Tài liệu Bài tập về quy luật di truyền thầy Bùi Phúc Trạch

Khóa học LTĐH KIT-1: Môn Sinh học (Thầy Bùi Phúc Trạch) Bài tập về quy luật di truyền BÀI TẬP VỀ QUY LUẬT DI TRUYỀN (TÀI LIỆU BÀI GIẢNG) Giáo viên: BÙI PHÚC TRẠCH Đây là tài liệu tóm lược các kiến thức đi kèm với bài giảng Bài tập về quy luật di truyền thuộc khóa học LTĐH KIT-1: Môn Sinh học (Thầy Bùi Phúc Trạch) tại website Hocmai.vn. Để có thể nắm vững kiến thức phần Bài tập về quy luật di truyền, Bạn cần kết hợp xem tài liệu cùng với bài giảng này. A. CÁC DẠNG CHÍNH B. GIỚI THIỆU CÁC NGUYÊN TẮC GIẢI CHÍNH I. QUY LUẬT MENĐEN 1. Quy luật phân li a. Phạm vi áp dụng - Nội dung chính : + Một tính trạng do 2 alen cùng lôcut quy định, lôcut đó ở trên một cặp NST tương đồng. + Trong 2 alen này của con thì 1 alen từ bố, còn alen kia nhận từ mẹ. + Khi giảm phân, các alen này phân li đều về các giao tử, nên 50% số giao tử chứa alen này và 50% số giao tử chứa alen kia. - Hệ quả khi có tương tác trội – lặn hoàn toàn: + Aa × Aa = (1/2A + 1/2a)×(1/2A + 1/2a) = 1/4AA + 2/4Aa + 1/4aa ⇒ kiểu hình là 3 trội + 1 lặn. + Aa × aa = (1/2A + 1/2a) × 1a = 1/2Aa + 1/2aa ⇒ kiểu hình là 1 trội : 1 lặn (đặc trưng cho lai phân tích). - Phạm vi: + Theo nghĩa rộng, quy luật này chi phối hầu hết sự di truyền của tất cả các tính trạng của sinh vật sinh sản hữu tính quy định bởi cặp gen trên các NST tương đồng. Nói cách khác, quy luật chỉ không áp dụng được với sinh vật sinh sản vô tính và đơn tính, với trường hợp phân bào bất thường mà thôi. + Tuy nhiên, theo nghĩa hẹp, các bài tập về quy luật này thường chỉ đề cập đến : Sự di truyền của 1 tính trạng do 1 gen quy định (tính trạng đơn gen). Mỗi tính trạng do 1 cặp gen alen quy định (nghĩa là số lôcut xét đến = 1). b. Các dạng chính - Xác định kiểu hình đời sau khi biết tính trội và lặn. Các nguyên tắc giải : + Kí hiệu gen quy định tính trội là chữ cái in hoa (A, B, C …), còn kí hiệu gen quy định tính lặn là chữ cái in thường (a, b, c …). + Kiểu hình lặn chắc chắn mang cặp alen lặn (aa), còn kiểu hình trội là A- (dấu - thay cho A hoặc a) . + Thể dị hợp luôn cho 2 loại giao tử, mỗi loại chiếm 1/2 ( tức 50 %) : Aa → 1/2A + 1/2a ; còn thể đồng hợp chỉ phát sinh 1 loại : AA → 100 % A ; còn aa → 100 % a. - Xác định tính trội và lặn khi biết kết quả kiểu hình ở đời con. Hocmai.vn – Ngôi trường chung của học trò Việt Tổng đài tư vấn: 1900 58-58-12 - Trang | 1 - Khóa học LTĐH KIT-1: Môn Sinh học (Thầy Bùi Phúc Trạch) Bài tập về quy luật di truyền + Khi đời con có số lượng đủ nhiều, tính trạng là đơn gen, phân tính theo tỉ lệ 3 : 1 thì kiểu hình chiếm 3 phần (75%) là trội, còn kiểu hình chiếm 1 phần (25%) là lặn. + Khi đời con có ít cá thể thì tính trạng di truyền cách đời là lặn, hoặc lặn là con của 2 trội. - Khi gặp bài toán lai giống nhiều tính trạng, nếu biết chắc tính trạng là đơn gen, các gen ở trên các NST khác nhau, thì bạn tách từng tính trạng ra xét riêng như trên. 2. Quy luật phân li độc lập a. Ví dụ 1 - Lai 2 dòng đậu Hà Lan thuần chủng khác nhau 2 tính trạng (P) : hạt vàng, vỏ trơn × hạt xanh, vỏ nhăn. F1 thu được gồm 100 % hạt vàng, trơn. Còn F2 do F1 tự thụ phấn thì tạo ra 556 hạt phân li thành 4 kiểu hình : 315 vàng, trơn + 108 vàng, nhăn + 101 xanh trơn + 32 xanh, nhăn. - F2 xuất hiện 2 kiểu hình mà P và F1 không có, đó là : vàng, nhăn và xanh, trơn gọi là biến dị tổ hợp. - Tỉ lệ 315 : 108 : 101 : 32 ≈ 9 : 3 : 3 : 1. - Tách riêng tỉ lệ phân li từng tính trạng ở F2 được + Vàng : Xanh = (315 + 108):(101 + 32) = 423:133 ≈ 3:1 + Trơn : Nhăn = (315 + 101):(108 + 32) = 416:140 ≈ 3:1 Từng tính trạng vẫn tuân theo quy luật phân li, nghĩa là tính trạng này (màu hạt) di truyền không phụ thuộc vào tính trạng kia (dạng vỏ hạt). - Tỉ lệ phân li chung cả 2 tính trạng ở F2 tuân theo biểu thức toán học như tích xác suất các sự kiện độc lập : 9 vàng trơn + 3 vàng nhăn + 3 xanh trơn + 1 xanh nhăn = (3 vàng + 1 xanh) × (3 trơn + 1 nhăn). - Nội dung chính của quy luật: Các alen phân li độc lập với nhau trong quá trình hình thành giao tử và tổ hợp tự do với nhau trong thụ tinh. b. Phạm vi và hệ quả - Phạm vi áp dụng : + các alen ở trên các NST khác nhau + số lôcut ≥ 2. - Hệ quả : + Nếu gen trội là hoàn toàn, về lí thuyết ta có công thức tổng quát sau của Menđen : Số cặp gen Số loại Số loại kiểu Tỉ lệ kiểu Số loại kiểu Tỉ lệ kiểu dị hợp giao tử gen ở con gen ở con hình ở con hình ở con n n n n n 2 3 (1+2+1) 2 (3+1)n + Tần số xuất hiện một kiểu gen là tích xác suất giữa 2 lọai giao tử tạo nên nó. c. Các dạng thƣờng gặp Xác định kiểu hình đời sau khi biết tính trội và lặn (dạng thuận). - Tương tự như lai 1 tính, khi đó tách riêng từng tính ra để xét, khi đó ta có : + Lai n thể dị hợp, thì tỉ lệ đời con = (3 + 1)n . + Lai 1 thể dị hợp với 1 thể đồng hợp lặn, thì tỉ lệ đời con = (1 + 1). - Thường gặp kiểu tính nhanh tỉ lệ chẳng hạn như : Phép lai AaBbccDd × AaBbccdd sinh ra: + Bao nhiêu kiểu hình khác nhau ? (Áp dụng 2n , ở đây chỉ có 2 cặp dị hợp → 22 = 4). + Tỉ lệ đồng hợp lặn aabbccdd ? (Aa × Aa → 14aa, Bb × Bb → 1/bb, cc × cc→ 1cc, Dd × dd → 1/2dd ⇒ 1/4×1/4×1×1/2 = 1/32). - Nếu 1 cặp là tính trạng trội không hoàn toàn thì tỉ lệ kiểu hình = (3 + 1)(1 + 2 + 1). Nếu 2 cặp là tính trạng trội không hoàn toàn thì tỉ lệ kiểu hình = (1 + 2 + 1)2 . Xác định loại giao tử của 1 kiểu gen Hocmai.vn – Ngôi trường chung của học trò Việt Tổng đài tư vấn: 1900 58-58-12 - Trang | 2 - Khóa học LTĐH KIT-1: Môn Sinh học (Thầy Bùi Phúc Trạch) Bài tập về quy luật di truyền - Theo công thức của Menđen, số loại giao tử của kiểu gen có n cặp gen PLĐL = 2n . Chẳng hạn cơ thể có kiểu gen là AABbCcDDee có tới 5 cặp alen cần xét, nhưng chỉ có 2 cặp dị hợp ⇒ có 22 = 4 loại. - Để xác định kiểu gen cụ thể của từng giao tử, ta dùng phép chọn (xem bài 52). Tính xác suất : Xem chuyên đề “Ứng dụng giải tích tổ hợp và xác suất thống kê” (bài 52). II. TƢƠNG TÁC GEN 1. Tƣơng tác bổ sung a. 9 : 7 Ví dụ 2 - Ở đậu thơm màu đỏ của hoa hình thành qua 2 phản ứng : - Phản ứng thứ nhất biến tiền sắc tố không màu thành một chất trung gian cũng không màu, do gen trội A; - Phản ứng thứ hai biến đổi chất trung gian thành sắc tố đỏ, do gen trội B. Các gen lặn a và b không có tác dụng này. Kiểu gen có ít nhất 2 alen trội (A-B-) mới cho màu đỏ, còn lại không màu (trắng). Như vậy phép lai AaBb × AaBb → 9 đỏ (A-B-) + 7 trắng (3 aaB- + 3 A-bb + 1 aabb). (Xem bài 12, mục II.1) b. 9 : 6 : 1 Ví dụ 3 - Một giống bí có kiểu gen chứa cả 2 alen khác nhau đều trội (A-B-) thì cho quả dẹt, chỉ có 1 alen trội (aaB- hoặc A-bb) thì cho quả tròn, còn cả 4 alen lặn (aabb) thì cho quả dài. Phép lai AaBb × AaBb → 9 dẹt (A-B-) + 6 tròn (aaB- + A-bb) + 1 dài (aabb). (Xem bài tập 12.18) c. 9 : 3 : 3 : 1 Ví dụ 4 - Ở gà : kiểu gen A-B- cho mào (mồng) hình như quả óc chó, kiểu gen A-bb cho mào hình hoa, kiểu gen aaB- cho mào hình hạt đậu, kiểu gen aabb cho mào hình lá (hình 54.1). Do đó, phép lai AaBb × AaBb → 9 mào quả (A-B-) + 3 mào hoa ( A-bb) + 3 mào hạt (aaB-) + 1 mào lá (aabb). A-B- → Mào hình quả óc chó (mồng chích) A-bb → Mào hoa hồng (mồng chà) aaB- → Mào hình hạt đậu (mồng dâu) aabb → Mào đơn (mồng lá) Hình 54.1 – Dạng mào gà (mồng) di truyền theo kiểu tƣơng tác bổ sung. 2. Tƣơng tác át chế trội 2 cặp gen ở 2 lôcut khác nhau cùng xác định 1 tính trạng, nhưng sự có mặt của gen trội này lấn át gen trội không alen còn lại. Có 2 trường hợp : a. 13 : 3 Ví dụ 5 - Một giống gà có gen A cho màu đen, gen lặn a cho màu trắng, còn gen B át chế gen A, nên gà chỉ có màu đen khi kiểu gen có cặp alen aa. Phép lai AaBb × AaBb → 13 trắng (9 A-B- + 3 A-bb + 1 aabb) + 3 đen (aaB-). b.12 : 3 : 1 Ví dụ 6 - Một giống ngô có kiểu gen A- - - thì cho hạt đỏ, kiểu gen aaB- cho hạt vàng, còn aabb thì không màu (trắng). Phép lai AaBb × AaBb → 12 đỏ (A- - -) + 3 vàng (aaB-) + 1 trắng (aabb). 3. Tƣơng tác át chế lặn 9 : 3 : 4 Hocmai.vn – Ngôi trường chung của học trò Việt Tổng đài tư vấn: 1900 58-58-12 - Trang | 3 - Khóa học LTĐH KIT-1: Môn Sinh học (Thầy Bùi Phúc Trạch) Bài tập về quy luật di truyền Ví dụ 7 - Ở chuột agouti : cặp alen lặn aa ức chế alen B hay b, nên khi có alen A- , thì B (nâu) hoặc b (đen) mới biểu hiện tác động riêng của nó. Cặp gen lặn ở lôcut này át chế sự biểu hiện của gen ở lôcut kia . Do đó phép lai AaBb × AaBb → 9 nâu (A-B-) + 3 đen (A-bb) + 4 trắng (aa- -). 4. Tƣơng tác cộng gộp 15 : 1 (Xem lại bài 12, mục II.2) Ví dụ 8 - Màu hạt của 1 giống lúa mì do 2 cặp alen A (a) và B (b) quy định, kiểu gen có càng nhiều alen trội thì màu đỏ càng thẫm. Do đó phép lai AaBb × AaBb → 15 đỏ + 1 trắng (aabb). 15/16 số cá thể có hạt đỏ nhưng sắc đỏ không đều (đỏ thẫm, đỏ nhạt, hồng, hồng nhạt). Trường hợp màu da của người có giả thuyết cho rằng do ít nhất 3 lôcut phân li độc lập, nhưng giả thuyết này không giải thích được người da đỏ có kiểu gen gì và tại sao người da màu không thể sinh con da trắng theo đúng tỉ lệ như giả thuyết . III. LIÊN KẾT GEN 1. Liên kết hoàn toàn - Khi các gen đang xét cùng ở 1 NST thì chúng chúng cùng phân li trong phân bào cùng tổ hợp với nhau trong thụ tinh. - Các gen cùng 1 NST tạo thành 1 nhóm gen liên kết. Số nhóm tính trạng di truyền liên kết bằng số nhóm gen liên kết. Số nhóm gen liên kết của loài thường bằng số NST của bộ đơn bội (n). - Khi các gen nào liên kết với nhau, ta ghi tên các gen đó trên cùng 1 vạch (tượng trưng 1 NST) , do đó kiểu gen ở thể lưỡng bội ghi như 1 phân số với 2 vạch, còn kiểu gen đơn bội ghi trên 1 vạch. Nếu muốn viết đơn giản có thể dùng 2 dấu vạch chéo (//) để thay, ví dụ : viết là BV//bv. - Số loại giao tử khi liên kết gen = 2n với n là số cặp NST tương đồng mang các gen đang xét. Chẳng hạn: + Kiểu gen AbC//aBc có 3 cặp gen dị hợp, nhưng cùng nằm trên 1 cặp NST tương đồng (n = 1) Có 21 = 2 loại giao tử là : AbC và aBc. + Kiểu gen có tới 5 cặp gen dị hợp, nhưng ở trên 2 cặp NST tương đồng (n = 2), nếu không có trao đổi chéo ⇒ Cho 22 = 4 loại giao tử : AbC dE , AbC De , aBc dE , aBc De . Nghĩa là khi liên kết hoàn toàn số loại giao tử tính như số tổ hợp NST. 2. Liên kết không hoàn toàn (hoán vị gen) - Khi các gen ở cùng 1 NST nhưng xa nhau thì có thể hoán vị với các alen cùng lôcut với chúng ở NST tương đồng do trao đổi chéo cặp NST không chị em (NST tương đồng khác nguồn), từ đó tạo ra biến dị tái tổ hợp . - Hoán vị gen không phát sinh kiểu hình mới, mà chỉ thay đổi tần số kiểu gen từ đó thay đổi tỉ lệ kiểu hình. - Tần số hoán vị gen giao động trong khoảng từ 0 đến 50 % (khi đạt trị số lớn nhất thì kết quả như PLĐL) và được tính bằng tỉ lệ số giao tử có gen hoán vị với tổng số giao tử tạo thành. Trong thực tế, tần số hoán vị gen nhiều nhất cũng chỉ khoảng 25 % đến 30 %. Trao đổi chéo có thể chỉ xảy ra chỉ ở quá trình hình thành giao tử cái, hoặc chỉ ở giao tử đực hoặc cả hai loại là tùy loài. - Một thể dị hợp AaBb ở trường hợp liên kết gen có thể có 2 kiểu gen khác nhau : + Kiểu AB // ab gọi là dị hợp đều (CIS). + Kiểu Ab // aB gọi là dị hợp lệch hay dị hợp đối (TRANS). - Để tính tần số hoán vị gen (f), người ta lấy đối tượng là thể dị hợp đều đem lai phân tích, thống kê số cá thể có biến dị tái tổ hợp (x) và tổng số cá thể (y) ở đời con lai, rồi áp dụng công thức f = x / y , chẳng hạn : AB//ab × ab//ab → AB//ab + ab//ab + Ab//ab + aB//ab. Kiểu hình giống P BD tái tổ hợp (< 0,5) Công thức trên không áp dụng được khi đối tượng là thể dị hợp lệch, vì lai phân tích được kết quả khác : Hocmai.vn – Ngôi trường chung của học trò Việt Tổng đài tư vấn: 1900 58-58-12 - Trang | 4 - Khóa học LTĐH KIT-1: Môn Sinh học (Thầy Bùi Phúc Trạch) Bài tập về quy luật di truyền Ab//aB × ab//ab → Ab//ab + aB//ab + AB//ab + ab//ab. Kiểu hình khác P Tái tổ hợp có KH như P (< 0,5) - Để phân biệt 2 kiểu gen dị hợp đều và lệch, có nhiều cách nhưng đơn giản là cho tạp giao : + CIS : AB//ab × AB//ab → 1 AB//AB + 2 AB//ab + 1 ab//ab. Kiểu hình phân li = 3 1 + TRANS : Ab//aB × Ab//aB → 1 Ab//Ab + 2 Ab//aB + 1 aB//aB. Kiểu hình phân li = 1 2 1 + Ngoài ra lai phân tích mà tổng tỉ lệ cặp kiểu hình tương ứng < 50 % thì đó chính là các kiểu hình tái tổ hợp. - Tần số hoán vị gen có thể tính bằng số thập phân, nhưng thường tính ra % và 1 % là 1 cM. Khi bài toán cho khoảng cách L giữa 2 lôcút thì bạn cần hiểu ngay là lai phân tích sẽ cho ra L % tái tổ hợp. Chẳng hạn : khoảng cách giữa A với B là 17 cM ⇒ AB//ab × ab//ab → 83 % kiểu hình giống P + 17 % biến dị tái tổ hợp, hay tỉ lệ kiểu hình = 0,415 AB//ab + 0,415 ab//ab + 0,085 Ab//ab + 0,085 aB//ab. IV. LIÊN KẾT GIỚI TÍNH - Di truyền liên kết giới tính thực chất là biệt dạng của liên kết gen, khi gen xét đến ở NST giới tính. - Nếu gen ở đoạn tương đồng của NST giới tính, thì lôcut của gen này di truyền như các lôcut ở NST thường (cũng phân li hay hoán vị như vậy). - Nếu gen ở đoạn không tương đồng của NST giới tính, thì lôcut chỉ có 1 alen mà thôi, khi đó : + Gen lặn ở X di truyền chéo từ P (XaY) → F1 (X-Xa) → F2 (XaY) hay “Ông ngoại” → “Mẹ” → “Con trai” nếu XY là giống đực. + Gen ở Y bất kể là trội hay lặn đều di truyền thẳng và biểu hiện ở 100 % con nhận được Y : XYa → XYa. + Cần nhớ : Cá, bò sát, chim và cánh phấn có giống cái là dị giao tử. V. DI TRUYỀN NGOÀI NHÂN Di truyền ngoài nhân còn gọi là di truyền ngoài NST hoặc di truyền tế bào chất. Bản chất hiện tượng này là ti thể hay lục lạp nằm ngoài nhân có chứa gen, mà ở nhiều loài thì hợp tử thường nhận được lượng tế bào chất mang các gen này của giao tử cái (“mẹ”) nhiều hơn của giao tử đực (“bố”). Do đó : - Lai thuận và lai nghịch khác nhau, trong đó con lai mang tính trạng của “mẹ”, gọi là di truyền theo dòng mẹ. - Các gen ngoài NST số lượng không ổn định và không được phân li đều trong phân bào, nên sự di truyền này không chặt chẽ như di truyền NST. C. NHẬN BIẾT DẠNG Trong bài toán có độ khó cao, người ta thường cho sự di truyền phức tạp của nhiều tính trạng, mà tính trạng này di truyền theo quy luật này, còn tính trạng kia lại theo quy luật khác. Còn gặp trường hợp 1 tính trạng lại do nhiều lôcut xác định, nhưng 1 lôcut lại ở NST giới tính hoặc cả 2 cùng ở 1 NST. Có những cách đơn giản để nhận biết. 1. Đề bài cho (có thể nói rõ, có thể không thật rõ) - Nếu đề cho “các gen ở trên các NST khác nhau” thì quá rõ là các gen phân li độc lập → Giải theo quy luật Menđen. - Nếu đề cho tỉ lệ kiểu hình xấp xỉ hay đúng như tỉ lệ chuẩn đã học (như 3 : 1, 1 : 1 , 9 : 3 : 3 : 1 v.v) ⇒ Bạn cần vận dụng quy luật Menđen. - Nếu đề cho nhiều cặp gen, nhưng chỉ có 1 tính trạng ⇒ Nghĩ ngay tới tương tác gen. Trong các trường hợp này ta có thể gặp : Hocmai.vn – Ngôi trường chung của học trò Việt Tổng đài tư vấn: 1900 58-58-12 - Trang | 5 - Khóa học LTĐH KIT-1: Môn Sinh học (Thầy Bùi Phúc Trạch) Bài tập về quy luật di truyền + 2 cặp gen ở 2 lôcut khác nhau cùng xác định 1 tính trạng, mà 2 lôcut này ở trên các NST khác nhau nên phân li độc lập theo quy luật Menđen, do dó tỉ lệ kiểu hình là biến dạng của 9 : 3 : 3 : 1. + 2 cặp gen ở 2 lôcut khác nhau cùng xác định 1 tính trạng, nhưng 2 lôcut này lại ở cùng trên 1 NST. Lúc này, ta xác định kiểu gen theo quy luật liên kết gen, còn kiểu hình phải dựa vào kiểu tương tác đề cho. - Nếu đề bài nhắc tới (dù thoáng qua) lai thuận và lai nghịch ⇒ Nghĩ ngay tới di truyền liên kết giới tính , hoán vị gen hoặc có khi là di truyền tế bào chất. 2. Đề bài cho ẩn - Khi đề cho phép lai 1 tính trạng mà có tới ≥ 3 kiểu hình ⇒ Nghĩ ngay đến trội trung gian, hay tương tác gen hoặc di truyền đa alen. - Khi đề nhắc tới “đực, cái” (có khi chỉ là kí hiệu ♀, ♂) ⇒ Nghĩ tới di truyền liên kết giới tính hoặc ngoài NST. - Đề cho phép lai nhiều tính trạng mà tỉ lệ phân li mỗi tính trạng khác nhau ⇒ di truyền theo nhiều quy luật. - Đề bài có kiểu gen với kí hiệu hoặc Ab//aB ⇒ Đó là liên kết gen và kèm theo có thể có hoán vị. Giáo viên : BÙI PHÚC TRẠCH Nguồn : Hocmai.vn Hocmai.vn – Ngôi trường chung của học trò Việt Tổng đài tư vấn: 1900 58-58-12 - Trang | 6 -