Bồi dưỡng HSG Sinh học 9 Chương I

BỒI DƯỠNG HSG SINH HỌC CHỌN LỌC DI TRUYEÀN VÀ BIẾN DỊ CHƯƠNG I: CÁC THÍ NGHIỆM CỦA MENĐEN MENĐEN VÀ DI TRUYỀN HỌC Các khái niệm: - Di truyền: tượng truyền đạt tính trạng bố mẹ, tổ tiên cho hệ cháu - Biến dị : tượng sinh khác với bố mẹ khác nhiều chi tiết - Biến dị di truyền hai tượng song song, gắn liền với trình sinh sản Nhiêm vụ, nội dung ý nghóa Di truyền học: - Nhiệm vụ Di truyền học: Là khoa học nghiên cứu sở vật chất, chế, tính qui luật tượng di truyền biến dị - Nội dung Di truyền học: đề cập đến kiến thức sở vật chất, chế, tính qui luật tượng di truyền biến dị - nghóa Di truyền học (= vai trò Di truyền học): + Về mặt lý thuyết: giúp giải thích tượng di truyền biến dị + Về mặt thực tiễn: thành tựu Di truyền học ứng dụng Khoa học chọn giống, Y học, đặc biệt Công nghệ sinh học đại Đối tượng nghiên cứu Nội dung phương pháp phân tích hệ lai Menđen (1822 – 1884): a Đối tượng nghiên cứu chính: đậu Hà lan, có đặc điểm:  Thời gian sinh trưởng, phát triển ngắn  Có hoa lưỡng tính, khả tự thụ phấn nghiêm ngặt, nhờ mà tránh tạp giao lai giống  Có nhiều tính trạng tương phản rõ rệt b Phương pháp phân tích hệ lai Menđen:  Chọn đối tượng nghiên cứu (đậu Hà lan)  Tạo cá thể chủng khác hay vài cặp tính trạng tương phản  Lai cặp bố mẹ khác số cặp tính trạng chủng tương phản, theo dõi di truyền riêng rẽ cặp tính trạng cháu cặp bố mẹ  Dùng tóan thống kê phân tích số liệu thu Từ rút qui luật di truyền tính trạng (1865) Một số thuật ngữ kí hiệu Di truyền học: a Thuật ngữ: _ Tính trạng: đặc điểm hình thái, cấu tạo, sinh lí thể VD: thân cao, hạt vàng, lục, chịu hạn tốt…  Cặp tính trạng tương phản: trạng thái biểu trái ngược loại tính trạng VD: hạt trơn hạt nhăn, thân cao thân thấp  Nhân tố di truyền (gen): quy định tính trạng sinh vật VD: nhân tố di truyền quy định màu sắc hoa hay màu sắc hạt  Alen cặp alen:  Mỗi trạng thái khác (VD: A, a) củøa gen gọi alen  Cặp alen cặp gen qui định cặp tính trạng tương phản GV: ĐỖ THỊ KIM NHỊ BỒI DƯỠNG HSG SINH HỌC CHỌN LỌC  Giống (hay dòng) chủng: có đặc tính di truyền đồng nhất, hệ sau giống hệ trước ( dòng đồng hợp tử kiểu gen đồng loại kiểu hình)  Kiểu hình: tổ hợp toàn tính trạng thể Trên thực tế, nói đến kiểu hình thể, người ta xét vài tính trạng quan tâm VD: màu hoa, chiều cao cây…  Kiểu gen: tổ hợp gen tế bào thể Thông thường, nói đến kiểu gen thể, người ta xét vài cặp gen liên quan đến tính trạng quan tâm  Thể đồng hợp: kiểu gen chứa cặp gen gồm gen (2 alen) tương ứng giống Ví dụ : AA (thể đồng hợp trội), aa (thể đồng hợp lặn)  Thể dị hợp : kiểu gen chứa cặp gen gồm gen (2 alen) tương ứng khác Ví dụ : Aa b Kí hiệu: P: cặp bố mẹ xuất phát G: giao tử F: hệ (F1, F2 ) : phép lai FB: hệ phép lai phân tích Tại Menđen lại chọn cặp tính trạng tương phản thực phép lai?  Trên thể sinh vật có vô số tính trạng, nên lúc nhà nghiên cứu quan sát theo dõi hết Vì vậy, Menđen chọn thành cặp tính trạng tương phản thực phép lai để theo dõi đầy đủ xác di truyền tính trạng đo.ù Từ ông phát qui luật tính trội F qui luật phân li F2 LAI MỘT CẶP TÍNH TRẠNG Thế lai cặp tính trạng tương phản?   Lai cặp tính trạng tương phản phép lai cặp bố mẹ chủng đem lai khác cặp tính trạng tương phản VD: lai đậu hoa đỏ chủng với đậu hoa trắng chủng Thao tác giao phấn giưã giống đậu Hà lan khác thí nghiệm lai cặp tính trạng cuả Menđen Để có bố mẹ chủng đem lai, Menđen làm naò?     Cắt bỏ nhị từ chưa chín hoa cuả chọn làm mẹ để ngăn ngưà tự thụ phấn Khi nhị chín, Menđen lấy phấn cuả hoa bố rắc vào đầu nh cuả hoa chọn làm mẹ Sau thụ phấn, thụ tinh, mẹ có mang hạt (đời F 1) Đem hạt F1 gieo → F1 Cho F1 tự thụ phấn → F2 Để có bố mẹ chủng đem lai, Menđen tiến hành tự thụ phấn nghiêm ngặt đậu Hà lan qua nhiều hệ Thí nghiệm Menđen: Ở đậu Hà lan: P: hoa đỏ TC  hoa trắng TC F1: 100% hoa đỏ (hiện tượng đồng tính) Cho F1 tự thụ phấn (F1  F1): F2: 705 hoa đỏ: 224 hoa trắng (hiện tượng phân li tính trạng) GV: ĐỖ THỊ KIM NHỊ BỒI DƯỠNG HSG SINH HỌC CHỌN LỌC (3 đỏ: trắng) Tính trạng biểu F1 gọi tính trạng trội Tính trạng không biểu F mà tới F2 biểu gọi tính trạng lặn * Nhận xét: Khi lai thể bố mẹ khác cặp tính trạng chủng tương phản F1 đồng tính tính trạng bố mẹ, F2 có phân li tính trạng theo tỉ lệ trung bình trội: lặn   Menđen giải thích kết thí nghiệm: _ Quan niệm đương thời: cho tính trạng bố mẹ trộn lẫn vào tạo nên tính trạng trung gian hệ VD: P: hoa đỏ x hoa trắng  F1 : hoa hồng  Quan niệm Menđen:  Các tính trạng tồn độc lập không trộn lẫn vào  Mỗi tính trạng thể SV cặp nhân tố di truyền (cặp gen) qui định Trong tế bào sinh dưỡng, nhân tố di truyền tồn thành cặp  Ông dùng chữ để kí hiệu nhân tố di truyền, chữ in hoa nhân tố di truyền trội qui định tính trạng trội, chữ thường nhân tố di truyền lặn qui định tính trạng lặn + Menđen giải thích kết thí nghiệm phân li cặp nhân tố di truyền trình phát sinh giao tử tổ hợp chúng thụ tinh (cơ chế di truyền tính trạng)  Giải thích sơ đồ lai cặp tính trạng Menđen:  thể PTC: hoa đỏ mang cặp nhân tố di truyền AA, hoa trắng mang cặp nhân tố di truyền aa  Trong trình phát sinh giao tử P, cặp nhân tố di truyền AA hoa đỏ phân li tạo loại giao tử mang nhân tố di truyền A, tương tự hoa trắng tạo loại giao tử mang nhân tố di truyền a Sự thụ tinh loại giao tử tạo F mang cặp nhân tố di truyền Aa, a không biểu bị A át nên F có màu hoa đỏ  Sự phân li cặp nhân tố di truyền Aa F tạo loại giao tử với tỉ lệ ngang 1A: 1a Trong thụ tinh, giao tử tổ hợp ngẫu nhiên với tạo tỉ lệ F 1AA: 2Aa: 1aa Các tổ hợp AA, Aa biểu kiểu hình trội, tổ hợp aa biểu kiểu hình lặn nên F2 có tỉ lệ phân tính trội : lặn  Sơ đồ minh họa:  Qui ước: Nhân tố di truyền A: qui định tính trạng hoa đỏ Nhân tố di truyền a: qui định tính trạng hoa trắng _ Sơ đồ lai: P: Hoa đỏ TC  Hoa trắng TC ( AA) ( aa) G: A A a a F1: Aa Aa ( hoa đỏ) F1  F1: hoa đỏ  hoa đỏ (Aa) (Aa) G: A a A a F2: A a A GV: ĐỖ THỊ KIM NHỊ BỒI DƯỠNG HSG SINH HỌC CHỌN LỌC a 10 Noäi dung qui luật phân li Menđen: “Trong trình phát sinh giao tử nhân tố di truyền cặp nhân tố di truyền phân li giao tử giữ nguyên chât thể chủng P” 11 Lai phân tích:  Một thể mang kiểu hình lặn chủng (thể đồng hợp aa), thể mang kiểu hình trội chủng (thể đồng hợp trội AA) không chủng (thể dị hợp Aa) Do đó, để xác định kiểu gen cuả cá thể mang kiểu hình trội phải dùng phép lai phân tích  Lai phân tích phép lai cá thể mang tính trạng trội cần xác định kiểu gen với cá thể mang tính trạng lặn  Nếu kết phép lai đồng tính cá thể mang tính trạng trội có kiểu gen đồng hợp trội ( AA)  Sơ đồ kiểm chứng: P: hoa đỏ  hoa traéng (AA) (aa) G: A a FB: Aa ( hoa đỏ)  (đồng tính)   Nếu kết phép lai phân tính cá thể có kiểu gen dị hợp (Aa)  Sơ đồ kiểm chứng: P: hoa đỏ  hoa trắng (Aa) ( aa) G: A, a a FB: Aa , aa (Hoa đỏ) (hoa trắng)  (phân tính) Ý nghóa phép lai phân tích:  Xác định cá thể mang tính trạng trội đồng hợp hay dị hợp  Kiểm tra độ chủng giống, tránh phân li tính trạng, xuất tính trạng xấu ảnh hưởng đến suất vật nuôi, trồng  Cho thấy có phân li nhân tố di truyền tạo thành giao tử thể lai 12 Nếu không dùng phép lai phân tích, người ta dùng cách để xác định kiểu gen cá thể mang kiểu hình trội?    ĐV: TV: cho chúng tự thụ phấn Nếu F đồng tính  P TC (đồng hợp trội), F1 phân tính  P không TC (dị hợp) Sơ đồ minh hoạ: P: AA  AA  F1: 100% AA (đồng tính) P: Aa  Aa  F1: AA : 2Aa : 1aa (phaân tính) 13 Tương quan trội – lặn tính trạng có ý nghóa thực tiễn sản xuất? Để xác định tương quan trội – lặn cặp tính trạng tương phản, người ta phải làm gì?  Tương quan trội – lặn tượng phổ biến nhiều tính trạng thể SV, tính trạng trội thường tính trạng tốt, tính trạng lặn thường tính trạng xấu Vì vậy, GV: ĐỖ THỊ KIM NHỊ BỒI DƯỠNG HSG SINH HỌC CHỌN LỌC mục tiêu chọn giống xác định tính trạng trội để tập trung gen trội quý vào kiểu gen nhằm tạo giống có giá trị kinh tế cao  Để xác định tương quan trội – lặn cặp tính trạng tương phản, người ta sử dụng phương pháp phân tích hệ lai Menđen Nếu cặp tính trạng chủng tương phản P có tỉ lệ phân li kiểu hình F2 : kiểu hình chiếm ¾ tính trạng trội, kiểu hình có tỉ lệ ¼ tính trạng lặn 14 Bằng cách để xác định tính trạng trội tạo dòng thuần? a Phương pháp xác định tính trội:  Dựa vào định luật đồng tính Menđen: tính trạng biểu F lai bố mẹ chủng có tính trạng tương phản tính trạng trội, tính trạng lại tính trạng lặn  Dựa vào định luật phân tính Menđen: tính trạng chiếm tỉ lệ ¾ tính trạng trội, tính trạng chiếm ¼ tính trạng lặn  Trong trường hợp không xác định trội lặn theo Menđen ta tự quy định: tính trạng trội tính trạng tốt b Phương pháp tạo dòng thuần:  Ở thực vật cho tự thụ phấn bắt buộc qua nhiều hệ động vật, cho giao phối gần liên tục qua nhiều hệ  Đối với tính trạng trội thực lai phân tích để biết dòng  Thực vật lưỡng bội hóa tế bào đơn bội cách xử lí cônsixin 15 Trội không hòan toàn (Di truyền trung gian):  Là tượng di truyền kiểu hình thể lai F biểu tính trạng trung gian bố mẹ, F có tỉ lệ kiểu hình trội : trung gian : lặn  Ý nghóa: tạo kiểu hình (trung gian)  VD: Ở loài hoa phấn: P: hoa đỏ TCû  hoa traéng TC (AA) ( aa) G: A a F1: Aa (100% Hoa hoàng) F1  F1: hoa hoàng  hoa hoàng (Aa) (Aa) G: A,a A,a F2: 1AA : 2Aa : 1aa hoa đỏ : hoa hồng : hoa trắng 16 Điểm giống khác trội hoàn toàn trội không hoàn toàn phép lai cặp tính trạng đời lai F1 F2: * Giống nhau:  Sự di truyền tính trạng dựa chế tự nhân đôi, phân li tổ hợp cặp gen thông qua trình phát sinh giao tử thụ tinh  Kết phép lai: + F1 đồng tính, F2 có phân li tính trạng + F1 có kiểu gen dị hợp GV: ĐỖ THỊ KIM NHỊ BỒI DƯỠNG HSG SINH HỌC CHỌN LỌC + F2 có kiểu gen phân li theo tỉ lệ: đồng hợp trội: dị hợp: đồng hợp lặn * Khác nhau: Đặc điểm so sánh Về sở Kiểu hình F1 Tỉ lệ kiểu hình F2 Phép lai phân tích dùng trường hợp Trội hòan toàn Trội không hòan toàn Gen trội át hoàn toàn gen lặn Biểu tính trạng trội, giống bên bố mẹ trội : lặn Gen trội át không hoàn toàn gen lặn Biểu tính trạng trung gian bố mẹ Cần dùng, thể mang tính trạng trội có kiểu gen Không cần dùng phép lai phân tích mổi kiểu hình ứng với kiểu gen trội : trung gian : lặn 17 Trong trường hợp: trội hòan toàn trội không hòan toàn, trường hợp phổ biến hơn? Vì sao? _ Trường hợp trội không hòan toàn phổ biến hơn, vì: + Môi trường tác động vào kiểu gen thường không hòan toàn thuận lợi + Gen trội cặp gen tương ứng thường không lấn át hoàn toàn gen lặn nên gen trạng thái dị hợp biểu kiểu hình trung gian  Điều cho thấy, tính trạng xuất kết tác động qua lại kiểu gen với môi trường môi trường thể LAI HAI CẶP TÍNH TRẠNG 18 Thế lai hay nhiều cặp tính trạng tương phản?   Lai hay nhiều cặp tính trạng tương phản phép lai cặp bố mẹ chủng đem lai khác hay nhiều cặp tính trạng tương phản VD: lai đậu hạt vàng, vỏ trơn chủng với đậu hạt xanh, vỏ nhăn chủng 19 Thí nghiệm Menđen: Ở đậu Hà lan: PTC: hạt vàng, vỏ trơn  hạt xanh, vỏ nhăn F1: 100% hạt vàng, vỏ trơn (hiện tượng đồng tính) Cho 15 F1 tự thụ phấn: F2: 315 vàng, trơn : 108 xanh, trơn : 101 vàng, nhăn : 32 xanh, nhăn (9 : : : 1) * Xét kết F1: F1: 100% vàng, trơn → tính trạng hạt vàng tính trạng hạt trơn trội * Xét tỉ lệ cặp tính trạng F2: - Cặp tính trạng màu sắc hạt: Vàng 315 + 101 2,79 Xanh 108 + 32 1 - Cặp tính trạng hình dạng hạt: Trơn 315 + 108 3,18 Nhăn 101 + 32 1 Mỗi cặp tính trạng xuất tỉ lệ trội : lặn → Sự di truyền cặp tính trạng tuân theo qui luật phân li Menđen GV: ĐỖ THỊ KIM NHỊ BỒI DƯỠNG HSG SINH HỌC CHỌN LỌC * Nhận xét tỉ lệ kiểu hình F2: Hạt Vàng, Trơn chiếm 9/16 = ¾ vàng  ¾ trơn Hạt Vàng, Nhăn chieỏm 3/16 = ắ vaứng ẳ nhaờn Haùt Xanh, Trụn chieỏm 3/16 = ẳ xanh ắ trụn Haùt Xanh, Nhăn chiếm 1/16 = ¼ xanh  ¼ nhăn Menđen nhận thấy F2 có tỉ lệ phân li kiểu hình tích tỉ lệ phân li cặp tính trạng  tính trạng màu sắc hình dạng hạt di truyền độc lập với * Kết luận: Khi lai cặp bố mẹ khác cặp tính trạng TC tương phản di truyền độc lập với nhau, F có tỉ lệ kiểu hình tích tỉ lệ tính trạng hợp thành 20 Menđen giải thích kết thí nghiệm: Theo Menđen, cặp tính trạng cặp nhân tố di truyền qui định ông kí hiệu:  Nhân tố di truyền A: qui định tính trạng hạt vàng  Nhân tố di truyền a: qui định tính trạng hạt xanh  Nhân tố di truyền B: qui định tính trạng vỏ trơn  Nhân tố di truyền b: qui định tính trạng vỏ nhăn * Sơ đồ lai: P: Hạt vàng, trơn TCû  Hạt xanh, nhăn TC (AABB) ( aabb) G: …… …… F1: AaBb (100% vàng, trơn) F1 F1: vàng, trơn  vàng, trơn (………………) (………………) G: AB, Ab, aB, ab F2: AB Ab aB ab AB Ab aB ab Kết quả: Tỉ lệ kiểu gen Tỉ lệ kiểu hình GV: ĐỖ THỊ KIM NHỊ BỒI DƯỠNG HSG SINH HỌC CHỌN LỌC 21 Noäi dung qui luật phân li độc lập Menđen nghóa điều kiện nghiệm qui luật phân li độc lập  Nội dung: “Các cặp nhân tố di truyền (cặp gen) phân li độc lập trình phát sinh giao tử”  nghóa: + Sự phân li độc lập cặp nhân tố di truyền trình phát sinh giao tử tổ hợp chúng trình thụ tinh chế chủ yếu tạo nên biến dị tổ hợp, điều giải thích tính đa dạng phong phú loài sinh sản hữu tính + Biến dị tổ hợp nguồn nguyên liệu quan trọng trình tiến hóa chọn giống  Điều kiện nghiệm đúng: + Các cặp bố mẹ đem lai phải TC cặp tính trạng theo dõi + Tính trạng trội phải trội hòan toàn + Số lượng cá thể thu hệ lai phải đủ lớn + Các cặp gen qui định cặp tính trạng theo dõi phải phân li độc lập 22 Nêu ý nghĩa tiến hóa chọn giống qui luật phân li độc lập Menđen  Ý nghĩa tiến hóa: dựa vào qui luật ta giải thích nguồn gốc đa dạng sinh giới tự nhiên  Ý nghĩa chọn giống: sở khoa học phương pháp tạo giống lai hữu tính 23 Biến dị tổ hợp gì? Tại loài sinh sản giao phối, biến dị lại phong phú nhiều so với loài sinh sản vô tính?  Biến dị tổ hợp loại biến dị xảy xếp lại gen qui định tính trạng trình sinh sản, dẫn đến lai xuất kiểu hình so với bố mẹ chúng (hay phân li độc lập cặp tính trạng diễn tổ hợp lại tính trạng P)  loài sinh sản giao phối, biến dị lại phong phú nhiều so với loài sinh sản vô tính sinh sản hữu tính phải dựa vào trình giảm phân thụ tinh Trong giảm phân, tạo nhiều loại giao tử khác nguồn gốc NST, thụ tinh giao tử tổ hợp ngẫu nhiên với nhau, tạo hợp tử mang tổ hợp NST khác Đây nguyên nhân chủ yếu tạo nhiều biến dị tổ hợp Các tượng nói không xảy sinh sản vo âtính nên sinh sản vô tính tạo biến dị tổ hợp 24 Biến dị tổ hợp có ý nghóa chọn giống tiến hóa?  Biến dị tổ hợp tạo nhiều kiểu gen kiểu hình, làm tăng tính đa dạng loài sinh vật  Trong chọn giống: tính đa dạng vật nuôi trồng nguồn nguyên liệu giúp nhà sản xuất chọn giữ lại đặc điểm mong muốn để làm giống GV: ĐỖ THỊ KIM NHỊ BỒI DƯỠNG HSG SINH HỌC CHỌN LỌC  Trong tiến hóa: tính đa dạng sinh vật nguồn nguyên liệu cho trình chọn lọc tự nhiên giúp cho loài sống phân bố nhiều môi trường khác 25 So sánh qui luật phân li với qui luật phân li độc lập: * Giống nhau:  Bố mẹ đem lai phải chủng  Tính trạng trội ph trội hoàn toàn  Số lượng cá thể thu phải đủ lớn  F2 có phân li tính trạng  Cơ chế sư di truyền dựa phân li cặp gen giảm phân tạo giao tử tổ hợp gen thụ tinh tạo hợp tử * Khác nhau: Qui luật phân li - Phản ánh di truyền cặp tính trạng - F1 dị hợp cặp gen (Aa) tạo loại giao tử - F2 có loại kiểu hình với tỉ lệ trội : lặn - F2 không xuất biến dị tổ hợp - F2 có tổ hợp với kiểu gen Qui luật phân li độc lập - Phản ánh di truyền cặp tính trạng - F1 dị hợp cặp gen (AaBb) tạo loại giao tử - F2 có loại kiểu hình với tỉ lệ : : :1 - F2 xuất biến dị tổ hợp - F2 có 16 tổ hợp với kiểu gen 26 Phương pháp nghiên cứu Menđen có độc đáo? Menđen ngươì vận dụng phương pháp khoa học vaò nghiên cưú di truyền  Thứ nhất, đối tượng dùng làm thí nghiệm chủng biết rõ nguồn gốc Trước tiến hành lai, Menđen chọn lọc kiểm tra thứ đậu thu thập được, ông cho chúng tự thụ phấn – đời để có giống chủng Mỗi đem thí nghiệm biết rõ nguồn gốc từ bố mẹ  Thứ hai, theo dõi số tính trạng qua nhiều hệ nối tiếp Các cặp tính trạng có tương phản dễ ghi nhận trơn – nhăn, vàng – xanh Trong loạt thí nghiệm đầu tiên, Menđen theo d di truyền cặp tính trạng, sau, Menđen tiến hành lai vơí hai hay nhiều cặp tính trạng  Thứ ba, đánh giá khách quan tính số lượng xác Menđen quan sát tất lai, ông thống kê số lượng tính tỉ lệ loại  Thứ tư, sử dụng kí hiệu công thức toán học để biểu kết thí nghiệm  ng người dùng kí hiệu chữ để nhân tố di truyền sử dụng di truyền học 27 Các công thức tổ hợp cuả Menđen: Gọi n số cặp gen dị hợp (phân li độc lập) thì:  Số loại giao tử: 2n  Số hợp tử: 4n  Số loại kiểu gen: 3n  Số loại kiểu hình: 2n  Tỉ lệ phân li kiểu gen: (1+2+1) n  Tỉ lệ phân li kiểu hình: (3+1) n GV: ĐỖ THỊ KIM NHỊ BỒI DƯỠNG HSG SINH HỌC CHỌN LỌC GV: ĐỖ THỊ KIM NHỊ ... gì? T? ?i lo? ?i sinh sản giao ph? ?i, biến dị l? ?i phong phú nhiều so v? ?i lo? ?i sinh sản vô tính?  Biến dị tổ hợp lo? ?i biến dị xảy xếp l? ?i gen qui định tính trạng trình sinh sản, dẫn đến lai xuất kiểu... quả: Tỉ lệ kiểu gen Tỉ lệ kiểu hình GV: ĐỖ THỊ KIM NHỊ B? ?I DƯỠNG HSG SINH HỌC CHỌN LỌC 21 N? ?i dung qui luật phân li độc lập Menđen nghóa ? ?i? ??u kiện nghiệm qui luật phân li độc lập  N? ?i dung: “Các... v? ?i bố mẹ chúng (hay phân li độc lập cặp tính trạng diễn tổ hợp l? ?i tính trạng P)  lo? ?i sinh sản giao ph? ?i, biến dị l? ?i phong phú nhiều so v? ?i lo? ?i sinh sản vô tính sinh sản hữu tính ph? ?i dựa