Di truyền liên kết là gì? Nguyên nhân và ý nghĩa thế nào?

1. Di truyền liên kết là gì?

“Di truyền liên kết là hiện tượng một nhóm trình tự gen cùng nằm trên nhiễm sắc thể và được di truyền cùng nhau trong quá trình giảm phân của sinh sản hữu tính.” Hai gen cùng nằm trên nhiễm sắc thể có locus (vị trí của gen trên nhiễm sắc thể) càng gần nhau thì càng khó hoán đổi vị trí cho nhau trong quá trình tiếp hợp và trao đổi chéo giữa các nhiễm sắc tử (cromatit) không chị em trong cặp nhiễm sắc thể tương đồng ở kì đầu của giảm phân I. Trong khi đó, hai gen cùng nằm trên nhiễm sắc thể có locus càng xa nhau thì càng dễ dàng hoán đổi vị trí cho nhau. Ta gọi hai gen cùng nằm trên một nhiễm sắc thể là hai gen liên kết.

Liên kết gen là trường hợp ngoại lệ đặc biệt tiêu biểu cho quy luật phân ly của Mendel. Mặc dù vậy, sự ra đời của khái niệm “liên kết gen” không hề chống lại quy luật phân li của Mendel mà trái lại bổ sung, lấp đầy những khoảng trống của di truyền Mendel.

Di truyền liên kết có hai loại: di truyền liên kết hoàn toàn và di truyền liên kết không hoàn toàn (hay còn gọi là hoán vị gen)

2. Tìm hiểu về di truyền liên kết qua thí nghiệm của Morgan:

Thomas Hunt Morgan (25.9.1866 – 1945) là nhà di truyền học nổi tiếng người Mỹ, thí nghiệm trên ruồi giấm nổi tiếng của ông đã mang đến những thành quả to lớn cho hoạt động nghiên cứu di truyền, đặc biệt là về di truyền liên kết.

2.1. Vì sao Morgan lại chọn ruồi giấm làm đối tượng thí nghiệm?

Vì ruồi giấm có những đặc điểm sau:

Thứ nhất, Sinh vật dễ sống trong ống nghiệm

Thứ hai, Ruồi giấm sinh sản nhiều

Thứ ba, Vòng đời ngắn (chỉ 10 – 14 ngày)

Thứ tư, Có nhiều biến dị dễ quan sát

Thứ năm, Nhiễm sắc thể có số lượng vô cùng ít (2n = 8)

2.2. Nội dung thí nghiệm:

Cho lai hai dòng ruồi giấm thuần chủng: 1 là thân xám, cánh dài x 1 là thân đen, cánh cụt.

F1 thu được: 100% con sinh ra thân xám, cánh dài

Thực hiện lai phân tích: đực F1 x cái đen, cụt

Thu được thế hệ sau là 1 thân xám, cánh dài : 1 thân đen, cánh cụt

Ta thấy: Thân xám và cánh dài luôn luôn di truyền đồng thời cùng với nhau. Điều này xảy ra tương tự như với thân đen và cánh cụt.

2.3. Giải thích thí nghiệm:

Đời F1 cho kết quả 100% ruồi thân xám, cánh dài, từ đó ta thấy thân xám là trội so với thân đen, cánh dài là trội hơn so với cánh ngắn.
P thuần chủng, khác nhau về 2 cặp tính trạng tương phản.

Bên cạnh đó, F1 dị hợp về 2 cặp gen, nếu lai phân tích thì sẽ cho tỉ lệ: 1 : 1 : 1 : 1 nhưng F2 cho tỉ lệ 1:1. Như vậy, F1 chỉ tạo 2 loại giao tử với tỉ lệ ngang nhau.

⇒ Hai cặp gen cùng nằm trên 1 NST.

Sơ đồ lai của thí nghiệm trên:

Quy ước: A: thân xám > a: thân đen; B: cánh dài > b: cánh cụt

P thuần chủng: ♀ ABABABAB x ♂ abababab

GP : AB ab

F1: ABabABab 100% thân xám, cánh dài

Lai phân tích thuận

Fb: ♂ ABabABab x ♀ abababab

GFb: AB , ab ab

F2: ABabABab : abababab [50% TX, CD] : [50% TĐ, CC]

3. Nguyên nhân và ý nghĩa của di truyền liên kết:

3.1. Nguyên nhân:

Nguyên nhân dẫn đến hiện tượng di truyền liên kết là số lượng nhiễm sắc thể nhỏ hơn rất nhiều so với số lượng gen.

Hiện tượng di truyền liên kết xảy ra khi các cặp gen quy định các cặp tính trạng cùng nằm trên một cặp nhiễm sắc thể tương đồng thì có hiện tượng di truyền liên kết.

3.2. Ý nghĩa của di truyền liên kết:

Liên kết gen là trường hợp ngoại lệ đặc biệt tiêu biểu cho quy luật phân ly của Mendel. Mặc dù vậy, sự ra đời của khái niệm “liên kết gen” không hề chống lại quy luật phân li của Mendel mà trái lại bổ sung, lấp đầy những khoảng trống của di truyền Mendel. Cụ thể, di truyền liên kết hạn chế sự xuất hiện của các biến dị tổ hợp, đảm bảo di truyền bền vững cho từng nhóm tính trạng được quy định bởi các gen trên một NST.

Trong tế bào của mỗi NST mang nhiều gen tạo thành nhóm gen liên kết.

Người ta có thể chọn được những nhóm tính trạng tốt nhất luôn đi kèm với nhau trong quá trình chọn giống.

4. Như thế nào là quá trình tái kết hợp đồng nhất?

Nhiễm sắc thể sẽ được tái tổ hợp trong quá trình phân bào. Trong quá trình tái tổ hợp tương đồng, các nhiễm sắc thể có khả năng được cắt ra tại các điểm ngẫu nhiên. Sau đó, chúng sẽ kết hợp cùng một bản sao của nhiễm sắc thể khác tương đồng đã bị cắt tại cùng một điểm. Thông qua đó, DNA từ một nhiễm sắc thể kết thúc trong một nhiễm sắc thể tương đồng khác.

Hầu như mỗi nhiễm sắc thể của các sinh vật sinh sản hữu tính đều có hai bản sao. Hai nhiễm sắc thể mang cùng gen, ngay cả khi chúng mang các alen (alen là dạng cụ thể của một gen, có chức năng di truyền nhất định) khác nhau thì đều được gọi là các nhiễm sắc thể tương đồng. Ví dụ: nhiễm sắc thể mang gen quy định màu mắt, mỗi bản sao của nhiễm sắc thể này lại mang alen khác nhau: một bản có thể mã cho mắt màu đen, một bản có thể mã mắt màu xanh.

Tuy nhiên, thay vì hai loại, cũng có một loại tế bào chỉ có duy nhất một bản sao của mỗi nhiễm sắc thể, cụ thể là giao tử. Đối với con người thì giao tử chính là trứng và tinh trùng.

5. Tìm hiểu về sự tái tổ hợp của các gen liên kết:

Phải hiểu rõ các vấn đề xoay quanh tái tổ hợp tương đồng để nắm được vấn đề liên quan đến các loại di truyền liên kết (Phần 4)

Để vấn đề này không bị trừu tượng, ta đến với ví dụ: “tàn nhang” và “tóc đỏ”

Thực tế, chúng ta có thể bắt gặp những người mà khuôn mặt của họ xuất hiện tàn nhang và mái tóc có màu đỏ. Trong khi điều này lại ngược lại với những người có mái tóc ngả vàng hay nâu (khuôn mặt họ ít xuất hiện tàn nhang hơn).

Các nhà khoa học đã đưa ra lời giải thích cho hiện tượng này như sau: các gen mã hóa tàn nhang và các gen mã hóa tóc đỏ nằm sát nhau trên cùng một nhiễm sắc thể. Khi tái tổ hợp tương đồng diễn ra, việc DNA bị cắt ở giữa hai gen là khó có khả năng xảy ra. Do khả năng mã hóa của hai DNA này bị tách là rất thấp nên dù trải qua nhiều lần tái tổ hợp tương đồng, hầu hết thời gian hai tính trạng này vẫn được di truyền cùng nhau

6. Một số điều thú vị về gen (Có thể bạn đã biết):

6.1. Bộ gen người được khám phá vào năm 1953:

Ngày 28/2/1953, hai nhà khoa học Francis Crick và James Watson đã tìm ra cấu trúc của AND. Cấu trúc đó là một “xoắn kép” có thể “giải nén” riêng thành hai sợi dài để làm các bản sao của chính nó. Watson và Crick được nhận giải thưởng Nobel năm 1962 cho khám phá này.

6.2. Độ dài của DNA:

Khi tháo xoắn từng chuỗi AND và xếp nối đuôi nhau, ta có thể tính được chiều dài của AND từ một trong các tế bào. Nếu làm như thế với tất cả AND trong cơ thể sẽ tạo thành sợi có chiều dài tương đương 107,8 tỷ km, bằng với 150.000 chuyến du hành khứ hồi đến mặt trăng.

6.3. Hệ gen có khoảng 20.000 gen:

Là số lượng gần đúng của các gen trong hệ gen của con người. Gen của chúng ta cung cấp cho các tế bào thông tin về cách tạo ra protein. Theo ước tính của các nhà khoa học, con người có thể sản xuất gần 100.000 phân tử protein, do đó, họ cho rằng số gen của con người cũng nhiều như thế. Ngày nay, các nhà khoa học biết rằng một số gen có chứa mã để tổng hợp nhiều loại protein. Tùy vào mỗi loài sinh vật thì số lượng gen của chúng cũng khác nhau, cụ thể là sinh vật phức tạp hơn có xu hướng có nhiều gen hơn. Vi khuẩn có vài trăm đến vài nghìn gen, nấm men có khoảng 6000 gen, giun tròn khoảng 19.000 gen, chuột cũng có khoảng 20.000 gen.

6.4. Gen người có tồn tại virus cổ xưa?

Virus cổ xưa có tồn tại trong gen của bạn. Theo thống kê, có tới 8% gen của chúng ta được tạo thành từ virus thuộc nhóm Retrovirus.

7. Một số câu hỏi thường gặp:

Câu 1: Đối tượng trong nghiên cứu di truyền của Morgan là gì?

A. Ruồi giấm.

B. Đậu hà lan.

C. Chuột bạch.

D. Hoa sim tím.

=> Đáp án là A

Câu 2: Di truyền liên kết xảy ra khi nào?

A. Các cặp gen quy định các cặp tính trạng nằm trên các cặp nhiễm sắc thể khác nhau.

B. Các cặp gen quy định các cặp tính trạng xét tới cùng nằm trên 1 cặp nhiễm sắc thể.

C. Các tính trạng khi phân ly làm thành một nhóm tính trạng liên kết.

D. Tất cả các gen nằm trên cùng một nhiễm sắc thể phải luôn di truyền cùng nhau.

Câu 3:

Khi cho hoa hồng đỏ, lá xanh đậm lai với hoa hồng vàng, lá xanh nhạt thu được F1 100% hoa hồng vàng, lá xanh đậm. Cho F1 giao phấn với nhau thu được F2 gồm 105 hoa hồng đỏ, lá xanh đậm, 210 hoa hồng vàng, lá xanh đậm, 100 hoa hồng vàng, lá xanh nhạt. Biết rằng mỗi gen quy định một tính trạng. Nhận xét nào sau đây là đúng?

A. F2 thu được tỉ lệ kiểu hình khác tỉ lệ kiểu gen.

B. Các cặp tính trạng di truyền phân li độc lập.

C. F2 thu được tỉ lệ kiểu hình giống tỉ lệ kiểu gen.

D. Kiểu gen của F1 là dị hợp tử đều.

Đáp án C.