Mục tiêu: - Trình bày được tiểu sử của Morgan
- Phân tich được sự hình thành giới tính của sinh vật
- Phân tích được cơ sở tế bào học của các qui luật di truyền liên kết với giới tính.
- Phân tích được cơ sở tế bào học của hiện tượng di truyền liên kết gen và hoán vị gen.
- Biết được cách nhận biết các qui luật di truyền.
- Biết cách tính tần số hoán vị gen và sử dụng tần số hoán vị gen để thiết lập bản đồ di truyền.
- Vận dụng lý thuyết để giải được các bài tập liên quan
I. TIỂU SỬ T. H. MORGAN (1866—1945), ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU VÀ THUYẾTDI TRUYỀN NHIỄM SẮC THỂ DI TRUYỀN NHIỄM SẮC THỂ
I.1. Tiểu sử của Morgan
Thomas Hunt Morgan là một nhà phôi học ở trường đại học Columbia (Mỹ). Năm 24 tuổi ông được nhận bằng tiến sĩ và năm 25 tuổi được phong giáo sư.
Đầu tiên, ông dự trù kinh phí xin tiến hành thí nghiệm lai trên thỏ nhưng không được chấp nhận vì kinh phí quá lớn. Cuối cùng ông chọn đối tượng là ruồi giấm Drossophila
melanogaster làm đối tượng nghiên cứu và phòng thí nghiệm của ông sau đó được gọi là
phòng thí nghiệm ruồi.
Tham gia nghiên cứu với T.H Morgan có 3 nhà di truyền học nổi tiếng là C. Bridges, A.H.Sturtevant và G.Muller. Nhóm nghiên cứu này đã chứng minh nhân tố di truyền của Mendel nằm trên NST. Học thuyết di truyền NST xác nhận sự đúng đắn của học thuyết về gen của Mendel, cho thấy các gen có cơ sở vật chất, gắn chặt với cấu trúc của tế bào. Tên tuổi Morgan gắn với Mendel, di truyền học cổ điển có lúc gọi là di truyền học Mendel-Morgan. Ông nhận giải thưởng Nobel vào năm 1934.
I.2. Giá trị khoa học của ruồi giấm Drosophila melanogaster
Ruồi giấm thuộc lớp côn trùng (Insecta), bộ hai cánh (Diptera), thân xám trắng, mắt đỏ, thường bu vào các trái cây chín lên men nên còn được gọi là „ruồi trái cây“ (fruit-fly). Nó là đối tượng mang nhiều đặc điểm rất thuận lợi cho các nghiên cứu di truyền.
- Chu trình sống ngắn: Toàn bộ quá trình từ trứng nở ra dòi, rồi nhộng và ruồi trưởng thành chỉ khoảng 10-14 ngày.
- Ruồi giấm cái trưởng thành sinh dục trong vòng 12 giờ, sinh sản trung bình 150-200 con trong một lứa.
- Dễ nuôi trên môi trường nhân tạo, ít choáng chỗ trong phòng thí nghiệm và dễ phân biệt đực – cái do đó dễ cách ly và thực hiện phép lai. Con đực thường khác con cái ở các đặc điểm sau: cơ thể bé hơn, vùng bụng dưới có 3 vạch đen với vạch dưới cùng chập lại rộng, trong khi ruồi cái có 5 vạch rời nhau, chỏm bụng hơi tròn hơn so với con cái và ở đôi chân trước có tấm lược sinh dục.
- Sau khi giao phối, con cái có thể bảo quản tinh trùng, vì vậy cần thiết phải tiến hành các phép lai với các con cái chưa qua giao phối.
INCLUDEPICTURE "http:// im.encyklopedie.seznam.cz /cojeco/image/69-th/2469- thomas-hunt-morgan.jpg" \ * MERGEFORMATINET
Hình 6.1. T.H.Morgan và công việc nghiên cứu tại phòng thí nghiệm
- Bộ NST của tế bào soma là 2n = 8, phân biệt nhau ở giới cái và giới đực. Trong đó con cái mang 2 NST X và con đực mang 1 chiếc NST X và một chiếc NST Y.
Hình 6.2. Vòng đời của ruồi giấm
INCLUDEPICTURE "http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/7/7c/55542main_maflies_med.jpg/180px-55542main_maflies_med.jpg" \* MERGEFORMATINET
Hình 6.3. Ruồi giấm đực, cái và bộ NST. Các dạng kiểu hình của
- Các tính trạng rất đa dạng và thể hiện rõ ràng, đặc biệt là các thể đột biến tự phát như mắt trắng hoặc được tạo ra trong phòng thí nghiệm như thân đen, thân vàng, cánh ngắn, cánh cong, mắt bar, mắt nâu...
- Các tế bào tuyến nước bọt của ấu trùng ruồi giấm có chứa các NST khổng lồ đa sợi. Đây là điểm thuận lợi cho việc xác định các vùng cụ thể và lập bản đồ các gen của các NST.
I.3. Nội dung thuyết di truyền NST
Nhờ sử dụng đối tượng nghiên cứu là ruồi giấm, Morgan cùng cộng sự đã xây dựng thành công học thuyết di truyền nhiễm sắc thể. Nội dung chính như sau:
- Học thuyết này xác nhận rằng: Gen là đơn vị cơ sở của tính di truyền nằm trên NST. Trên mỗi NST có nhiều gen phân bố thẳng hàng, mỗi gen chiếm một vị trí xác định gọi là locus. Các gen trên cùng một NST hợp thành một nhóm gen liên kết. Số nhóm gen liên kết chính là số NST đơn bội, còn gọi là bộ gen.
- Trong quá trình giảm phân, các gen trên một NST có xu hướng phân ly cùng nhau về các giao tử. Đây là cơ sở của hiện tượng di truyền liên kết gen hoàn toàn và di truyền liên kết nói chung.
- Tuy nhiên, trong quá trình giảm phân có thể xảy ra sự trao đổi chéo ở một số đoạn giữa hai NST tương đồng, kéo theo sự trao đổi gen giữa chúng, nên còn gọi là tái tổ hợp hay hoán vị gen. Đây là cơ sở của hiện tượng liên kết gen không hoàn toàn.
- Tần số tái tổ hợp của các gen là một số hữu tỷ, thoả mãn giới hạn từ 0.0 đến 0.5 (tức không vượt quá 50%). Đại lượng này tỷ lệ thuận với khoảng cách giữa các gen và phụ thuộc vào một số yếu tố khác như giới tính hoặc mức độ ức chế bởi các trao đổi chéo đồng thời tại nhiều điểm trên một cặp tương đồng. Dựa vào các tần số tái tổ hợp gen này ta có thể thiết lập bản đồ NST của các loài, hay còn gọi là bản đồ liên kết.
- Lám sáng tỏ vấn đề các NST xác định giới tính và hiện tượng di truyền liên kết với giới tính.
- Trường phái Morgan xác định rằng: gen – đơn vị di truyền học then chốt đóng 3 vai trò: đơn vị chức năng, đơn vị tái tổ hợp và đơn vị đột biến. Tuy nhiên, quan niệm này vẫn chưa rõ ràng và không thực sự chính xác theo quan điểm di truyền học hiện đại.