Hướng dẫn giải bài tập SGK Cơ bản và Nâng cao Sinh học 12 Bài 10 Tương tác gen và tác động đa hiệu của gen
Bài tập 1 trang 45 SGK Sinh học 12
Các mối quan hệ giữa gen và tính trạng có thể được giải thích qua ba giả thuyết sau:
Một gen quy định một tính trạng: Mối quan hệ này chỉ đúng trong một số trường hợp đơn giản khi một gen duy nhất quy định một tính trạng. Ví dụ, trong trường hợp gen quy định một tính trạng đơn giản như màu sắc hoa ở một số loài thực vật, mỗi gen có thể quy định một tính trạng đặc trưng. Tuy nhiên, trong thực tế, có nhiều tính trạng được quy định bởi nhiều gen phối hợp với nhau, chẳng hạn như chiều cao con người hay màu da. Vì vậy, đây chỉ là một giả thuyết đúng trong một số tình huống nhất định, không phải tất cả.
Một gen quy định một enzim/prôtêin: Một gen có thể mã hóa cho một sản phẩm như enzim hoặc prôtêin. Mỗi gen mang thông tin di truyền cần thiết để tổng hợp một prôtêin nhất định, và các prôtêin này có thể đóng vai trò quan trọng trong các quá trình sinh lý của cơ thể. Ví dụ, trong quá trình chuyển hóa, một số gen mã hóa cho các enzim cần thiết cho phản ứng hóa học diễn ra trong cơ thể. Tuy nhiên, một gen cũng có thể mã hóa cho một phần của enzim hoặc một thành phần của cấu trúc prôtêin, và chúng có thể tác động đến nhiều yếu tố khác nhau trong tế bào.
Một gen quy định một chuỗi pôlipeptit: Chuỗi pôlipeptit là chuỗi dài các axit amin liên kết với nhau để tạo thành prôtêin. Mỗi gen mã hóa cho một chuỗi pôlipeptit cụ thể, tùy thuộc vào trình tự các codon trong ADN. Một gen có thể quy định một chuỗi pôlipeptit duy nhất, và khi chuỗi này được dịch mã và gấp lại, nó sẽ tạo thành một prôtêin chức năng. Điều này có thể tác động đến nhiều quá trình sinh lý khác nhau và các kiểu hình.
Tóm lại, mối quan hệ "một gen quy định một tính trạng" có thể áp dụng trong trường hợp các tính trạng do một gen đơn lẻ quyết định, nhưng không phải luôn đúng trong mọi tình huống. Mối quan hệ "một gen quy định một prôtêin" và "một gen quy định một chuỗi pôlipeptit" có thể chính xác hơn, vì chúng mô tả cơ chế di truyền phức tạp hơn, phản ánh đúng thực tế rằng nhiều gen có thể tham gia vào một quá trình sinh lý phức tạp.
Bài tập 2 trang 45 SGK Sinh học 12
Trong thí nghiệm lai giữa cây hoa đỏ và cây hoa trắng, F1 thu được toàn hoa đỏ. Sau khi F1 tự thụ phấn, tỉ lệ kiểu hình ở F2 là 245 cây hoa trắng và 315 cây hoa đỏ. Để giải thích kết quả này, ta cần xét đến các yếu tố di truyền có liên quan đến sự hình thành màu sắc hoa.
Kiểu hình của F1: F1 thu được toàn hoa đỏ cho thấy rằng màu hoa đỏ là tính trạng trội. Điều này chứng tỏ rằng cây hoa đỏ có kiểu gen dị hợp về tính trạng màu hoa, tức là gen quy định màu hoa đỏ ở trạng thái trội (R) và gen quy định màu hoa trắng ở trạng thái lặn (r), cây hoa đỏ có kiểu gen Rr.
Kết quả lai F1 × F1: Khi cây F1 tự thụ phấn, F2 sẽ có ba kiểu gen: RR (hoa đỏ), Rr (hoa đỏ), và rr (hoa trắng). Theo lý thuyết di truyền Mendel, tỷ lệ phân li của F2 sẽ là 1:2:1 cho các kiểu gen RR:Rr:rr. Tuy nhiên, do màu hoa đỏ là tính trạng trội, cả RR và Rr đều mang màu hoa đỏ, chỉ có kiểu gen rr mới cho hoa trắng.
Tỉ lệ phân li kiểu hình: Vì kiểu gen RR và Rr đều mang màu hoa đỏ, nên F2 có tổng cộng 245 cây hoa trắng và 315 cây hoa đỏ. Tổng số cây là 245 + 315 = 560 cây. Tỷ lệ cây hoa đỏ là 315/560 ≈ 0.5625 (56.25%), và tỷ lệ cây hoa trắng là 245/560 ≈ 0.4375 (43.75%). Tỷ lệ này gần đúng với phân li kiểu hình của phép lai đồng hợp và dị hợp 3:1.
Sơ đồ lai từ thế hệ P đến F1 và F2:
P: RR (hoa đỏ) × rr (hoa trắng)
F1: Rr (tất cả hoa đỏ)
F1 × F1: F2 có tỉ lệ phân li kiểu hình 3 đỏ: 1 trắng.
Bài tập 3 trang 45 SGK Sinh học 12
Hai alen thuộc cùng một gen có thể tương tác với nhau hay không? Câu trả lời là có, hai alen của cùng một gen có thể tương tác với nhau. Trong di truyền học, alen là các dạng khác nhau của cùng một gen. Mỗi alen có thể mang thông tin di truyền khác nhau về một tính trạng. Khi hai alen khác nhau tồn tại trong một cá thể (kiểu gen dị hợp), chúng có thể tương tác để tạo ra kiểu hình đặc trưng cho cá thể đó. Trong trường hợp các alen có tính trạng trội và lặn, alen trội sẽ biểu hiện ra ngoài khi có ít nhất một bản sao của nó trong kiểu gen, trong khi alen lặn chỉ biểu hiện khi có hai bản sao của nó.
Bài tập 4 trang 45 SGK Sinh học 12
Sự tương tác giữa các gen không mâu thuẫn với các quy luật phân li của các alen. Thực tế, các quy luật phân li của Mendel (như quy luật phân li độc lập và quy luật phân li đồng đều) chỉ áp dụng khi các gen di truyền độc lập, không có sự tương tác gen. Tuy nhiên, khi các gen tương tác với nhau, có thể xảy ra các hiện tượng di truyền phức tạp hơn như di truyền liên kết, di truyền bổ sung, hay di truyền hợp tác. Các hiện tượng này không phá vỡ các quy luật phân li mà chỉ mở rộng và làm phong phú thêm các mô hình di truyền.
Bài tập 5 trang 45 SGK Sinh học 12
Gen đa hiệu là một gen mà sản phẩm của nó có ảnh hưởng đến nhiều tính trạng khác nhau. Điều này có thể xảy ra vì một gen có thể mã hóa cho một prôtêin hoặc một enzym có vai trò trong nhiều quá trình sinh lý khác nhau, ảnh hưởng đến nhiều tính trạng trong cơ thể. Ví dụ, một gen có thể ảnh hưởng đến cả màu sắc của mắt và sức khỏe của cơ thể thông qua các phản ứng hóa học trong tế bào. Vì vậy, phương án trả lời đúng là C: Gen mà sản phẩm của nó có ảnh hưởng đến nhiều tính trạng khác nhau.
Bài tập 3 trang 53 SGK Sinh học 12 Nâng cao
Khi lai giữa hai cây thuần chủng về một cặp tính trạng tương phản, nếu F1 chỉ mang một tính trạng của bố hoặc mẹ, thì tính trạng đó là tính trạng trội. Điều này được giải thích bởi quy luật di truyền của Mendel. Tính trạng trội sẽ biểu hiện ngay cả khi chỉ có một alen trội, trong khi tính trạng lặn chỉ biểu hiện khi có cả hai alen lặn. Vì vậy, câu này là đúng.
Bài tập 4 trang 53 SGK Sinh học 12 Nâng cao
Trong thí nghiệm lai hai thứ bí ngô thuần chủng quả dẹt và quả dài, kết quả F1 đều có quả dẹt cho thấy tính trạng quả dẹt là trội. Tỉ lệ kiểu hình ở F2 là 91 quả dẹt: 59 quả tròn: 10 quả dài, cho thấy sự phân li kiểu hình không phải là phân li đơn giản 3:1. Điều này chỉ ra rằng có sự tương tác giữa các gen ảnh hưởng đến sự hình thành hình dạng quả. Đây có thể là một ví dụ của sự di truyền đa gen hoặc tác động cộng gộp giữa các gen.
Bài tập 5 trang 53 SGK Sinh học 12 Nâng cao
Bộ lông của gà được xác định bởi hai cặp gen không alen. Khi lai các gà thuần chủng lông màu (CCii) và lông trắng (ccII), F1 sẽ có kiểu gen CcIi. Khi cho F1 giao phối với nhau, tỷ lệ kiểu hình trong F2 sẽ phản ánh sự tương tác giữa hai cặp gen này, với tỉ lệ kiểu hình sẽ là 9 lông màu: 3 lông trắng: 4 không át chế màu.
Bài tập 6 trang 53 SGK Sinh học 12 Nâng cao
Tác động của gen thường được chú ý trong sản xuất là tác động đa hiệu, vì một gen có thể ảnh hưởng đến nhiều tính trạng khác nhau, điều này có thể có ứng dụng trong việc điều khiển các đặc tính của các giống cây trồng và vật nuôi.
