Quy luật liên kết gen và hoán vị gen - kiến thức đầy đủ và bài tập

Quy luật liên kết gen và hoán vị gen là một phần kiến thức quan trong chương trình học Sinh học 12. Bài viết sau đây sẽ giúp các em nắm rõ kiến thức và biết thêm về các bài tập vận dụng.

1. Liên kết gen

quy-luat-lien-ket-gen-va-hoan-vi-gen-voh
Moocgan được xem là cha đẻ của di truyền học hiện đại.

1.1 Thí nghiệm của Moocgan

Ptc: ♀ Ruồi thân xám, cánh dài × ♂ Ruồi thân đen, cánh cụt

F1: 100% Thân xám, cánh dài

Lai phân tích con đực F1:

Pa: ♂ F1 Thân xám, cánh dài × ♀ Thân đen, cánh cụt

Fa: 1 thân xám, cánh dài : 1 thân đen, cánh cụt

1.2. Giải thích thí nghiệm

Từ P → F1 có:

  • Thân xám trội hoàn toàn so với thân đen.
  • Cánh dài trội hoàn toàn so với cánh cụt.

Quy ước gen:

  • B: thân xám; b: thân đen
  • V: cánh dài; v: cánh cụt

P thuần chủng khác nhau về 2 cặp tính trạng tương phản → ♂ F1 dị hợp 2 cặp gen.

Fa có 2 kiểu tổ hợp giao tử tỷ lệ bằng nhau = 2 loại giao tử ♂ x 1 loại giao tử ♀.  

Trong phép lai phân tích: ♀ thân đen, cánh cụt luôn cho 1 loại giao tử (b,v) = 100% →  ♂ F1 dị hợp 2 cặp gen cho 2 loại giao tử tỷ lệ bằng nhau → 2 cặp gen qui định màu thân và hình dạng cánh phải cùng nằm trên một cặp NST và các gen  liên kết hoàn toàn.

2.3. Nội dung

Mỗi NST gồm một phân tử ADN, mỗi gen chiếm 1 vị trí xác định trên phân tử ADN (lôcut), mỗi gen quy định 1 tính trạng. Các gen nằm trên cùng 1 NST thường di truyền cùng nhau tạo thành 1 nhóm gen liên kết (Tuy nhiên, các gen trên cùng 1 NST không phải lúc nào cũng di truyền cùng nhau.) 

Số nhóm gen liên kết ở mỗi loài thường bằng với số NST trong bộ đơn bội (n) của loài đó.

Ví dụ:  Ở ruồi giấm (2n = 8) có số nhóm gen liên kết n = 4.

2.4. Cơ sở tế bào học

Sự phân li của các NST trong giảm phân đã dẫn tới sự phân li của các gen trên cùng 1 NST về các giao tử.

quy-luat-lien-ket-gen-va-hoan-vi-gen-voh-1
Cơ sở tế bào học của quy luật di truyền liên kết không hoàn toàn

Sơ đồ lai:

Pt/c: ♀BV/BV (Xám – Dài) × ♂ bv/bv (Đen – Cụt)

GP: BV - bv

F1: BV/bv (100% Xám – Dài)

Trong phép lai phân tích

Pa: ♂BV/bv (Xám – Dài) × ♀ bv/bv (Đen – Cụt)

GP: 50% BV : 50% bv × 100% bv

Fa: 50% BV/bv (Xám – Dài) : 50% bv/bv (Đen – Cụt)

2.5. Ý nghĩa

Hạn chế xuất hiện biến dị tổ hợp.

Các gen trên cùng 1 NST thường di truyền cùng nhau nên giúp duy trì sự ổn định của loài.

Đảm bảo các tính trạng luôn di truyền cùng nhau nhờ đó trong chọn giống người ta có thể chọn lọc những tính trạng tốt luôn di truyền cùng nhau.

2.6. Bài tập vận dụng

Câu 1. Với 2 cặp gen không alen cùng nằm trên 1 cặp nhiễm sắc thể tương đồng, thì cách viết kiểu gen nào là không đúng?

A. Aabb

B. AbAb

C. ABab

D. Abab

*Giải thích: Aa là alen của nhau nên chỉ có cùng vị trí trên cặp NST tương đồng 🡪  Đáp án A

Câu 2. Cho biết mỗi gen quy định một tính trạng, alen trội là trội hoàn toàn, các gen liên kết hoàn toàn với nhau. Theo lí thuyết, phép lai nào sau đây cho đời con có kiểu hình phân li theo tỉ lệ 1:1:1:1?

A. BVbv × bvbv

B. BVbv × BVbv

C. Bvbv × BVbv

D. Bvbv × bVbv

*Giải thích: 

P: Bvbv × bVbv

GP: 1bV : 1bv 1Bv : 1bv

F1: 1bVBv : 1bVbv : 1Bvbv : 1bvbv  

🡪  Đáp án D

Câu 3. Phép lai nào dưới đây cho tỉ lệ kiểu hình là 3: 1, cho biết tính trạng trội là trội hoàn toàn?

A. aBab × ABab

B. AbaB × ABab

C. ABaB × ABab

D. ABab × Abab

*Giải thích:

P: ABaB × ABab

GP: 1AB : 1aB × 1AB : 1ab

F1: 1ABAB  : 1ABab : 1ABaB : 1aBab

Tỉ lệ kiểu hình: 3 A-B- : 1 aaB-

🡪  Đáp án C

Câu 4. Một loài thực vật có gen A quy định thân cao, gen a quy định thân thấp, gen B quy định quả đỏ, gen b quy định quả trắng. Cho cây có kiểu gen Ab/ab giao phấn với cây có kiểu gen Ab/aB. Biết rằng cấu trúc nhiễm sắc thể của 2 cây không thay đổi trong giảm phân, tỷ lệ kiểu hình ở F1 là 

A. 3 cây cao, quả đỏ: 1 cây thấp, quả trắng           

B. 3 cây cao, quả trắng : 1 cây thấp, quả đỏ 

C. 1 cây cao, quả trắng: 2 cây cao, quả đỏ: 1 cây thấp, quả đỏ 

D. 1 cây thấp, quả đỏ : 2 cây cao, quả trắng: 1 cây cao, quả đỏ 

*Giải thích:  

P: Abab × AbaB

GP: 1Ab :  1ab × 1Ab : 1aB

F1: 1AbAb : 1AbaB : 1Abab : aBab

Tỉ lệ kiểu hình: 1aaB-: 2 A-bb: 1A-B-

🡪 Đáp án D

Câu 5. Ở một loài thực vật, alen A quy định hoa đỏ trội hoàn toàn so với alen a quy định hoa vàng; alen B quy định cánh hoa thẳng trội hoàn toàn so với alen b quy định cánh hoa cuộn. Lai hai cây (P) với nhau, thu được F1 gồm toàn cây hoa đỏ, cánh thẳng. Cho các cây F1 tự thụ phấn, thu được F2 gồm 25% cây hoa đỏ, cánh cuộn; 50% cây hoa đỏ, cánh thẳng; 25% cây hoa vàng, cánh thẳng. Cho biết không xảy ra đột biến, từ kết quả của phép lai trên có thể rút ra kết luận: 

A. kiểu gen của các cây F1 là Aabb, các gen phân li độc lập. 

B. kiểu gen của các cây F1 là AaBb, các gen phân li độc lập. 

C. kiểu gen của các cây F1là Ab/aB, các gen liên kết hoàn toàn. 

D. kiểu gen của các cây F1 là AB/ab, các gen liên kết hoàn toàn. 

*Giải thích:

đỏ/vàng = 3/1 → Aa x Aa

cuộn/thẳng = 1/3 → Bb x Bb

→ P dị hợp 2 cặp gen.

Nhận thấy đời con: 

  • Tính trạng hoa vàng luôn di truyền với tính trạng cánh thẳng → Gen a và B cùng nằm trên 1 NST.
  • Hoa đỏ luôn di truyền với cánh cuộn 🡪 Gen A và b cùng nằm trên 1 NST.

Các gen tuân theo quy luật LKG hoàn toàn.

F1×F1: AbaB  × AbaB

GP: 1Ab :  1aB × 1Ab : 1aB

F2: 1AbAb : 2AbaB : 1aBab

Tỉ lệ kiểu hình: 1A-bb: 2 A-B-: 1aaB-

🡪 Đáp án C

2. Hoán vị gen

2.1. Thí nghiệm của Moocgan

Ptc: ♀ Thân xám, cánh dài × ♂ Thân đen, cánh cụt

F1: 100% Thân xám, cánh dài

Lai phân tích con cái F1:

Pa: ♀ F1 thân xám, cánh dài × ♂ thân đen, cánh cụt

Fa: 965 Thân xám, cánh dài: 0,415 

944 Thân đen, cánh cụt: 0,415

206 Thân xám, cánh cụt : 0,085 

185 Thân đen, cánh dài: 0,085

2.2. Giải thích thí nghiệm

Ruồi ♂ bv/bv  (Đen – Cụt) chỉ tạo 1 loại giao tử bv = 100%

→ Do đó số loại và tỉ lệ KH ở đời con của phép lai phân tích phụ thuộc vào số loại và tỉ lệ giao tử của ruồi cái F1 đem lai.

Fa có 4 loại kiểu hình tỷ lệ 41,5% XD : 41,5% ĐC : 8,5% XC : 8,5% ĐD

→ Ruồi cái F1 giảm phân cho 4 loại giao tử với tỉ lệ không bằng nhau và chia thành 2 nhóm BV = bv = 41,5% và Bv = bV = 8,5%

→ Gen quy định tính trạng màu sắc cánh và kích thước thân ở ruồi cái F1 di truyền không tuân theo quy luật phân li độc lập hoặc liên kết gen hoàn toàn mà tuân theo quy luật liên kết không hoàn toàn (hoán vị gen).

2.3. Nội dung

Trong quá trình giảm phân, có sự tiếp hợp và trao đổi chéo giữa các crômatit khác nguồn gốc trong cặp tương đồng trong kì đầu của giảm phân I, dẫn đến hoán vị gen làm xuất hiện tổ hợp gen mới.

Hai gen nằm gần nhau lực liên kết càng lớn thì tần số hoán vị gen càng nhỏ → Tần số hoán vị gen tỉ lệ thuận với khoảng cách giữa các gen trên NST.

Tần số hoán vị gen (f) bằng tổng tỉ lệ các giao tử mang gen hoán vị. 

Tần số hoán vị giữa 2 gen không bao giờ vượt quá 50%, dao động từ 0 – 50% → giao tử hoán vị gen không vượt quá 25%.

Hiện tượng hoán vị gen có thể chỉ xảy ra ở một giới (vd: ruồi giấm, tằm dâu...) hoặc xảy ra ở cả hai giới (Vd: đậu hà lan, người...)

Để xác định tần số hoán vị gen, người ta thường dùng phép lai phân tích.

2.4. Cơ sở tế bào học:

Cơ sở tế bào học của quy luật di truyền hoán vị gen (liên kết gen không hoàn toàn)

quy-luat-lien-ket-gen-va-hoan-vi-gen-voh-2
Cơ sở tế bào học của quy luật di truyền hoán vị gen (liên kết gen không hoàn toàn)

- 1 tế bào có kiểu gen BV/bv khi tiếp hợp và trao đổi chéo cho 4 loại giao tử tỉ lệ bằng nhau BV = bv = Bv = bV.

- Đồng thời trong quá trình giảm phân của con cái, chỉ có ở một số tế bào ở kì đầu của giảm phân I có hiện tượng tiếp hợp và trao đổi chéo giữa 2 cromatit khác nguồn gốc của cặp NST tương đồng  → dẫn đến sự hoán vị của các gen tương ứng → tổ hợp lại các gen không alen → tỉ lệ các loại giao tử có mang gen trao đổi chéo ít hơn tỉ lệ các loại giao tử mang gen liên kết.

Tần số hoán vị gen (f)=số  thể  kiểu hình tái tổ hợp gentổng số  thể đời con× 100

=206+185965+944+206+185 ×100=17%

Sơ đồ lai: 

*Sơ đồ lai:

Pt/c: ♀BV/BV (Xám – Dài) × ♂ bv/bv (Đen – Cụt)

GP: BV × bv

F1: BVbv (100% Xám - Dài)

Trong phép lai phân tích

Pa: ♀BV/bv (Xám – Dài) × ♂bv/bv  (Đen – Cụt)

GP: BV = bv = 0,415 

 Bv = bV = 0,085 100% bv

Fa: 0,415 BV/bv (Xám – Dài) : 0,415 bv/bv (Đen – Cụt) : 0,085 Bv/bv ( Xám – Cụt) : 0,085 bV/bv ( Đen – Dài)

2.5. Ý nghĩa

Tăng xuất hiện các biến dị tổ hợp giúp cho sinh vật đa dạng, phong phú, cung cấp nguyên liệu thứ cấp cho chọn giống và tiến hoá. 

Nhờ hoán vị gen mà những gen quý trên các NST tương đồng có khả năng tổ hợp với nhau → điều này rất có ý nghĩa trong chọn giống và tiến hoá.

Thông qua việc xác định tần số hoán vị gen người ta có thể lập bản đồ di truyền – xác định vị trí và khoảng cách giữa các gen trên NST. Đơn vị đo khoảng cách gen được tính bằng 1% = 1cM (centiMoocgan).

2.6. Bài tập vận dụng

Câu 1. Khi nói về liên kết gen và hoán vị gen, có bao nhiêu phát biểu nào sau đây đúng?

I. Sự tiếp hợp và trao đổi chéo giữa 2 crômatit khác nguồn gốc trong cặp nhiễm sắc thể tương đồng là cơ sở để dẫn tới hoán vị gen.

II. Liên kết gen đảm bảo sự di truyền bền vững của từng nhóm tính trạng.

III. Tần số hoán vị gen phản ánh khoảng cách giữa các gen trên nhiễm sắc thể.

IV. Hoán vị gen tạo điều kiện cho các gen tổ hợp lại với nhau, làm phát sinh biến dị tổ hợp.

A. 1.

B. 2.

C. 3.

D. 4.

🡪 Đáp án D.

Câu 2. Cho biết quá trình giảm phân không xảy ra đột biến nhưng xảy ra hoán vị gen với tần số 20%. Theo lí thuyết, tỉ lệ các loại giao tử được tạo ra từ quá trình giảm phân của cơ thể có KG Ab/aB là:

 A. AB = ab = 10%; Ab = aB =  40%

B. AB = ab = 20%;  Ab = aB = 30%

C. AB = ab = 40%; Ab = aB  = 10%

D. AB = ab = 30%;  Ab= aB = 20% 

*Giải thích:

Ab/aB có f = 20% nên giao tử hoán vị: AB = ab = f2 = 10%

Giao tử liên kết Ab = aB = 1-f2 = 40%

🡪 Đáp án A

Câu 3. Cho 2000 tế bào sinh hạt phấn có kiểu gen AB/ab . Quá trình giảm phân đã có 400 tế bào xảy ra hoán vị gen. Tần số hoán vị gen và khoảng cách giữa hai gen trên NST là: 

A. 20% và 20 cM.

B. 10% và 10 A0.

C. 20% và 20A0.

D. 10% và 10 cM.

*Giải thích:

1 tế bào xảy ra hoán vị cho 2 loại giao tử hoán vị nên f = 400x22000x4 = 10% = 10cM

🡪 Đáp án D

Câu 4. Cho cây (P) có kiểu gen AB/ab tự thụ phấn, thu được F1. Cho biết trong quá trình hình thành giao tử đực và giao tử cái đều không xảy ra đột biến nhưng xảy ra hoán vị gen với tần số 20%. Theo lí thuyết, trong tổng số cây thu được ở F1, số cây có kiểu gen  AB/aB chiếm tỉ lệ

A. 8%

B. 4%

C. 16%

D. 20%

*Giải thích:

P: AB/ab (f=20%) ×  AB/ab(f=20%)         

GP:  AB = ab = 40% AB = ab = 40%

Ab = aB = 10% Ab = aB = 10%

F1: AB/aB = 0,4 x 0,1 x 2 = 8%. 

🡪 Đáp án: A

Câu 5. Cho các bướm tằm đều sinh ra từ kén trắng, dài dị hợp hai cặp gen (Aa, Bb) giao phối với nhau. Trong tổng cá thể thu được ở F1, số cá thể kén vàng, dài chiếm 21%. Cho biết không xảy ra đột biến và chỉ xảy ra hoán vị gen ở giới đực. Tỉ lệ giao tử của bướm tằm đực P là

 A. AB = ab = 50%

B. Ab = aB = 42%; AB = ab = 8%

C. Ab = aB = 50%.

D. AB = ab = 21%; Ab = aB = 29%.

*Giải thích:

Áp dụng công thức tính tỉ lệ kiểu hình khi P dị hợp 2 cặp gen

A-B-  - aabb  = 50%

A-bb  + aabb  = 25%

aaB-   + aabb = 25%

Kén vàng, dài = 21% → vàng, ngắn = 25% - 21% = 4%

Vì con cái không xảy ra hoán vị gen nên KG: ABab

Vàng, ngắn 0,04 ab/ab = 0,5 ab ♀ x 0,08 ab ♂ → KG ♂ Ab/aB , tần số HVG f = 16% 🡪 AB = ab = f/2 = 8%

🡪 Đáp án B.

Câu 6. Một loài thực vật lưỡng bội, alen A quy định thân cao trội hoàn toàn so với alen a quy định thân thấp; alen B quy định quả tròn trội hoàn toàn so với alen b quy định quả dài. Cho cây thân cao, quả tròn (P) tự thụ phấn, thu được F1 gồm 54% cây thân cao, quả tròn; 21% cây thân cao, quả dài; 21% cây thân thấp, quả tròn; 4% cây thân thấp, quả dài. Cho biết không xảy ra đột biến nhưng xảy ra hoán vị gen cả trong quá trình hình thành giao tử đực và giao tử cái với tần số như nhau. Trong các dự đoán sau, có bao nhiêu dự đoán đúng?

(1) Kiểu gen của P:  x , tần số hoán vị gen là 40%.

(2) F1 gồm 10 loại kiểu gen

(3) Trong tổng số cây F1, số cây dị hợp về 1 cặp gen chiếm tỉ lệ 68%.

(4) Trong tổng số cây thân cao, quả tròn F1, số cây không mang alen lặn chiếm tỉ lệ 23,5%.

A. 1

B. 2

C. 3

D. 4

*Giải thích: Vì P cao, tròn tự thụ phấn

0,04 thấp, dài ab/ab = 0,2 ab x 0,2 ab → P:  x , tần số hoán vị gen là 40%.

(1) Đúng.

(2) Đúng AB/AB , AB/Ab , AB/aB , AB/ab , Ab/aB , Ab/Ab , Ab/ab , aB/aB , aB/ab , ab/ab

(3) AB/Ab+ AB/aB + Ab/ab + aB/ab = 48% → Sai

(4) ABABTổng cây cao, tròn=0,2× 0,20,54=227 Sai

🡪 Đáp án B

-----------------------------------

Hy vọng bài viết và các bài tập trắc nghiệm sẽ giúp các em có thể hiểu rõ hơn về quy tắc liên kết gen và hoán vị gen.

Người biên soạn:

Giáo viên: Nguyễn Thị Ly Gin

Trường THCS và THPT Nguyễn Khuyến