Mở đầu (trang 78) Sinh 12 Kết nối tri thức Bài 15: Ở người, sự di truyền bệnh cơ ti thể (gây suy yếu và thoái hóa cơ) phụ thuộc hoàn toàn vào mẹ, khi mẹ bị bệnh thì các con đều bị bệnh bất kể là bố có bị bệnh hay không. Hiện tượng này được giải thích như thế nào?
Trả lời:
- Hiện tượng này là hiện tượng di truyền theo dòng mẹ đối với các gene quy định kiểu hình bị bệnh nằm ngoài nhân (ở ti thể).
I. Thí nghiệm của Correns về di truyền Gene ngoài nhân
Câu hỏi (trang 80) Sinh 12 Kết nối tri thức Bài 15: Quan sát Bảng 15.1, hãy nhận xét chung về kết quả các phép lai trong bảng và giải thích.
Trả lời:
• Nhận xét:
- Đây là 3 tổ hợp lai thuận nghịch, tương ứng với 6 cặp bố mẹ khác nhau về màu sắc lá.
- Kết quả các phép lai thuận nghịch không tuân theo quy luật Mendel, đời con đều có kiểu hình giống mẹ. Tuy nhiên, ở các 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.
• Giải thích:
- 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 dẫn tới 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)
II. Đặc điểm di truyền Gene ngoài nhân
Câu hỏi (trang 80) Sinh 12 Kết nối tri thức Bài 15: Dựa vào đặc điểm nào người ta có thể nhận biết được tính trạng di truyền do gene ngoài nhân?
Trả lời:
- Sự di truyền các tính trạng do gene ngoài nhân quy định có các đặc điểm sau:
+ Kết quả phép lai thuận nghịch là khác nhau, tính trạng được di truyền theo dòng mẹ và biểu hiện ở cả hai giới.
+ Trong di truyền gene ngoài nhân, vai trò của các giao tử đực và giao tử cái không ngang nhau mà vai trò chủ yếu thuộc về tế bào chất của giao tử cái.
+ Gene ngoài nhân nằm trên các phân tử DNA dạng vòng nhỏ trong ti thể, lục lạp, các gene này không tồn tại thành từng cặp allele như gene trong nhân nên chỉ cần một allele là được biểu hiện ra kiểu hình.
+ Các gene ngoài nhân mặc dù được truyền từ mẹ nhưng các cá thể con của cùng một mẹ có thể nhận được số lượng các allele khác nhau dẫn đến có thể có các kiểu hình khác nhau.
+ Không có sự tái tổ hợp gene ngoài nhân trong quá trình thụ tinh.
III. Ứng dụng của di truyền Gene ngoài nhân
Câu hỏi 1 (trang 81) Sinh 12 Kết nối tri thức Bài 15: Những nghiên cứu về hiện tượng di truyền gene ngoài nhân được ứng dụng như thế nào trong thực tiễn?
Trả lời:
- Những hiểu biết về các gene ngoài nhân và cơ chế di truyền chúng đã được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khoa học và đời sống như nghiên cứu tiền hoá, y học, nông nghiệp, pháp y,... mang lại nhiều lợi ích to lớn.
Câu hỏi 2 (trang 81) Sinh 12 Kết nối tri thức Bài 15: 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 huỷ hoại nghiêm trọng bởi các yếu tố môi trường (ví dụ như hài cốt)?
Các nhà khoa học thường giải trình tự hệ gene ti thể để xác định nhân thân trong trường hợp các mẫu vật đem phân tích đã bị huỷ hoại nghiêm trọng bởi các yếu tố môi trường (ví dụ như hài cốt) 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 huỷ hoại nghiêm trọng thì xác suất tìm được các bản sao DNA ti thể nguyên vẹn lớn hơn nhiều so với DNA nhân.
Luyện tập và vận dụng
Bài tập 1 (trang 82) Sinh 12 Kết nối tri thức Bài 15: Sự di truyền các tính trạng do gene ngoài nhân quy định có gì khác so với các tính trạng được quy định bởi các gene trong nhân?
Trả lời:
|
Di truyền gene trong nhân |
Di truyền gene ngoài nhân |
|
Kết quả phép lai thuận nghịch là giống nhau, chỉ khác khi gene quy định tính trạng nằm trên NST giới tính và hoán vị gen. Đời con có thể xuất hiện tính trạng của cả bố và mẹ. |
Kết quả phép lai thuận nghịch là khác nhau, tính trạng được di truyền theo dòng mẹ và biểu hiện ở cả hai giới. |
|
Vai trò của các giao tử đực và giao tử cái như nhau |
Vai trò chủ yếu thuộc về tế bào chất của giao tử cái. |
|
Gene nằm trên NST dạng thẳng, các gene tồn tại thành từng cặp allele, kiểu hình do một hay nhiều gen quy định |
Gene ngoài nhân nằm trên các phân tử DNA dạng vòng nhỏ trong ti thể, lục lạp, các gene này không tồn tại thành từng cặp allele nên chỉ cần một allele là được biểu hiện ra kiểu hình. |
|
Cá thể con nhận lượng gene tương đương nhau từ bố và mẹ |
Các cá thể con của cùng một mẹ có thể nhận được số lượng các allele khác nhau dẫn đến có thể có các kiểu hình khác nhau. |
|
Có sự tái tổ hợp trong quá trình thụ tinh. |
Không có sự tái tổ hợp gene ngoài nhân trong quá trình thụ tinh. |
Bài tập 2 (trang 82) Sinh 12 Kết nối tri thức Bài 15: Hãy tìm hiểu thêm những ứng dụng thực tiễn của hiện tượng di truyền gene ngoài nhân trong y học và nông nghiệp qua sách báo, internet,...
Trả lời:
Y học:
- Sử dụng liệu pháp gen ti thể để điều trị bệnh Leigh: Bệnh Leigh là một bệnh di truyền ti thể gây ra các rối loạn về thần kinh và cơ bắp. Liệu pháp gen ti thể sử dụng virus để đưa gen khỏe mạnh vào tế bào ti thể bị bệnh.
- Sử dụng liệu pháp gen vi khuẩn để điều trị ung thư: Liệu pháp gen vi khuẩn sử dụng vi khuẩn được biến đổi gen để tiêu diệt tế bào ung thư.
Nông nghiệp:
- Cây lúa vàng: Gạo vàng được tạo ra bằng kỹ thuật biến đổi gen để tổng hợp beta-carotene, tiền chất của vitamin A. Gạo vàng giúp giải quyết vấn đề thiếu vitamin A ở các nước đang phát triển.
- Cây ngô Bt: Ngô Bt được tạo ra bằng kỹ thuật biến đổi gen để có khả năng kháng sâu bệnh. Ngô Bt giúp giảm sử dụng thuốc trừ sâu và tăng năng suất cây trồng.