Bài 41. Cấu trúc nhiễm sắc thể và đột biến nhiễm sắc thể
Trang bìa
Trang bìa
Ảnh
BÀI 41. CẤU TRÚC NHIỄM SẮC THỂ VÀ ĐỘT BIẾN NHIỄM SẮC THỂ
Mở đầu
Câu hỏi
Hiện nay, các nhà khoa học đã tạo được nhiều giống cây ăn quả không hạt có hàm lượng dinh dưỡng và giá trị thương mại cao. Các giống cây ăn quả không hạt có thể được tạo ra bằng phương pháp nào?
Các giống cây ăn quả không hạt có thể được tạo ra bằng phương pháp gây đột biến số lượng NST ở dạng thể đa bội lẻ 3n, 5n,… Các loài thực vật có bộ nhiễm sắc thể 3n, 5n,… hầu như bất thụ do mất cân bằng trong quá trình phân li nhiễm sắc thể ở giảm phân tạo giao tử, do vậy các giống cây này có thể tạo quả không hạt như dưa hấu 3n không hạt, nho 3n không hạt,…
1. Bộ nhiễm sắc thể ở sinh vật
1.1.Lý thuyết
Bộ nhiễm sắc thể là tập hợp các nhiễm sắc thể có mặt trong một tế bào của sinh vật. Nhiễm sắc thể là cấu trúc chứa DNA và các protein, có vai trò quan trọng trong việc lưu trữ và truyền tải thông tin di truyền.
1.2.Ba loại chính
- Sinh vật nhân sơ (Prokaryotes): Sinh vật như vi khuẩn và vi rút không có nhiễm sắc thể dạng hình xoắn mà thay vào đó là một phân tử DNA dạng vòng (circular DNA) nằm trong vùng gọi là nucleoid. - Sinh vật nhân thực (Eukaryotes): Thực vật: Thực vật thường có bộ nhiễm sắc thể đặc trưng với số lượng và hình dạng khác nhau, chẳng hạn như cây bông có 26 nhiễm sắc thể, trong khi cây chuối có 22. Động vật: Các động vật có bộ nhiễm sắc thể cũng rất đa dạng. Ví dụ, con người có 46 nhiễm sắc thể (23 cặp), trong đó 22 cặp là nhiễm sắc thể thường (autosomes) và 1 cặp là nhiễm sắc thể giới tính (sex chromosomes) gồm XX hoặc XY. - Sinh vật đơn bào: Các sinh vật đơn bào như amip hoặc tảo cũng có bộ nhiễm sắc thể đặc trưng.
1.3.Hình thành kiến thức mới 1
Quan sát Hình 41.1 và 41.2, hãy nhận xét về hình dạng và số lượng nhiễm sắc thể ở các loài sinh vật.
Ảnh
Trong tế bào của mỗi loài sinh vật chứa bộ nhiễm sắc thể đặc trưng về số lượng và hình dạng.
1.4.Hình thành kiến thức mới 2
Quan sát Hình 41.3, hãy cho biết đặc điểm của cặp nhiễm sắc thể tương đồng.
Ảnh
Đặc điểm của cặp nhiễm sắc thể tương đồng: - Gồm 2 chiếc nhiễm sắc thể giống nhau về hình thái, kích thước và trình tự phân bố của các gene. - Trong cặp nhiễm sắc thể tương đồng, một nhiễm sắc thể có nguồn gốc từ bố, một nhiễm sắc thể có nguồn gốc từ mẹ.
1.5.Hình thành kiến thức mới 3
Phân biệt bộ nhiễm sắc thể lưỡng bội và bộ nhiễm sắc thể đơn bội. Từ đó, xác định bộ nhiễm sắc thể trong tế bào soma và giao tử của một số loài ở Bảng 41.1.
Bảng 41.1. Số lượng nhiễm sắc thể ở một số loài
Ảnh
Ảnh
- Phân biệt bộ nhiễm sắc thể lưỡng bội và bộ nhiễm sắc thể đơn bội:
Ảnh
2. Hình dạng và cấu trúc của nhiễm sắc thể
2.1.Hình dạng
Hình dạng của Nhiễm Sắc Thể Dạng Sợi Đơn: Trong giai đoạn giao phân (interphase), nhiễm sắc thể thường có dạng sợi dài và mảnh gọi là cromatin. Đây là dạng ít cuộn chặt, cho phép DNA thực hiện các chức năng sinh lý như sao chép và sửa chữa. Dạng Hình Que: Khi tế bào bước vào giai đoạn phân bào (mitosis hoặc meiosis), nhiễm sắc thể cuộn chặt lại và trở nên rõ ràng hơn dưới kính hiển vi. Chúng thường có dạng hình que hoặc hình chữ X, được phân thành hai nhánh (hoặc chân) nối với nhau ở vùng tâm (centromere).
2.2.Cấu trúc
Cấu Trúc của Nhiễm Sắc Thể - DNA: Nhiễm sắc thể chủ yếu là DNA, một phân tử dài chứa thông tin di truyền. DNA cuộn chặt quanh các protein histone để tạo thành cấu trúc gọi là nucleosome. - Histone và Nucleosome - Cromatin: Cromatin là dạng cuộn chặt của DNA và histone trong nhiễm sắc thể - Tâm (Centromere): Tâm là vùng trung tâm của nhiễm sắc thể nơi hai nhánh (hoặc chân) của nhiễm sắc thể nối với nhau. Telomere: Các đầu của nhiễm sắc thể gọi là telomere. Chúng là các đoạn DNA không mã hóa có vai trò bảo vệ các đầu của nhiễm sắc thể khỏi bị mất mát trong quá trình sao chép DNA và ngăn chặn việc nối chập các nhiễm sắc thể lại với nhau.
2.3.Hình thành kiến thức mới 4
Quan sát Hình 41.4, hãy xác định hình dạng của các nhiễm sắc thể.
Ảnh
- Nhiễm sắc thể có nhiều hình dạng đặc trưng như hình que, hình chữ X, hình chữ V, hình hạt,… - Dựa vào vị trí tâm động, hình dạng của các nhiễm sắc thể có thể được phân chia thành: + Nhiễm sắc thể tâm cân: Tâm động nằm ở giữa chia nhiễm sắc thể thành 2 cánh dài bằng nhau. + Nhiễm sắc thể tâm lệch: Tâm động nằm lệch về một phía chia nhiễm sắc thể thành một cánh dài và một cánh ngắn. + Nhiễm sắc thể tâm mút: Tâm động nằm ở đầu mút của nhiễm sắc thể.
2.4.Hình thành kiến thức mới 5
Quan sát Hình 41.5, hãy mô tả cấu trúc của nhiễm sắc thể.
Ảnh
Cấu trúc của nhiễm sắc thể: - NST được cấu tạo bởi DNA và protein (chủ yếu là protein histon). Phân tử DNA quấn quanh các phân tử protein histone tạo nên chuỗi nucleosome, chuỗi nucleosome được xếp cuộn qua nhiều cấp độ khác nhau làm nhiễm sắc thể co ngắn cực đại, thuận lợi cho quá trình phân bào.
Ảnh
- Trong quá trình phân bào, NST có thể tồn tại ở trạng thái đơn hoặc trạng thái kép. Mỗi NST đơn gồm một phân tử DNA liên kết với nhiều phân tử protein histon tạo thành sợi nhiễm sắc. NST kép được hình thành sau khi NST đơn nhân đôi, mỗi NST kép gồm hai chromatid (nhiễm sắc tử) chị em, gắn với nhau ở tâm động (mỗi chromatid chứa 1 phân tử DNA). - Mỗi nhiễm sắc thể có một tâm động là vị trí liên kết với thoi phân bào giúp nhiễm sắc thể di chuyển về các cực của tế bào trong quá trình phân bào. - NST là cấu trúc mang gene, các gene sắp xếp theo chiều dọc trên NST tại những vị trí (locus) nhất định.
2.5.Luyện tập
Tại sao nói nhiễm sắc thể là cấu trúc mang gene của tế bào?
Nói nhiễm sắc thể là cấu trúc mang gene của tế bào vì: NST được cấu tạo từ DNA liên kết với nhiều phân tử protein histon mà trên một phân tử DNA có chứa nhiều gene. Do đó, trên NST, các gene sắp xếp theo chiều dọc tại những vị trí (locus) nhất định.
3. Đột biến nhiễm sắc thể
3.1.Lý thuyết
Đột biến nhiễm sắc thể là những thay đổi trong cấu trúc hoặc số lượng nhiễm sắc thể, có thể xảy ra trong quá trình phân bào hoặc do các yếu tố bên ngoài. Những đột biến này có thể dẫn đến sự thay đổi trong thông tin di truyền, ảnh hưởng đến sự phát triển và chức năng của sinh vật. Đột biến nhiễm sắc thể có thể được phân loại thành hai nhóm chính: đột biến số lượng nhiễm sắc thể và đột biến cấu trúc nhiễm sắc thể.
3.2.Ảnh hưởng
Các đột biến nhiễm sắc thể có thể dẫn đến các rối loạn di truyền hoặc bệnh lý, ảnh hưởng đến sự phát triển và chức năng của sinh vật. Đôi khi, chúng cũng có thể gây ra lợi ích tiến hóa, dẫn đến sự đa dạng di truyền trong quần thể.
3.3.Hình thành kiến thức mới 6
Quan sát Hình 41.6 và 41.7, em hãy nhận xét về những biến đổi của nhiễm sắc thể đột biến so với nhiễm sắc thể bình thường.
Ảnh
Ảnh
Những biến đổi của nhiễm sắc thể đột biến so với nhiễm sắc thể bình thường: Hình 41.6 a) mất 1 đoạn B. Hình 41.6 b) thêm 1 đoạn BC. Hình 41.6 c) đoạn I.KL bị đảo ngược 180o và gắn vào vị trí cũ.
Ảnh
Hình 41.6 d) một nhiễm sắc thể bị mất đoạn A, một nhiễm sắc thể được thêm đoạn A. Hình 41.7 a) mất 1 chiếc nhiễm sắc thể ở cặp nhiễm sắc thể số 3. Hình 41.7 b) thêm 1 chiếc nhiễm sắc thể ở cặp nhiễm sắc thể số 3. Hình 41.7 c) mỗi cặp đều có thêm 1 chiếc nhiễm sắc thể.
3.4.Luyện tập
Tại sao đột biến cấu trúc có thể làm thay đổi hình dạng của nhiễm sắc thể?
Đột biến cấu trúc nhiễm sắc thể có thể làm thay đổi hình dạng của nhiễm sắc thể vì: Đột biến cấu trúc nhiễm sắc thể có thể làm thay đổi số lượng, trình tự các đoạn gene trên nhiễm sắc thể, từ đó làm cho nhiễm sắc thể có thể bị dài ra, ngắn đi hoặc thay đổi vị trí của tâm động trên nhiễm sắc thể.
3.5.Hình thành kiến thức mới 7
Cho thêm ví dụ về hậu quả của đột biến nhiễm sắc thể ở người.
Một số ví dụ về hậu quả của đột biến nhiễm sắc thể ở người là: - Thể ba nhiễm ở cặp nhiễm sắc thể số 13 gây hội chứng Patau dẫn đến các dị tật tim và thần kinh nặng,… - Hội chứng Klinefelter (XXY) làm cho tay và chân dài không cân đối với cơ thể; tinh hoàn kém phát triển, vô sinh; khó khăn khi học tập, chậm phát triển ngôn ngữ;…
3.6.Hình thành kiến thức mới 8
Quan sát Hình 41. 8, hãy cho biết sự khác nhau giữa hai giống chuối 2n và 3n.
Ảnh
Sự khác nhau giữa hai giống chuối 2n và 3n là: - Về hình dạng bên ngoài: chuối 2n nhỏ hơn so với chuối 3n; chuối 2n có hạt còn chuối 3n không hạt. - Về đặc điểm di truyền: ở giống chuối 2n có 22 nhiễm sắc thể, nhiễm sắc thể tồn tại thành từng cặp tương đồng; ở giống chuối 3n có 33 nhiễm sắc thể, mỗi cặp nhiễm sắc thể tương đồng có thêm một chiếc.
3.7.Luyện tập
Trong công nghiệp sản xuất bia, tại sao người ta có thể làm tăng hiệu quả của quá trình chuyển hóa nhờ các enzyme bằng việc sử dụng chủng nấm men mang đột biến lặp đoạn nhiễm sắc thể?
Người ta có thể sử dụng chủng nấm men mang đột biến lặp đoạn nhiễm sắc thể trong công nghiệp sản xuất bia để tăng hiệu quả của quá trình chuyển hoá nhờ các enzyme vì: Nấm men mang đột biến lặp đoạn đối với gene mã hóa enzyme chuyển hóa sẽ có số lượng bản sao của gene mã hóa enzyme chuyển hóa trong hệ gene tăng lên. Điều đó đồng nghĩa với việc nấm men mang đột biến lặp đoạn này có khả năng sản sinh ra lượng enzyme chuyển hóa cao hơn nhiều so với chủng nấm men bình thường, từ đó giúp tăng tốc độ của quá trình chuyển hóa trong công nghiệp sản xuất bia.
3.8.Vận dụng
Trong nông nghiệp, con người đã khai thác những đặc điểm có lợi gì ở các giống thực vật đa bội? Cho ví dụ.
Trong nông nghiệp, con người đã khai thác những đặc điểm có lợi ở các giống thực vật đa bội như: - Tế bào đa bội có hàm lượng DNA tăng theo bội số n, quá trình tổng hợp chất hữu cơ diễn ra mạnh mẽ nên thể đa bội có cơ quan sinh dưỡng lớn, sinh trưởng nhanh và chống chịu tốt với những điều kiện bất lợi của môi trường → Đặc điểm này được ứng dụng trong chọn giống tạo ra những giống vật nuôi, cây trồng có kích thước lớn, năng suất cao như lúa mì lục bội (6n), nho tam bội (3n), bông tứ bội (4n), tôm sú tam bội (3n),… - Một số loài thực vật có bộ NST 3n, 5n,… hầu như bất thụ do mất sự cân bằng trong quá trình phân li nhiễm sắc thể ở giảm phân tạo giao tử, được ứng dụng để tạo quả không hạt như nho 3n không hạt, cam 3n không hạt, chuối 3n không hạt,…
4.Dặn dò
Dặn dò
Ảnh
Dặn dò:
Các em nhớ đọc bài mới nhé!
Cảm ơn
Ảnh