Đáp án Sinh học 12 cánh diều Bài 8: Di truyền liên kết giới tính, liên kết gene và hoán vị gene

BÀI 8. DI TRUYỀN LIÊN KẾT GIỚI TÍNH, LIÊN KẾT GENE VÀ HOÁN VỊ GENE

Mở đầu: Một số tính trạng ở sinh vật có xu hướng di truyền cùng nhau trong quá trình sinh sản hữu tính. Theo em, nguyên nhân nào gây ra hiện tượng này?

Hướng dẫn chi tiết:

Nguyên nhân gây ra hiện tượng trên là do các gene cùng nằm trên 1 NST nên cùng phân li và di truyền cùng nhau.

I. BỐI CẢNH RA ĐỜI THÍ NGHIỆM CỦA MORGAN

Câu 1: Nghiên cứu của Morgan phát hiện di truyền liên kết được ra đời trong bối cảnh nào?

Hướng dẫn chi tiết:

Morgan đã dự đoán, sự trao đổi các vùng tương đồng trên các NST tương đồng xảy ra khi hình thành giao tử từ nghiên cứu năm 1909 của nhà nghiên cứu tế bào học Frans Janssens khi quan sát cấu trúc bắt chéo của NST dưới kính hiển vi. Năm 1908, khi nghiên cứu ruồi giấm, Morgan đã phát hiện các dòng đột biến về màu mắt và nhiều tính trạng khác. Từ các thí nghiệm lai giữa các dòng ruồi giấm, Morgan và cộng sự đã phát hiện sự di truyền của NST giới tính, di truyền liên kết giới tính và hiện tượng liên kết gene.

II. DI TRUYỀN GIỚI TÍNH VÀ DI TRUYỀN LIÊN KẾT VỚI GIỚI TÍNH

Câu 1: Dựa vào cơ chế xác định giới tính nhờ nhiễm sắc thể giới tính, giải thích tại sao tỉ lệ giới tính đực : cái trong tự nhiên là 1 : 1.

Hướng dẫn chi tiết:

Sự di truyền giới tính là sự di truyền các nhiễm sắc thể giới tính và quyết định giới tính của sinh vật qua các thế hệ nhờ giảm phân và thụ tinh. Nếu giới tính được xem là một tính trạng di truyền thì phép lai XX x XY luôn có tỉ lệ đực:cái xấp xỉ 1:1 ở đời con.

Câu 2: Morgan đã bố trí thí nghiệm như thế nào khi lai các dòng ruồi giấm khác nhau về màu mắt?

Hướng dẫn chi tiết:

Morgan thực hiện các phép lai thuận nghịch dòng ruồi giấm thuần chủng (thế hệ P) có kiểu hình mắt đỏ với dòng đột biến mắt trắng. Kết quả của phép lai thuận và phép lai nghịch khác nhau.

Câu 3: Hãy giải thích sự di truyền tính trạng bị chi phối bởi các gene nằm trên X hoặc trên Y là sự di truyền liên kết giới tính?

Hướng dẫn chi tiết:

• Gene nằm trên X không có allele tương ứng trên Y có xu hướng di truyền liên kết X, được gọi là các gene liên kết X.
• Gene nằm trên Y không có allele tương ứng trên X quy định tính trạng chỉ có ở cá thể mang Y và di truyền liên kết Y, được gọi là gene liên kết Y.

Luyện tập: Bệnh mù màu đỏ - lục do gene lặn nằm trên X và không có allele tương ứng trên Y. Tại sao bệnh này thường gặp ở nam giới hơn so với ở nữ giới?

Hướng dẫn chi tiết:

Vì gene này ở nam thì biểu hiện ngay ra kiểu hình nhưng nếu ở nữ ở trạng thái dị hợp thì không biểu hiện ra kiểu hình.

Câu 4:

• Nêu một số ứng dụng của sự di truyền giới tính và di truyền liên kết giới tính ở sinh vật trong sản xuất.
• Di truyền giới tính và di truyền liên kết giới tính để giải thích các ứng dụng đó.

Hướng dẫn chi tiết:

• Ứng dụng của sự di truyền giới tính và di truyền liên kết giới tính ở sinh vật trong sản xuất: Để lấy trứng, sữa, số lượng cá thể cái trong đàn vật nuôi cần nhiều hơn số lượng cá thể đực. Muốn lấy thịt, tơ tằm, lông (để sản xuất len),... số lượng cá thể đực phải nhiều hơn số cá thể cái.
• Sự di truyền liên kết giới tính là cơ sở giải thích sự biểu hiện các tính trạng liên kết giới tính ở sinh vật, từ đó ứng dụng trong dự đoán và sàng lọc bệnh ở người, lựa chọn các tổ hợp lai phù hợp nhằm cải thiện chất lượng giống.

III. DI TRUYỀN LIÊN KẾT

Câu 1: Hãy mô tả thiết kế thí nghiệm của Morgan khi thực hiện các phép lai các dòng ruồi giấm khác nhau về hai tính trạng: màu thân và độ dài cánh.

Hướng dẫn chi tiết:

Morgan và cộng sự đã tiến hành phép lai giữa các dòng ruồi giấm thuần chủng, khác nhau về các cặp tính trạng tương phản và lai phân tích; phân tích kiểu hình ở đời lai và so sánh với kết quả thí nghiệm lai trong nghiên cứu của Mendel.

Câu 2:

• Từ thí nghiệm ở sơ đồ hình 8.6, hãy giải thích kết quả phép lai từ P đến F
• Nếu hai cặp gene quy định hai cặp tính trạng được theo dõi ở thí nghiệm lai này phân li độc lập, hãy xác định tỉ lệ kiểu hình ở đời lai của phép lai phân tích.

Hướng dẫn chi tiết:

• Morgan tiếp tục tiến hành thí nghiệm lai các dòng ruồi giấm thuần chủng có các cặp tính trạng tương phản về màu thân và độ dài cánh, sau đó lai phân tích các cá thể ruồi giấm cái thu được từ đời lai F1 có 100%  kiểu hình thân xám, cánh dài.
• Nếu hai cặp gene quy định hai cặp tính trạng được theo dõi ở thí nghiệm lai này phân li độc lập, tỉ lệ kiểu hình ở F₁ là 1:1:1:1.

Luyện tập: Tại sao việc sử dụng phép lai phân tích trong thí nghiệm của Morgan giúp dễ dàng phát hiện các giao tử tái tổ hợp?

Hướng dẫn chi tiết:

Việc sử dụng phép lai phân tích trong thí nghiệm của Morgan giúp dễ dàng phát hiện các giao tử tái tổ hợp vì nếu chỉ liên kết gene thì chỉ có 2 tổ hợp khi đem F1 lai phân tích.

Câu 3: Nêu ý nghĩa của liên kết gene, hoán vị gene đối với sự thích nghi của sinh vật và chọn, tạo giống vật nuôi, cây trồng.

Hướng dẫn chi tiết:

• Việc thiết lập nhóm liên kết của các gene quy định tính trạng có lợi hoặc phá vỡ nhóm liên kết của gene quy định tính trạng không mong muốn là định hướng trong chọn, tạo giống vật nuôi, cây trồng. Từ đó, giống được tạo ra mang ốt hợp nhiều tính trạng ưu việt.
• Hoán vị gene cùng với sự phân li, tổ hợp ngẫu nhiên của các nhiễm sắc thể khi giảm phân và sự kết hợp ngẫu nhiên của các giao tử khi thụ tinh là các cơ chế hình thành biến dị tổ hợp ở sinh vật sinh sản hữu tính. Nhờ đó, biến dị di truyền ở sinh vật trở nên phong phú. Những biến dị tổ hợp này là nguồn nguyên liệu cho quá trình tiến hoá và chọn giống.

Tìm hiểu thêm: A.H. Sturtevant, học trò và cũng là cộng sự của Morgan, đã đề xuất sự liên quan giữa tần số trao đổi chéo (tần số tái tổ hợp) và khoảng cách giữa các gene, cơ sở để lập bản đồ di truyền liên kết. Tần số hoán vị gene phụ thuộc khoảng cách giữa hai gene trên nhiễm sắc thể: Hai gene nằm càng xa nhau trên nhiễm sắc thể thì tần số hoán vị giữa chúng càng cao và ngược lại. Nói cách khác, hai gene càng nằm gần nhau càng có xu hướng di truyền liên kết nhau. Tần số tái tổ hợp 1% tương ứng khoảng cách 1cM (centiMorgan) được gọi là đơn vị bản đồ (m.u.,mapping unit). Dựa vào bản đồ di truyền ở hình 8.3, hãy xác định khoảng cách giữa hai gene quy định thân vàng và gene quy định mắt trắng ở ruồi giấm.

Hướng dẫn chi tiết:

Khoảng cách giữa hai gene quy định thân vàng và gene quy định mắt trắng ở ruồi giấm là 1,5% = 1,5 cM

Luyện tập: Một cặp vợ chồng không bị bệnh máu khó đông nhưng người vợ có bố mắc bệnh này. Nếu cặp vợ chồng này sinh con thì con của họ có nguy cơ bị bệnh máu khó đông không? Giải thích. Biết rằng, máu khó đông là bệnh do gene đột biến lặn liên kết X.

Hướng dẫn chi tiết:

Người bố bị bệnh chắc chắn truyền allele gây bệnh cho người con nên người vợ mang allele gây bệnh. Vì vậy, nếu cặp vợ chồng này sinh con thì con của họ có nguy cơ bị bệnh máu khó đông.

Vận dụng:

• Để tăng số lượng cá thể trong đàn lợn nuôi, cần tăng số lượng cá thể cái hay số lượng cá thể đực trong đàn? Khi đó, tinh trùng mang nhiễm sắc thể X hay tinh trùng mang nhiễm sắc thể Y được lựa chọn để tạo con giống? Giải thích.
• Hãy trình bày quan điểm của em về vai trò của sự cân bằng tỉ lệ giới tính ở người.

Hướng dẫn chi tiết:

• Để tăng số lượng cá thể trong đàn lợn nuôi cần tăng số lượng cá thể cái trong đàn vì: Lợn nái (lợn cái) có khả năng sinh sản, có thể sinh từ 8 đến 12 con mỗi lứa, và có thể sinh sản nhiều lứa trong suốt đời. Lợn đực chỉ có thể giao phối với một số lượng lợn nái nhất định trong một khoảng thời gian nhất định. Ngoài ra, lợn nái đóng vai trò quan trọng trong việc nuôi dưỡng và chăm sóc con.
• Khi muốn tăng số lượng cá thể trong đàn lợn nuôi, cần lựa chọn tinh trùng mang nhiễm sắc thể Y để tạo con giống vì: Tinh trùng mang nhiễm sắc thể Y sẽ tạo ra con đực. Con đực có thể giao phối với lợn nái để tăng số lượng cá thể trong đàn. Tinh trùng mang nhiễm sắc thể X sẽ tạo ra con cái. Con cái có thể sinh sản, nhưng số lượng con sinh ra ít hơn con đực.
• Quan điểm của em về vai trò của sự cân bằng tỉ lệ giới tính ở người: Sự cân bằng tỉ lệ giới tính ở người sẽ ảnh hưởng đến các vấn đề xã hội, ví dụ như phát triển kinh tế, an sinh xã hội, duy trì nòi giống,...