Lý thuyết Di truyền gene ngoài nhân (Sinh 12 Cánh diều Bài 9)

Với tóm tắt lý thuyết Sinh 12 Bài 9: Di truyền gene ngoài nhân hay nhất, ngắn gọn sẽ giúp học sinh lớp 12 nắm vững kiến thức trọng tâm, ôn luyện để học tốt môn Sinh học 12.

Lý thuyết Di truyền gene ngoài nhân (Sinh 12 Cánh diều Bài 9)

TRẮC NGHIỆM ONLINE

I. THÍ NGHIỆM CỦA CORRENS VÀ SỰ TỒN TẠI GENE NGOÀI NHÂN

1. Bối cảnh ra đời của thí nghiệm Correns

- Năm 1892, Correns (1864 – 1933), nhà di truyền học thực vật người Đức đã khám phá lại các quy luật di truyền của Mendel. Trong quá trình nghiên cứu ông đã phát hiện màu lá loang lổ (lá khảm) ở cây hoa phấn (Mirabilis jalapa) không tuân theo quy luật Mendel: Từ những cành có lá xanh chỉ mọc ra những nhánh có lá xanh, những cành có lá trắng chỉ cho ra những nhánh có lá trắng, những cành có lá khảm có thể mọc ra những cành có lá khảm, cành có lá xanh và cành có lá trắng. Từ đó, ông đưa ra giả thuyết “gene quy định tính trạng màu lá của cây hoa phấn không nằm trên nhiễm sắc thể trong nhân”.

- Năm 1909, Correns công bố về sự tồn tại của gene ngoài nhân và sự di truyền các tính trạng do gene ngoài nhân quy định di truyền theo dòng mẹ.

→ Khi nói đến di truyền ngoài nhân là nói đến Correns vì Correns là người đầu tiên đã công bố về sự tồn tại của các gene ngoài nhân và sự di truyền các tính trạng di gene ngoài nhân quy định di truyền theo dòng mẹ.

2. Thí nghiệm của Correns

- Correns đã tiến hành các phép lai trên cây hoa phấn:

Sơ đồ lai trên cây hoa phấn của Correns

- Kết quả thu được trong bảng bên dưới:

- Cây mẹ cành lá xanh lai với cây bố bất kì đều cho đời con có 100% cây cành lá xanh.

- Cây mẹ cành lá trắng lai với cây bố bất kì đều cho đời con có 100% cây cành lá trắng.

- Cây mẹ cành lá đốm lai với cây bố bất kì đều cho đời con có 3 loại kiểu hình là cành lá xanh, cành lá trắng và cành lá đốm.

Thế hệ bố/mẹ	♂ Lá trắng	♂ Lá xanh	♂ Lá đốm
♀ Lá trắng	100% lá trắng	100% lá trắng	100% lá trắng
♀ Lá xanh	100% lá xanh	100% lá xanh	100% lá xanh
♀ Lá đốm	Lá xanh	Lá xanh	Lá xanh
	Lá trắng	Lá trắng	Lá trắng
	Lá đốm	Lá đốm	Lá đốm

- Nhận xét kết quả thí nghiệm:

+ Kết quả các phép lai thuận nghịch không tuân theo quy luật Mendel và mở rộng học thuyết Mendel.

+ Trong các tổ hợp lai, màu sắc lá cây con chỉ được xác định bởi cành mẹ (cho noãn) mà không phụ thuộc vào cành bố (cho hạt phấn).

→ Sự di truyền màu lá trong thí nghiệm của Correns không tuân theo quy luật di truyền nhiễm sắc thể mà do gene nằm trong lục lạp quy định.

3. Sự tồn tại gene ngoài nhân

- Phân tử DNA không chỉ được tìm thấy ở trong nhân tế bào mà còn tồn tại trong các bào quan như lục lạp, ti thể (gene ngoài nhân).

- Đặc điểm của gene ngoài nhân:

+ Có cấu trúc mạch vòng, xoắn kép.

+ Các phân tử DNA ti thể và lục lạp có kích thước nhỏ, do đó, hệ gene trong tế bào chất chứa ít gene. Ví dụ: Ở người, hệ gene ti thể có khoảng 37 gene.

+ Mỗi gene trong tế bào chất thường có rất nhiều bản sao vì số lượng ti thể hoặc lục lạp trong mỗi tế bào thường rất lớn.

+ Các gene trong tế bào chất có khả năng bị đột biến cao (cao hơn 10 lần so với gene trong nhân).

Gene ti thể và gene lục lạp

II. ĐẶC ĐIỂM DI TRUYỀN GENE NGOÀI NHÂN VÀ ỨNG DỤNG

1. Cơ sở sự di truyền gene ngoài nhân trong thí nghiệm của Correns

- Phân tử DNA lục lạp mang gene mã hóa protein sinh tổng hợp diệp lục nên lá cây có màu xanh. Khi gene này bị đột biến mất chức năng, diệp lục không được tổng hợp làm lá có đốm trắng hoặc màu trắng.

- Trong tế bào có chứa nhiều lục lạp, phân tử DNA trong mỗi lục lạp có thể mang gene đột biến hoặc gene không đột biến.

- Giao tử đực (hạt phấn) chỉ truyền nhân cho giao tử cái mà không truyền tế bào chất. Hợp tử phát triển dựa trên khối tế bào chất của giao tử cái (trứng) từ mẹ nên các gene trong lục lạp của giao tử cái (trứng) đều được truyền cho con dẫn tới đời con sinh ra hầu hết đều có màu cành lá giống mẹ:

+ Ở cây mẹ có cành lá xanh, tế bào chứa lục lạp mang gene không đột biến dẫn đến khi giảm phân, chỉ tạo trứng chứa lục lạp mang gene không đột biến. Khi tế bào trứng này thụ tinh với hạt phấn bất kì sẽ tạo hợp tử chứa lục lạp mang gene không đột biến, phát triển thành cây cành lá xanh.

+ Ở cây mẹ có cành lá trắng, tế bào chứa lục lạp mang gene đột biến dẫn đến khi giảm phân, chỉ tạo trứng chứa lục lạp mang gene đột biến. Khi tế bào trứng này thụ tinh với hạt phấn bất kì sẽ tạo hợp tử chứa lục lạp mang gene đột biến, phát triển thành cây cành lá trắng.

+ Ở cây lá đốm, phân tử DNA trong mỗi lục lạp có thể mang gene đột biến hoặc gene không đột biến. Trong quá trình giảm phân, xảy ra sự phân chia không đồng đều tế bào chất chứa các lục lạp (mang phân tử DNA) cho các tế bào trứng khác nhau: trứng chứa lục lạp mang gene không đột biến, trứng chứa lục lạp mang gene đột biến, trứng chứa cả lục lạp mang gene không đột biến và lục lạp mang gene đột biến. Khi các loại tế bào trứng này thụ tinh với hạt phấn bất kì sẽ tạo các loại hợp tử tương ứng, phát triển thành cây lá xanh, cây lá trắng và cây lá đốm.

Cơ sở tế bào của di truyền ngoài nhân ở cây hoa phấn (Mirabilis jalapa)

2. Đặc điểm di truyền của gene ngoài nhân

- Kết quả của phép lai thuận và lai nghịch không giống nhau, con lai mang tính trạng của cá thể mẹ (di truyền theo dòng mẹ).

- Các tính trạng di truyền không tuân theo các quy luật di truyền nhiễm sắc thể. Do các tính trạng được quy định bởi các gene ngoài nhân nên giao tử đực và giao tử cái có vai trò khác nhau trong đóng góp vật chất di truyền cho cá thể con.

- Một tế bào có thể có nhiều lục lạp, nên chứa nhiều phân tử DNA. Đột biến gene xảy ra tạo nên nhiều allele của một gene. Khi tế bào phân chia, xảy ra sự phân chia không đồng nhất tế bào chất nên một tế bào con có thể mang allele đột biến, tế bào khác có thể mang allele thường. Hiện tượng này được gọi là di truyền không đồng nhất.

3. Ứng dụng hiện tượng di truyền ngoài nhân

a. Trong chọn giống

- Đối với những tính trạng do gene ngoài nhân quy định, cần chú ý lựa chọn cá thể cái mang nhiều tính trạng tốt, giúp con lai có nhiều tính trạng giống mẹ.

- Ứng dụng tính trạng bất thụ đực:

+ Tính trạng bất thụ đực (cây không tạo được hạt phấn hữu thụ) do gene đột biến nằm trong ti thể quy định.

+ Trong kĩ thuật lai tạo giống lúa, người ta đã sử dụng cây bất thụ đực là cây mẹ nên các gene bất thụ đực sẽ được di truyền qua các thế hệ tiếp theo. Do đó, dòng mẹ bất thụ đực được duy trì và nhân lên để cung cấp đủ số lượng cho sản xuất hạt giống.

+ Việc sử dụng các dòng bất thụ đực đã giúp lai giống mà không mất công khử đực trên cây mẹ, mang lại giá trị không nhỏ trong công tác tạo giống lúa lai có năng suất cao, chất lượng tốt.

Ứng dụng bất thụ đực để lai tạo giống ngô chất lượng cao

b. Trong y học

- Ở người, một số bệnh do gene ở ti thể quy định như: bệnh động kinh, tiểu đường, tim mạch, Alzheimer, Leigh,...

- Nguy cơ mắc bệnh phụ thuộc vào tỉ lệ allele ti thể đột biến của cơ thể. Vì vậy, có thể sử dụng một số biện pháp như: phân tích các đột biên gene ti thể để chẩn đoán các bệnh di truyền; phát triển phương pháp điều trị mới để ngăn chặn sự di truyền các đột biến ti thể từ mẹ sang con.

- Phương pháp em bé “ba cha mẹ” để ngăn chặn sự di truyền đột biến gene ti thể từ mẹ sang con: Lấy nhân từ trứng của người mẹ bị bệnh di truyền tế bào chất rồi chuyển vào trứng đã loại bỏ nhân (vẫn chứa DNA ti thể) từ người cho trứng không bị bệnh di truyền tế bào chất; cho thụ tinh nhân tạo giữa trứng chuyển nhân với tinh trùng của người bố, sau đó đưa trứng đã thụ tinh trở lại tử cung của người mẹ; con sinh ra khỏe mạnh, có hệ gene trong nhân của bố và mẹ (cho nhân), có hệ gene trong tế bào chất của người cho trứng đã loại bỏ nhân.

Sơ đồ phương pháp sinh trẻ “ba cha mẹ”

c. Trong nghiên cứu sự tiến hoá

- Một số gene lục lạp và gene ti thể được ứng dụng trong xác định quan hệ di truyền, nghiên cứu phát sinh chủng loại và phân loại học phân tử ở nhiều đối tượng thực vật và động vật.

- Ví dụ: Nguồn gốc của loài người được xác định bằng phương pháp giải trình tự gene ti thể của các bộ xương hóa thạch từ các loài người đã tuyệt chủng và so sánh với hệ gene trong ti thể của các chủng tộc người đang sống ở các châu lục.

Xét nghiệm huyết thống theo dòng mẹ

TRẮC NGHIỆM ONLINE

Xem thêm tóm tắt lý thuyết Sinh học lớp 12 Cánh diều hay khác:

• Lý thuyết Sinh 12 Bài 8: Di truyền liên kết giới tính, liên kết gene và hoán vị gene

• Lý thuyết Sinh 12 Bài 10: Mối quan hệ giữa kiểu gene, môi trường và kiểu hình

• Lý thuyết Sinh 12 Bài 11: Hệ gene, công nghệ gene và ứng dụng

• Lý thuyết Sinh 12 Bài 12: Thành tựu chọn, tạo giống bằng lai hữu tính

• Lý thuyết Sinh 12 Bài 13: Di truyền học quần thể

• Lý thuyết Sinh 12 Bài 14: Di truyền học người

Xem thêm các tài liệu học tốt lớp 12 hay khác:

• Giải sgk Sinh học 12 Cánh diều
• Giải Chuyên đề Sinh 12 Cánh diều
• Giải SBT Sinh học 12 Cánh diều
• Giải lớp 12 Cánh diều (các môn học)
• Giải lớp 12 Kết nối tri thức (các môn học)
• Giải lớp 12 Chân trời sáng tạo (các môn học)

---