Giáo án NLS Sinh học 12 kết nối Bài 15: Di truyền gene ngoài nhân

Nhiệm vụ 1: Tìm hiểu bối cảnh ra đời thí nghiệm của Correns

Bước 1: Chuyển giao nhiệm vụ 

- GV giao nhiệm vụ trước ở nhà, yêu cầu HS: Tìm hiểu, sưu tầm tài liệu về Correns và thí nghiệm về di truyền ngoài nhân (bối cảnh ra đời, cách tiến hành thí nghiệm, giải thích thí nghiệm,...).

- Tại lớp, GV chia HS thành các nhóm, mỗi nhóm 3 - 4 HS (các nhóm hoạt động trong 5 phút): Chia sẻ tài liệu kết hợp đọc thông tin mục I.1 SGK tr.78, thảo luận thống nhất cách trình bày: thuyết trình, diễn kịch,...

- Mỗi nhóm có thời gian 3 phút để trình bày bối cảnh ra đời thí nghiệm của Correns.

- Dựa trên phần trình bày của các nhóm, GV yêu cầu HS: Rút ra kết luận về bối cảnh ra đời thí nghiệm của Correns.

Bước 2: Thực hiện nhiệm vụ 

- HS ở nhà tìm hiểu, sưu tầm tài liệu.

- Các nhóm thảo luận trong thời gian 5 phút, lựa chọn cách thức báo cáo. 

- GV quan sát, định hướng (nếu cần thiết).

Bước 3: Báo cáo, thảo luận

- GV sử dụng https://wheelofnames.com/ mời nhóm đại diện trình bày.

- Các nhóm khác lắng nghe, nhận xét và bổ sung (nếu cần thiết).

Bước 4: Kết luận, nhận định

- GV nhận xét sản phẩm của các nhóm, đánh giá thái độ làm việc của HS trong nhóm.

- GV chuẩn hóa kiến thức và yêu cầu HS: Ghi chép vào vở.

- GV chuyển sang hoạt động tiếp theo.

I. THÍ NGHIỆM CỦA CORRENS VỀ DI TRUYỀN GENE NGOÀI NHÂN

1. Bối cảnh ra đời thí nghiệm

- Năm 1900: Ba nhà thực vật, trong đó có Correns đã chứng minh được các quy luật khi làm thí nghiệm trên đậu Hà Lan.

- Năm 1909: Carl Correns đã phát hiện hiện tượng khác thường ở cây hoa bốn giờ (Mirabilis jalapa) không tuân theo quy luật của Mendel.

Correns (1864 – 1933)

Nhiệm vụ 2: Tìm hiểu thí nghiệm của Correns về di truyền gene ngoài nhân

Bước 1: Chuyển giao nhiệm vụ 

- GV sử dụng kĩ thuật khăn trải bàn, yêu cầu HS: Đọc thông tin mục I.2, I.3 kết hợp quan sát Bảng 15.1 và Hình 15.2 trả lời câu hỏi hộp Dừng lại và suy ngẫm SGK tr.80: Hãy nhận xét chung về kết quả các phép lai trong bảng và giải thích.

- HS ghi lại những nội dung mình tìm hiểu được, sau đó cả nhóm thảo luận, thống nhất ý kiến và trình bày vào bảng nhóm.

- Dựa vào bài trình bày của HS, GV yêu cầu HS: Kết luận, giải thích được gene không những tồn tại trong nhân mà còn tồn tại ngoài nhân (trong các bào quan như ti thể, lạp thể).

Bước 2: Thực hiện nhiệm vụ 

- HS đọc thông tin mục I.2, I.3 kết hợp quan sát Bảng 15.1 và Hình 15.2, thực hiện nhiệm vụ theo hướng dẫn của GV.

- GV quan sát, định hướng (nếu cần thiết).

Bước 3: Báo cáo, thảo luận

- GV sử dụng https://wheelofnames.com/ mời nhóm đại diện trình bày.

Hướng dẫn trả lời câu hỏi hộp Dừng lại và suy ngẫm SGK tr.80:

+ Đời con đều có kiểu hình giống mẹ chứng tỏ gene quy định màu lá trong trường hợp này không nằm trong nhân mà nằm trong tế bào chất (trong lục lạp) vì tinh trùng chỉ truyền nhân cho tế bào trứng mà không truyền tế bào chất. Hợp tử phát triển dựa trên khối tế bào chất của trứng từ mẹ nên các gene trong tế bào chất của trứng đều được truyền cho con nên đời con sinh ra hầu hết đều có màu lá giống mẹ.

+ Ở các phép lai có mẹ lá khảm (tế bào chất chứa cả lục lạp màu xanh và màu trắng) thì ở đời con, ngoài kiểu hình lá khảm giống mẹ còn xuất hiện thêm 2 kiểu hình là lá xanh và lá trắng. Đó là do sự phân chia không đồng đều và ngẫu nhiên của các lục lạp trong phân bào dẫn đến có các tế bào chỉ nhận được lục lạp màu xanh hoặc màu trắng (cho ra lá màu xanh hoặc màu trắng khác mẹ) và có những tế bào nhận được cả hai loại lục lạp cho ra lá khảm (giống mẹ).

- Các nhóm khác lắng nghe, nhận xét và bổ sung (nếu cần thiết).

Bước 4: Kết luận, nhận định

- GV nhận xét sản phẩm của các nhóm, đánh giá thái độ làm việc của HS trong nhóm.

- GV chuẩn hóa kiến thức và yêu cầu HS ghi chép vào vở.

- GV chuyển sang hoạt động tiếp theo.

2. Thí nghiệm

- Correns lấy hạt phấn hoa từ cành này thụ phấn cho hoa trên cành kia theo các tổ hợp khác nhau:

+ Ba tổ hợp lai thuận nghịch, tương ứng với 6 cặp bố mẹ khác nhau về màu sắc lá.

+ Kết quả: phép lai thuận nghịch không tuân theo quy luật Mendel, đời con đều có kiểu hình giống mẹ. Tuy nhiên, ở phép lai có mẹ lá khảm thì đời con, ngoài kiểu hình giống mẹ, còn xuất hiện thêm 2 kiểu hình là lá xanh và lá trắng.

3. Giải thích thí nghiệm

- Màu lá của đời con hoàn toàn phụ thuộc vào màu lá của mẹ mà không chịu ảnh hưởng bởi màu lá của cây bố. 

→ Tính trạng màu sắc lá di truyền theo dòng mẹ.

- Hiện tượng di truyền theo dòng mẹ thường gặp ở các tính trạng do gene nằm trong lục lạp, ti thể ở tế bào chất (còn gọi là gene ngoài nhân) quy định.

- Hầu hết hợp tử chỉ nhận tế bào chất từ trứng của mẹ mà không nhận tế bào chất từ tinh trùng của bố → đời con mang tính trạng giống mẹ.

- Trong quá trình phân bào, các lục lạp được phân chia một cách ngẫu nhiên và không đồng đều về các tế bào con nên ở đời con, ngoài kiểu hình giống mẹ còn có thể xuất hiện kiểu hình khác.

Thông tin bổ sung

SỰ DI TRUYỀN CỦA LỤC LẠP VÀ TI THỂ

1. Sự di truyền của lục lạp

Lục lạp là bào quan có khả năng tự phân đôi ở tế bào thực vật. Sự phân chia của lục lạp về các tế bào con trong phân bào không đều như sự phân chia của NST. Chúng có số lượng lớn và phân chia ngẫu nhiên về các tế bào con, nên mỗi tế bào có thể chứa nhiều hay ít lục lạp.

Ở những cây lá đốm, tế bào chất có lục lạp bình thường chứa chlorophylle và lục lạp mất chlorophylle và đa số nhận cả hai loại. Điều này giải thích hiện tượng cây lá đốm di truyền theo dòng mẹ. Trong nguyên phân, một số tế bào nhận lục lạp bình thường, một số khác chỉ nhận lục lạp mất chlorophylle.

Sự di truyền của lục lạp được nghiên cứu chi tiết hơn cả ở vi tảo Chlamydomonas reinhardii. Tế bào của vi tảo này có một lục lạp lớn với đường kính trung bình 5 micrometer, chứa 50 – 80 bản sao của phân tử DNA dạng vòng kích thước khoảng 196 kb.

2. Sự di truyền của ti thể

Bào quan ti thể có ở tất cả các tế bào nhân thực nên được nghiên cứu chi tiết hơn cả. Bộ gene của tỉ thể được kí hiệu là mtDNA (mitochondrial DNA). mtDNA mã hoá tổng hợp cho nhiều thành phần của ti thể, hệ thống hai loại rRNA 22 – 25, loại tRNA và nhiều loại protein có trong thành phần của màng bên trong ti thể.

Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập

Vòng 1: Hình thành nhóm chuyên gia

- GV chia lớp thành ba nhóm chuyên gia: Yêu cầu các nhóm đọc thông tin mục III và thực hiện nhiệm vụ như sau:

Nhóm chuyên gia 1: Tìm hiểu ứng dụng của gene di truyền ngoài nhân trong y học.

Nhóm chuyên gia 2: Tìm hiểu ứng dụng của gene di truyền ngoài nhân trong nông nghiệp.

Nhóm chuyên gia 3: Tìm hiểu ứng dụng của gene di truyền ngoài nhân trong nghiên cứu sự tiến hóa.

- GV yêu cầu các nhóm: Ghi tóm tắt thông tin nhóm đã thảo luận và thống nhất lại nội dung đã tìm hiểu của nhóm mình.

Vòng 2: Hình thành nhóm mảnh ghép

- GV tiến hành tạo nhóm mảnh ghép từ ba nhóm chuyên gia trên (mỗi nhóm mảnh ghép phải có ít nhất thành viên của ba nhóm chuyên gia).

- GV yêu cầu các thành viên của nhóm mảnh ghép: Lần lượt chia sẻ thông tin tìm hiểu trước đó và thống nhất cách trình bày nội dung (tạo bảng, thiết kế sơ đồ tư duy,... bằng Canva).

- Để củng cố kiến thức, GV yêu cầu HS: Trả lời câu hỏi hộp Dừng lại và suy ngẫm SGK tr.81: Đặc điểm nào của hệ gene ti thể khiến các nhà khoa học thường giải trình tự hệ gene này để xác định nhân thân trong trường hợp các mẫu vật đem phân tích đã bị hủy hoại nghiêm trọng bởi các yếu tố môi trường (ví dụ như hài cốt)?

Bước 2: HS thực hiện nhiệm vụ học tập

- HS đọc thông tin mục III, quan sát Hình 15.3 và thực hiện nhiệm vụ theo hướng dẫn của GV.

- GV quan sát; gợi ý, định hướng HS (nếu cần thiết).

- Trong câu hỏi củng cố, GV định hướng HS: Tập trung tìm được đặc điểm của hệ gene ti thể khiến việc giải trình tự hệ gene ti thể trở nên thuận lợi và dễ dàng hơn khi các mẫu vật đem phân tích đã bị hủy hoại nghiêm trọng, chú ý không sa đà vào việc giải thích vì sao có thể sử dụng hệ gene ti thể để xác định nhân thân ở người.

Bước 3: Báo cáo kết quả hoạt động và thảo luận

- GV sử dụng https://wheelofnames.com/ để lựa chọn nhóm mảnh ghép báo cáo.

- Các nhóm khác lắng nghe, nhận xét và bổ sung, góp ý.

- HS xung phong trả lời câu hỏi củng cố: Do trong mỗi tế bào có hàng nghìn ti thể/lục lạp, mỗi ti thể/lục lạp lại có từ 2 – 10 bản sao của DNA nên số bản sao DNA trong mỗi tế bào lớn hơn rất nhiều so với DNA nhân, vì vậy khi mẫu vật bị hủy hoại nghiêm trọng thì xác suất tìm được các bản sao DNA ti thể nguyên vẹn lớn hơn nhiều so với DNA nhân.

Bước 4: Đánh giá kết quả, thực hiện nhiệm vụ học tập

- GV đánh giá, nhận xét kết quả thảo luận của các nhóm, thái độ làm việc của HS trong nhóm.

- GV chuẩn kiến thức, yêu cầu HS ghi chép.

- GV chuyển sang hoạt động tiếp theo.

III. ỨNG DỤNG CỦA DI TRUYỀN GENE NGOÀI NHÂN

1. Trong y học

- Ở người, một số bệnh do gene nằm trong ti thể quy định.

→ Sự phát triển của khoa học và công nghệ ngày nay có thể giúp phân tích các đột biến gene ti thể để chẩn đoán các bệnh di truyền; phát triển phương pháp điều trị mới để hạn chế sinh con mắc bệnh do gene ti thể gây nên.

Ví dụ: Vào năm 2016 ở Mexico, các nhà khoa học đã thành công trong việc giúp một người mẹ mang gene đột biến trong ti thể quy định hội chứng Leigh (một hội chứng gây thoái hóa hệ thần kinh sớm) sinh ra người con khỏe mạnh không mang gene bệnh.

2. Trong nông nghiệp

- Tính trạng bất thụ đực do gene đột biến nằm trong ti thể quy định, được tìm thấy ở nhiều loài thực vật.

→ Trong kĩ thuật lai tạo giống, người ta sử dụng cây bất thụ đực làm dòng mẹ sẽ không cần khử đực cho cây mẹ khi lai.

Ví dụ: 

Giống lúa VT 505

(Nguồn: https://doanhnghiepkinhtexanh.vn/cong-ty-tnhh-lien-doanh-viet-long-don-vi-cung-ung-cac-giong-lua-lai-3-dong-nang-suat-chat-luong-cao-a7456.html) 

Giống lúa Long Hương 8117

(Nguồn: https://nongnghiep.vn/giong-lua-lai-long-huong-8117-d292964.html) 

3. Trong nghiên cứu tiến hóa

- Mỗi gene trong ti thể có một số lượng lớn bản sao và di truyền theo dòng mẹ nên các nhà khoa học thường giải trình tự nucleotide trên DNA của ti thể để xây dựng cây phân loại của các nhóm sinh vật, truy tìm nguồn gốc chủng tộc loài người,...

Ví dụ: Nghiên cứu sự đa dạng, lịch sử di truyền và nguồn gốc của người Việt Nam thông qua DNA ti thể.

https://thanhnien.vn/di-tim-nguon-goc-nguoi-viet-qua-viec-phan-tich-he-gen-185964138.htm 

Thông tin bổ sung

SỰ BẤT THỤ ĐỰC Ở THỰC VẬT

Ở nhiều thực vật hoang dại và cây trồng thường gặp các dạng không tạo phấn hoa, hay tạo phấn hoa nhưng không có khả năng thụ tinh. Hiện tượng này được gọi là bất thụ đực (male sterility). Bất thụ đực được nghiên cứu kĩ ở cây ngô (bắp). Khi cây bất thụ đực được sử dụng làm cây mẹ và được thụ tinh bởi phấn hoa của cây hữu thụ bình thường thì tất cả thế hệ con đều bất thụ đực. Như vậy, sự di truyền đặc điểm bất thụ đực trong trường hợp này theo dòng mẹ và do gen trong tế bào chất. Hiện tượng bất thụ đực được sử dụng trong chọn giống nhiều loài cây trồng nhằm tạo hạt lai mà khỏi tốn công huỷ bỏ phấn hoa của cây mẹ.

Di truyền do gene ngoài nhân 

(trong ti thể, lạp thể)