Hướng dẫn giảng dạy Quy luật di truyền liên kết không hoàn toàn (hoán vị gen)
Bước 1: Xác định nhiệm vụ nhận thức.
GV cho bài toán sau:
Cho lai ruồi giấm thuần chủng thân xám, cánh dài với ruồi giấm thân đen, cánh ngắn. Ở F1 thu được 100% ruồi thân xám, cánh dài. Nếu lấy ruồi cái F1 lai phân tích thì sẽ thu được kết quả như thế nào?
Bước 2: Giới thiệu nội dung qui luật.
HS có thể dựa vào kiến thức vừa học về quy luật liên kết hoàn toàn để trả lời kết quả của phép lai là thu được tỉ lệ 1 ruồi thân xám, cánh dài: 1 ruồi thân đen, cánh ngắn. Sau đó, GV giới thiệu kết quả của phép lai mà Moocgan đã tiến hành như sau:
GV cho bài toán sau:
Cho lai ruồi giấm thuần chủng thân xám, cánh dài với ruồi giấm thân đen, cánh ngắn. Ở F1 thu được 100% ruồi thân xám, cánh dài. Nếu lấy ruồi cái F1 lai phân tích thì sẽ thu được kết quả như thế nào?
Bước 2: Giới thiệu nội dung qui luật.
HS có thể dựa vào kiến thức vừa học về quy luật liên kết hoàn toàn để trả lời kết quả của phép lai là thu được tỉ lệ 1 ruồi thân xám, cánh dài: 1 ruồi thân đen, cánh ngắn. Sau đó, GV giới thiệu kết quả của phép lai mà Moocgan đã tiến hành như sau:
GV: Xác định kiểu gen của các ruồi con ở thế hệ Fb, từ đó tính tỉ lệ các loại giao tử do ruồi cái F1 tạo ra?
HS: Kiểu gen của các ruồi Fb lần lượt là lại cho 4 loại giao tử với tỉ lệ như trên mà không phải hai loại BV = bv như trường hợp con đực thân xám, cánh dài có cùng kiểu gen đã nghiên cứu trong phép lai phân tích con đực này?
HS: …
GV: Con cái F1 ngoài việc cho 2 loại giao tử giống con đực F1 là BV và bv còn có thêm hai loại giao tử mới xuất hiện là Bv và bV. Để giải thích điều này, chúng ta hãy cùng nghiên cứu sơ đồ sau:
HS: Kiểu gen của các ruồi Fb lần lượt là lại cho 4 loại giao tử với tỉ lệ như trên mà không phải hai loại BV = bv như trường hợp con đực thân xám, cánh dài có cùng kiểu gen đã nghiên cứu trong phép lai phân tích con đực này?
HS: …
GV: Con cái F1 ngoài việc cho 2 loại giao tử giống con đực F1 là BV và bv còn có thêm hai loại giao tử mới xuất hiện là Bv và bV. Để giải thích điều này, chúng ta hãy cùng nghiên cứu sơ đồ sau:
GV: Qua nghiên cứu sơ đồ, hãy phát biểu nội dung qui luật hoán vị gen.
HS: Trong quá trình giảm phân, các NST kép tương đồng có thể trao đổi các đoạn tương ứng dẫn đến sự hoán vị gen, làm xuất hiện các tổ hợp gen mới.
Bước 3: Phân tích bản chất của qui luật.
GV: Như vậy, chúng ta đã giải thích được sự tạo thành 4 loại giao tử khác nhau nhờ hiện tượng trao đổi chéo giữa hai trong bốn cromatit trong cặp NST kép tương đồng xảy ra ở kỳ đầu của lần phân bào thứ nhất của quá trình giảm phân tạo giao tử. Vậy tại sao các giao tử liên kết thường chiếm tỉ lệ lớn, ngược lại các giao tử hoán vị lại thường chiếm tỉ lệ nhỏ?
HS:...
GV:Giả sử xét 100 tế bào có kiểu gen BV/bv, trong đó có 34 tế bào có xảy ra hoán vị gen. Hãy tính tỉ lệ % các loại giao tử được tạo ra?
HS: Ở 34 tế bào có hoán vị gen tạo ra các loại giao tử với số lượng là: BV = bv = Bv = bV = 34. Còn 66 tế bào còn lại liên kết hoàn toàn tạo ra các loại giao tử với số lượng là: BV = bv = 132. Vậy tỉ lệ các loại giao tử là:
- Giao tử hoán vị: Bv = bV = 34/400 = 8,5%.
- Giao tử liên kết: BV = bv = (132 + 34)/400 = 41,5%.
Từ đó, có thể thấy hoán vị gen dẫn đến tạo thành các giao tử liên kết có tỉ lệ lớn bằng nhau và giao tử hoán vị có tỉ lệ nhỏ bằng nhau. Nguyên nhân là do hoán vị gen thường không xảy ra ở tất cả các tế bào mẹ sinh giao tử.
Bước 4: Phân tích ý nghĩa của qui luật.
GV: Giả sử ở một giống cây trồng, gen qui định sức sống và vị quả cùng nằm trên một NST, lai giữa một giống thuần chủng có sức sống tốt, vị quả chua với một giống thuần chủng sức sống kém, vị quả ngọt được F1. Nếu cho F1 tự thụ phấn liên tục qua nhiều thế hệ thì có thể thu được những kiểu hình nào trong trường hợp có xảy ra hiện tượng hoán vị gen ở cả hai giới. Biết vị quả ngọt là trội so với vị quả chua, sức sống tốt là trội so với sức sống kém. Từ đó, hãy rút ra ý nghĩa của qui luật hoán vị gen.
HS: Tạo điều kiện cho các gen quý trên hai NST khác nhau của cặp NST tương đồng có thể tổ hợp lại với nhau để hình thành những nhóm gen quý trên cùng 1 NST.
Bước 5: Vận dụng quy luật.
GV giới thiệu cách tính tần số hoán vị gen:
Tần số hoán vị gen (f%) = (Tổng số giao tử hoán vị/Tổng số giao tử) x 100.
GV: Từ thí nghiệm của Moocgan, có thể rút ra cách tính tần số hoán vị gen trong phép lai phân tích như thế nào?
HS: Tần số hoán vị gen (f%) = (Tổng số cá thể có hoán vị gen/Tổng số cá thể trong đời lai phân tích)x100.
GV: Tại sao tần số hoán vị gen không vượt quá 50%? Tần số hoán vị gen có mối quan hệ như thế nào đối với khoảng cách giữa các gen và lực liên kết giữa các gen?
HS: Do hoán vị gen thường không xảy ra ở tất cả các tế bào sinh giao tử nên các giao tử hoán vị thường chiếm tỉ nhỏ dẫn đến tần số hoán vị gen không vượt quá 50%. Tần số hoán vị gen tỉ lệ thuận với khoảng cách giữa các gen và tỉ lệ nghịch với lực liên kết giữa các gen.
HS: Trong quá trình giảm phân, các NST kép tương đồng có thể trao đổi các đoạn tương ứng dẫn đến sự hoán vị gen, làm xuất hiện các tổ hợp gen mới.
Bước 3: Phân tích bản chất của qui luật.
GV: Như vậy, chúng ta đã giải thích được sự tạo thành 4 loại giao tử khác nhau nhờ hiện tượng trao đổi chéo giữa hai trong bốn cromatit trong cặp NST kép tương đồng xảy ra ở kỳ đầu của lần phân bào thứ nhất của quá trình giảm phân tạo giao tử. Vậy tại sao các giao tử liên kết thường chiếm tỉ lệ lớn, ngược lại các giao tử hoán vị lại thường chiếm tỉ lệ nhỏ?
HS:...
GV:Giả sử xét 100 tế bào có kiểu gen BV/bv, trong đó có 34 tế bào có xảy ra hoán vị gen. Hãy tính tỉ lệ % các loại giao tử được tạo ra?
HS: Ở 34 tế bào có hoán vị gen tạo ra các loại giao tử với số lượng là: BV = bv = Bv = bV = 34. Còn 66 tế bào còn lại liên kết hoàn toàn tạo ra các loại giao tử với số lượng là: BV = bv = 132. Vậy tỉ lệ các loại giao tử là:
- Giao tử hoán vị: Bv = bV = 34/400 = 8,5%.
- Giao tử liên kết: BV = bv = (132 + 34)/400 = 41,5%.
Từ đó, có thể thấy hoán vị gen dẫn đến tạo thành các giao tử liên kết có tỉ lệ lớn bằng nhau và giao tử hoán vị có tỉ lệ nhỏ bằng nhau. Nguyên nhân là do hoán vị gen thường không xảy ra ở tất cả các tế bào mẹ sinh giao tử.
Bước 4: Phân tích ý nghĩa của qui luật.
GV: Giả sử ở một giống cây trồng, gen qui định sức sống và vị quả cùng nằm trên một NST, lai giữa một giống thuần chủng có sức sống tốt, vị quả chua với một giống thuần chủng sức sống kém, vị quả ngọt được F1. Nếu cho F1 tự thụ phấn liên tục qua nhiều thế hệ thì có thể thu được những kiểu hình nào trong trường hợp có xảy ra hiện tượng hoán vị gen ở cả hai giới. Biết vị quả ngọt là trội so với vị quả chua, sức sống tốt là trội so với sức sống kém. Từ đó, hãy rút ra ý nghĩa của qui luật hoán vị gen.
HS: Tạo điều kiện cho các gen quý trên hai NST khác nhau của cặp NST tương đồng có thể tổ hợp lại với nhau để hình thành những nhóm gen quý trên cùng 1 NST.
Bước 5: Vận dụng quy luật.
GV giới thiệu cách tính tần số hoán vị gen:
Tần số hoán vị gen (f%) = (Tổng số giao tử hoán vị/Tổng số giao tử) x 100.
GV: Từ thí nghiệm của Moocgan, có thể rút ra cách tính tần số hoán vị gen trong phép lai phân tích như thế nào?
HS: Tần số hoán vị gen (f%) = (Tổng số cá thể có hoán vị gen/Tổng số cá thể trong đời lai phân tích)x100.
GV: Tại sao tần số hoán vị gen không vượt quá 50%? Tần số hoán vị gen có mối quan hệ như thế nào đối với khoảng cách giữa các gen và lực liên kết giữa các gen?
HS: Do hoán vị gen thường không xảy ra ở tất cả các tế bào sinh giao tử nên các giao tử hoán vị thường chiếm tỉ nhỏ dẫn đến tần số hoán vị gen không vượt quá 50%. Tần số hoán vị gen tỉ lệ thuận với khoảng cách giữa các gen và tỉ lệ nghịch với lực liên kết giữa các gen.