Giáo án Bài 11. Liên kết gene và hoán vị gene

Tạo tình huống để HS nhận ra kết quả lai không tuân theo phân li độc lập, từ đó xác định vấn đề cần giải quyết trong bài.

GV đưa số liệu lai phân tích cá thể dị hợp hai cặp gene $\dfrac{AB}{ab}$ với cá thể $\dfrac{ab}{ab}$ thu được 400 con: 180 con AB, 180 con ab, 20 con Ab và 20 con aB. HS trả lời các câu hỏi: (1) Các con lai chiếm tỉ lệ bao nhiêu mang kiểu hình giống bố mẹ? (2) Nếu hai cặp gene phân li độc lập, mỗi loại con lai chiếm bao nhiêu phần trăm? (3) Vì sao số liệu này khác với dự đoán phân li độc lập? Dự kiến câu hỏi nêu vấn đề: Các gene này có di truyền độc lập không?

HS nêu được: Con mang kiểu hình giống bố mẹ (AB và ab) chiếm 360/400 = 90%; nếu phân li độc lập thì mỗi loại chiếm 25%; số liệu không giống 25% nên hai gene không phân li độc lập. Vấn đề bài học: Vì sao các gene cùng nhiễm sắc thể lại di truyền cùng nhau và vì sao vẫn xuất hiện tổ hợp allele khác bố mẹ với tỉ lệ nhỏ?

HS nêu được khái niệm liên kết gene và giải thích được vì sao các gene cùng nhiễm sắc thể có xu hướng di truyền cùng nhau.

HS hoạt động nhóm 4 theo kĩ thuật mảnh ghép với Phiếu học tập số 1. Nhóm nghiên cứu sơ đồ cặp nhiễm sắc thể tương đồng mang gene A, B trên một nhiễm sắc thể và gene a, b trên nhiễm sắc thể tương đồng, sau đó trả lời: (1) Khi giảm phân không có trao đổi chéo, các allele nằm trên cùng một nhiễm sắc thể đi vào giao tử như thế nào? (2) Liên kết gene được hiểu là gì? (3) Vì sao liên kết gene làm hạn chế sự tạo thành tổ hợp allele mới?

Khái niệm: Liên kết gene là hiện tượng các gene cùng nằm trên một nhiễm sắc thể có xu hướng di truyền cùng nhau. Giải thích: Các gene cùng nhiễm sắc thể đi chung trong một giao tử, nên khi không có trao đổi chéo thì chỉ tạo ra giao tử mang kiểu gene giống kiểu gene của bố mẹ là AB và ab. Khi liên kết hoàn toàn, số loại giao tử ít hơn so với trường hợp phân li độc lập.

HS giải thích được cơ chế hoán vị gene do trao đổi chéo ở cặp nhiễm sắc thể tương đồng, nêu được khái niệm tần số hoán vị và tính được tỉ lệ các loại giao tử theo r.

HS làm việc theo cặp đôi với Phiếu học tập số 2. Các cặp quan sát sơ đồ trao đổi chéo giữa crômatit không chị em, xác định giao tử nào là hoán vị (Ab, aB), giao tử nào là bố mẹ (AB, ab). Sau đó HS trả lời: (1) Hoán vị gene là gì? (2) Tần số hoán vị là gì? (3) Với cá thể $\dfrac{AB}{ab}$ có tần số hoán vị r, tỉ lệ mỗi loại giao tử bố mẹ và giao tử hoán vị được tính thế nào? (4) Vì sao tần số tái tổ hợp không vượt quá 50%? GV dùng học liệu NeoEdu để minh họa sơ đồ và ví dụ.

Khái niệm: Hoán vị gene là hiện tượng trao đổi chéo giữa các crômatit không chị em ở cặp nhiễm sắc thể tương đồng, tạo tổ hợp allele mới. Tần số hoán vị là tỉ lệ giao tử hoán vị trong mô hình nêu điều kiện. Công thức: giao tử bố mẹ AB = ab, mỗi loại $\dfrac{1-r}{2}$; giao tử hoán vị Ab = aB, mỗi loại $\dfrac{r}{2}$. Ví dụ: $\dfrac{AB}{ab}$ có r = 20% cho AB = ab = 40%, Ab = aB = 10%, tổng 100%. Tần số tái tổ hợp không vượt 50%, và khoảng cách bản đồ nhỏ xấp xỉ r% nhưng không suy ra khoảng cách vật lí cố định.

Củng cố đúng khái niệm liên kết gene, hoán vị gene, tần số hoán vị và nhận ra quan niệm sai về AaBb.

GV tổ chức trò chơi trắc nghiệm nhanh. HS trả lời bằng bảng con cho các câu: (1) Liên kết gene được hiểu đúng như thế nào? A. các gene khác NST luôn cùng truyền một giao tử; B. các gene cùng NST có xu hướng di truyền cùng nhau; C. mọi gene cùng NST luôn phân li độc lập. (2) Hoán vị gene được hiểu đúng như thế nào? A. tổ hợp giao tử do phân li độc lập không trao đổi đoạn; B. sự thay thế nucleotide tại hai locus tương ứng; C. tạo tổ hợp allele mới do trao đổi chéo ở cặp tương đồng. (3) Đúng hay sai: Biết kiểu gene AaBb là đủ để tính tần số AB mà không cần biết pha allele hoặc tần số hoán vị? (4) Cá thể Ab/aB có tần số hoán vị 20%, tỉ lệ giao tử aB là bao nhiêu? A. 10%; B. 20%; C. 40%. GV có thể cho HS luyện thêm bài tương tác trên trang NeoEdu.

Đáp án: (1) B; (2) C; (3) Sai, vì AB/ab khác Ab/aB và r quyết định tỉ lệ giao tử, AaBb chưa cho biết pha liên kết; (4) C, vì aB là giao tử bố mẹ trong pha đã cho nên bằng $\dfrac{1-0{,}2}{2}$ = 0,4 = 40%.

HS vận dụng công thức để tính tỉ lệ giao tử, tính tần số hoán vị từ kết quả lai phân tích và nêu giới hạn của kết luận.

HS làm việc theo cặp với Phiếu học tập số 3. Các câu hỏi: (1) Cá thể AB/ab có r = 20%, tính tỉ lệ bốn loại giao tử. (2) Lai phân tích thu 180 AB, 180 ab, 20 Ab, 20 aB, giả định không có chọn lọc; tính r và nêu giới hạn kết luận. (3) Cá thể AB/ab có r = 30%, giao tử ab chiếm bao nhiêu phần trăm?

(1) AB = ab = 40%; Ab = aB = 10%; tổng 100%; giao tử hoán vị cộng lại 20%, không phải mỗi loại 20%. (2) Tổng 400 con; con tái tổ hợp (Ab + aB) = 40; r = 40/400 = 10%. Giới hạn: kết luận đúng khi các nhóm con có sức sống như nhau và không có chọn lọc; không suy ra khoảng cách vật lí cố định từ r = 10%. (3) ab = (100 − 30)/2 = 35%.

HS vận dụng kiến thức liên kết và hoán vị để phân tích một tình huống chọn giống, nêu điều kiện áp dụng và giới hạn của kết luận.

GV nêu tình huống: Một người làm giống muốn biết hai gene A, B có liên kết với nhau trên cùng một nhiễm sắc thể hay không. Người này thực hiện lai phân tích và thu được tỉ lệ con khác bố mẹ thấp (10%). HS trả lời: (1) Tỉ lệ 10% cho biết điều gì về hai gene? (2) Vì sao kết luận này chỉ đúng khi không có chọn lọc sức sống giữa các nhóm con? (3) Vì sao không nên kết luận rằng mọi loài có cùng tần số hoán vị? Nhiệm vụ về nhà: tìm thêm một ví dụ thực tế trong chăn nuôi hoặc trồng trọt, nêu cách nhận biết liên kết và giới hạn kết luận.

(1) Tần số hoán vị khoảng 10%, hai gene liên kết chặt trên cùng nhiễm sắc thể; (2) Lai phân tích chỉ cho kết luận đúng khi các nhóm con có sức sống như nhau, nếu có chọn lọc thì tỉ lệ con quan sát không phản ánh đúng tỉ lệ giao tử; (3) Tần số hoán vị phụ thuộc loài và giới; không phải mọi loài đều có cùng tần số, nên kết luận chỉ áp dụng cho đối tượng được nghiên cứu.