thí nghiệm di truyền màu hoa Menđen Bố (mẹ) có cặp NST chứa cặp gen AA giảm phân tạo loại giao tử mang NST chứa gen A Cịn mẹ (bố) có cặp NST chứa aa giảm phân cho loại giao tử chứa gen a Sự thụ tinh hai loại giao tử tạo F mang cặp NST chứa cặp gen Aa Khi F1 giảm phân, phân li cặp NST tương đồng với xác suất ngang đưa đến phân li cặp gen tương ứng, hai loại giao tử tạo thành có tỉ lệ nhau, nghĩa 1A: 1a hay 1/2A: 1/2a Giao tử đực có hai loại tỉ lệ Sự kết hợp ngẫu nhiên hai loại giao tử đực với hai loại giao tử F1 qua thụ tinh đưa đến tổ hợp cặp NST chứa cặp gen tương ứng Kết F2 có tỉ lệ KG : 1AA; 2Aa; 1aa Do tác động gen trội A át gen lặn, nên thể dị hợp Aa F có kiểu hình trội (hoa đỏ),cũng F2 có tỉ lệ KH trội (hoa đỏ) : lặn (hoa trắng) Di truyền trội khơng hồn tồn (di truyền tính trạng trung gian) Một trường hợp khác với thí nghiệm Menđen thể lai F mang tính trạng trung gian bố mẹ (di truyền trung gian hay trội khơng hồn tồn) Ví dụ, lai hai giống hoa thuộc loài hoa phấn (Mirabilis jalapa) hoa đỏ hoa trắng kết thu được: F1 toàn hoa màu hồng, cịn F2 có tỉ lệ:1 hoa đỏ: hoa hồng: hoa trắng Trường hợp thể dị hợp Aa biểu tính trạng trung gian gen trội A khơng át chế hồn tồn gen lặn a F2 có tỉ lệ kiểu gen kiểu hình giống Mỗi kiểu gen có kiểu hình riêng biệt Như vậy, trội khơng hồn tồn tượng di truyền kiểu hình thể lai F1 biểu trung gian bố mẹ, F2 có tỉ lệ kiểu hình trội : trung gian: 1lặn Di truyền phân li độc lập 3.1.Thí nghiệm Menđen Menđen lai hai thứ đậu Hà Lan chủng khác hai cặp tính trạng tương phản: hạt màu vàng, vỏ trơn hạt màu xanh, vỏ nhăn, F1 có hạt màu vàng, vỏ trơn Sau ơng cho 15 F tự thụ phấn thu F2 556 hạt thuộc loại kiểu bảng sau: Chương trình BDTX – Sinh học THCS Bảng phân tích kết thí nghiệm Menđen Kiểu hình F2 Tỉ lệ kiểu hình F2 Tỉ lệ cặp tính trạng F2 Vàng, trơn Vàng, nhăn Xanh, trơn Xanh, nhăn 315/556 = 0,5665  9/16 vµng  416/140 = 2,97 :  : xanh 108/556 = 0,1982  3/16 101/556 = 0,1816  3/16 32/ 556 = 0,0575  1/16 tr¬n  423/133 = 3,18 : : nhăn T t l ca tng cặp tính trạng nêu hạt vàng, trơn tính trạng trội chiếm tỉ lệ 3/4 loại tinh trạng, hạt xanh , nhăn tính trạng lặn chiếm tỉ lệ 1/4 Tỉ lệ tính trạng nói có mối tương quan với tỉ lệ kiểu hình F Kết phân tích cho thấy xác suất xuất kiểu hình F2 tích xác suất tính trạng tổ hợp thành nó, cụ thể là: 9/16 hạt vàng trơn = 3/4 hạt vàng x 3/4 hạt trơn; 3/16 hạt vàng nhăn = 3/4 hạt vàng x 1/4 hạt nhăn ; 3/16 hạt xanh trơn = 1/4 hạt xanh x 3/4 hạt trơn; 1/16 hạt xanh nhăn = 1/ hạt xanh x 1/4 hạt nhăn Hay tỉ lệ kiểu hình F2 tích tỉ lệ cặp tính trạng tổ hợp thành chúng, cụ thể tỉ lệ kiểu hình F2 phép lai (3 hạt vàng:1 hạt xanh)(3 hạt trơn:1hạt nhăn) Từ phân tích Menđen thấy cặp tính trạng màu sắc hạt hình dạng hạt di truyền độc lập với nhau, nghĩa chúng tuân theo định luật xác suất kiện độc lập Như kết thí nghiệm Menđen cho thấy: Khi lai cặp bố mẹ khác hai (hoặc nhiều) cặp tính trạng chủng tương phản di truyền độc lập với xác suất xuất kiểu hình F2 tích xác suất tính trạng hợp thành 3.2 Men đen giải thích kết thí nghiệm Những phân tích kết thí nghiệm xác định cặp tính trạng di truyền độc lập.Từ Men đen cho cặp tính trạng cặp nhân tố di truyền (gen) quy định Ông dùng chữ để ki hiệu cho cặp nhân tố di truyền hay cặp gen, cụ thể là: - Gen A quy định hạt vàng - Gen a quy định hạt xanh - Gen B quy định vỏ trơn - Gen b quy định vỏ nhăn Chương trình BDTX – Sinh học THCS Cơ thể bố, mẹ có kiểu gen: AABB (hạt vàng, vỏ trơn), aabb (hạt xanh, võ nhăn) Kết thí nghiệm Men đen giải thích sau: thể có kiểu gen AABB qua giảm phân cho loại giao tử AB, tương tự thể có kiểu gen aabb cho loại giao tử ab Sự thụ tinh loại giao tử tạo thể lai F có kiểu gen AaBb Khi thể lai F1 giảm phân diễn li độc lập tổ hợp tự cặp gen tương ứng, cụ thể A a có khẳ tổ hợp tự với B b , tạo loại giao tử với tỉ lệ ngang AB, Ab, aB ab thể thể đực Sự kết hợp ngẫu nhiên loại giao tử đực loại giao tử nêu tạo 16 tổ hợp giao tử (hợp tử) F Căn vào kiểu gen suy kiểu hình F2 Do , kiểu hình tương ứng viết sau: A-B-: Kiểu hình hai gen trội A, B hạt vàng, trơn A-bb: Kiểu hình gen trội A gen lặn b, hạt vàng, nhăn aaB-: Kiểu hình gen lặn a gen trội B, hạt xanh, trơn aabb: Kiểu hình hai gen lặn a, b, hạt xanh, nhăn Trong cách viết kiểu trên, gạch ngang thay cho gen trội gen lặn thể đồng hợp gen trội thể dị hợp có chung kiểu hình Như vậy, theo Menđen, phân li độc lập tổ hợp tự cặp nhân tố di truyền (các cặp alen) đưa đến di truyền độc lập cặp tính trạng Đây nội dung quy luật phân li độc lập 3.3 Cơ sở tế bào học quy luật phân li độc lập Sở dĩ có di truyền độc lập cặp tính trạng cặp alen quy định cặp tính trạng nằm cặp NST tương đồng trình phát sinh giao tử F1 có phân li độc lập cặp NST tương đồng dẫn tới phân li độc lập cặp gen tương ứng tạo nên loại giao tử khác với xác suất ngang Các loại giao tử kết hợp ngẫu nhiên với xác suất ngang thụ tinh, tạo nên F2 Cụ thể thí nghiệm trên, phân li độc lập tổ hợp tự cặp NST đưa đến phân li độc lập tổ hợp tự cặp gen dị hợp Aa Bb F1 tạo loại giao tử với tỉ lệ ngang AB: Ab: aB: ab Sự kết hợp ngẫu nhiên thụ tinh loại giao tử đực với loại giao tử cho 16 hợp tử F2 , có kiểu gen, kiểu hình theo tỉ lệ tương ứng sau: Về kiểu gen Về kiểu hình AABB: AABb: AaBB: AaBb 9(A-B-) hạt vàng, trơn 1Aabb: 2Aabb 3(A-bb) hạt vàng, nhăn Chương trình BDTX – Sinh học THCS 1aaBB: 2aaBb 3(aaB-) hạt xanh, trơn 1aabb 1(aabb) hạt xanh, nhăn Những phân tích cho thấy định luật phân li độc lập nghiệm điều kiện cặp gen quy định cặp tính trạng theo dõi nằm cặp NST khác CÔNG THỨC TỔNG QUÁT Với điều kiện tính trội hồn tồn n cặp gen dị hợp tử phân li độc lập, công thức tổ hợp Menđen đề cập trinh bày bảng sau Bảng công thức tổ hợp Số cặp gen Số lượng dị hợp loại giao tử n Tỉ lệ phân li kiểu gen Số lượng loại kiểu gen Tỉ lệ phân li kiểu hình Số lượng loại kiểu hình 21 22 23 (1 + + 1)1 (1 + +1)2 (1 + + 1)3 31 32 33 (3 + 1)1 (3 + 1)2 (3 + 1)3 21 22 23 2n (1 + + 1)n 3n (3 + 1)n 2n Di truyền liên kết: Di truyền liên kết tượng di truyền gen nằm cặp NST tương đồng quy định Liên kết hoàn toàn: Là tượng gen nằm NST, phân li tổ hợp q trình phân bào Chúng hợp thành nhóm liên kết Liên kết khơng hồn tồn (hốn vị gen): Là tượng gen tương ứng nằm cặp NST tương đồng đổi chỗ cho nhau, làm xuất tính trạng 4.1 Liên kết hoàn toàn Ở ruồi giấm, gen B quy định thân xám, gen b quy định thân đen; gen V quy định cánh dài bình thường, gen v quy định cánh cụt Chương trình BDTX – Sinh học THCS Morgan lai hai dòng ruồi giấm chủng thân xám, cánh dài thân đen, cánh cụt F1 tồn ruồi thân xám, cánh dài Sau ơng thực phép lai ruồi đực F1 với ruồi thân đen, cánh cụt thu hệ sau có tỉ lệ thân xám, cánh dài :1 thân đen, cánh cụt Đây kết phép lai phân tích Kết cho thấy gen quy định màu sắc thân hình dạng cánh khơng phân li độc lập , vi tỉ lệ KH phân li độc lập qua lai phân tích thu phải 1: 1:1 :1 Vả lại, kết phép lai cho thấy ruồi thân đen cánh cụt cho loại giao tử bv, ruồi đực F1 cho loại giao tử BV bv Từ Morgan cho gen màu sắc thân hình dạng cánh phải NST, nghĩa chúng liên kết với Điều giải thích sơ đồ lai hình sau: Cơ sở tế bào học di truyền liên kết Như vậy, thân xám cánh dài thân đen cánh cụt luôn di truyền đồng thời với giải thích di truyền liên kết gen hồn tồn, nghĩa gen quy định nhóm tính trạng nằm NST phân li giao tử tổ hợp qua tình thụ tinh Trong tế bào, số lượng gen lớn số lượng NST nhiều, nên NST phải mang nhiều gen, phân bố theo chiều dài tạo thành nhóm gen liên kết Số nhóm liên kết loài thường ứng với số NST đơn bội (n) lồi Ví dụ: ruồi giấm, nhóm liên kết tương ứng với n = Chương trình BDTX – Sinh học THCS Nếu phân li độc lập cặp gen làm xuất nhiều biến dị tổ hợp liên kết gen khơng tạo hay hạn chế xuất biến dị tổ hợp Ví dụ thí nghiệm Morgan hệ lai không xuất kiểu hình khác P Di truyền liên kết đảm bảo di truyền bền vững nhóm tính trạng quy định gen NST, nhờ chọn giống người ta chọn nhóm tính trạng tốt ln kèm với 4.2 Di truyền liên kết khơng hồn tồn Thí nghiệm: Cho ruồi F1(BV// bv) giao phối với ruồi đực thân đen, cánh cụt (bv//bv), Morgan thu kiểu hình với tỉ lệ sau: 0,41 thân xám, cánh dài ; 0,41 thân đen, cánh cụt; 0,09 thân xám, cánh cụt ; 0,09 thân đen, cánh dài Kết phép lai khơng giải thích liên kết gen hoàn toàn phân li độc lập gen KH hình thành từ kiểu tổ hợp giao tử Ruồi đực thân đen, cánh cụt cho loại giao tử bv, ruồi F cho loại giao tử với tỉ lệ : BV = bv = 0,41; Bv = bV = 0,09 Như vậy, phát sinh giao tử xẩy hoán vị (đổi chỗ) alen V v, dẫn đến xuất thêm loại giao tử Bv bV , có tổ hợp lại tính trạng bố mẹ thân đen, cánh dài thân xám , cánh cụt (biến dị tổ hợp) Sự hoán vị gen giải thích sở tế bào học trao đổi chéo đoạn tương ứng nhiễm sắc tử chị em ( crômatit) cặp NST kép tương đồng kì đầu lần phân bào I giảm phân (hình trên) Sự trao đổi chéo nói tạo loại giao tử mang gen hốn vị có tỉ lệ ln (trong thí nghiệm trên, tỉ lệ Bv = bV = 0,09), loại giao tử có gen liên kết (tỉ lệ BV = bv = o,41) Tỉ lệ giao tử mang gen hoán vị phản ánh tần số hoán vị gen Tần số hốn vị gen tính tổng tỉ lệ loại giao tử mang gen hoán vị (kết thí nghiệm cho thấy tần số hốn vị gen 0,09 + 0,09 = 0,18).Tần số hoán vị gen thể khoảng cách tương đối gen NST, tần số lớn khoảng cách gen xa, lực liên kết yếu, tần số nhỏ ngược lại Dựa vào tần số hoán vị gen người ta xác lập đồ di truyền Tần số hốn vị gen khơng vượt 50% phần gen NST có xu hướng liên kết chủ yếu 10 .. .Chương trình BDTX – Sinh học THCS NHẬN DẠNG CÁC QUY LUẬT DI TRUYỀN BẰNG CÁC PHÉP LAI VÀ MỘT SỐ BÀI TẬP DI TRUYỀN HAY VÀ KHÓ I- Đặt vấn đề: Trong chương trình sinh học bậc THCS, phần di truyền. .. giáo viên sinh học hiểu rõ chất tượng, quy luật di truyền nhận dạng xác quy luật di truyền để nâng cao hiệu giảng dạy, đồng thời áp dụng giải tập di truyền cách có hiệu việc bồi dưỡng học sinh giỏi... thể F1 với Phép lai thuận nghịch Sau phép lai cụ thể dùng để nhận dạng tượng quy luật di truyền nói B.1 Phép lai phân tích: - Phép lai phân tích phép lai cá thể chứa gen trội (đồng hợp hay dị hợp)