Lý thuyết KHTN 9 Bài 36 (Chân trời sáng tạo): Các quy luật di truyền của Mendel

Lý thuyết KHTN 9 Bài 36: Các quy luật di truyền của Mendel

1. MENDEL VÀ THÍ NGHIỆM LAI MỘT CẶP TÍNH TRẠNG

a. Gregor Johann Mendel

Gregor Johann Mendel

- Gregor Johann Mendel (1822 - 1884), sinh ra tại Vương quốc Áo, nay thuộc Cộng hoà Séc.

- Ông là một nhà khoa học, một linh mục Công giáo người Áo thuộc Dòng Augustine, ông được coi là người đặt nền móng cho di truyền học hiện đại vì những nghiên cứu của ông về đặc điểm di truyền của đậu Hà Lan.

b. Đối tượng nghiên cứu của Mendel

- Mendel đã chọn đậu hà lan (Pisum sativum) là đối tượng nghiên cứu chính vì có nhiều đặc điểm phù hợp với phương pháp nghiên cứu như:

+ Thụ phấn nghiêm ngặt → dễ tạo dòng thuần và thực hiện các phép lai theo ý muốn.

+ Có nhiều cặp tính trạng tương phản → dễ nhận biết và theo dõi sự di truyền.

+ Vòng đời ngắn → nhanh có kết quả, ít chi phí.

+ Số lượng đời con lớn → các kiểu hình có cơ hội biểu hiện.

Các cặp tính trạng tương phản của cây đậu hà lan được Mendel nghiên cứu

c. Phương pháp nghiên cứu của Mendel

- Với cách tiếp cận thực nghiệm, định lượng trong nghiên cứu, Mendel đã tiến hành hàng nghìn phép lai khác nhau và phân tích con lai, đồng thời vận dụng toán xác suất để lí giải cho sự xuất hiện tỉ lệ phân li kiểu hình ở đời con. Phương pháp nghiên cứu của Mendel có thể được tóm tắt theo các bước sau:

+ Tạo dòng thuần bằng phương pháp cho cây tự thụ phấn qua nhiều thế hệ.

+ Tiến hành lai các cặp bố mẹ để theo dõi từng cặp tính trạng qua nhiều thế hệ nối tiếp nhau.

+ Phân tích số liệu ghi nhận từ các phép lai để đưa ra giả thuyết.

+ Dùng phép lai kiểm nghiệm để kiểm tra các giả thuyết, từ đó, rút ra các quy luật di truyền.

→ Mendel là người đều tiên vận dụng phương pháp khoa học vào việc nghiên cứu di truyền.

- Từ các kết quả nghiên cứu, Mendel đã đưa ra nhận định bố mẹ truyền cho con những nhân tố riêng biệt (được gọi là nhân tố di truyền), các nhân tố này không bị mất đi mà giữ nguyên ở thế hệ sau.

→ Đây cũng chính là ý tưởng về gene cho nghiên cứu về di truyền học hiện đại.

d. Thí nghiệm lai một cặp tính trạng của Mendel

- Thí nghiệm lai một cặp tính trạng của Mendel được tiến hành như sau: Mendel đã tiến hành cho giao phấn giữa các giống đậu hà lan thuần chủng khác nhau về cặp tính trạng tương phản (ví dụ: màu sắc hoa). Sau đó, ông lấy các cây ở F₁ của phép lai này cho tự thụ phấn thu được kết quả F₂.

Thí nghiệm của Mendel về tính trạng màu hoa ở cây đậu hà lan

- Kết quả: Kết quả của các phép lai đều tương tự nhau về tỉ lệ kiểu hình ở F_l, F₂. Trong đó:

+ F₁ đều đồng tính (chỉ xuất hiện một loại kiểu hình của bố hoặc của mẹ).

+ F₂ đều phân tính với tỉ lệ 3 : 1.

- Giải thích kết quả thí nghiệm:

Giải thích kết quả thí nghiệm lai một cặp tính trạng màu sắc hoa ở đậu hà lan của Mendel

+ Mỗi cây thuần chủng thuộc thế hệ bố mẹ có hai nhân tố di truyền (allele) y hệt nhau là AA hoặc aa. Do đó, mỗi cây thuộc thế hệ bố mẹ khi tạo giao tử chỉ có một loại giao tử là mang A hoặc mang a.

+ Sự kết hợp các giao tử của bố và mẹ tạo nên cơ thể lai F₁ chứa tổ hợp allele Aa, vì A quy định hoa tím là trội nên tất cả con lai F₁ đều có hoa tím.

+ Khi các cây F₁ tạo giao tử, cặp allele Aa sẽ phân li, một nửa số giao tử mang A và một nửa mang a. Sự tổ hợp của các loại giao tử này trong thụ tinh đã tạo ra tỉ lệ kiểu hình ở F₂ là 3 hoa tím : 1 hoa trắng (3 trội : 1 lặn).

→ Từ kết quả thí nghiệm lai một cặp tính trạng, Mendel đưa ra quy luật phân li với nội dung như sau: Mỗi tính trạng do một cặp nhân tố di truyền quy định. Trong quá trình phát sinh giao tử, mỗi nhân tố di truyền trong cặp nhân tố di truyền phân li về một giao tử. Mỗi giao tử chỉ chứa một trong hai nhân tố di truyền của cặp nhân tố di truyền.

e. Phân biệt một số thuật ngữ và giải thích một số kí hiệu thường dùng trong di truyền học

Một số thuật ngữ thường dùng trong di truyền học

- Tính trạng: là đặc điểm hình thái, cấu tạo, sinh lí của cơ thể. Ví dụ: tính trạng chiều cao, tính trạng màu sắc hoa, tính trạng hình dạng hạt,…

- Cặp tính trạng tương phản: là hai trạng thái biểu hiện khác nhau của cùng một tính trạng. Ví dụ: xét tính trạng màu hoa có cặp tính trạng tương phản là màu hoa tím và màu hoa trắng, xét tính trạng màu hạt có cặp tính trạng tương phản là tính trạng hạt vàng và hạt xanh,…

- Tính trạng trội: là tính trạng biểu hiện ở F₁ trong thí nghiệm lai một cặp tính trạng của Mendel (tính trạng biểu hiện khi có kiểu gene ở dạng đồng hợp tử hoặc dị hợp tử). Ví dụ: màu hoa tím, màu hạt vàng, dạng hạt trơn, thân cao,…

- Tính trạng lặn: là tính trạng không được biểu hiện ở F₁ mà chỉ được biểu hiện ở F₂ trong thí nghiệm lai một cặp tính trạng của Mendel (tính trạng chỉ xuất hiện khi kiểu gene ở trạng thái đồng hợp lặn). Ví dụ: màu hoa trắng, màu hạt xanh, dạng hạt nhăn, thân thấp,…

- Nhân tố di truyền: là nhân tố quy định tính trạng của sinh vật. Nhân tố di truyền chính là allele trong quan điểm hiện đại.

- Allele: là các trạng thái khác nhau của cùng một gene. Ví dụ: Gene quy định nhóm máu có 3 allele là I^A, I^B, I^O,…

- Kiểu gene: là tổ hợp các gene quy định kiểu hình của cơ thể. Ví dụ: kiểu gene AA và Aa quy định hoa tím, kiểu gene aa quy định hoa trắng.

- Kiểu hình: là tổ hợp các tính trạng của cơ thể được biểu hiện ra bên ngoài. Ví dụ: kiểu hình hạt vàng, kiểu hình hạt xanh, kiểu hình thân cao, kiểu hình thân thấp,…

- Cơ thể thuần chủng: là cơ thể có đặc tính di truyền đồng nhất và ổn định về một tính trạng nào đó, các thế hệ con cái sinh ra giống nhau và giống với thế hệ trước (không phân li kiểu hình, kiểu gene). Ví dụ: cơ thể mang kiểu gene AA và cơ thể mang kiểu gene aa là những cơ thể thuần chủng về 1 cặp gene, cơ thể mang kiểu gene AABB là cơ thể thuần chủng về 2 cặp gene trên,…

- Dòng thuần: là dòng có các thế hệ sau đồng nhất với nhau và với bố mẹ về một vài tính trạng nào đó. Ví dụ: Dòng hoa tím thuần chủng AA,…

Một số kí hiệu thường dùng trong di truyền học

- P: Bố mẹ.

- P_t/c: Bố mẹ thuần chủng.

- ×: Phép lai.

- G: Giao tử. Trong đó, G_P: Giao tử của bố mẹ; G_F1: Giao tử của thế hệ F₁;…

- ♀: Giao tử cái hoặc cơ thể cái, ♂: Giao tử đực hoặc cơ thể đực.

- F: Thế hệ con. Trong đó, F₁: Thế hệ thứ nhất được sinh ra từ P; F₂: Thế hệ con được sinh ra từ F₁;…

- Các chữ cái in hoa thường kí hiệu gene trội (A, B, C, D, E, G,…), chữ cái in thường kí hiệu gene lặn (a, b, c, d, e, g,…).

g. Phép lai phân tích

- Phép lai phân tích của Mendel: Mendel đã thực hiện phép lai phân tích bằng cách cho cây hoa tím chưa xác định được kiểu gene lai với cây hoa trắng có kiểu gene đồng hợp tử lặn và quan sát kết quả phép lai. Nếu kết quả phép lai đồng tính (100% hoa tím) thì cây hoa tím cần xác định kiểu gene có kiểu gene đồng hợp tử trội, nếu kết quả phép lai phân tính (50% hoa tím, 50% hoa trắng) thì cây hoa tím cần xác định kiểu gene có kiểu gene dị hợp tử.

Sơ đồ phép lai phân tích ở tính trạng màu hoa của cây đậu hà lan

- Khái niệm lai phân tích: Phép lai phân tích là phép lai giữa cơ thể mang tính trạng trội chưa biết kiểu gene với cơ thể mang tính trạng lặn.

- Vai trò của phép lai phân tích: giúp xác định cơ thể đem lai có thuần chủng hay không.

2. THÍ NGHIỆM LAI HAI CẶP TÍNH TRẠNG

a. Thí nghiệm lai hai cặp tính trạng của Mendel

- Thí nghiệm: Mendel lai hai dòng đậu thuần chủng khác nhau về hai cặp tính trạng tương phản: hạt vàng, vỏ trơn và hạt xanh, vỏ nhăn thu được 100% F₁ có hạt vàng, vỏ trơn. Ông tiếp tục cho các cây F₁ tự thụ phấn thu được F₂ gồm bốn kiểu hình phân li theo tỉ lệ: 9 vàng, trơn : 3 vàng, nhăn : 3 xanh, trơn : 1 xanh, nhăn.

Sơ đồ thí nghiệm lai hai tính trạng của Mendel

- Phân tích kết quả thí nghiệm:

+ Tỉ lệ các loại kiểu hình riêng của từng tính trạng ở F₂:

Về màu hạt có 3 hạt vàng : 1 hạt trơn.

Về dạng hạt có 3 hạt trơn : 1 hạt nhăn.

→ Sự di truyền của từng tính trạng (màu hạt, dạng hạt) vẫn đúng với quy luật phân li.

+ Tỉ lệ các loại kiểu hình chung của cả hai tính trạng ở F₂ là: 9 hạt vàng, vỏ trơn : 3 hạt vàng, vỏ nhăn : 3 hạt xanh, vỏ trơn : 1 hạt xanh, vỏ nhăn = tích tổ hợp hai tính trạng riêng rẽ: (3 hạt trơn : 1 hạt nhăn) × (3 hạt vàng : 1 hạt trơn).

→ Hai tính trạng di truyền độc lập, không phụ thuộc vào nhau.

→ Từ mối tương quan trên, Mendel cho rằng tính trạng màu sắc hạt và hình dạng hạt di truyền độc lập với nhau.

- Giải thích kết quả thí nghiệm:

Sơ đồ giải thích kết quả thí nghiệm lai hai cặp tính trạng của Mendel

+ Giả sử mỗi cặp tính trạng do một cặp nhân tố di truyền quy định (gene). Kí hiệu nhân tố di truyền:

R quy định hạt vàng.

r quy định hạt xanh.

Y quy định hạt trơn.

y quy định hạt nhăn.

+ Cơ thể mang kiểu gene RRYY (hạt vàng trơn thuần chủng) qua quá trình phát sinh giao tử cho một loại giao tử RY, tương tự, cơ thể có kiểu gene rryy (hạt xanh nhăn thuần chủng) cho một loại giao tử ry. Sự kết hợp của hai giao tử này trong thụ tinh tạo ra cơ thể lai F₁ có kiểu gene RrYy.

+ Khi cơ thể lai F₁ hình thành giao tử, do sự phân li độc lập và tổ hợp tự do của các cặp gene tương ứng đã tạo ra bốn loại giao tử với tỉ lệ ngang nhau là RY, Ry, rY, ry. Sự tổ hợp tự do của bốn giao tử trên đã cho ra F₂ với 16 kiểu tổ hợp với tỉ lệ kiểu hình là 9 : 3 : 3 : 1.

→ Từ kết quả thí nghiệm lai hai cặp tính trạng, Mendel đã đưa ra quy luật phân li độc lập với nội dụng như sau: Các cặp nhân tố di truyền quy định các cặp tính trạng khác nhau phân li độc lập và tổ hợp tự do trong quá trình phát sinh giao tử.

Xem thêm tóm tắt lý thuyết Khoa học tự nhiên lớp 9 Chân trời sáng

Trắc nghiệm: Các quy luật di truyền của Mendel

Câu 1. Đâu là cặp tính trạng tương phản ở cây đậu hà lan?

A. Hạt xanh và hạt trơn.

B. Hoa trắng và hạt nhăn.

C. Hạt trơn và hạt nhăn.

D. Hạt vàng và hoa tím.

Câu 2. Phép lai nào dưới đây có thể tạo ra đời con có kiểu gene AaBb?

A. AABB × AAbb.

B. AABB × aabb.

C. Aabb × aabb.

D. aabb × aaBb.

Câu 3. Khi nói về đặc điểm của cây đậu hà lan, phát biểu nào dưới đây là sai?

A. Thời gian thế hệ dài.

B. Tự thụ phấn nghiêm ngặt.

C. Số lượng cá thể đời con lớn.

D. Có nhiều cặp tính trạng tương phản dễ nhận biết.

Câu 4. Ghép nối thông tin ở hai cột dưới đây sao cho phù hợp.

Câu 5. Hoàn thành thông tin dưới đây.

Tính trạng lặn được biểu hiện ra kiểu hình khi có kiểu gene dị hợp đồng hợp trội đồng hợp lặn .

Câu 6. Phép lai nào dưới đây là phép lai phân tích?

A. Aa × Aa.

B. aa × aa.

C. AA × Aa.

D. AA × aa.

Câu 7. Khi Mendel cho lai giữa các giống đậu hà lan thuần chủng khác nhau về một tính trạng tương phản thì tỉ lệ kiểu hình thu được ở thế hệ F₂ là

A. 9 : 3 : 3 : 1.

B. 1 : 1.

C. 1 : 2 : 1.

D. 3 : 1.

Câu 8. Một cơ thể có kiểu gene AaBB. Sau khi giảm phân, cơ thể đó sẽ tạo ra những loại giao tử nào dưới đây?

A. AB, ab.

B. Aa, BB.

C. AB, aB.

D. aB, ab.

Câu 9. Số loại giao tử có thể được tạo ra từ cơ thể có kiểu gene AabbDDEe là

A. 2.

B. 4.

C. 16.

D. 8.

Câu 10. Cho hai cây đậu có kiểu gene là Aa và aa giao phấn với nhau. Tỉ lệ kiểu gene ở đời con sẽ là

A. 1 AA : 2 Aa : aa.

B. 100% Aa.

C. 1 Aa : 1 aa.

D. 3 Aa : 1 aa.

Câu 11. Trong thí nghiệm của Mendel, khi lai hai cây đậu hà lan thuần chủng hạt trơn và hạt nhăn (hạt trơn trội hoàn toàn so với hạt nhăn), kết quả ở F₁ sẽ cho ra tỉ lệ

A. 100% hạt nhăn.

B. 50% hạt trơn, 50% hạt nhăn.

C. 75% hạt trơn, 25% hạt nhăn.

D. 100% hạt trơn.

Câu 12. Số loại giao tử có thể được tạo ra từ cơ thể có kiểu gene AABbDdeeHh là

A. 8.

B. 32.

C. 16.

D. 4.

Câu 13. Phép lai nào dưới đây cho đời con có 3 kiểu gene?

A. Aa × aa.

B. AA × Aa.

C. Aa × Aa.

D. AA × aa.

Câu 14. Phép lai AA × Aa cho đời con có mấy kiểu gene?

A. 4.

B. 3.

C. 2.

D. 1.

Câu 15. Ở một cơ thể động vật lưỡng bội có kiểu gene dị hợp về hai cặp gene (AaBb). Loại giao tử bình thường có thể được tạo ra từ cơ thể này là

A. Ab.

B. Bb.

C. AaBb.

D. Aa.

Câu 16. Ở cây đậu hà lan, khi cho các giống thuần chủng cây cao tự thụ phấn, tỉ lệ kiểu hình thu được ở đời con F₁ là

A. 50% cây cao : 50% cây thấp.

B. 100% cây cao.

C. 100% cây thấp.

D. 75% cây cao : 25% cây thấp.

Câu 17. Ở đậu hà lan, hoa tím (A) trội hoàn toàn so với hoa trắng (a). Tiến hành lai một cây đậu hà lan hoa tím với một cây hoa trắng, thu được đời con đều có hoa tím. Kiểu gene ở cây đậu hoa tím ban đầu là gì?

A. Đồng hợp trội.

B. Đồng hợp lặn.

C. Không thể xác định được.

D. Dị hợp.

Câu 18. Ở chuột, lông đen (A) trội hoàn toàn so với lông nâu (a). Phép lai nào sau đây cho đời con có tỉ lệ phân li kiểu hình là 1 : 1?

A. AA × aa.

B. Aa × aa.

C. Aa × Aa.

D. AA × AA.

Câu 19. Ở đậu hà lan, hạt vàng (A) trội hoàn toàn so với hạt xanh (a), vỏ trơn (B) trội hoàn toàn so với vỏ nhăn (b). Khi cho hai cây đậu có kiểu gene Aabb và AaBb giao phấn với nhau, kiểu gene nào ở đời con chiếm tỉ lệ 1/4?

A. AABb.

B. AaBb.

C. aabb.

D. aaBb.

Câu 20. Cơ thể có kiểu gene nào dưới đây được xem là thuần chủng?

A. aaBb.

B. AaBb.

C. aabb.

D. Aabb.

Câu 21. Những phép lai nào dưới đây cho đời con mang tỉ lệ kiểu hình đồng nhất? Biết rằng các gene trội hoàn toàn.

A. aa × aa.

B. AA × AA.

C. Aa × Aa.

D. AA × Aa.

E. Aa × aa.

Câu 22. Ở đậu hà lan, hạt vàng (A) trội hoàn toàn so với hạt xanh (a).

Cho các phép lai sau:

Có bao nhiêu phép lai cho đời con có 2 kiểu hình?

Đáp án: ……………….

Câu 23. Ở cây đậu hà lan, hoa tím (A) trội hoàn toàn so với hoa trắng (a). Cho cây đậu có kiểu gene Aa tự thụ phấn, tỉ lệ kiểu hình ở đời con sẽ là

A. 100% hoa tím.

B. 3 hoa tím : 1 hoa trắng.

C. 100% hoa trắng.

D. 1 hoa tím : 1 hoa trắng.

Câu 24. Ở đậu hà lan, hạt vàng (A) trội hoàn toàn so với hạt xanh (a), vỏ trơn (B) trội hoàn toàn so với vỏ nhăn (b). Khi cho hai cây đậu có kiểu gene AaBb và AABb giao phấn với nhau, tỉ lệ đời con có kiểu hình hạt vàng, vỏ nhăn là

A. 1/2.

B. 1/4.

C. 3/8.

D. 5/8.

Câu 25. Trong quá trình nghiên cứu, để phát hiện ra các quy luật di truyền, Mendel đã sử dụng đối tượng nào dưới đây?

A. Đậu hà lan.

B. Cà chua.

C. Ruồi giấm.

D. Cỏ tranh.