Liên kết gen là gì? Hoán vị gen là gì? Bài tập Sinh học lớp 12

Liên kết gen và hoán vị gen là hai kiến thức sinh học có trong chương trình học lớp 12 tại Việt Nam. Vậy liên kết gen là gì? Hoán vị gen là gì? Bài tập Sinh học lớp 12 về liên kết gen và hoán vị gen giải như thế nào?

1. Liên kết gen là gì?

Liên kết gen là hiện tượng các gen trên cùng một nhiễm sắc thể di truyền cùng nhau. Nhóm gen liên kết là nhóm gen trên cùng một nhiễm sắc thể di truyền cùng nhau. Số lượng nhóm gen liên kết ở mỗi loài bằng số nhiễm sắc thể trong bộ đơn bội (n) của loài đó.

2. Nội dung liên kết gen:

2.1 Thí nghiệm lai ruồi giấm của moocgan:

Ptc: Thân xám, cánh dài  x  Thân đen cánh cụt

F1:         100% Thân xám, cánh dài

Lai phân tích con đực F1:

Pa:    ♂ F1 x ♀ thân đen, cánh cụt

Fa: 1 Thân xám, cánh dài : 1 Thân đen, cánh cụt

→ Ta nhận thấy tỉ lệ kiểu hình chung của các tính trạng trong thí nghiệm khác tỉ lệ kiểu hình lai phân tích trong phân li độc lập (1:1:1:1) → 2 cặp gen này nằm trên 1 cặp NST và liên kết hoàn toàn.

2.2. Nội dung:

Các gen nằm trên một NST phân ly và tổ hợp cùng nhau trong quá trình giảm phân và thụ tinh dẫn đến sự di truyền đồng thời của nhóm tính trạng do chúng quy định.

Các gen nằm trên cùng 1 NST phân li cùng nhau làm thành 1 nhóm gen liên kết.Số nhóm gen liên kết ở mỗi loài tương đương với số NST trong bộ đơn bội của loài đó. Số nhóm tính trạng bằng số nhóm gen liên kết.

2.3. Cơ sở tế bào học:

Mỗi NST được cấu tạo bởi 1 phân tử ADN, gen là 1 đoạn phân tử ADN, do đó mỗi NST chứa nhiều gen, các gen xếp thành hàng dọc trên NST.

Sự phân li của các NST trong giảm phân và sự tổ hợp tự do của các NST trong thụ tinh đã dẫn tới sự phân li và tổ hợp của các gen trên cùng 1 NST.

Các gen càng nằm gần nhau trên một NST thì liên kết càng chặt chẽ, các gen càng nằm xa nhau thì lực liên kết càng yếu.

2.4 Ý nghĩa:

Liên kết gen giúp hạn chế xuất hiện biến dị tổ hợp và đảm bảo các tính trạng luôn di truyền cùng nhau nhờ đó trong chọn giống người ta có thể chọn lọc những tính trạng tốt luôn di truyền cùng nhau.

3. Sơ đồ lai liên kết gen:

4. Hoán vị gen là gì?

Có thể hiểu, hoán vị gen là hiện tượng đổi chỗ cho nhau của các gen tương ứng trên một cặp nhiễm sắc thể đồng dạng. Sau khi hoán vị gen kết thúc, số giao tử và sự biến dị tổ hợp sẽ tăng lên.

5. Nội dung hoán vị gen:

5.1. Thí nghiệm của moocgan:

P: Thân xám, cánh dài  ×  Thân đen, cánh cụt

F1:         100% Thân xám, cánh dài

Lai phân tích con cái F1

Pa:        ♀ F1 thân xám, cánh dài×  ♂ thân đen, cánh cụt

Fa:  0,415 Thân xám, cánh dài : 0,415 Thân đen, cánh cụt

      0,085 Thân xám, cánh cụt : 0,085 Thân đen, cánh dài

Giải thích kết quả thí nghiệm

Trong phép lai phân tích: ta nhận thấy ruồi đực đen, cụt luôn cho ra một loại giao tử ab, ruồi cái F1 giảm phân cho 4 loại giao tử với tỉ lệ AB = ab = 0,415 ; Ab = aB = 0,085, do đó số loại và tỉ lệ KH ở đời phép lai phân tích phụ thuộc vào số loại và tỉ lệ giao tử của con cái F1 đem lai.

Để giải thích hiện tượng con cái xám, dài dị hợp cho 4 loại giao tử với tỉ lệ không bằng nhau, Moocgan đưa ra giả thuyết liên kết gen không hoàn toàn (hoán vị gen).

5.2. Nội dung quy luật hoán vị gen:

Trong quá trình giảm phân, các NST tương đồng có thể trao đổi các đoạn tương đồng cho nhau, dẫn đến hoán vị gen làm xuất hiện tổ hợp gen mới.

5.3. Cơ sở tế bào học:

Ở kì đầu của Giảm phân I có hiện tượng tiếp hợp của các cặp NST tương đồng theo chiều dọc, gen alen đối diện nhau, 2 trong 4 cromatit khác nguồn gốc trao đổi đoạn tương ứng → dẫn đến sự hoán vị của các gen tương ứng → tổ hợp lại các gen không alen.

Các gen nằm càng xa nhau thì lực liên kết càng yếu, càng dễ xảy ra hoán vị gen.

5.4. Ý nghĩa của hoán vị gen:

Tăng xuất hiện các biến dị tổ hợp làm cho SV đa dạng, phong phú, làm nguyên liệu thứ cấp cho chọn giống và tiến hoá. Vì vậy các gen liên kết đồng hợp hay chỉ có 1 cặp dị hợp thì sự hoán vị gen sẽ không có hiệu quả.

Nhờ hoán vị gen mà những gen quý trên các NST tương đồng có khả năng tổ hợp với nhau làm thành nhóm gen liên kết mới. Điều này rất có ý nghĩa trong chọn giống và tiến hoá.

Thông qua việc xác định tần số hoán vị gen người ta có thể lập bản đồ di truyền.

6. Sơ đồ lai hoán vị gen:

Đặc điểm của hoán vị gen: 

Thứ nhất, Tần số hoán vị gen (f) bằng tổng tỉ lệ các giao tử mang gen hoán vị.

Thứ hai, Tần số hoán vị gen giữa 2 locut gen nào đó luôn ⩽50%”>⩽50%.

Thứ ba, Hoán vị gen phụ thuộc vào giới tính ở một số loài: ở ruồi giấm, hoán vị gen chỉ xảy ra ở giới cái, ở tằm hoán vị gen chỉ xảy ra ở giới đực.

Thứ tư, Để xác định tần số hoán vị gen, người ta thường dùng phép lai phân tích.

7. Bài tập Sinh học lớp 12 – Bài 11: Liên kết gen và hoán vị gen:

Bài 1 (trang 49 SGK Sinh học 12): Làm thế nào có thể phát hiện được 2 gen nào đó liên kết hay phân li độc lập?

Lời giải:

Để phát hiện 2 gen nào đó có liên kết hay phân li độc lập ta dùng phép lai phân tích.

– Nếu kết quả phép lai phân tích cho tỉ lệ kiểu hình 1 : 1: 1 : 1 thì 2 gen quy định 2 tính trạng nằm trên 2 NST khác nhau.

– Nếu tỉ lệ phân li kiểu hình ở đời con là 1 : 1 thì 2 gen liên kết với nhau hoàn toàn.

– Nếu kết quả phép lai phân tích cho 4 kiểu hình với tỉ lệ không bằng nhau, trong đó 2 loại kiểu hình chiếm đa số (trên 50%) thì 2 gen cùng nằm trên 1 NST đã xảy ra hoán vị gen.

Bài 2 (trang 49 SGK Sinh học 12): Có thể dùng những phép lai nào để xác định khoảng cách giữa 2 gen trên NST? Phép lai nào hay được dùng hơn? Vì sao?

Lời giải:

Để xác định khoảng cách giữa 2 gen trên NST ta có thể dùng các phép lai. Tuy nhiên, tốt nhất là dùng phép lai phân tích. Vì dựa vào kết quả của phép lai phân tích, người ra dễ dàng xác định được tần số hoán vị gen, mà tần số hoán vị gen là thước đo khoảng cách giữa các gen trên NST.

Bài 3 (trang 49 SGK Sinh học 12): Ruồi giấm có 4 cặp NST. Vậy ta có thể phát hiện được tối đa là bao nhiêu nhóm gen liên kết?

Lời giải:

– Các gen liên kết là các gen quy định một tính trạng cùng nằm trên một NST và di truyền cùng nhau.

– Ruồi giấm có 4 cặp NST. Vậy ta có thể phát hiện được tối đa là 4 nhóm gen liên kết.