Tài liệu Chuyên đề di truyền tế bào

A. LÝ THUYẾT I. NHIỄM SĂC THỂ Các mức độ cuộn xoắn của NST 1. Tổng số phân tử prôtêin histon có chứa trong các nuclêôxôm của một nhiễm sắc đơn. Ta có: Một nuclêôxôm có chứa 8 phân tử prôtêin histon  Tổng số phân tử prôtêin histon = 8 x số nuclêôxôm của một nhiễm sắc thể đơn. 169 2. Tổng chiều dài của đoạn ADN quấn quanh tất cả các nuclêôxôm của một nhiễm sắc thể đơn. Ta có: Đoạn phân tử ADN quấn quanh một nuclêôxôm có 146 cặp nuclêôtit  Chiều dài của đoạn ADN quấn quanh một nuclêôxôm là: 146 x 3,4 0 A  Tổng chiều dài của đoạn ADN quấn quanh tất cả các nuclêôxôm của một 0 nhiễm sắc thể đơn là: 146 x 3,4 A x số nuclêôxôm của một nhiễm sắc thể đơn. II. NGUYÊN PHÂN Chú ý: Cần nắm vững cách sắp xếp của nhiễm sắc thể ở kì giữa và cách phân li của nhiễm vào kì sau. + Kì giữa: Tất cả các nhiễm sắc thể kép trong tế bào xếp thành 1 hàng. + Kì sau: Các crômati tách tại tâm động để tạo thành hai nhiễm sắc thể đơn phân li về hai cực tế bào. Sự biến đổi hình thái của NST trong nguyên phân 1. Môi trường cung cấp nguyên liệu tương đương nhiễm sắc thể đơn cho 1 tế bào(2n) thực hiện nguyên phân k lần Ta có: 1 TB mẹ ║ 2k TB con ║ 170 2n(NST) 2k x 2n(NST) k  Nguyên liệu môi trường cung cấp: 2 x 2n - 2n 2. Số NST có một chuỗi polinuclêôtit ban đầu được hình thành khi cho 1 tế bào(2n) thực hiện nguyên phân k lần 1 TB mẹ 2k TB con ║ ║ 2n(NST) 2k x 2n(NST) ║ 2n x 2(polinuclêôtit)  Số NST có một chuỗi polinuclêôtit ban đầu: 2n x 2 Ta có: 3. Số NST có hai chuỗi polinuclêôtit được cấu thành bởi nguyên liệu của môi trường hình thành khi cho 1 tế bào(2n) thực hiện nguyên phân k lần Ta có: 1 TB mẹ ║ 2n(NST) ║ 2n x 2(polinuclêôtit)  Số NST có hai chuỗi polinuclêôtit trường: 2k x 2n - 2n x 2 2k TB con ║ 2k x 2n(NST) được cấu thành bởi nguyên liệu của môi III. GIẢM PHÂN Cần nắm vững: * Tiếp hợp và trao đổi chéo giữa 2 crômatit khác nguồn của cặp NST tương đồng ở kì đầu I giảm phân. * Cách sắp xếp của nhiễm sắc thể ở kì giữa và cách phân li của nhiễm vào kì sau. - KÌ GIỮA: + Giữa I: NST xếp 2 hàng của cặp. + Giữa II: NST xếp 1 hàng của cặp. - KÌ SAU: + Sau I: Phân li không tách tại tâm động. + Sau II: Phân li có tách tại tâm động 171 GIẢM PHÂN I GIẢM PHÂN II Sự biến đổi hình thái của NST trong giảm phân Sơ đồ đơn giản của quá trình giảm phân 1. Môi trường cung cấp nguyên liệu tương đương nhiễm sắc thể đơn cho 1 tế bào(2n) thực hiện quá trình giảm phân Ta có:  1 TB mẹ ║ 2n(NST) 4 TB con ║ 4 x n(NST) Nguyên liệu môi trường cung cấp: 4 x n - 2n = 2n 2. Số lượng giao tử được hình thành từ quá trình giảm phân của 1 tế bào sinh giao tử của động vật 172 Sơ đồ phát sinh giao tử của tế bào sinh dục ở động vật a. Số lượng tế bào giao tử được hình thành từ quá trình giảm phân tạo giao tử của 1 tế bào sinh tinh 1 TB sinh tính 4 tinh trùng ≡ 4 giao tử b. Số lượng tế bào giao tử được hình thành từ quá trình giảm phân tạo giao tử của 1 tế bào sinh trứng 1 TB sinh trứng 1 trứng ≡ 1 giao tử 3. Cách xác định số loại giao tử tối đa được hình thành từ các tế bào sinh tinh Gọi n: số cặp NST tương đồng có cấu trúc khác nhau không xảy ra hoán vị, m: số cặp NST tương đồng có cấu trúc khác nhau có xảy ra trao đổi chéo tại 1 điểm, k: tế bào tham gia giảm phân a. Trường hợp m = 0 + nếu: 2n  k  Số loại giao tử tối đa: 2 x k 2  2n k 2 b. Trường hợp m ≠ 0 + nếu: + nếu: Số loại giao tử tối đa: 2 x 2n 2 2 n  4m ≥ k  Số loại giao tử tối đa: 4xk 4 2 n  4m 2 n  4m ≤ k  Số loại giao tử tối đa: 4 x 4 4 Lưu ý: Muốn xác định số loại giao tử được tối thiểu được hình thành từ k tế bào sinh tinh, ta cứ xem k = 1. Bài tập áp dụng: Bài tập 1: Một tế bào sinh tinh có kiểu gen AaBb thực hiện quá trình giảm phân tạo giao tử. Biết không xảy ra đột biến. Có tối đa bao nhiêu loại giao tử được hình thành từ quá trình trên? Giải: - Cách 1: Cách tính nhanh Ta có: m = 0, n = 2, k = 1 + nếu: 173   = =1 =k  Số loại giao tử tối đa được tạo thành là: 2x = 2x = 2 (hoặc ta có thể áp dụng phép tính: 2k = 2) - Cách 2: Cách tính theo bản chất Giảm phân I: A a B AAa a b Tế bào ban đầu (2n đơn) B Bb b Kì trung gian (2n kép) (Cách sắp xếp I) (Cách sắp xếp II) AA a a Kì giữa A Aa a Hoặc BB b b b b BB Kì cuối Hoặc AA B B B aa bBb AA b Bb a a BBB 174 Vậy tùy theo cách sắp xếp của các cặp NST kép tương đồng ở kì giữa giảm phân I mà kết quả của giảm phân I có thể hình thành hai tế bào con có kí hiệu NST: A+AB+B và a+ab+b hoặc A+Ab+b và a+aB+B. Giảm phân II: + Trường hợp 1: Hai tế bào con A+AB+B và a+ab+b được tạo ra từ giảm phân I bước vào quá trình giảm phân II như sau: A A A a a B B a a b b A B B A A b Kì đầu II Kì giữa đầu II a a b b b Kì sau II B AB A B A B Kì cuối II a b a b 175 Vậy với cách sắp xếp I thì thúc quá trình giảm phân tạo hai loại giao tử là AB và ab + Trường hợp 2: Hai tế bào con A + Ab + b và a + aB + B được tạo ra từ giảm phân I bước vào quá trình giảm phân II như sau: AA bb Kì đầu II aa BB a a b B B A a a B B A A b A Kì giữa đầu IIII Kì sau II b A b b Ab Kì cuối II aB a B 176 Vậy với cách sắp xếp II thì thúc quá trình giảm phân tạo hai loại giao tử là Ab và aB Kết luận: Kì giữa của giảm phân I NST chỉ sắp xếp theo 1 trong 2 trường hợp trên nên kết quả giảm phân hình thành hai loại giao tử AB và ab hoặc Ab và aB Bài tập 2: Hai tế bào sinh tinh AaBbDd thực hiện quá trình giảm phân tạo giao tử. Tính theo lí thuyết, số loại tinh trùng tối đa được hình thành từ quá trình trên là bao nhiêu? Giải: - Cách 1: Cách tính nhanh Ta có: m = 0, n = 3, k = 2 2n 23 2n    4 k 2 2 2  Số loại tinh trùng tối đa được hình thành là: 2k = 4 - Cách 2: Cách tính theo bản chất Ba tế bào ban đầu có kiểu gen AaBbDd. Kết thúc kì trung gian, NST tự nhân đôi thành NST kép dính nhau ở tâm động.  2 TB có kiểu gen được kí hiệu: A+Aa+aB+Bb+bD+Dd+d. Kì giữa I các NST có thể sắp xếp trên mặt phẳng xích đạo của tế bào theo các cách sau(lưu ý: số cắp sắp xếp = 2n-1) Cách 1 A+A a+a B+B b+b Cách 2 B+B b+b Hoặc D+D d+d Cách 3 Hoặc A+A a+a b+b B+B D+D d+d A+A a+a d+d D+D Cách 4 Hoặc A+A a+a b+b B+B d+d D+D Kết thúc giảm phân I, mỗi cách sắp xếp hình thành 2 TB con: Cách 1 → A+A B+B D+D và a+a b+b d+d Cách 2 → A+A B+B d+d và a+a b+b D+D Cách 3 → A+a b+b D+D và a+a B+B d+d Cách 4 → A+A b+b d+d và a+a B+B D+D Kết thúc giảm phân II, mỗi cách sắp xếp hình thành 2 loại giao tử: Cách 1 → ABD và abd Cách 2 → ABd và abD Cách 3 → AbD và aBd Cách 4 → Abd và aBD Nhận xét: hai tế bào sinh tinh AaBbDd giảm phân tạo ra số loại giao tử tối đa khi 2 tế bào này có cách sắp xếp NST ở kì giữa I khác nhau 177  Số loại giao tử tối đa được hình thành là: 2 cặp giao tử trong 4 cặp trên  Tối đa 4 loại Bài tập 3: Hai tế bào sinh thực hiện quá trình giảm phân tạo A tinh có a kiểu gen tinh trùng. Biết quá trình giảm phân không xảy biến và có hoán vị gen 2 tế bào ra banđột đầu giữa B và b. Hãy xác định số loại tinh trùng tối đa được tạo thành. B b Giải: - Cách 1: Cách tính nhanh Ta có: m = 1, n = 0, k = 2  2n  4m 20  41 2n  4 m  1 k 4 4 4 Kết thúc kì trung gian n m  Số loại tinh trùng tối đa được tạo thành: 4x 2  4  4 4 - Cách 2: Cách tính theo bản chất Kì đầu I (cặp NST trao đổi đoạn tại một điểm) Kết thúc kì đầu I Kì giữa I Kì cuối I Kì giữa II A A a A B b B b Kì cuối II 178  Số loại tinh trùng tối đa được tạo thành: 4 4. Cách xác định số loại giao tử tối đa được hình thành từ các tế bào sinh trứng Gọi n: số cặp NST tương đồng có cấu trúc khác nhau không xảy ra hoán vị, m: số cặp NST tương đồng có cấu trúc khác nhau có xảy ra trao đổi chéo tại 1 điểm, k: tế bào tham gia giảm phân + nếu: ≥k + nếu: ≤k   Số loại giao tử tối đa: k Số loại giao tử tối đa: Lưu ý: Muốn xác định số loại giao tử được tối thiểu được hình thành từ k tế bào sinh trứng, ta cứ xem k = 1. Bài tập áp dụng: AB Bài tập 1: Hai tế bào sinh trứng của một loài động vật có kiểu gen thực hiện ab quá trình giảm phân tạo trứng. Biết quá trình giảm phân bình thường và có hoán vị gen giữa A và a. Tính theo lí thuyết, có tối đa bao nhiêu loại trứng được tạo thành? Giải: Ta có: m = 1, n = 0, k = 2   = =4 >k 179  Số loại trứng tối đa: k = 2 III. ĐỘT BIẾN SỐ LƯỢNG NHIỄM SẮC THỂ 1. Lệch bội a. Dạng + Thể không: 2n - 2 - Thể một: 2n - 1 - Thể một kép: 2n - 1- 1 - Thể ba: 2n + 1 - Thể ba kép: 2n +1 + 1 - Thể bốn: 2n + 2 - Thể bốn kép: 2n + 2 + 2 b. Cơ chế phát sinh - Nguyên phân: Cơ chế tạo thể lệch bội trong nguyên phân - Giảm phân 180 Cơ chế tạo thể lệch bội trong giảm phân 2. Đa bội a. Dạng Các dạng đột biến đa bội - Đa bội cùng nguồn + Đa bội chẵn: 4n , 6n, 8n,.. + Đa bội lẻ: 3n, 5n, 7n,.. - Đa bội khác nguồn(dị đa bội) b. Cơ chế phát sinh 181 b1. Đa bội cùng nguồn * 4n - Giảm phân: giao tử bất thường(2n) + giao tử bất thường(2n) - Nguyên phân: + hợp tử(2n) nguyên phân bất thường + tế bào xôma(2n) nguyên phân bất thường → cơ thể 4n → cơ thể 4n → thể khảm 4n Thể khảm * 3n giao tử bất thường(2n) + giao tử bình thường(n) b2. Đa bội khác nguồn: Lai xa kết hợp đa bội hóa → cơ thể 3n Con lai song nhị bội từ phép lai giữa cải củ và cải bắp 3. Mở rộng: xác định giao tử 3.1. Cách xác định giao tử được tạo ra từ cơ thể 2n a. Một số kiến thức cần nắm - Giảm phân bình thường 182 Giảm phân bình thường của 1 cặp nhiễm sắc thể tương đồng - Giảm phân bất thường + Giảm phân I bất thường Rối loạn phân NST xảy ra ở kì Sau I của quá trình giảm phân + Giảm phân II bất thường 183 Trường hợp 1: Rối loạn phân NST xảy ra ở kì Sau II của quá trình giảm phân Trường hợp 2: Rối loạn phân NST xảy ra ở kì Sau II của quá trình giảm phân b. Một số câu hỏi giúp hình thành công thức 184 Câu 1: Cơ thể có kiểu gen Aa thực hiện quá trình giảm phân tạo giao tử. Biết quá trình giảm phân diễn ra bình thường. Hãy cho biết tỉ lệ các loại giao tử được tạo thành. Trả lời: Sơ đồ giảm phân của cặp NST chứa cặp gen Aa 1 1 - Giảm phân I: A+A a+a → A+A : a+a 2 2 - Giảm phân II: 1 1 + A+A → A 2 2 1 1 + a+a → a 2 2 1 1 Do đó: Cơ thể Aa A(n) : a(n) 2 2 Câu 2: Cơ thể có kiểu gen Aa thực hiện quá trình giảm phân tạo giao tử. Biết tất cả tế bào tham gia giảm phân xảy ra hiện tượng cặp nhiễm sắc thể mang cặp gen Aa không phân li ở kì sau I; các sự kiện khác trong giảm phân diễn ra bình thường. Hãy xác định tỉ lệ các loại giao tử tạo thành. Trả lời: 185 100% tế bào không phân giảm phân I - Giảm phân I A + Aa + a → 1 1 A + Aa + a : O 2 2 - Giảm phân II 1 1 + A+A a+a → Aa 2 2 1 1 + O→ O 2 2 1 1 Aa(n+1) : 2 2 O(n-1) Câu 3: Cơ thể có kiểu gen Aa thực hiện quá trình giảm phân tạo giao tử. Biết có 20% tế bào tham gia giảm phân xảy ra hiện tượng cặp nhiễm sắc thể mang cặp gen Aa không phân li ở kì sau I; các sự kiện khác trong giảm phân diễn ra bình thường. Hãy xác định tỉ lệ các loại giao tử tạo thành. Trả lời: Cách 1: - Giảm phân I 1 1 + 20% A+A a+a→ 20%( A+A a+a : O) = 10% A+A a+a : 10% O 2 2 1 1 + 80% A+A a+a→ 80%( A+A : a+a) = 40% A+A : 40% a+a 2 2 - Giảm phân II + 10% A+A a+a → 10% Aa(n+1) + 10% O → 10% O(n-1) + 40% A+A → 40% A(n) + 40% a+a → 40% a(n) Do đó: Cơ thể Aa Do đó: Cơ thể Aa 186 10% Aa(n+1): 10% O(n-1): 40% A(n): 40% a(n) Cách 2: Ta có 1 1 Aa(n+1) : 2 2 O(n-1) 1 1 20%[ Aa(n+1) : O(n-1)] 2 2 → 10% Aa(n+1): 10% O(n-1) 1 1 A(n) : 2 2 a(n) * 100%Aa  20%Aa * 100% Aa  80% Aa 80%[ A(n) : a(n)]→40%A(n) : 40%a(n) Do đó: Cơ thể Aa 10% Aa(n+1): 10% O(n-1): 40% A(n): 40% a(n) Câu 4: Cơ thể có kiểu gen Aa thực hiện quá trình giảm phân tạo giao tử. Biết tất cả tế bào tham gia giảm phân xảy ra hiện tượng cặp nhiễm sắc thể mang cặp gen Aa không phân li ở kì sau II; các sự kiện khác trong giảm phân diễn ra bình thường. Hãy xác định tỉ lệ các loại giao tử tạo thành. Trả lời: 100% tế bào không phân li kì sau II giảm phân - Giảm phân I 187 A + A a+a → 1 1 A+A : a+a 2 2 - Giảm phân II 1 1 1 1 1 1 + A+A → [ AA(n + 1) : O(n-1)] = AA(n + 1) : O(n-1) 2 2 2 2 4 4 1 1 1 1 1 1 + a+a → [ aa(n+1) : O(n-1)] = aa(n+1) : O(n-1) 2 2 2 2 4 4 1 1 1 Do đó: Cơ thể Aa AA(n+1) : aa(n+1) : O(n-1) 4 4 2 Câu 5: Cơ thể có kiểu gen Aa thực hiện quá trình giảm phân tạo giao tử. Biết có 20% tế bào tham gia giảm phân xảy ra hiện tượng cặp nhiễm sắc thể mang cặp gen Aa không phân li ở kì sau II; các sự kiện khác trong giảm phân diễn ra bình thường. Hãy xác định tỉ lệ các loại giao tử tạo thành. Trả lời: Cách 1: - Giảm phân I 1 1 + 20% A+A a+a → 20%( A+A : a+a) = 10% A+A : 10% a+a 2 2 1 1 + 80% A+A a+a → 80%( A+A : a+a) = 40% A+A : 40% a+a 2 2 - Giảm phân II 1 1 + 10% A+A → 10%( AA : O) = 5%AA(n+1) : 5%O(n-1) 2 2 1 1 + 10% a+a → 10%( aa : O) = 5%aa(n+1) : 5%O(n-1) 2 2 + 40% A+A → 40%A(n) + 40% a+a → 40%a(n) Do đó: Cơ thể Aa 5%AA(n+1) : 5%aa(n+1) : 10%O(n-1) : 40%A(n) : 40%a(n) Cách 2: Ta có: * 100% Aa  20% Aa * 100% Aa  80% Aa 1 1 1 AA(n+1) : aa(n+1) : 4 4 2 O(n-1) 5%AA(n+1) : 5%aa(n+1) : 10%O(n-1) 1 1 A(n) : 2 2 a(n) 40%A(n) : 40%a(n) 188