Di truyền là một trong những phần kiến thức vô cùng quan trọng của bộ môn Sinh học. Đây luôn là vấn đề được các nhà khoa học quan tâm và nghiên cứu trong suốt nhiều năm. Vậy hiện tượng di truyền liên kết xảy ra khi nào và nguyên nhân xảy ra là gì? Bài viết dưới đây palada.vn sẽ cùng bạn đi tìm câu trả lời cho vấn đề này. Mời các bạn cùng theo dõi!
Tóm tắt
Di truyền liên kết là gì? Hiện tượng di truyền liên kết xảy ra khi nào?
Khái niệm di truyền liên kết
Di truyền liên kết có tên tiếng Anh là Genetic linkage, là hiện tượng một nhóm trình tự gen cùng nằm trên nhiễm sắc thể, đồng thời chúng di truyền cùng nhau trong quá trình giảm phân của quá trình sinh sản hữu tính. Khi 2 gen nằm trên nhiễm sắc thể có locus càng gần nhau thì chúng càng có cơ hội tái tổ hợp cao hơn khi chúng xa nhau.
Chúng ta gọi 2 gen cùng nằm trên 1 nhiễm sắc thể là hai gen liên kết. Các gen liên kết sẽ không thể có trên các nhiễm sắc thể khác nhau. Liên kết gen là một trường hợp ngoại lệ, nó là tiêu biểu cho quy luật phân li của Menden.
Hiện tượng di truyền liên kết xảy ra khi nào?
Như vậy, thông qua phần khái niệm bên trên ta kết luận được hiện tượng di truyền liên kết được xảy ra khi các cặp gen quy định các cặp tính trạng được nằm trên cùng một cặp NST tương đồng và chúng có hiện tượng di truyền liên kết.
Tìm hiểu về thí nghiệm di truyền liên kết của Moocgan
Moocgan có tên đầy đủ là Thomas Hunt Moocgan (1866-1945) là một nhà di truyền học rất nổi tiếng đến từ Mỹ. Đặc biệt, thí nghiệm khoa học ở trên ruồi giấm của ông vô cùng nổi tiếng, mang đến những thành tựu to lớn cho hoạt động nghiên cứu di truyền, trong đó có hiện tượng di truyền liên kết.
Lý do Moocgan thí nghiệm trên ruồi giấm
Lý giải cho việc Moocgan sử dụng ruồi giấm cho thí nghiệm của mình bởi vì ruồi giấm mang những đặc điểm sau:
- Đầu tiên, ruồi giấm là sinh vật dễ sống trong ống nghiệm
- Ruồi giấm sinh sản rất nhiều.
- Ruồi giấm có vòng đời ngắn.
- Ruồi giấm có rất nhiều biến dị dễ dàng quan sát được.
- Cuối cùng, ruồi giấm có lượng nhiễm sắc thể vô cùng ít (2n=8)
Nội dung của thí nghiệm
Bắt đầu nội dung của thí nghiệm, Moocgan cho lai hai dòng ruồi giấm thuần chủng đó là 1 thân xám cánh dài với 1 thân đen, cánh cụt.
F1 thu được: 100% con sinh ra thân xám, cánh dài.
Khi thực hiện lai phân tích: có đực F1 x cái đen, cụt
Ta thu được thế hệ sau là 1 ruồi giấm thân xám, cánh dài : 1 thân đen, cánh cụt
Ta nhận thấy được thâm xám, cánh dài sẽ luôn di truyền đồng thời cùng với nhau. Và điều này cũng xảy ra tương tự với thân đen và cánh cụt.
Giải thích thí nghiệm
Giải thích cho thí nghiệm, chúng ta có đời F1 đã cho ra kết quả là 100% ruồi thân xám cánh dài. Từ đó ta có thể thấy thân xám trội hơn so với thân đen cánh dài.
P thuần chủng có sự khác nhau về 2 cặp tính trạng tương phản.
Bên cạnh đó, F1 có sự dị hợp về 2 cặp gen, nếu lai phân tích ta sẽ được tỷ lệ 1:1:1:1 nhưng khi lai phân tích F2 cho tỉ lệ 1:1. Từ đó cho thấy F1 chỉ tạo 2 loại giao tử với tỉ lệ ngang nhau.
=> Hai cặp gen nằm trên cùng 1 NST
Nguyên nhân xảy ra hiện tượng di truyền liên kết
Nguyên nhân
Nguyên nhân chính dẫn đến hiện tượng di truyền liên kết là do số lượng nhiễm sắc thể nhỏ hơn nhiều so với số lượng gen.
Ý nghĩa của di truyền liên kết
Liên kết gen được coi là một trường hợp ngoại lệ, tiêu biểu cho quy luật phân li của Menden. Cho dù như thế thì sự ra đời của khái niệm liên kết gen vẫn không hề đi ngược lại với quy luật phân li của Menden và chúng còn bổ sung, lấp đầy những khoảng trống di truyền Menden để lại.
Cụ thể thì di truyền liên kết hạn chế được sự xuất hiện của các biến dị tổ hợp, đảm bảo sự suy truyền bền vững đối với từng nhóm tính trạng được quy định ở các gen trên một nhiễm sắc thể.
Trong tế bào của mỗi nhiễm sắc thể đều có mang nhiều gen tạo thành nhóm các gen liên kết. Người ta có thể chọn lọc những nhóm tính trạng tổ nhất luôn đi kèm với nhau trong quá trình chọn giống.
Quá trình tái kết hợp đồng nhất
Nhiễm sắc thể sẽ tái tổ hợp trong quá trình phân bào. Đối với quá trình tái tổ hợp tương đồng thì các nhiễm sắc thể sẽ được cắt tại những vị trí ngẫu nhiên sau đó kết hợp với một bản sao khác của nhiễm sắc thể tương đồng được cắt tại cùng một vị trí. Bằng chính phương pháp này, DNA từ một nhiễm sắc thể được kết thúc trong nhiễm sắc thể khác tương đồng.
Nhiễm sắc thể luôn được biết đến là chuỗi DNA và có chứa hàng trăm, thậm chí là hàng nghìn gen. Hầu hết các sinh vật thuộc sinh sản hữu tính đều có 2 bản sao của mỗi nhiễm sắc thể. Trong khi đó 2 bản sao của mỗi nhiễm sắc thể có gen cho cùng một tính năng, đặc điểm (chẳng hạn như màu tóc).
Mỗi bản sao của nhiễm sắc thể đều chứa 1 alen khác nhau (như một bản sao có thể cho tóc đen và một bản sao khác thì cho tóc vàng). Hai nhiễm sắc thể mà có cùng gen mà ngay cả khi chúng có các alen khác nhau thì vẫn được gọi là nhiễm sắc thể tương đồng.
Ngoài ra, có một số tế bào chỉ có duy nhất 1 bản sao của mỗi nhiễm sắc thể, cụ thể là giao tử. Để hình thành nên được giao tử, thông thường các tế bào phải trải qua quá trình phân bào, bao gồm sự phân chia tế bào. Từ đó các tế bào con chỉ có được một bản sao của nhiễm sắc thể này thay vì có hai. Đó là trong quá trình giảm phân, tái tổ hợp tương đồng được xảy ra.
Ở quá trình tái tổ hợp tương đồng diễn ra trong quá trình phân bào thường được thực hiện theo các bước như sau:
Bước 1: Tương tự như trong hình, ta có tế bào bên trái lúc đầu có 2 bản sao khác nhau là xám và hồng, của 2 nhiễm sắc thể lớn và nhỏ khác nhau. Mỗi bản sao có cùng gen với những bản sao khác nhưng các alen có thể khác nhau. Đây cũng là lý do mà chúng được thể hiện bằng những màu sắc khác nhau.
Bước 2: Nó tự tạo một bản sao giống hệt nhau của mỗi bản sao. Lúc này, có 2 cặp nhiễm sắc thể tương đồng và chúng được gắn vào bản sao giống hệt của nhau. Mỗi bản sao giống hệt nhau này được gọi là chị em chromatid. Từ đó ta có được 4 cặp sắc tố giống nhau.
Bước 3: Ở bước 3, có thể thấy mỗi cặp nhiễm sắc thể chị em đã được xếp cạnh nhau với cặp nhiễm sắc thể chị em khác. Đây là khoảng thời gian bắt đầu xảy ra tái hợp.
Bước 4: Sự tái hợp diễn ra, DNA của 2 nhiễm sắc thể tương đồng được cắt nối lại cùng 1 điểm. Từ đây dẫn đến sự kết hợp mới của các alen.
Bước 5: Ở bước này tế bào được chia thành hai. Mỗi bản sao mang các alen khác nhau và DNA cũng được tái tổ hợp lại.
Bước 6: Cuối cùng, 2 tế bào con phân chia lại mà không sao chép DNA, dẫn đến có 4 tế bào con. Mà mỗi tế bào này lại có một bản sao của mỗi nhiễm sắc thể. Đặc biệt, cách mà DNA tái tổ hợp khiến các tế bào con có sự khác biệt.
Tìm hiểu về sự tái hợp của các gen liên kết
Ở trên, chúng ta đã phân tích và biết được tái tổ hợp tương đồng, từ đó cũng hiểu được các loại di truyền liên kết. Trong phần này chúng ta sẽ cùng tìm hiểu về sự tái hợp của các gen liên kết.
Được biết, các nhiễm sắc thể được cắt ở các điểm ngẫu nhiên trong quá trình tái tổ hợp tương đồng. Chúng ta có thể thấy được các gen liên kết di truyền với nhau. Chẳng hạn như trong trường hợp xảy ra với những người có tàn nhang và tóc đỏ. Thực tế, hiện tượng này xảy ra rất thường xuyên, nếu không nhiều người tóc vàng hay tóc nâu đều sẽ có tàn nhang. Nguyên nhân xảy ra hiện tượng này là do các gen mã hóa tàn nhang và các gen mã hóa tóc đỏ có vị trí nằm sát nhau trên cùng một nhiễm sắc thể.
Bản đồ của gen liên kết
Nhờ vào thí nghiệm ruồi giấm mà các nhà khoa học cũng đã phát triển ra các cách để tìm ra được vị trí các gen dựa trên tần số tái hợp.
Theo đó, nếu như 2 gen khác nhau cùng nằm trên hai nhiễm sắc thể riêng biệt thì con cái sẽ được thừa hưởng 4 gen với tỉ lệ các gen bằng nhau. Trong đó:
25% là được thừa hưởng alen A của NST 1 và alen A của NST 2.
25% là được thừa hưởng alen B của NST 1 và alen A của NST 2.
25% là được thừa hưởng alen A của NST 1 và alen B của NST 2.
25% là được thừa hưởng alen B của NST 1 và alen B của NST 2.
Cách tính thông thường được tính theo các alen chia sẻ với sinh vật mẹ. Trong trường hợp ở trên chúng ta sẽ có 50% thừa hưởng gen của bố và 50% còn lại là sự kết hợp giữa gen của bố và mẹ.
Nếu như 2 gen khác nhau mà cùng nằm trên 1 NST thì con gái sinh ra có khả năng thừa hưởng 4 alen theo các tỷ lệ khác nhau. Thông thường tỷ lệ con cái thừa hưởng gen bố mẹ sẽ lớn hơn 50%. Trong khi đó, tỷ lệ con đực thừa hưởng gen bố mẹ thì sẽ thấp hơn 50%.
Nếu như tỷ lệ phần trăm thấp hơn nhưng xấp xỉ 50% gen bố, mẹ kết hợp thì các gen cùng nằm trên một nhiễm sắc thể cách xa nhau. Có khả năng chúng ở mỗi bên của nhiễm sắc thể và DNA ở giữa bị cắt trong quá trình tái hợp.
Nếu như tỷ lệ con cái có gen bố mẹ kết hợp thấp, chẳng hạn như 4% thì các gen có khả năng nằm rất gần nhau ở trên nhiễm sắc thể.
Trên đây, palada.vn đã tổng hợp cho các bạn các kiến thức về di truyền liên kết. Hy vọng thông qua bài viết trên các bạn đã hiểu hơn về hiện tượng di truyền liên kết xảy ra khi nào và ý nghĩa mà di truyền liên kết mang lại.
