Bồi dưỡng HSG Sinh học 9 Chương IV

1 BD HSG – Trường THCS Lam Sơn CHƯƠNG IV: BIẾN DỊ I ĐỘT BIẾN GEN Đột biến gì? Thể đột biến gì? Vì đột biến di truyền cho hệ sau? − − − Đột biến biến đổi cấu trúc vật chất di truyền, xảy NST (cấp độ tế bào) ADN (cấp độ phân tử) Thể đột biến thể mang đột biến, thể kiểu hình Đột biến di truyền cho hệ sau đột biến biến đổi NST ADN Đây cấu trúc có khả tự nhân đôi truyền cho hệ tế bào Do đó, biến đổi xảy chúng chép lại truyền cho hệ sau Đột biến gen gì? Nêu dạng đột biến gen Nguyên nhân phát sinh vai trò đột biến gen gì? a Khái niệm đột biến gen: − Đột biến gen biến đổi cấu trúc gen, liên quan tới cặp nuclêôtit b Các dạng đột biến gen: − Mất hay số cặp nuclêôtit − Thêm hay số cặp nuclêôtit − Thay cặp nuclêôtit loại cặp nuclêôtit loại khác VD: thay cặp A – T cặp G – X hay ngược lại c Nguyên nhân phát sinh đột biến gen: − Trong tự nhiên: đột biến gen phát sinh rối lọan trình tự chép phân tử ADN ảnh hưởng phức tạp môi trường thể − Trong thực nghiệm, gây đột biến nhân tạo tác nhân lí, hóa học d Vai trò đột biến gen: _ Sự biến đổi cấu trúc phân tử gen dẫn tới biến đổi cấu trúc prôtêin mà mã hóa, cuối dẫn tới biến đổi kiểu hình − Đột biến gen biểu kiểu hình thường có hại cho thân sinh vật chúng phá vỡ thống hài hòa kiểu gen qua chon lọc tự nhiên trì lâu đời điều kiện tự nhiên, gây rối lọan trình tổng hợp prôtêin VD: lợn có đầu chân sau dị dạng − Tuy nhiên có đột biến gen trung tính có lợi cho SV cho người VD: Đột biến gen lúa làm thân cứng nhiều Tại nói đại phận đột biến gen thường có hại lại nguồn nguyên liệu chủ yếu cho chọn lọc tự nhiên có ý nghĩa trồng trọt chọn giống vi sinh vật? GV: Nguyễn Thị Mỹ Giang − Đột biến gen đại phận thường có hại cho thân sinh vật chúng phá vỡ thống hài hòa kiểu gen qua chon lọc tự nhiên trì lâu đời điều kiện tự nhiên, gây rối lọan trình tổng hợp prôtêin Tuy nhiên có đột biến có lợi BD HSG – Trường THCS Lam Sơn − Nếu tính riêng gen riêng rẽ tần số đột biến gen thấp, tính chung nhiều gen, tần số lại cao, chí có trường hợp cá biệt đạt tới giá trị bã hịa Vì vậy, đột biến gen nguồn ngun liệu dồi cho trinh tiến hóa − Đột biến gen có ý nghĩa chọn giống thực vật vi sinh vật Nhiều đột biến tự nhiên có lợi chọn lọc để làm nguyên liệu cho chọn giống Trong thập kỉ qua, người ta dùng phương pháp nhân tạo gây đột biến gen có lợi, góp phần tạo nguồn nguyên liệu phong phú cho chọn giống thực vật vi sinh vật Hãy tìm thêm số VD đột biến gen phát sinh tự nhiên người tạo Một số VD như: − − − − Đột biến gen làm khả tổng hợp diệp lục mạ giống lúa CT1 Đột biến gen làm màu hoa giấy, hoa từ màu đỏ bình thường trở thành hoa trắng Đột biến gen gây bệnh bạch tạng người làm cho tế bào da, mắt khả tổng hợp sắc tố Đột biến gen gây bệnh mù màu người II ĐỘT BIẾN CẤU TRÚC NST Đột biến cấu trúc NST gì? Nêu dạng đột biến cấu trúc NST, mô tả dạng đột biến nêu hậu cuả dạng − − Đột biến cấu trúc NST: biến đổi cấu trúc NST Các dạng đột biến cấu trúc NST: + Mất đọan: đọan NST bị đứt rời → NST gen + Lặp đọan: đọan NST lặp lại hay số lần → hay số gen tăng lên theo kiểu lặp lại hay số lần + Đảo đọan: đọan NST đảo ngược góc 180 làm đảo ngược trật tự phân bố số gen NST + Chuyển đọan: đọan chuyển từ NST sang NST khác không cặp tương đồng Trình bày nguyên nhân, ý nghóa đột biến cấu trúc NST − − Nguyên nhân: Chủ yếu tác nhân lí, hóa học ngoại cảnh phá vỡ cấu trúc bình thường NST (làm NST bị đứt, gãy…) gây xếp lại đọan chúng nghóa: Đột biến cấu trúc NST thường gây hại cho người SV, trãi qua trình tiến hóa lâu dài, gen GV: Nguyễn Thị Mỹ Giang xếp hài hòa NST Biến đổi cấu trúc NST làm thay đổi số lượng cách xếp gen nên thường gây hại cho SV, có trường hợp có lợi Cụ thể như: + Mất đọan: gây chết, sức sống VD: đọan NST số 21 người gây ung thư máu (có hại) BD HSG – Trường THCS Lam Sơn + Lặp đọan: làm tăng giảm cường độ biểu tính trạng VD: lặp đọan gen tổng hợp enzim thủy phân tinh bột lúa mạch làm tăng hoạt tính enzim nên ứng dụng vào công nghệ sản xuất rượu bia (có lợi) + Đảo đọan: ảnh hưởng sức sống sinh vật, có gây đa dạng loài + Chuyển đọan: chuyển đọan lớn gây chết bất thụ; chuyển đọan nhỏ phổ biến thực vật chuối, lúa… + Có loại đột biến có ý nghóa tiến hóa: chúng tham gia vào chế cách ly loài + Trong chọn giống, gây đột biến đọan để loại bỏ gen xấu, không mong muốn khỏi NST, chuyển nhóm gen mong muốn loài sang NST loài khác III ĐỘT BIẾN SỐ LƯNG NST Thế đột biến số lượng NST? Nguyên nhân gây đột biến số lượng NST − − Đột biến số lượng NST biến đổi số lượng NST, xảy số cặp NST tạo thể dị bội; xảy toàn bộ NST tạo thể đa bội Nguyên nhân: Do tác nhân lí, hóa học ngoại cảnh rối loạn trao đổi chất bên tế bào thể làm rối lọan chế phân li cặp NST qúa trình phân bào Thể dị bội gì? Các dạng thể dị bội thường gặp Cho VD − Thể dị bội: thể mà tế bào sinh dưỡng có số cặp NST bị thay đổi số lượng − Các dạng thể dị bội thường gặp: + Thể nhiễm (2n + 1): NST thêm1 NST cặp tương đồng + Thể nhiễm (2n _ 1): NST đi1 NST cặp tương đồng + Thể khuyết nhiễm: NST hẳn cặp NST tương đồng − Ví dụ: Ở cà độc dược có 2n = 24, đột biến cặp NST tạo dạng sau đây: • Thể nhiễm: 2n + = 24 + = 25 • Thể nhiễm: 2n - = 24 - = 23 • Thể nhieãm: 2n – = 24 – = 22 Trình bày chế phát sinh thể dị bội GV: Nguyễn Thị Mỹ Giang Trong trình phát sinh giao tử, có cặp NST tế bào sinh giao tử không phân li tạo loại giao tử: giao tử có NST cặp (n + 1), giao tử không mang NST cặp (n - 1) Sự thụ tinh giao tử bất thường với giao tử bình thường (n) tạo thể dị bội (2n + 1) (2n – 1) Sơ đồ chế hình thành thể dị bội: BD HSG – Trường THCS Lam Sơn − − Tế bào sinh giao tử: Giao tử: n n n+1 n-1 Hợp tử: Thể nhiễm (2n + 1) Thể nhiễm (2n – 1) 10 Hậu tượng dị bội thể − − Dị bội thể thường gây biến đổi hình thái thực vật, gây bệnh người… VD: + Ở người, tăng thêm NST cặp 21 gây nên bệnh Đao (2n = 47); NST giới tính X cặp NST giới tính (cặp 23) tạo nên dạng XO hình thành triệu chứng Tơcnơ (2n = 45) + Cây cà độc dược có đủ 12 dạng đột biến cho hình dạng khác dị bội thừa NST 12 đôi NST 11 Sự biến đổi số lượng cặp NST thường thấy dạng nào? − Thường thấy dạng thêm vào NST: 2n - , 2n + 1; NST thêm vào NST: 2n – 2, 2n +2 12 Bệnh Đao gì? Cơ chế phát sinh trẻ bệnh Đao (Down) − − − Bệnh Đao hội chứng phát sinh người thuộc thể nhiễm, thừa NST thứ 21 ( tế bào sinh dưỡng có NST thứ 21), tức thuộc dạng 2n + = 47 NST Bề ngoài, bệnh nhân có biểu hiện: bé, lùn, cổ rụt, má phệ, miệng há, lưỡi thè ra, mắt sâu mí, khoảng cách mắt xa nhau, ngón tay ngắn Về sinh lí, bị si đần bẩm sinh Cơ chế phát sinh trẻ bệnh Đao: Bố mẹ: 2/21 × GV: Nguyễn Thị Mỹ Giang 2/21 BD HSG – Trường THCS Lam Sơn Giao tử: 1/21 2/21 0/21 Hợp tử: 3/21 (hội chứng Đao) 1/21 (chết) 13 Cơ chế phát sinh thể (2n – 1) (XO) thể (2n + 1) (XXX) người _ người: nữ có cặp NST giới tính XX, nam có cặp NST giới tính XY _ Khi giảm phân, cặp NST giới tính không phân li: + Nếu nữ: cặp NST XX không phân li tạo thành loại trứng (2 loại giao tử đột biến): loại mang cặp XX, loại không mang NST giới tính Khi loại trứng mang cặp NST XX thụ tinh với tinh trùng bình thường mang NST X tạo thành hợp tử XXX → thể (2n +1) Khi loại trứng không mang NST giới tính (O) thụ tinh với tinh trùng bình thường mang NST X tạo thành hợp tử OX → thể (2n – 1) Sơ đồ: P: XX × XY Giảm phân không bình thường: Giao tử: XX O X Y (n + 1) (n – 1) F1 : XXX XO Theå (2n + 1) Thể (2n - 1) + Nếu nam: giảm phân không bình thường tạo loại tinh trùng: loại mang cặp XY, loại không mang NST giới tính (O), thụ tinh với trứng X tạo hợp tử XO → thể (2n -1) Sơ đồ: P: XX × XY Giảm phân không bình thường: Giao tử: X XY O F1 : XXY XO Theå (2n + 1) Theå (2n - 1) 14 Thế tượng đa bội hóa? Thể đa bội gì? Nêu đặc điểm thể đa bội _ − − Hiện tượng đa bội hoá tượng NST tế bào sinh dưỡng bội số n (3n, 4n, 5n ) Thể đa bội: thể mà tế bào sinh dưỡng có số NST bội số n (nhiều 2n) VD: 3n, 4n… Đặc điểm thể đa bội: Tế bào đa bội có số lượng NST hàm lượng ADN tăng gấp bội nên trình tổng hợp chất hữu diễn mạnh mẽ hơn, kích thước tế bào lớn, GV: Nguyễn Thị Mỹ Giang quan sinh dưỡng to, sinh trưởng phát triển mạnh chống chịu tốt với điều kiện môi trường Hiện tượng đa bội thể phổ biến TV ứng dụng có hiệu chọn giống để tạo giống trồng có suất cao VD : dâu tằm 3n, dưa hấu 3n … BD HSG – Trường THCS Lam Sơn − 15 Nguyên nhân chế phát sinh thể đa bội − − Nguyên nhân: Do tác nhân vật lí (tia phóng xạ, tia tử ngoại, thay đổi nhiệt độ đột ngột môi trường…) tác nhân hóa học (cônsixin…) ảnh hưởng phức tạp môi trường thể tác động lên trình nguyên phân giảm phân, dẫn đến không hình thành thoi phân bào làm cho tất NST nhân đôi không phân li Cơ chế phát sinh thể đa bội: NST không phân li + Trong nguyên phân: Hợp tử (2n) Hợp tử (4n) Cơ thể (4n) + Trong giảm phân : • Sự không phân li NST tạo giao tử 2n, giao tử 2n thụ tinh với → hợp tử 4n (thể tứ bội) • Sự không phân li NST phía bố hay mẹ tạo giao tử 2n, thụ tinh với giao tử bình thường n → hợp tử 3n (thể tam bội) 16 Có thể nhận biết thể đa bội mắt thường thông qua dấu hiệu nào? Có thể ứng dụng đặc điểm chúng chọn giống trồng nào? − − Có thể nhận biết thể đa bội mắt thường thông qua dấu hiệu: tăng kích thước quan thân, lá, cành, đặc biệt tế bào khí khổng hạt phấn Có thể ứng dụng tăng kích thước thân, cành việc tăng sản lượng gỗ rừng; tăng kích thước thân, lá, củ tăng sản lượng rau, củ cải đường; đặc điểm sinh trưởng mạnh chống chịu tốt ứng dụng chọn giống có suất cao chống chịu tốt với điều kiện không thuận lợi môi trường 17 Các giống trồng đa bội Viêt Nam: dâu tằm đa bội, dưa hấu tam bội tứ bội, rau muống tam bội 18 Trình bày phương pháp phân biệt thể đa bội thể lưỡng bội − Sử dụng phương pháp sau: + Phương pháp xác định gián tiếp: dựa đặc điểm hình thái, sinh lí, hóa sinh + Phương pháp xác định trực tiếp: cách làm tiêu NST, đếm số lượng NST từ xác định mức đa bội GV: Nguyễn Thị Mỹ Giang BD HSG – Trường THCS Lam Sơn 19 Phân biệt thể dị bội thể đa bội Hiện tượng Các dạng Cơ chế phát sinh Hậu Thể dị bội Thể đa bội Là tượng thêm Là tượng NST NST cặp NST tế bào sinh dưỡng tế bào tăng lên theo bội số n (lớn 2n) (2n + 1), (2n _ 1) 3n, 4n, 5n… Trong giảm phân có cặp NST tương đồng không phân li nên tạo thành giao tử mang NST giao tử không mang NST cặp Gây biến đổi hình thái thực vật gây bệnh người Do rối lọan nguyên phân giảm phân không bình thường làm tất cặp NST nhân đôi không phân li Xảy phổ biến thực vật, làm tăng kích thước quan (thân, lá, củ…), tạo giống có suất cao 20 Phân biệt đột biến gen đột biến cấu trúc NST ĐB gen Là biến đổi cấu trúc gen, liên quan tới Khái cặp niệm nuclêôtit, làm thay đổi số lượng trình tự nuclêôtit Các Mất, thêm, thay đảo dạng vị trí cặp nuclêôtit Sự Nếu đột biến gen trội: biểu biểu thành kiểu hình thành Nếu đột biến gen lặn: kiểu biểu thể đồng hợp hình lặn Do tác nhân môi trường thể, Nguyên làm rối lọan trình nhân chép ADN Hậu Có lợi, có hại trung tính ĐB cấu trúc NST Là biến đổi cấu trúc NST, làm thay đổi số lượng cách xếp gen NST Mất đọan, lặp đọan, đảo đọan, chuyển đọan Biểu thành kiểu hình Do tác nhân lí, hóa học ngoại cảnh phá vỡ cấu trúc NST gây xếp lại đọan chúng Thường có hại cho SV, số có lợi IV THƯỜNG BIẾN 21 Thường biến gì? Thường biến có đặc điểm gì? Cho VD Nguyên nhân phát sinh thường biến GV: Nguyễn Thị Mỹ Giang Thường biến biến đổi kiểu hình phát sinh đời sống cá thể ảnh hưởng trực tiếp cuả môi trường Tính chất: + Biến đổi kiểu hình không liên quan đến kiểu gen, chịu ảnh hưởng trực tiếp điều kịên môi trường + Không di truyền, phát sinh đời sống cá thể + Biến đổi đồng loạt theo hướng xác định tương ứng với điều kiện ngo cảnh + Là phản ứng có lợi giúp sinh vật thích nghi với môi trường VD: + Sự thay đổi màu thân thằn lằn cát, lúc trời nắng màu nhạt, lúc bóng râm màu sẫm + Sự thay đổi hình dạng rau mác: cạn, không khí mặt nước có hình mũi mác; nước có hình dài Nguyên nhân: Do tác động trực tiếp môi trường sống đất, nước, không khí, nguồn dinh dưỡng, khí hậu… BD HSG – Trường THCS Lam Sơn − − − − 22 Sự biểu kiểu hình kiểu gen phụ thuộc vào yếu tố nào? Trong yếu tốâ đó, yếu tố xem không đổi? Sự biểu kiểu hình kiểu gen phụ thuộc vào kiểu gen môi trường Trong yếu tố đo,ù yếu tố kiểu gen coi không đổi 23 So sánh thường biến với đột biến a Giống nhau: − Đều làm biến đổi kiểu hình thể − Đều có liên quan đến tác động môi trường sống b Khác nhau: Thường biến Là biến đổi kiểu hình, không làm thay đổi vật chất di truyền (ADN, NST) Do tác động trực tiếp điều kiện môi trường Đột biến Là biến đổi cấu trúc gen, cấu trúc số lượng NST, dẫn đến thay đổi kiểu hình Do tác động môi trường hay rối lọan trao đổi chất nội bào Xuất đồng loạt theo hướng Xuất riêng lẻ, không xác xác định định Biến dị không di truyền Biến dị di truyền Có lợi Có lợi, trung tính, có hại Giúp SV thích nghi linh hoạt trước Xuất cách ngẫu nhiên thay đổi điều kiện môi thường có hại trường Không nguồn nguyên liệu cho Là nguồn nguyên liệu cho tiến tiến hóa chọn giống hóa chọn giống GV: Nguyễn Thị Mỹ Giang BD HSG – Trường THCS Lam Sơn 24 Mức phản ứng gì? Cho VD Mức phản ứng khác với thường biến nào? − − − − Mức phản ứng giới hạn thường biến kiểu gen trước điều kiện môi trường khác Mức phản ứng kiểu gen qui định, kiểu hình kết tương tác kiểu gen điều kiện môi trường VD: Giống lúa DR2 tạo từ dòng tế bào (2n) biến đổi, đạt suất tối đa gần tấn/ha/vụ điều kiện gieo trồng tốt nhất, điều kiện bình thường đạt suất bình quân 4,5 – 5,0 / Khác thường biến mức phản ứng: Thường biến - Là biến đổi kiểu hình cụ thể kiểu gen trước tác động điều kiện môi trường cụ thể - Không di truyền tác động môi trường Phụ thuộc nhiều vào tác động môi trường - - - Mức phản ứng Là giới hạn biểu thường biến khác kiểu gen trước điều kiện khác môi trường Di truyền kiểu gen qui định Phụ thuộc nhiều vào kiểu gen 25 Trình bày mối quan hệ kiểu gen, môi trường kiểu hình: • • • • • Kiểu hình thể không phụ thuộc kiểu gen mà phụ thuộc vào điều kiện môi trường Nghiên cứu thường biến cho thấy bố mẹ không di truyền cho tính trạng (kiểu hình) hình thành sẵn mà di truyền kiểu gen qui định cách phản ứng trước môi trường Kiểu hình kết tương tác kiểu gen môi trường Các tính trạng chất lượng phụ thuộc chủ yếu vào kiểu gen, chịu ảnh hưởng môi trường VD: lợn Ỉ Việt Nam nuôi vườn thú nhiều nước châu Âu có màu lông đen Các tính trạng số lượng thường chịu ảnh hưởng nhiều môi trường VD : số hạt lúa bông, sản lượng sữa bò… 26 Giải thích mối quan hệ kiểu gen, môi trường kiểu hình qua sơ đồ: môi trường Kiểu gen kiểu hình − Trong mối quan hệ đó: + Kiểu gen qui định mức phản ứng thể trước môi trường + Kiểu hình kết tương tác kiểu gen với môi trường GV: Nguyễn Thị Mỹ Giang 10 + Môi trường xác định kiểu hình cụ thể giới hạn mức phản ứng kiểu gen qui định BD HSG – Trường THCS Lam Sơn 27 ng dụng mối quan hệ kiểu gen, kiểu hình môi trường sản xuất − Trong sản xuất nông nghiệp: Kiểu gen hiểu giống Môi trường điều kiện chăm sóc, biện pháp kó thuật chăn nuôi, trồng trọt + Kiểu hình suất thu − Mối quan hệ biểu sơ đồ: + + Giống biện pháp, kó thuật sản xuất suất 28 Người ta vận dụng hiểu biết ảnh hưởng môi trường tính trạng số lượng, mức phản ứng để nâng cao suất trồng nào? − Các tính trạng số lượng thường chịu ảnh hưởng môi trường tự nhiên điều kiện trồng trọt, chăn nuôi nên biểu khác điều kiện nuôi trồng khác VD: số hạt lúa giống lúa; lượng sữa vắt ngày giống bò… − Vì vậy, sản xuất, người ta vận dụng hiểu biết ảnh hưởng môi trường tính trạng số lượng để tạo điều kiện thuận lợi nhằm đạt tới kiểu hình tối đa để tăng suất hạn chế điều kiện ảnh hưởng xấu, làm giảm suất − Người ta vận dụng hiểu biết mức phản ứng để tăng suất vật nuôi, trồng theo cách: + Có biện pháp kó thuật thích hợp + Cải biến tính di truyền sinh vật: lai tạo gây đột biến GV: Nguyễn Thị Mỹ Giang ... – 2, 2n +2 12 Bệnh Đao gì? Cơ chế phát sinh trẻ bệnh Đao (Down) − − − Bệnh Đao hội chứng phát sinh người thuộc thể nhiễm, thừa NST thứ 21 ( tế bào sinh dưỡng có NST thứ 21), tức thuộc dạng 2n... mí, khoảng cách mắt xa nhau, ngón tay ngắn Về sinh lí, bị si đần bẩm sinh Cơ chế phát sinh trẻ bệnh Đao: Bố mẹ: 2/21 × GV: Nguyễn Thị Mỹ Giang 2/21 BD HSG – Trường THCS Lam Sơn Giao tử: 1/21 2/21... đặc điểm thể đa bội _ − − Hiện tượng đa bội hoá tượng NST tế bào sinh dưỡng bội số n (3n, 4n, 5n ) Thể đa bội: thể mà tế bào sinh dưỡng có số NST bội số n (nhiều 2n) VD: 3n, 4n… Đặc điểm thể đa