Tài liệu Bồi dưỡng học sinh giỏi môn sinh học thpt chuyên đề cơ sở sinh hoá của tương tác gen (1)

  • Số trang: 28 |
  • Loại file: DOC |
  • Lượt xem: 1447 |
  • Lượt tải: 0
dangvantuan

Tham gia: 02/08/2015

Mô tả:

CƠ SỞ SINH HOÁ CỦA TƯƠNG TÁC GEN MỤC LỤC MỞ ĐẦU.......................................................................................................................................... 3 1. Lí do chọn đề tài........................................................................................................................3 2. Mục tiêu của đề tài....................................................................................................................3 NỘI DUNG...................................................................................................................................... 4 1. Tương tác giữa các gen alen......................................................................................................4 1.1. Khái niệm gen alen.............................................................................................................4 1.2. Khái niệm tương tác giữa các gen alen...............................................................................4 1.3. Các dạng tương tác gen alen...............................................................................................5 1.3.1. Tương tác kiểu trội lặn hoàn toàn......................................................................................5 1.3.2. Tương tác trội lặn không hoàn toàn...................................................................................6 1.3.3. Tương tác đồng trội.............................................................................................................7 1.3.4. Gen gây chết (Alen gây chết)..............................................................................................8 1.3.5. Tương tác siêu trội...............................................................................................................9 2. Tương tác giữa các gen không alen..........................................................................................10 2.1. Khái niệm gen không alen.................................................................................................10 2.2. Khái niệm tương tác giữa các gen không alen...................................................................10 2.3. Cơ sở sinh hóa chung của tương tác giữa các gen không alen...........................................10 2.4. Các dạng tương tác gen không alen.................................................................................10 2.4.1. Tương tác bổ sung.............................................................................................................10 2.4.2. Tương tác át chế................................................................................................................15 2.4.3. Tương tác cộng gộp...........................................................................................................22 3. Tương tác gen đa hiệu (đa hiện)..............................................................................................25 3.1. Khái niệm.......................................................................................................................... 25 3.2. Các ví dụ........................................................................................................................... 25 3.3. Cơ sở sinh hóa của tương tác gen đa hiệu (đa hiện)............................................................26 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ.........................................................................................................28 TÀI LIỆU THAM KHẢO...............................................................................................................29 2 MỞ ĐẦU 1. Lí do chọn đề tài Di truyền học là bộ môn sinh học nghiên cứu hai đặc tính căn bản, chi phối mọi biểu hiện sống là di truyền và biến dị. Nó được nghiên cứu tuân theo các nguyên tắc chung của sinh học. Phạm vi nghiên cứu của di truyền học rất rộng: từ mức phân tử đến tế bào, cơ thể và sự tiến hóa của sinh giới. Di truyền học có mối quan hệ không những với các bộ môn sinh học mà nhiều ngành khoa học khác như y học, tin học, xã hội…. Nhiều ứng dụng của di truyền học có ý nghĩa to lớn đối với xã hội loài người. Do vậy, nội dung phần di truyền học không chỉ chiếm một lượng kiến thức lớn trong chương trình phổ thông mà còn chiếm một cơ số điểm không nhỏ của các cuộc thi như: thi Đại học, thi học sinh giỏi Tỉnh và thi học sinh giỏi Quốc gia…. Trong nội dung mảng “Di truyền học” thì phần “Tương tác gen” thường xuyên được đề cập tới trong các kỳ thi. Tuy nhiên, lượng kiến thức khai thác về phần này còn khá ít đặc biệt là cơ sở phân tử hay cơ sở sinh hóa của các hiện tượng tương tác gen, gây không ít khó khăn cho các ẹm học sinh học và tìm hiểu sâu về phần này. Từ thực tế đặt ra như vây, tôi mạnh dạn lựa chọn đề tài: “Cơ sở sinh hóa của tương tác gen” với mục tiêu vô cùng thiết thực là giúp cho học sinh (đặc biệt là học sinh chuyên sinh) học tập và nghiên cứu về phần nội dung này tốt hơn và đồng thời cũng giúp chính bản thân tôi giảng dạy tốt hơn. 2. Mục tiêu của đề tài Khai thác cơ sở sinh hóa của tương tác gen. 3 NỘI DUNG  Lý luận chung Tương tác giữa các gen, thường được gọi tắt là tương tác gen, thực chất là sự tương tác của các sản phẩm của gen. Sản phẩm của các alen thuộc cùng một gen cũng như sản phẩm của các alen thuộc các gen khác nhau có thể tương tác cho ra các kiểu hình mới. Trong tế bào có nhiều gen cùng hoạt động và các sản phẩm của chúng thường phối hợp với nhau để cấu tạo nên tế bào cũng như điều khiển các hoạt động sống của tế bào. Vì vậy, tương tác gen là hiện tượng phổ biến. Các alen thuộc cùng một gen có thể tương tác với nhau theo kiểu trội - lặn hoàn toàn, trội – lặn không hoàn toàn, đồng trội, siêu trội hoặc alen gây chết. Các alen thuộc các gen khác nhau có thể tương tác với nhau theo rất nhiều cách khác nhau như tương tác bổ sung, át chế hoặc cộng gộp. Mặt khác, trong tế bào có rất nhiều gen và trong cơ thể đa bào có rất nhiều tế bào. Các gen trong cùng một tế bào không hoạt động độc lập và các tế bào trong cơ thể cũng có quan hệ qua lại với nhau nên hiện tượng một gen tác động đến nhiều tính trạng là rất phổ biến. Trên cơ sở đó có thể phân chia thành 3 dạng tương tác gen chính:  Tương tác giữa các gen alen.  Tương tác giữa các gen không alen.  Tương tác gen đa hiệu. 1. Tương tác giữa các gen alen 1.1. Khái niệm gen alen Gen alen là các trạng thái khác nhau của cùng một gen phân bố trong cùng một locus gen. Alen này chỉ khác alen kia ở một hoặc một vài cặp nucleotit và là sản phẩm của quá trình đột biến gen. 1.2. Khái niệm tương tác giữa các gen alen Tương tác giữa các gen alen là sự tác động qua lại giữa các alen của cùng một gen để biểu hiện ra kiểu hình theo các dạng:  Trội lặn hoàn toàn.  Trội lặn không hoàn toàn  Đồng trội. 4  Siêu trội.  Gen gây chết (Alen gây chết). Sau đây ta sẽ đi tìm hiểu cụ thể từng dạng. 1.3. Các dạng tương tác gen alen 1.3.1. Tương tác kiểu trội lặn hoàn toàn 1.3.1.1. Khái niệm Tương tác trội lặn hoàn toàn là hiện tượng trong đó một alen lấn át hoàn toàn sự biểu hiện của một alen khác thuộc cùng một locus. Trong trường hợp này, kiểu hình của thể dị hợp tử hoàn toàn giống kiểu hình của thể đồng hợp trội. 1.3.1.2. Ví dụ Ta sẽ xét ví dụ mà nhờ ví dụ đó Menđen đã phát hiện ra các quy luật di truyền cơ bản. Tiến hành phép lai và thu được kết quả như sau: Pt/c: Cây đậu Hà Lan hoa đỏ (AA) × Cây đậu Hà Lan hoa trắng (aa) F1: 100% cây hoa đỏ (Aa) F1 × F1: F2: Aa (hoa đỏ) × Aa (hoa đỏ) 1 AA : 2 Aa : 1 aa (3 cây hoa đỏ : 1 cây hoa trắng) 1.3.1.3. Cơ sở sinh hóa của tương tác trội lặn hoàn toàn Ta xét một gen gồm 2 alen A và a, trong đó alen A là trội hoàn toàn so với alen a. Alen trội A (thường là alen kiểu dại) mã hóa một enzym, alen lặn a (thường là alen đột biến) có thể sinh ra một Protein không có hoặc có rất ít hoạt tính enzym (đột biến nhầm nghĩa) hoặc alen a không sinh ra Protein hoặc chỉ sinh ra một đoạn (đột biến mất nghĩa). Các cá thể dị hợp Aa chỉ sinh ra khoảng ½ số lượng enzim có hoạt tính so với các cá thể đồng hợp trội AA. Nếu số lượng đó là đủ cho tế bào hoặc cơ thể thực hiện các chức năng hóa sinh một cách bình thường thì sẽ xuất hiện kiểu hình bình thường. Trong trường hợp alen A là alen đột biến trội hơn so với alen a là alen kiểu dại thì có thể giải thích do enzym của alen đột biến sinh ra ái lực lớn hơn với cơ chất so với enzym của alen kiểu dại. Tuy vậy, enzym đột biến thường không có khả năng xúc tác phản ứng hoặc xúc tác với hiệu quả thấp gây ra hiệu ứng đa số 5 đột biến gen là có hại vì mất cân bằng hài hòa giữa kiểu gen và môi trường trong quá trình chọn lọc tự nhiên 1.3.2. Tương tác trội lặn không hoàn toàn 1.3.2.1. Khái niệm Tương tác trội lặn không hoàn toàn là hiện tượng trong đó một alen trội không hoàn toàn lấn át sự biểu hiện của alen lặn khác thuộc cùng một locus. Kiểu hình của thể dị hợp tử biểu hiện hiểu hình trung gian giữa kiểu hình của hai thể đồng hợp. 1.3.2.2. Ví dụ Ở một số loài hoa như Hoa mõm chó (Antirrhinum majus), Hoa phấn (Mirabilis jalapa) … đều có các chủng mang màu sắc hoa tương phản nhau như: chủng hoa đỏ và chủng hoa trắng. Khi cho lai giữa chủng hoa đỏ với chủng hoa trắng, tất cả các cây lai F 1 đều cho hoa màu hồng, nghĩa là ở đây đã xảy ra hiện tượng trội không hoàn toàn, gen quy định tính trạng đỏ không lấn át nổi gen quy định tính trạng trắng hoặc ngược lại. Cho các cây thế hệ F1 lai với nhau, thế hệ F2 xảy ra sự phân ly với tỷ lệ 1 cây hoa đỏ : 2 cây hoa hổng : 1 cây hoa trắng. Hiện tượng trên được giải thích thông qua sơ đồ lai dưới đây: Pt/c: AA (hoa đỏ) × aa (hoa trắng) F1 : Aa (100% hoa hồng) F1 × F1: Aa (hoa hồng) × Aa (hoa hồng) 6 F2 : 1 hoa đỏ (AA) : 2 hoa hồng (Aa) : 1 hoa trắng (aa) Hình 1.1: Tính trội không hoàn toàn ở Hoa mõm chó (Antirrhinum majus) 1.3.2.3. Cơ sở sinh hóa của tương tác trội lặn không hoàn toàn Có thể giải thích hiện tượng trội không hoàn toàn là do sự có mặt của alen a đã kìm hãm quá trình phiên mã, dịch mã của alen A. Kết quả là sắc tố đỏ hình thành ít hơn mức bình thường khiến cho cây mang kiểu gen Aa cho hoa màu hồng. 1.3.3. Tương tác đồng trội 1.3.3.1. Khái niệm Tương tác đồng trội là hiện tượng cả hai alen trong cơ thể dị hợp cùng hình thành những tính trạng mà nó kiểm soát một cách độc lập với alen cùng cặp. 1.3.3.2. Ví dụ Ở người, sự di truyền nhóm máu ABO do 3 alen: I A, IB, IO. Trong đó, alen IA, IB là trội hoàn toàn so với alen IO, 2 alen IA, IB đồng trội. Trên cơ sở đó, người ta xác định được 4 nhóm máu ở người:  Nhóm máu A: kiểu gen IAIA, IAIO.  Nhóm máu B: kiểu gen IBIB, IBIO.  Nhóm máu AB: kiểu gen IAIB.  Nhóm máu O: kiểu gen IOIO. Ngoài ra, ở người còn có sự di truyền nhóm máu MN do 2 alen I M, IN đồng trội quy định. Cụ thể như sau:  Nhóm máu M: kiểu gen IMIM.  Nhóm máu N: kiểu gen ININ.  Nhóm máu MN: kiểu gen IMIN. 1.3.3.3. Cơ sở sinh hóa của tương tác đồng trội 7 Hiện tượng đồng trội được giải thích trên cơ sở tính đa hình cân bằng của các sản phẩm Protein được sinh ra từ các alen đồng trội. Trong tự nhiên sự đa hình cân bằng sẽ không có sự thay thế hoàn toàn một alen này bằng một alen khác, mà là sự duy trì ưu thế của các thể dị hợp về một hoặc một số cặp alen nào đó. 1.3.4. Gen gây chết (Alen gây chết) 1.3.4.1. Khái niệm Tương tác gen gây chết là hiện tượng khi sự có mặt của alen đó trong kiểu gen sẽ ảnh hưởng không thuận lợi đến sự sinh trưởng và phát triển của sinh vật, do vậy đẫn đến làm giảm sức sống hay gây chết cho cơ thể mang nó. Có hai dạng tương tác gen gây chết: gây chết trong trạng thái đổng hợp trội & gây chết trong trạng thái đồng hợp lặn. Các gen theo hiệu quả gây chết thường chia làm 3 nhóm: Gen gây chết hoàn toàn: là gen làm chết hoàn toàn các cá thể đồng hợp mang nó.  Gen nửa gây chết: là gen làm chết nhiều hơn 50% nhưng ít hơn 100% số thể đồng hợp mang nó.  Gen giảm sống: là gen làm chết dưới 50% số thể đồng hợp mang nó.  Tuy nhiên, sự phân chia này cũng chỉ có tính chất quy ước vì một gen có thể gây chết hoàn toàn trong điều kiện này nhưng lai lại là gen nửa gây chết trong điều kiện ngoại cảnh khác. 1.3.4.2. Ví dụ Ngay từ đầu thế kỷ, sự sai lệch khỏi tỷ lệ 3:1 ở F 2 đã được phát hiện khi lai các chuột vàng với nhau. Kết quả lai cho tỷ lệ 2 vàng : 1 đen. Hiện tượng này cũng nhận thấy ở màu lông xám và màu lông đen ở cừu, màu bạch kim và màu ánh bạc ở cáo, sự có hay không có vảy ở cá chép, nhiều tính trạng ở ruồi giấm và các động vật khác. Không những vậy, hiện tượng gen gây chết còn gặp ở thực vật và vi sinh vật. Ta xét ví dụ cụ thể sau:  Ở chuột: Ay: lông màu vàng (trội) A : lông màu đen (lặn)  Người ta tiến hành phép lai thu được kết quả như sau: Pt/c: AyA (chuột lông vàng) × AyA (chuột lông vàng) GP : (Ay, A) : (Ay, A) 8 F1: 2 AyA (lông vàng) : 1 AA (lông đen) : 1 AyAy (chết ở giai đoạn sớm của phôi)  Giải thích kết quả phép lai Kết quả phép lai trên cho thấy trong các số chuột đẻ ra thì số con của nó ít hơn 1/4 so với các tổ hợp lai khác. Các nhận xét này được đưa đến giả thiết là chuột lông vàng có kiểu gen dị hợp tử AyA, khi chúng lai với nhau làm xuất hiện chuột có kiểu gen đồng hợp AyAy không có sức sống và chúng bị chết ở giai đoạn sớm của phôi. Người ta làm thí nghiệm giải phẫu chuột các lông vàng đang mang thai trong tổ hợp lai giữa chuột lông vàng và chuột lông vàng đều xác định hiện tượng trên. Đó là trong dạ con của chuột mẹ có một số bào thai lông vàng không phát triển vì một số bộ phận trong cơ thể mang đặc điểm dị hình. Như thế chuột đồng hợp tử AyAy không có sức sống do alen Ay là alen gây chết. Tác động của alen Ay về màu lông là trội so với alen A nhưng về mặt sức sống thì alen A y lại lặn so với alen A, bằng chừng là tổ hợp AyA vẫn sống bình thường do alen A lấn át sự gây chết của alen Ay. Đây là ví dụ về gen có tác động này trội nhưng tác động kia là lặn so với alen tương ứng. 1.3.4.3. Cơ sở sinh hóa của tương tác alen gây chết Hiện tượng tương tác alen gây chết có thể giải thích do alen quy định tổng hợp Protein từ đó quy định tổng hợp những enzyme tham gia quá trình chuyển hóa quyết định sự sống còn của sinh vật. 1.3.5. Tương tác siêu trội 1.3.5.1. Khái niệm Hiện tượng siêu trội là hiện tượng thể dị hợp của các alen luôn có sức sống, sức sinh trưởng, sinh sản tốt hơn thể đồng hợp, kể cả thể đồng hợp trội (AA < Aa > aa). 1.3.5.2. Ví dụ 1.3.5.3. Cơ sở sinh hóa của tương tác siêu trội Có thể giải thích là do sự tương tác giữa hai sản phẩm Protein của 2 alen khác nhau về chức phận trong cùng một locus dẫn đến hiệu quả bổ trợ, làm tăng tác động của alen trội. Tương tác siêu trội gây hiệu ứng ưu thế lai trong lai khác dòng dẫn đến trong quần thể giao phối đa số các kiểu gen ở trạng thái dị hợp. 9 2. Tương tác giữa các gen không alen 2.1. Khái niệm gen không alen Gen không alen là các gen thuộc các locus gen khác nhau. 2.2. Khái niệm tương tác giữa các gen không alen Tương tác đa gen giữa các gen không alen là sự tác động qua lại giữa 2 hay nhiều gen không alen để cùng quy định một tính trạng theo các dạng:  Tương tác bổ sung (bổ trợ).  Tương tác át chế.  Tương tác cộng gộp. 2.3. Cơ sở sinh hóa chung của tương tác giữa các gen không alen Về thực chất trong các kiểu tương tác giữa các gen không alen thì chính các gen không trực tiếp tương tác với nhau mà chỉ các sản phẩm của chúng như các enzym (bản chất Protein) hay giữa các sản phẩm sau hoạt động của enzym phối hợp gây ảnh hưởng qua lại theo những cách khác nhau dẫn đến sự biểu hiện kiểu hình khác nhau. Ví dụ: có 2 sản phẩm enzym của 2 gen không alen tương tác với nhau:  Để làm xuất hiện một kiểu hình mới trong trường hợp tương tác bổ trợ.  Enzym do gen này ức chế hoạt động của enzym được tạo ra do gen khác không alen trong trường hợp tương tác át chế.  Cùng làm tăng cường biểu hiện của một tính trạng trong trường hợp tương tác cộng gộp. 2.4. Các dạng tương tác gen không alen 2.4.1. Tương tác bổ sung 2.4.1.1. Khái niệm Tương tác bổ sung là kiểu tương tác trong đó các alen của mỗi locus riêng rẽ có biểu hiện kiểu hình riêng. Khi hai hoặc nhiều gen không alen cùng có mặt trong kiểu gen sẽ tạo nên một kiểu hình mới. 2.4.1.2. Các ví dụ Hiện tượng tương tác bổ trợ biểu hiện ra nhiều tỷ lệ kiểu hình F 2 khác nhau tùy thuộc vào sự tương tác đặc biệt giữa các gen không alen. 10 Dưới đây là một số ví dụ cụ thể về các tỷ lệ kiểu hình đặc trưng của hiện tượng tương tác bổ trợ. 2.4.1.2.1. Tỷ lệ 9 : 3 : 3 : 1  Ở gà, hình dạng khác nhau của mào là kết quả tương tác giữa 2 gen không alen quy định. Trong đó: A–B– : gà mào hình quả hồ đào A–bb : gà mào hình hoa hồng aaB– : gà mào hình hạt đậu aabb : gà mào hình lá  Tiến hành phép lai ta thu được kết quả sau: Pt/c: AAbb (Gà mào hoa hồng) × aaBB (Gà mào hạt đậu) F1: F1 × F1: AaBb (100% gà mào hình quả hồ đào) AaBb × AaBb F2: 9 mào quả hồ đào:3 mào hoa hồng :3 mào hạt đậu:1 mào hình lá  Cơ sở sinh hóa Như vậy, đây là kiểu tương tác giữa hai gen không alen. Trong đó, sự tương tác giữa hai gen trội A và B quy định một kiểu hình riêng. Ở đây, không có sự biến dạng của tỉ lệ phân ly kiểu hình 9 : 3 : 3 : 1. 11 Cho đến nay, cơ sở phân tử trong việc hình thành 4 hình dạng mào này vẫn chưa được rõ ràng nhưng nhìn một cách tổng quát nhất ta có thể đưa ra giả thuyết như sau. Kiểu gen aabb sinh ra được sản phẩm gen nhưng sản phẩm gen đó không thể ảnh hưởng tới việc thay đổi hình dạng căn bản của kiểu hình mào gà hình lá. Alen trội A sinh ra sản phẩm, sản phẩm này sẽ ảnh hưởng tác động qua lại với sản phẩm của gen quy định hình dạng mào gà hình lá để quy định mào hình hoa hồng. Tương tự, alen trội B sinh ra sản phẩm, sản phẩm này sẽ ảnh hưởng tác động qua lại với sản phẩm của gen quy định hình dạng mào gà hình lá để quy định mào hình hạt đậu. Khi sản phẩm của cả hai alen trội A và B tương tác với nhau sẽ xuất hiện dạng kiểu hình mới khác với các dạng kiểu hình còn lại là mào hình quả hồ đào. 2.4.1.2.2. Tỷ lệ 9 : 6 : 1  Ở bí, hình dạng quả là kết quả tương tác giữa 2 gen không alen. Trong đó: A–B– : bí quả dẹt A–bb; aaB– : bí quả tròn aabb : bí quả dài  Tiến hành phép lai ta thu được kết quả sau: Pt/c: AAbb (bí quả tròn) × aaBB (bí quả tròn) F1: 100% AaBb (bí quả dẹt ) F1: AaBb ( bí quả dẹt) × F1: AaBb (bí quả dẹt) F2: 9 bí quả dẹt (A-B-) : 6 bí quả tròn (A-bb; aaB-) : 1 bí quả dài (aabb) Hình 1.4: Tương tác bổ trợ hình thành hình dạng ở quả bí 12  Cơ sở sinh hóa Bí quả dài và bí quả tròn là 2 dạng điển hình trong rất nhiều dạng của bí mùa hè (summer squash), hình dạng của quả bí được quy định bởi hai cặp gen không alen. Điểm đáng chú ý ở đây đó là khi cả hai alen trội không len tương tác với nhau thì ta thu được kết quả vô cùng lý thú: hình dạng mới của quả bí sẽ xuất hiện. Cơ sở phân tử chính xác về hiện tượng trên cho đến nay vẫn còn là một ẩn số chưa thật sự rõ ràng nhưng giả thuyết sau đây đưa ra đã được phần lớn các nhà khoa học chấp nhận. Ở bí quả dài có kiểu gen aabb, do sự vắng mặt các sản phẩm của 2 alen A và B nên sản phẩm được tạo ra từ kiểu gen aabb sẽ cho kiểu hình là bí quả dài. Nếu như thiếu đi một trong hai sản phẩm của hai alen A, B mà không phải cả hai thì hình dạng căn bản của bí quả dài sẽ biến mất, thay vào đó là hình dạng bí quả tròn. Hình dạng bí quả dẹt có thể được xuất hiện thông qua sự biến đổi của hình dạng bí quả tròn do sự tương tác của cả 2 sản phẩm của 2 alen A và B. 2.4.1.2.3. Tỷ lệ 9 : 7  Ở cây hoa đậu thơm, màu sắc hoa là kết quả của sự tương tác giữa hai gen không alen. Trong đó: A–B–: cây đậu thơm hoa tía. A–bb; aaB–; aabb: cây đậu thơm hoa trắng.  Tiến hành phép lai ta thu được kết quả sau: Pt/c: AAbb (đậu thơm hoa trắng) × aaBB (đậu thơm hoa trắng) F1: 100% AaBb (đậu thơm hoa tía) F1: AaBb (đậu thơm hoa tía) × AaBb (đậu thơm hoa tía) 13 F2: 9 đậu thơm hoa tía (A-B-) : 7 đậu thơm hoa trắng (A-bb; aaB-; aabb) Hình 1.5: Tương tác bổ trợ hình thành hình dạng hoa đậu thơm  Cơ sở sinh hóa Kết quả trên được giải thích bởi sự tương tác của hai gen không alen theo 2 cách: Cách 1: Tỉ lệ kiểu hình 9/16 cây đậu thơm hoa tía thu được ở F 2 nói lên rằng màu sắc ở hoa chỉ xuất hiện khi 2 gen trội không alen tương tác với nhau. Tuy vậy, các quan niệm trước đây chỉ mường tượng rằng sự có mặt của cả hai alen trội trong kiểu gen sẽ quy định hoa tía, còn nếu kiểu gen vắng mặt 1 trong hai alen trội hoặc vắng mặt cả hai thì sẽ quy định hoa màu trắng. Ngày nay, cơ sở phân tử của hiện tượng trên đã được giải thích rõ ràng theo sơ đồ 1.1. Theo cách giải thích này thì sắc tố tía được tạo ra là nhờ hai yếu tố là tiền chất do gen A tạo ra và enzim do gen B tạo ra xúc tác phản ứng biến tiền chất A thành sắc tố tía. Theo sơ đồ thì mỗi bước được điều khiển bởi sản phẩm của mỗi gen, có nghĩa gen A điều khiển sự biến đổi từ dạng tiền thân không màu 1 sang dạng tiền thân không màu 2, gen B điều khiển sự biến đổi từ dạng tiền thân không màu 2 sang sản phẩm P cuối cùng của chuỗi phản ứng sinh hóa là sắc tố tía. Vì vậy, các kiểu gen A–B– đủ hai yếu tố nên sắc tố tía được tổng hợp. Các kiểu gen A–bb; aaB– thiếu một yếu tố và kiểu gen aabb thiếu cả hai yếu tố nên sắc tố tía không được tổng hợp. Cách 2: Kết quả trên còn có thể được giải thích do hiện tượng đồng át chế lặn xảy ra tức aa > B, b đồng thời bb > A, a. Quan niệm này cũng được rất nhiều người đồng tình. Gen A ↓ Enzym A ↓ Gen B ↓ Enzym B ↓ Dạng tiền thân không màu 1 → Dạng tiền thân không màu 2 → Sản phẩm P (sắc tố tía) Sơ đồ 1.1: Chuỗi phản ứng sinh hóa hình thành sắc tố tía ở hoa đậu thơm 14 2.4.2. Tương tác át chế 2.4.2.1. Khái niệm Tương tác át chế là kiểu tương tác giữa hai hay nhiều gen không alen cùng tham gia quy định một tính trạng. Trong đó, một gen trội (hoặc gen lặn) lấn át sự biểu hiện kiểu hình của gen thuộc locus khác không alen. Kiểu tương tác này cũng làm biến đổi tỷ lệ phân ly kiểu hình ở F 2. Át chế trội xảy ra khi B > C (hoặc ngược lại C > B) và át chế lặn xảy ra khi bb > cc (hoặc cc > bb). 2.4.2.2. Các ví dụ 2.4.2.2.1. Tỷ lệ 9 : 4 : 3 (Át chế lặn)  Ở chuột, màu sắc lông là do sự tương tác giữa hai gen không alen quy định. Trong đó: B–C–: chuột xám nâu (sợi lông có hai đầu mút màu đen, đoạn giữa màu vàng), còn gọi là chuột agouti. B–cc; bbcc : chuột bạch tạng bbC–: chuột đen  Tiến hành phép lai ta thu được kết quả sau: Pt/c: bbCC (chuột đen) × BBcc (chuột bạch tạng) F1: BbCc (100% chuột xám nâu) BbCc (chuột xám nâu) × BbCc (chuột xám nâu) 15 F2: 9 xám nâu (B-C-) : 3 đen (bbC-) : 4 bạch tạng (B-cc; bbcc) Hình 1.6: Tương tác át chế lặn hình thành màu sắc lông ở chuột  Cơ sở sinh hóa Kết quả của phép lai trên được giải thích thông qua tương tác át chế giữa hai gen không alen B và C, cụ thể là tương tác át chế lặn: cc > B, b. Alen C quy định việc hình thành sắc tố đen của sợi lông, alen B quy định việc hình thành sắc tố vàng trên sợi lông. Sản phẩm của alen c ức chế sự biểu hiện ra kiểu hình của các sản phẩm được sinh ra từ alen B và alen b. Do vậy, các cơ thể có kiểu gen B– cc; bbcc sẽ đều có kiểu hình là chuột bạch tạng. Các cơ thể mang kiểu gen bbC– có alen C quy định việc hình thành sắc tố đen trên sợi lông nên chúng đều có kiểu hình là chuột đen. Mặt khác, các cơ thể mang kiểu gen B–C– có đầy đủ alen B và C nên chúng có kiểu hình là chuột xám nâu. Ngoài tương tác át chế lặn, 2 gen không alen B, C còn tương tác theo kiểu bổ trợ do F1 xuất hiện kiểu hình mới là chuột xám nâu (agouti).  Tỷ lệ phân ly 9 : 3 : 4 ta cũng gặp ở ngựa thể hiện qua sơ đồ lai sau:  Sơ đồ lai Pt/c: BBCC (ngựa đen) × bbcc (ngựa trắng) F1: BbCc (100% ngựa đen) BbCc (ngựa đen) × BbCc (ngựa đen) 16 F2: 9 ngựa đen (B-C-) : 3 ngựa nâu (bbC-) : 4 ngựa trắng (B-cc; bbcc) Hình 1.7: Tương tác át chế lặn hình thành màu sắc lông ở ngựa Tuy nhiên kết quả của phép lai trên lại được giải thích theo một cách hoàn toàn khác so với tỷ lệ 9 : 4 : 3 thu được trong ví dụ chuột xám nâu lai với nhau. Tính trạng màu sắc lông ở ngựa do 2 gen không alen B, C tương tác qua lại theo kiểu át chế quy định. Trong đó, gen C quy định việc tổng hợp enzyme C, enzyme này có vai trò xúc tác cho quá trình sinh hóa biến đổi màu sắc lông từ dạng không màu sang màu nâu, gen B quy định việc tổng hợp enzyme B xác tác cho quá trình sinh hóa biến đổi màu sắc lông từ màu nâu sang màu đen ( sơ đồ 1.2) Do vậy, các cơ thể có kiểu gen B–C– sẽ cho kiểu hình lông đen. Các cơ thể có kiểu gen bbC– sẽ cho kiểu hình lông màu nâu. Cơ thể mang kiểu gen B–cc không có gen trội C nên thiếu một giai đoạn đầu trong chuỗi phản ứng sinh hóa hình thành màu sắc lông nên kiểu hình là lông trắng. Và như vậy, cơ thể có kiểu gen bbcc thiếu cả 2 alen trội B, C nên hiển nhiên kiểu hình sẽ là lông trắng. Gen C Gen B ↓ ↓ Enzyme C Enzyme B ↓ Lông trắng → ↓ Lông nâu → Lông đen Sơ đồ 1.2: Chuỗi phản ứng sinh hóa hình thành màu lông ở ngựa 2.4.2.2.2. Tỷ lệ 13 : 3(Át chế trội)  Ở gà, sự hình thành màu sắc lông là do hai cặp gen không alen quy định. Trong đó: B–C–; bbC–; bbcc: gà lông trắng B–cc: gà lông đen  Tiến hành phép lai ta thu được kết quả sau: 17 Pt/c: BBCC (gà lông trắng) × bbcc (gà lông trắng) F1: BbCc (100% gà lông trắng) BbCc (lông trắng) × BbCc (lông trắng) F2: 13 lông trắng (B-C-; B-cc; bbcc) : 3 lông đen (bbC-) Hình 1.8: Tương tác át chế trội hình thành màu sắc lông ở gà  Cơ sở sinh hóa Kết quả của phép lai trên được giải thích do tương tác át chế giữa hai gen không alen B và C, cụ thể là tương tác át chế trội: CC > B, b. Alen B là alen quy định việc tạo màu cho bộ lông gà. Sản phẩm của alen C ức chế sự biểu hiện ra kiểu hình của các sản phẩm được sinh ra từ alen B và alen b. Do vậy, các cơ thể có kiểu gen B–C–; bbC– sẽ đều có kiểu hình là gà lông trắng. Các cơ thể mang kiểu gen bbcc cho kiểu hình gà lông trắng là do gen c tạo màu ở trạng thái đồng hợp lặn. Các cơ thể mang kiểu gen B–cc, do sản phẩm tạo màu lông của alen B không bị ức chế nên chúng mang kiểu hình là gà lông đen. 2.4.2.2.3. Tỷ lệ 12 : 3 : 1 (Át chế trội)  Ở bí mùa hè (summer squash), sự hình thành màu sắc quả bí là do 2 cặp gen không alen quy định. Trong đó: B–C–; B–cc: bí trắng bbC–: bí vàng bbcc: bí xanh 18  Tiến hành phép lai ta thu được kết quả sau: Pt/c: Bí trắng × Bí xanh F1: 100% bí trắng. Cho các cơ thể con lai thụ phấn. F2: 12 bí trắng : 3 bí vàng : 1 bí xanh  Sơ đồ lai Pt/c: AABB (Bí trắng) F1 F1 × F1: × Bí xanh (aabb) AaBb (100% bí trắng) AaBb (bí trắng) × AaBb (bí trắng) F2: 12 bí trắng (A-B-; A-bb) : 3 bí vàng (aaB-) : 1 bí xanh (aabb) Hình 1.9: Tương tác át chế trội hình thành màu sắc ở quả bí  Cơ sở sinh hóa Để giải thích kết quả của phép lai trên ta quan sát vào sơ đồ 1.3. Alen trội C là alen cần thiết cho sự chuyển đổi màu từ bản chất xanh sang vàng của quả bí. Còn alen trội B có khả năng sản sinh ra chất ức chế, chất này sẽ ức chế quá trình chuyển đổi màu sắc từ trắng sang xanh. Sơ đồ (a) sơ đồ1.3 mô tả con đường hình thành trái bí trắng trên cơ sở kiểu gen B–C–; B–cc. Theo sơ đồ này thì alen B sản sinh ra chất ức chế quá trình 19 chuyển đổi màu từ trắng sang xanh, vì thế bước tiếp theo chuyển đổi màu từ bản chất xanh sang vàng sẽ không thực hiện được nên các cơ thể mang kiểu gen B–C–; B–cc đều có kiểu hình là bí trắng. Sơ đồ (b) sơ đồ 1.3 mô tả con đường hình thành trái bí vàng trên cơ sở kiểu gen bbC–. Do không có mặt alen B nên chất ức chế không được tạo thành, mặt khác lại có mặt alen C trong kiểu gen nên các cơ thể mang kiểu gen bbC– đều có kiểu hình bí vàng. Sơ đồ (c) sơ đồ 1.3 mô tả con đường hình thành trái bí xanh trên cơ sở kiểu vắng mặt alen C trong kiểu gen nên các cơ thể mang kiểu gen bbcc đều có kiểu hình là bí xanh. a. Con đường hình thành trái bí màu trắng Gen B Gen C ↓ ↓ Chất ức chế (B) Sản phẩm gen C ↓ ↓ Sắc tố trắng → Sắc tố xanh → Sắc tố vàng ↓ Trái bí trắng (B-C-; B-cc) b. Con đường hình thành trái bí màu vàng Gen C ↓ Không chất ức chế Sản phẩm gen C ↓ ↓ Sắc tố trắng → Sắc tố xanh → Sắc tố vàng → Trái bí vàng c. Con đường hình thành trái bí xanh Không chất ức chế ↓ Sắc tố trắng → Sắc tố xanh → Trái bí xanh (bbcc) Sơ đồ 1.3: Chuỗi phản ứng sinh hóa hình thành màu sắc ở trái bí 2.4.3. Tương tác cộng gộp 2.4.3.1. Khái niệm Tương tác cộng gộp là kiểu tương tác giữa hai hay nhiều gen không alen để cùng quy định một tính trạng. Trong đó, mỗi gen trội cùng alen hay khác alen đóng góp một vai trò như nhau vào sự phát triển của cùng một tính trạng. Có hai kiểu tương tác cộng gộp:  Tương tác cộng gộp có tích lũy 20
- Xem thêm -