Liên kết gene & hoán vị gene
Thí nghiệm Morgan trên ruồi giấm, cơ sở tế bào học của liên kết – hoán vị gene, tần số hoán vị, bản đồ di truyền và phương pháp giải bài tập lai hai cặp tính trạng
Năm 1905, Bateson, Saunders và Punnett khi lai hai tính trạng tương phản ở cây đậu ngọt (màu hoa, hình dạng hạt phấn) thu được F2 khác tỉ lệ 9 : 3 : 3 : 1 của quy luật phân li độc lập.
Đời con tách thành hai nhóm: nhóm giống bố mẹ chiếm ưu thế và nhóm khác bố mẹ chiếm tỉ lệ nhỏ. Hiện tượng này về sau được Morgan giải thích bằng liên kết gene và hoán vị gene.
▸ Thí nghiệm của Morgan
Ở ruồi giấm, tính trạng màu thân (xám/đen) và kích thước cánh (dài/cụt) do hai gene trên NST thường quy định. Morgan lai phân tích ruồi đực F1 (thân xám, cánh dài) với ruồi cái thân đen, cánh cụt.
50% thân xám, cánh dài : 50% thân đen, cánh cụt
Thân xám luôn di truyền cùng cánh dài, thân đen luôn di truyền cùng cánh cụt → Morgan kết luận hai gene này nằm trên cùng một NST và liên kết với nhau.
▸ Cơ sở tế bào học
Mỗi gene nằm trên NST tại một vị trí xác định gọi là locus; các gene phân bố dọc theo chiều dài NST. Khi giảm phân, các gene trên cùng một NST phân li cùng nhau về một giao tử → di truyền cùng nhau.
▸ Vai trò
• Trong tự nhiên: tập hợp các gene có lợi trên cùng một NST → luôn di truyền cùng nhau, duy trì ổn định đặc điểm của loài.
• Trong chọn giống: dùng chỉ thị phân tử để sàng lọc, hoặc dùng đột biến chuyển đoạn NST đưa nhiều gene có lợi về cùng một NST.
▸ Thí nghiệm của Morgan
Morgan lai phân tích ruồi cái F1 (thân xám, cánh dài) với ruồi đực thân đen, cánh cụt. Kết quả xuất hiện thêm tổ hợp kiểu hình mới khác bố mẹ: thân xám, cánh cụt và thân đen, cánh dài.
8,5% thân xám, cánh cụt : 8,5% thân đen, cánh dài
Hai tổ hợp giống bố mẹ (kiểu bố mẹ) chiếm tỉ lệ lớn; hai tổ hợp mới (kiểu tái tổ hợp) chiếm tỉ lệ nhỏ → có cơ chế phá vỡ liên kết gene.
▸ Cơ sở tế bào học
Ở kì đầu giảm phân I, tại một số tế bào xảy ra trao đổi chéo giữa các chromatid không chị em trong cặp NST kép tương đồng → các gene hoán đổi vị trí cho nhau.
và luôn $f \leq 50\%$
▸ Vai trò
Tạo các giao tử mang tổ hợp gene mới; kết hợp với tổ hợp ngẫu nhiên khi thụ tinh → tăng nguồn biến dị di truyền cho tiến hóa và chọn giống. Dựa vào tần số hoán vị, có thể lập bản đồ di truyền.
Bản đồ di truyền là sơ đồ biểu diễn trật tự sắp xếp và khoảng cách tương đối giữa các gene trên NST.
| Loại bản đồ | Khoảng cách được tính qua |
|---|---|
| Bản đồ liên kết | Tần số hoán vị gene |
| Bản đồ vật lí | Số cặp nucleotide |
Cả hai loại cho thông tin giống nhau về trật tự gene, chỉ khác cách biểu thị khoảng cách.
| Nhà khoa học | Đóng góp về tính quy luật của di truyền |
|---|---|
| Mendel | Từ nghiên cứu trên đậu Hà Lan, đề xuất các cặp nhân tố di truyền tồn tại riêng rẽ, không pha trộn, phân li độc lập; áp dụng toán xác suất để phân tích kết quả |
| Morgan | Khẳng định và mở rộng học thuyết Mendel: gene nằm trên NST; các gene chỉ phân li độc lập khi nằm trên các NST khác nhau; gene trên cùng một NST thường di truyền cùng nhau; xác định trật tự gene dựa trên tần số hoán vị |
▸ Viết kiểu gene khi hai gene cùng một cặp NST
Dùng dạng phân số: $\dfrac{AB}{ab}$ (dị hợp đều) hoặc $\dfrac{Ab}{aB}$ (dị hợp chéo).
Giao tử hoán vị ($Ab$, $aB$): mỗi loại $= \dfrac{f}{2}$
Với kiểu gene $\dfrac{Ab}{aB}$ thì $Ab$, $aB$ là giao tử liên kết; $AB$, $ab$ là giao tử hoán vị.
▸ Dấu hiệu nhận biết quy luật (mỗi gene 1 tính trạng, trội hoàn toàn)
| Kết quả lai phân tích | Quy luật |
|---|---|
| 1 : 1 : 1 : 1 | Phân li độc lập (2 gene ở 2 NST khác nhau) |
| Chỉ 2 nhóm (1 : 1) | Liên kết hoàn toàn |
| 4 nhóm, tỉ lệ ≠ 1:1:1:1 (2 lớn, 2 nhỏ) | Hoán vị gene |
▸ Tìm kiểu gene P & tần số hoán vị từ lai phân tích
Trong lai phân tích, cơ thể $\dfrac{ab}{ab}$ chỉ cho 1 loại giao tử $ab$ → tỉ lệ kiểu hình đời con phản ánh đúng tỉ lệ giao tử của cơ thể đem lai. Hai nhóm lớn ↔ giao tử liên kết (cho biết kiểu gene P); hai nhóm nhỏ ↔ giao tử hoán vị. Tần số hoán vị $f = $ tổng tỉ lệ hai nhóm tái tổ hợp (nhóm nhỏ).
▸ So sánh liên kết gene và hoán vị gene
| Đặc điểm | Liên kết gene | Hoán vị gene |
|---|---|---|
| Số loại giao tử (dị hợp 2 cặp) | 2 loại | 4 loại |
| Biến dị tổ hợp | Hạn chế | Làm tăng |
| Cơ chế | Gene cùng NST đi cùng nhau | Trao đổi chéo ở giảm phân I |
▸ Một số sai lầm thường gặp
| Sai lầm | Đính chính |
|---|---|
| Tần số hoán vị có thể lớn hơn 50% | Tần số hoán vị luôn $\leq 50\%$ |
| Giao tử hoán vị chiếm tỉ lệ lớn | Giao tử hoán vị (tái tổ hợp) luôn chiếm tỉ lệ nhỏ hơn |
| Tính giao tử hoán vị bằng $f$ | Mỗi loại giao tử hoán vị $= \dfrac{f}{2}$; liên kết $= \dfrac{1-f}{2}$ |
| Trao đổi chéo xảy ra giữa hai chromatid chị em | Xảy ra giữa chromatid không chị em của cặp NST tương đồng, ở kì đầu giảm phân I |
| Hoán vị xảy ra ở tất cả tế bào giảm phân | Chỉ xảy ra ở một số tế bào → giao tử hoán vị chiếm tỉ lệ nhỏ |
| Liên kết gene làm tăng biến dị tổ hợp | Liên kết gene hạn chế biến dị tổ hợp; hoán vị gene mới làm tăng |
Cùng luyện Bài 11 – Liên kết gene & hoán vị gene!
27 câu: 21 trắc nghiệm · 2 đúng/sai · 4 tự luận
Tuyệt vời!
Cô Nguyễn Ngọc Châu
(Người kiểm duyệt, ra đề)
Chức vụ: Trưởng ban biên soạn môn Sinh Học THPT
Trình độ: Cử nhân Sư phạm Sinh học, Chứng chỉ hạng II, Chứng chỉ AT sinh học, Ngoại ngữ B1
Kinh nghiệm: 9+ năm kinh nghiệm tại Trường THPT Trần Phú