Chương trình BDTX – Sinh học THCS
1
CHƯƠNG TRÌNH BỒI DƯỠNG THƯỜNG XUYÊN
MÔN SINH HỌC THCS:
NHẬN DẠNG CÁC QUY LUẬT DI TRUYỀN BẰNG CÁC PHÉP LAI VÀ
MỘT SỐ BÀI TẬP DI TRUYỀN HAY VÀ KHÓ
Chương trình BDTX – Sinh học THCS
2
NHẬN DẠNG CÁC QUY LUẬT DI TRUYỀN BẰNG CÁC PHÉP LAI VÀ
MỘT SỐ BÀI TẬP DI TRUYỀN HAY VÀ KHÓ
I- Đặt vấn đề:
Trong chương trình sinh học ở bậc THCS, phần di truyền học chiếm một vị
trí rất quan trọng. Nó giúp học sinh nắm được những kiến thức cơ bản về cơ sở vật
chất, cơ chế của hiện tượng di truyền ở các cơ thể sống và tính quy luật của hiện
tượng di truyền.
Thông qua các kiến thức di truyền học, học sinh được rèn luyện khả năng tư
duy, trí sang tạo và phương pháp nghiên cứu khoa học. Học sinh sẽ rất say mê,
hứng thú với các thí nghiệm về di truyền, cũng như các bài tập vận dụng kiến thức.
Cũng trong môn học này, mọi khả năng của học sinh đều được thể hiện và phát
huy, đặc biệt phương pháp luận và tư duy toán học.
Tuy có vị trí rất quan trọng trong chương trình, lại là nội dung chủ yếu của
thi tuyển sinh vào lớp 10, thi Học sinh giỏi lớp 9, nhưng hiện còn không ít giáo
viên đang gặp khó khăn khi phân biệt các hiện tượng và quy luật di truyền, cũng
như trong việc giải các bài tập di truyền.
Tài liệu này sẽ giúp các giáo viên sinh học hiểu rõ hơn về bản chất các hiện
tượng, các quy luật di truyền và nhận dạng chính xác các quy luật di truyền để
nâng cao hiệu quả giảng dạy, đồng thời áp dụng giải các bài tập di truyền một cách
có hiệu quả trong việc bồi dưỡng học sinh giỏi bộ môn.
II- Nội dung:
A. Tóm tắt những kiến thức cơ bản về các hiện tượng và quy luật di truyền:
- Di truyền trội lặn hoàn toàn: gồm định luật I, II Men đen.
- Di truyền trội không hoàn toàn (di truyền tính trạng trung gian)
- Di truyền phân li độc lập.
- Di truyền liên kết: + Liên kết hoàn toàn
+ Liên kết không hoàn toàn
- Tương tác gen.
- Di truyền liên kết giới tính.
- Sự di truyền qua tế bào chất.
1. Di truyền trội lặn hoàn toàn: gồm định luật I, II Men đen.
2.1. Thí nghiệm của Menđen
Chương trình BDTX – Sinh học THCS
3
Vì sao Menđen lại chọn đậu Hà Lan làm đối tượng nghiên cứu? Đây là một loại
cây có hoa lưỡng tính, có những tính trạng biểu hiện rõ rệt, là cây hàng năm, dễ
trồng, có nhiều thứ phân biệt rõ ràng, tự thụ phấn cao nên dễ tạo dòng thuần.
Men đen đã tiến hành giao phấn giữa các giống đậu Hà Lan thuần chủng khác
nhau về một cặp tính trạng tương phản bằng cách cắt bỏ nhị từ khi chưa chín ở hoa
của cây chọn làm mẹ để ngăn ngừa sự tự thụ phấn. Khi nhị đã chín, ông lấy phấn
của các hoa trên cây được chọn làm bố rắc vào đầu nhụy của các hoa đã được cắt
nhị ở trên cây được chọn làm mẹ. F1 được tạo thành tiếp tục tự thụ phấn để cho ra
F2.. Kết quả thí nghiệm của Men đen được phản ánh ở bảng sau:
Kết quả thí nghiệm lai một cặp tính trạng của Menđen
P
F1
F2
Tỉ lệ kiểu hình
F2
Hoa đỏ x hoa trắng
Thân cao x thân lùn
Quả lục x quả vàng
Hoa đỏ,
Thân
cao, Quả
lục
705 đỏ ; 224 trắng
487 cao; 177 lùn
428 quả lục;152 quả
vàng
3,15 : 1
2,75 : 1
2.82 : 1
Các tính trạng của cơ thể , ví dụ như hoa đỏ, hoa trắng, thân cao, thân lùn,
quả lục, quả vàng, được gọi là kiểu hình.
Dù thay đổi vị trí của các giống làm cây bố và cây mẹ như giống hoa đỏ làm bố
và còn giống hoa trắng làm mẹ, hay ngược lại, kết quả thu được ở F1 và F2 vẫn
giống nhau. Men đen gọi tính trạng biểu hiện ở F1 là tính trạng trội (hoa đỏ, thân
cao, quả lục), còn tính trạng chỉ biểu hiện ở F2 là tính trạng lặn (hoa trắng, thân
lùn, quả vàng).
Những kết quả thí nghiệm trên của Men đen cho thấy F2 có sự phân li tính trạng
theo tỉ lệ xấp xỉ 3 trội : 1 lặn.
Để theo dõi tiếp ở F3, Men đen cho các cây ở F2 tự thụ phấn và thu được kết quả
phản ánh ở hình 2. Hình này cho thấy ở F2 có 1/3 số cây hoa đỏ là không phân li,
nghĩa là chúng thuần chủng, còn 2/3 số cây hoa đỏ phân li ở F3. . Các cây hoa trắng
ở F2 không phân li ở F3, nghĩa là chúng thuần chủng. Như vậy, kiểu hình trội ở F2
bao gồm cả thể thuần chủng và không thuần chủng.
2.2. Men đen giải thích kết quả thí nghiệm
F1 đều mang tính trạng trội và tính trạng lặn lại xuất hiện ở F2 giúp Menđen nhận
thấy các tính trạng không trộn lẫn vào nhau như quan niệm đương thời. Ông cho
rằng mỗi tính trạng ở cơ thể do một cặp nhân tố di truyền quy định mà sau này
Chương trình BDTX – Sinh học THCS
4
chúng ta gọi là cặp gen alen. Ông dùng kí hiệu chữ để chỉ các nhân tố di truyền
(gen), trong đó chữ in hoa là gen trội quy định tính trạng trội, còn chữ thường là
gen lặn quy định tính trạng lặn để giải thích kết quả thí nghiệm.
Ở các cơ thể P, F1 và F2 các gen tồn tại thành từng cặp tương ứng được gọi là
kiểu gen qui định kiểu hình của cơ thể. Nếu kiểu gen chứa cặp gen tương ứng
giống nhau gọi là thể đồng hợp như: AA - thể đồng hợp trội, aa - thể đồng hợp
lặn, còn chứa cặp gen tương ứng khác nhau (Aa) gọi là thể dị hợp.
Men đen đã giải thích kết quả thí nghiệm của mình bằng sự phân li và tổ hợp
của cặp nhân tố di truyền (gen) qua quá trình phát sinh giao tử và thụ tinh.
2.3. Nội dung quy luật phân li
Các kết quả thí nghiệm lai một cặp tính trạng của Menđen cho thấy :
Khi lai bố mẹ khác nhau về một cặp tính trạng thuần chủng tương phản thì ở thế
hệ thứ hai có sự phân li theo tỉ lệ xấp xỉ 3 trội :1 lặn (tức là 3/4 và 1/4 hay 75% và
25%).
Khi giải thích kết quả thí nghiệm của mình, Men đen đã đưa ra khái niệm” giao
tử thuần khiết “. Theo quan niệm này, trong cơ thể lai F1(Aa) gen trội át gen lặn
nên tính lặn không được biểu hiện. Tuy nhiên, gen lặn vẫn tồn tại bên cạnh gen
trội; chúng không hòa lẫn vật chất với nhau. Lúc cơ thể lai F1 (Aa) phát sinh giao
tử thì các alen trội (A) và lặn (a) vẫn giữ nguyên bản chất như trong bố mẹ thuần
chủng (giao tử thuần khiết). Mỗi loại giao tử của F1chỉ chứa một gen của bố hoặc
mẹ, nghĩa là chỉ chứa A hoặc a. Sự phân li của cặp Aa đã tạo ra hai loại giao tử với
xác suất ngang nhau là 1A:1a. Chính tỉ lệ phân li của hai loại giao tử này cùng với
sự tổ hợp của chúng qua thụ tinh là cơ chế tạo nên tỉ lệ KG : 1AA : 2 Aa : 1aa, từ
đó cho ra tỉ lệ kiểu hình là 3 trội:1 lặn ở F2. Tính lặn được biểu hiện trong thể đồng
hợp về gen lặn, gây ra hiện tượng phân li, nghĩa là kiểu hình của các cây F2 không
đồng nhất.Vì vậy về bản chất, quy luật phân li được hiểu là sự phân li của cặp
nhân tố di truyền tạo ra hai loại giao tử thuần khiết với tỉ lệ 1A:1a hay trong quá
trình phát sinh giao tử mỗi nhân tố di tryuền trong cặp nhân tố di truyền phân li về
một giao tử và giữ nguyên bản chất như ở cơ thể thuần chủng của P.
Những nghiên cứu tế bào học ở cuối thế kỉ 19 về cơ chế nguyên phân, giảm
phân và thụ tinh đã xác nhận giả thuyết của Menđen. Trong tế bào lưỡng bội, NST
tồn tại thành từng cặp, do đó gen cũng tồn tại thành từng cặp tưng ứng trên cặp
NST tương đồng. Vì vậy, cặp NST phân li trong giảm phân khi hình thành giao tử
và tổ hợp lại trong thụ tinh đã đưa đến sự phân li và tổ hợp của cặp gen tương ứng.
Chương trình BDTX – Sinh học THCS
5
Chính đây là cơ sở tế bào học để giải thích thí nghiệm di truyền màu hoa của
Menđen.
Bố (mẹ) có cặp NST chứa cặp gen AA khi giảm phân chỉ tạo một loại giao tử
mang một NST chứa gen A. Còn mẹ (bố) có cặp NST chứa aa khi giảm phân chỉ
cho một loại giao tử chứa gen a. Sự thụ tinh của hai loại giao tử này tạo F1 mang
cặp NST chứa cặp gen Aa. Khi F1 giảm phân, sự phân li của cặp NST tương đồng
với xác suất ngang nhau đưa đến sự phân li của cặp gen tương ứng, vì vậy hai loại
giao tử được tạo thành có tỉ lệ như nhau, nghĩa là 1A: 1a hay 1/2A: 1/2a. Giao tử
đực và cái đều có hai loại và tỉ lệ như vậy. Sự kết hợp ngẫu nhiên của hai loại giao
tử đực với hai loại giao tử cái của F1 qua thụ tinh đưa đến sự tổ hợp của cặp NST
trên đó chứa cặp gen tương ứng. Kết quả là F2 có tỉ lệ KG là : 1AA; 2Aa; 1aa.
Do sự tác động của gen trội A át đối với gen lặn, nên thể dị hợp Aa ở F1 có kiểu
hình trội (hoa đỏ),cũng vì vậy F2 có tỉ lệ KH 3 trội (hoa đỏ) : 1 lặn (hoa trắng).
2. Di truyền trội không hoàn toàn (di truyền tính trạng trung gian)
Một trường hợp khác với thí nghiệm của Menđen là cơ thể lai F1 mang tính trạng
trung gian giữa bố và mẹ (di truyền trung gian hay trội không hoàn toàn).
Ví dụ, khi lai giữa hai giống hoa thuộc loài hoa phấn (Mirabilis jalapa) là hoa
đỏ và hoa trắng. kết quả thu được: F1 toàn hoa màu hồng, còn F2 có tỉ lệ:1 hoa đỏ:
2 hoa hồng: 1 hoa trắng.
Trường hợp thể dị hợp Aa biểu hiện tính trạng trung gian là do gen trội A không
át chế hoàn toàn gen lặn a. F2 có tỉ lệ kiểu gen và kiểu hình giống nhau. Mỗi kiểu
gen có kiểu hình riêng biệt.
Như vậy, trội không hoàn toàn là hiện tượng di truyền trong đó kiểu hình của cơ
thể lai F1 biểu hiện trung gian giữa bố và mẹ, còn ở F2 có tỉ lệ kiểu hình là 1 trội : 2
trung gian: 1lặn.
3. Di truyền phân li độc lập
3.1.Thí nghiệm của Menđen
Menđen lai hai thứ đậu Hà Lan thuần chủng khác nhau về hai cặp tính trạng
tương phản: hạt màu vàng, vỏ trơn và hạt màu xanh, vỏ nhăn, được F1 đều có hạt
màu vàng, vỏ trơn. Sau đó ông cho 15 cây F1 tự thụ phấn thu được ở F2 556 hạt
thuộc 4 loại kiểu hình như ở bảng sau:
