11 chuyên đề “xác định quy luật tác động của gen đối với sự hình thành tính trạng”

HỘI THẢO TRẠI HÈ HÙNG VƯƠNG THÁNG 3, NĂM 2020 MÃ CHUYÊN ĐỀ: SIN_11  CHUYÊN ĐỀ XÁC ĐỊNH QUY LUẬT TÁC ĐỘNG CỦA GEN ĐỐI VỚI SỰ HÌNH THÀNH TÍNH TRẠNG Năm học 2019 - 2020 PHẦN I – MỞ ĐẦU LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Trong kì thi học sinh giỏi cấp nội dung kiến thức phân mơn Di truyền đóng vai trò quan trọng chiếm đa số điểm, chuyên đề tập “Các quy luật di truyền” nội dung kiến thức khó gây hứng thú cho học sinh Tuy nhiên, tài liệu viết tập di truyền có tính khoa học hệ thống Do đó, để tạo tài liệu giúp học sinh dễ tham khảo khuôn khổ đề tài lựa chọn nội dung số nhiều nội dung tập di truyền “ XÁC ĐỊNH QUY LUẬT TÁC ĐỘNG CỦA GEN ĐỐI VỚI SỰ HÌNH THÀNH TÍNH TRẠNG Cấu trúc đề tài gồm phần Phần 1: Mở đầu Phần 2: Nội dung Phần 3: Kết luận MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI - Tạo tài liệu có tính hệ thống từ kinh nghiệm giảng dạy thân để trao đổi, chia sẻ với đồng nghiệp em học sinh - Thông qua việc thực viết đề tài góp phần giúp cho thân nâng cao mở rộng kiến thức cách xác định quy luật tác động gen hình thành tính trạng PHẦN II – NỘI DUNG KHÁI QUÁT VỀ QUY LUẬT DI TRUYỀN QL tác động gen gen quy định tính trạng gen quy định nhiều tính trạng Nhiều gen quy định tính trạng QLDT QL vận động gen QL phân ly QL phân ly độc lập QL liên kết gen QL hoán vị gen (tái tổ hợp gen) QUY LUẬT TÁC ĐỘNG CỦA GEN QUY LUẬT TÁC ĐỘNG CỦA GEN Một gen Một gen quy Nhiều gen quy quy định định nhiều tính định tính tính trạng trạng trạng 2.1 MỘT GEN QUY ĐỊNH MỘT TÍNH TRẠNG 2.1.1 Quy luật trội hồn tồn * Ví dụ: A - Hoa đỏ: a- Hoa trắng A>a (A át hoàn toàn a) Pt/c: Đỏ AA x Trắng aa GP: A a F1: 100% Aa (đỏ, A át hoàn toàn a) F1xF1: Aa (đỏ) x Aa () F2: TLKG: 1AA:2Aa:1aa TLKH: ắ ; ẳ trng * Cơ sở sinh hóa: Gen A => Enzim A Tiền chất Màu đỏ Gen a => enzim a bất hoạt * Cách xác định QL: Trội hoàn toàn tượng di truyền kiểu hình thể lai F1 biểu tính trạng bố mẹ, cịn F2 có TLKH trội : lặn 2.1.2 Quy luật trội khơng hồn tồn * Ví dụ: A - Hoa đỏ: a- Hoa trắng (A át khơng hồn tồn a) Pt/c: Đỏ AA x Trắng aa GP: A a F1: 100% Aa (hồng, A át khơng hồn tồn a) => TT trung gian F1x F1: Aa (H) x Aa (H) F2: TLKG: 1AA:2Aa:1aa TLKH: 1đỏ; hồng: trắng * Cơ sở sinh hóa: Gen A => Enzim A Tiền chất Màu hồng Gen a => enzim a * Cách xác định QL: Trội khơng hồn tồn tượng di truyền kiểu hình thể lai F1 biểu tính tr ạng trung gian bố mẹ, cịn F2 có TLKH trội: trung gian; lặn 2.1.3 Quy luật đồng trội (QL di truyền tương đương) tượng đa alen * Khái niệm tượng đa alen: Trường hợp gen có nhiều alen gọi đa alen VD1: Gen quy định nhóm máu ABO có 3alen: IA, IB, IO (hay i) = dãy alen (đa alen) KG IAIA, IAIo IBIB, IBIo IAIB Io Io KH NM A NMB NMAB NMO * Đa alen QL đồng trội: - Là tượng DT mà KG có mặt gen trội alen với BH TT - VD P: IAIA (A) x IBIB(B) => F1: IAIB (AB) => AI = IB > IO * Đa alen trội lặn hồn tồn - VD Màu lơng thú: A1 đen> A2 xám> a trắng P A1a (đen) x A2a (xám) F1: đen; xám: trắng (TLKH giống trội khơng hồn tồn) 2.1.4 Gen gây chết * VD Chuột A – lông vàng; a- lông đen P lông vàng Aa x lông vàng Aa F1 : TLKG: 1AA (tương tác gây chết): Aa; aa TLKH: vàng: đen * Cách xác định QL - Đời F TLKH: : 100% - Chú ý: Nếu P: dị hợp x dị hợp => F1: KH 2:1 => Gen gây chết tổ hợp AA => F1: KH loại => Gen gây chết tổ hợp aa * VD: cá A – có vẩy; a – không vẩy, AA làm trứng không nở P Aa x Aa => F1 nào? 2.1.5 Tính trạng chịu ảnh hưởng giới tính * VD Gen có sừng cừu BH phụ thuộc vào giới tính HH- có sừng hh – khơng sừng Hh – có sừng cừu đực; khơng sừng cừu Pt/c sừng HH x đực không sừng hh F1: 100% Hh ( không sừng; đực có sừng) F2: TLKG: 1HH: 2Hh: 1hh TLKH: Cái: sừng: khơng sừng Đực: khơng sừng: có sừng Chung: 1sừng: không sừng - VD 2: Dê dạng dị hợp Aa – râu xồm đực, cái- ko BH - VD 3: Người dạng dị hợp Bb – hói đầu nam, nữ khơng BH => Cách xác định QL - Sự biểu kiểu hình kiểu gen cịn chịu tác động giới tính - TLKH hệ: 1:1 2.1.6 Di truyền qua tế bào chất (Di truyền nhân NST) * VD: Lai thứ đại mạch Lai thuận: P mẹ xanh lục x bố lục nhạt => F1: 100% xanh lục Lai nghịch: P bố xanh lục x mẹ lục nhạt => F1: 100% lục nhạt => Cách xác định QL + Lai thuận khác lai nghịch + F1 ln có KH giống mẹ -> Di truyền theo mẹ * Cơ sở tế bào học: + Khi thụ tinh, giao tử đực truyền nhân mà không truyền tế bào chất + Hợp tử lai có TBC giống TBC mẹ => Chứng tỏ TBC có vai hình thành tính trạng me thể lai => gọi di truyền qua TBC (DT nhân hay NST) => DT theo dòng mẹ 2.1.7 Di truyền hiệu ứng dòng mẹ (Hiện tượng tiền định TBC hay tượng DT MenĐen thể châm hệ) - VD TT màu sắc lông D – đen ; dd – trắng Lai thuận Lai ngược Pt/c: mẹ đen DD x bố trắng dd Pt/c: bố đen DD x mẹ trắng dd F1: đen F1: trắng F2: đen F2: đen F3: đen; trắng F3: đen: trắng => Cách xác định QL + F1 BH KH theo mẹ + F2 BH kiểu hình trội + F3 BH tỉ lệ phân ly Menđen chậm hệ - Cơ sở sinh hóa: Sản phẩm gen nhân tạo (trước thụ tinh) tồn TBC trứng tác động đến BH KH đời sau (hợp tử có TBC TBC trứng) Pt/c: dd (mẹ trắng) x bố đen DD GP: d+ (có TBC chứa chất trắng do; D gen nhân tổng hợp) F1: Dd+ (trắng) F1xF1: Dd+ (mẹ) x Dd+ (bố) GF1: D*, d* D, d+ F2: 1D*D ; 1D*d+ ; 1Dd* ; d*d+ => đen - VD: Ôc sên: D – xoắn phải; dd – xoắn trái => TT DT theo hiệu ứng dòng mẹ 2.1.8 Di truyền gen nhân tương tác với tế bào chất - VD Lai thuận Lai ngược Pt/c: mẹ thân đứng x bố thân bò Pt/c: bố thân đứng x mẹ thân bò F1: đứng F1: đứng F2: đứng: bò F2: đứng: bò (bất thụ) => Cách xác định QL KG aa quy định tính bất thụ đực BH tính bất thụ đực tương tác với TBC từ thứ thân bò TBC chủ yếu truyền qua trứng 2.1.9 Di truyền gen NST X (khơng có alen tương ứng Y) * Đặc điểm NST giới tính XX: chứa cặp gen tương ứng (XAXA) XY (vẽ hình) : có đoạn chứa cặp gen tương ứng có đoạn khơng chứa cặp gen tương ứng XO: không chứa cặp gen tương ứng ( XA O) * Thí nghiệm Mooc Gan Phép lai thuận Phép lai nghịch Pt/c: Mắt đỏ x đực Mắt trắng Pt/c: đực Mắt đỏ x Mắt trắng F1 : đỏ: đực đỏ F1 : Mắt đỏ: đực trắng F2 : Mắt đỏ ( đực, cái) : mắt trắng ( F2 : 1cái Mắt đỏ: 1cái Mắt trắng: toàn đực) đực Mắt đỏ: 1đực Mắt trắng * Cơ sở tế bào học - Quy ước gen - Sơ đồ lai từ P => F2 => Cách xác định QL - Lai thuận khác lai nghịch - Tỉ lệ KH phân bố không giới - Di truyền chéo (DT khác giới) 2.1.10 Di truyền gen NST Y (khơng có alen tương ưng X) * Ví dụ: Tật dính ngón tay số gen/ NST Y, cịn X ko có gen tương ứng P: mẹ BT x Bố DN F1: gái BT : trai DN => trai bệnh * Sơ đồ lai: => Cách xác định QL - TT BH giới dị giao (XY) - DT thẳng ( DT giới: bố -> đực hay mẹ -> cái) 2.1.11 Di truyền cặp gen tương ứng cặp NST XY - VD Ruồi giấm P Cái lông ngắn x đực lông dài F1: 100% lơng dài F2: 3dài: ngắn (tồn cái) - Sơ đồ lai: P: XaXa x XAYA F1: XAXa, XaYA F2: XAXa ; XAYA;XaYA, XaXa => Cách xác định QL Sự di truyền giả “NST thường” lai thuận lai nghịch cho F1 đồng tính, F2 phân tính 3:1 2.2 MỘT GEN QUY ĐỊNH NHIỀU TÍNH TRẠNG (GEN ĐA HIỆU) - VD Cho P đen x trắng F1: đen: 1trắng, Cho đen F1 lai với F2: đen: trắng => đen (D)> trắng (d) - Sơ đồ lai P: Dd x dd F1: 1Dd: 1dd Cho đen F1 lai với nhau: Dd x Dd F2: 1DD (chết) : 2Dd: 1dd => Như gen D vừa quy định TT trội lông đen, vừa quy định TT lăn gây chết Gen d vừa quy định TT lặn lông trắng vừa quy định TT trội sống sót 2.3 NHIỀU GEN QUY ĐỊNH MỘT TÍNH TRẠNG 2.3.1 Tương tác gen – kiểu hình bị chi phối nhiều gen không alen Trong di truyền tính trạng gen quy định, phân ly độc lập gen nằm nhiễm sắc thể khác dẫn đến phân ly độc lập tổ hợp ngẫu nhiên tính trạng bị chi phối gen – quy luật phân ly độc lập Mendel Do đó, tỷ lệ kiểu hình : : : đời lai cá thể dị hợp tử hai cặp gen xảy cho thấy phân ly độc lập chúng Tuy nhiên, sinh vật, hai gen khơng alen tương tác với tạo nên kiểu hình có tỉ lệ phân ly đời lai khác với quy luật di truyền Mendel Trong trường hợp hai nhiều gen chi phối tính trạng, gen biểu phân ly độc lập, chúng nằm nhiễm sắc thể khác nhau, biểu kiểu hình lại khơng cho thấy điều đó, ảnh hưởng gen locus kiểu hình phụ thuộc vào chi phối gen locus khác Đó tương tác gen Thực chất, sản phẩm gen locus khác phối hợp tương tác để tạo kiểu hình Trong phạm vi đề tài đưa cách xác định quy luật tác động + Hai gen quy định tính trạng + Ba gen quy định tính trạng 10 2.3.2 Sự tác động hai gen khơng alen quy định tính trạng * Khái quát phép lai cặp gen Pt/c cặp gen F1: Dị hợp cặp gen: AaBb F2: 16 tổ hợp gồm nhóm A-B-; 3A-bb; 3aaB-; 1aabb * Cách xác định quy luật tác động => Dưạ vào tỉ lệ phân ly kiểu hình F2 - Nếu F2 có TLKH: 9:6:1 9:3:3:1 => Tác động bổ trợ (bổ sung) loại gen trội - Nếu F2 có TLKH: 9:7 9:3:4 => Tác động át chế gen lặn - Nếu F2 có TLKH: 12:3:1 13:3 => Tác động át chế gen trội - Nếu F2 có TLKH: 15:1 1:4:6:4:1 => Tác động cộng gộp tích lũy khơng tích lũy * Phân biệt với quy luật phân ly độc lập cặp gen Men Đen QL Men Đen Tương tác gen P - Phân ly độc lập tác độngP – Phân ly độc lập tác đông qua lại theo kiểu rriêng rẽ bbổ sung, át chế hay cộng gộp - gen quy định tính trạng - Nhiều gen quy định tính trạng - TLKH F2 : 9-3-3-1 - TLKH F2 biến dạng 9-3-3-1 2.3.3 Sự tác động ba gen không alen quy định tính trạng * Khái quát phép lai cặp gen Pt/c cặp gen F1: Dị hợp cặp gen: AaBbDd F2: 64 tổ hợp Sơ đồ phân li F2 11 3/4 D- = 27 A-B-D3/4B1/4dd = A-B-dd 3/4 D- = A-bbD- 3/4 A1/4bb 1/4dd = A-bbdd 3/4 D- = aaB-D3/4B1/4dd = aaB-dd 3/4 D- = aabbD- 1/4 aa 1/4bb 1/4dd = aabbdd * Cách xác định quy luật tác động => Dưạ vào tỉ lệ phân ly kiểu hình F2, cụ thể xét số TLKH sau - F2 có TLKH: 28:27:9 => Tác động át chế loại gen lặn: aa có tác dụng át; bb có tác dụng át - F2 có TLKH: 37:27 => Tác động vừa bổ trợ vừa át chế: Cụ thể át chế loại gen lặn: aa có tác dụng át; bb có tác dụng át: B+D tác động bổ trợ - F2 có TLKH: 27:9:9:3:16 => Tác động vừa bổ trợ vừa át chế: Cụ thể át chế loại gen lặn: aa có tác dụng át;B+D tác động bổ trợ; b+d tác động bổ trợ - F2 có TLKH: 49:9:3:3 => Tác động vừa bổ trợ vừa át chế: Cụ thể át chế loại gen trội: A có tác dụng át B, D; B+D tác động bổ trợ 12 PHẦN - KẾT LUẬN Kết luận Sự tác động gen hình thành tính trạng khơng đơn giản theo sơ đồ: Gen ( đoạn ADN) → mARN → Prơtêin → Tính trạng Trên thực tế tác động gen hình thành tính trạng phức tạp chịu chi phối điều kiện mơi trường, từ kinh nghiệm giảng dạy cịn hạn chế tạm xếp theo quy luật - Một gen quy định tính trạng - Một gen quy định nhiều tính trạng - Nhiều gen quy định tính trạng Mỗi quy luật lại có trường hợp di truyền cần phải phân biệt, cố gắng đưa cách phân biệt từ ví dụ cụ thể, rút đặc điểm riêng quy luật mà quy luật khác khơng có Kiến nghị Do thời gian có hạn kinh nghiệm thân công tác bồi dưỡng HSG cịn hạn chế nên đề tài chúng tơi chắn khơng tránh khỏi thiếu sót định Với tinh thần giao lưu, học hỏi thiện chí giúp đỡ tiến bộ, mong nhận đóng góp thầy đồng nghiệp để chuyên đề hoàn thiện hơn! Xin chân thành cảm ơn thầy cô đồng nghiệp! 13 TÀI LIỆU THAM KHẢO Campbell – Reece – Ury – Cain – Wasserman – Minorsy – Jackson Sinh học Người dịch: Trần Hải Anh - Nguyễn Bá – Thái Trần Bái – Hoàng Đức Cự Nguyễn Xuân Huấn - Nguyễn Mộng Hùng - Đỗ Công Huỳnh – Dương Minh Lam - Phạm Văn Lập – Đinh Đoàn Long - Đỗ Lê Thăng – Mai Sỹ Tuấn (2013), Nxb Giáo dục Việt Nam Nguyễn Thành Đạt (Tổng chủ biên), Phạm Văn Lập (Chủ biên), Đặng Hữu Lanh, Mai Sỹ Tuấn (2008), Sách giáo khoa Sinh học 12, Nxb Giáo dục Nguyễn Thành Đạt (Tổng chủ biên), Phạm Văn Lập (Chủ biên),Đặng Hữu Lanh, Mai Sỹ Tuấn (2008), Sách giáo viên Sinh học 12, Nxb Giáo dục Vũ Văn Vụ (Tổng chủ biên), Nguyễn Như Hiền (đồng Chủ biên), Vũ Đức Lưu (đồng Chủ biên), Trịnh Đình Đạt, Chu Văn Mẫn, Vũ Trung Tạng, Sách giáo khoa Sinh học 12 nâng cao, Nxb Giáo dục Vũ Văn Vụ (Tổng chủ biên), Nguyễn Như Hiền (đồng Chủ biên), Vũ Đức Lưu (đồng Chủ biên), Trịnh Đình Đạt, Chu Văn Mẫn, Vũ Trung Tạng, Sách giáo viên Sinh học 12 nâng cao, Nxb Giáo dục Phạm Văn Lập (Chủ biên), Trần Ngọc Danh, Đinh Đoàn Long (2010), Tài liệu chuyên Sinh hoc THPT, Phần Di truyền tiến hóa, Nxb Giáo dục Phạm Văn Lập (Chủ biên), Trần Ngọc Danh, Đinh Đoàn Long (2010), Tài liệu chuyên Sinh học THPT, Bài tập Di truyền tiến hóa, Nxb Giáo dục Vũ Đức Lưu (2009), Sinh học 12 chuyên sâu tập 1, Nxb Đại học quốc gia Hà Nội Vũ Đức Lưu, Bồi dưỡng HSG Sinh học THPT Di truyền Tiến hóa, NXB Giáo dục Việt Nam 10 Tuyển tập đề thi từ kì thi chọn HSG quốc gia, đề vòng 2, đề IBO TRANG WEB www.Campbellbiology.com http://micro.magnet.fsu.edu/cells/inde http://www.ehow.com/info 7947754 interactive-learning-materials.htm www.brookerbiology.com 14 www.biology.com http://www.biology-question-and-answers.com http://thuvien.ucoz.com/index/e_book_la_gi/0-2 15 ... gen (tái tổ hợp gen) QUY LUẬT TÁC ĐỘNG CỦA GEN QUY LUẬT TÁC ĐỘNG CỦA GEN Một gen Một gen quy Nhiều gen quy quy định định nhiều tính định tính tính trạng trạng trạng 2.1 MỘT GEN QUY ĐỊNH MỘT TÍNH... QUÁT VỀ QUY LUẬT DI TRUYỀN QL tác động gen gen quy định tính trạng gen quy định nhiều tính trạng Nhiều gen quy định tính trạng QLDT QL vận động gen QL phân ly QL phân ly độc lập QL liên kết gen QL... tương tác gen Thực chất, sản phẩm gen locus khác phối hợp tương tác để tạo kiểu hình Trong phạm vi đề tài đưa cách xác định quy luật tác động + Hai gen quy định tính trạng + Ba gen quy định tính