Mục lục bài họcĐang ở d08-b1
Chromosomes, cell division and monohybrid crosses
The vocabulary, in the right order
- Chromosome — a thread of DNA in the nucleus;
- Gene — a length of DNA that codes for a protein;
- Allele — an alternative form of the same gene (e.g. tall T or short t);
- Genotype — the alleles an organism has, e.g. $Tt$;
- Phenotype — the observable features, e.g. "tall";
- Homozygous — two identical alleles ($TT$ or $tt$);
- Heterozygous — two different alleles ($Tt$);
- Dominant — an allele expressed even when only one copy is present;
- Recessive — expressed only when two copies are present.
Genotype and phenotype are the pair most often confused. $Tt$ is a genotype; "tall" is a phenotype. Two organisms with different genotypes ($TT$ and $Tt$) can have the same phenotype.
Mitosis and meiosis
| mitosis | meiosis | |
| daughter cells | 2 | 4 |
| chromosome number | same as parent (diploid) | halved (haploid) |
| genetically | identical | different |
| used for | growth, repair, asexual reproduction | making gametes |
Meiosis must halve the number, or the chromosome number would double every generation. And because it produces genetically different cells, meiosis is one of the sources of variation.
How to set out a monohybrid cross
A tall pea plant $Tt$ is crossed with another $Tt$. Write every line:
| parent phenotypes | tall × tall |
| parent genotypes | $Tt\ \times\ Tt$ |
| gametes | $T,\ t\ \ \times\ \ T,\ t$ |
| $T$ | $t$ | |
| $T$ | $TT$ | $Tt$ |
| $t$ | $Tt$ | $tt$ |
| offspring genotypes | $1\,TT:2\,Tt:1\,tt$ |
| offspring phenotypes | 3 tall : 1 short |
The marks are on the lines, not on the final answer. Missing out the gamete row loses that mark even if the ratio is right.
Sex determination
Females are XX, males are XY. All eggs carry X; sperm carry X or Y. So it is the sperm that determines the sex, and the ratio is always 1 : 1, giving a 50% chance each time.
Note what "50%" means: each child independently has a one-in-two chance. Having three daughters already does not make a son more likely next time.
Bộ từ vựng, theo đúng thứ tự.
- Nhiễm sắc thể — một sợi ADN trong nhân;
- Gen — một đoạn ADN mã hoá cho một protein;
- Alen — một dạng khác của cùng một gen (ví dụ cao $T$ hoặc thấp $t$);
- Kiểu gen — các alen mà cơ thể mang, ví dụ $Tt$;
- Kiểu hình — các đặc điểm quan sát được, ví dụ “cây cao”;
- Đồng hợp — hai alen giống nhau ($TT$ hoặc $tt$);
- Dị hợp — hai alen khác nhau ($Tt$);
- Trội — alen biểu hiện ngay cả khi chỉ có một bản;
- Lặn — chỉ biểu hiện khi có hai bản.
Kiểu gen và kiểu hình là cặp hay bị lẫn nhất. $Tt$ là kiểu gen; “cây cao” là kiểu hình. Hai cơ thể có kiểu gen khác nhau ($TT$ và $Tt$) vẫn có thể có cùng một kiểu hình.
Nguyên phân và giảm phân.
- Nguyên phân — cho 2 tế bào con, số nhiễm sắc thể giữ nguyên như tế bào mẹ, và các tế bào con giống hệt nhau về di truyền. Dùng cho lớn lên, sửa chữa và sinh sản vô tính.
- Giảm phân — cho 4 tế bào con, số nhiễm sắc thể giảm một nửa, và các tế bào con khác nhau về di truyền. Dùng để tạo giao tử.
Giảm phân bắt buộc phải giảm một nửa, nếu không thì số nhiễm sắc thể sẽ nhân đôi qua mỗi thế hệ. Và vì nó tạo ra các tế bào khác nhau về di truyền, giảm phân là một trong những nguồn của biến dị.
Cách trình bày một phép lai một tính trạng. Lai cây đậu cao $Tt$ với một cây $Tt$ khác. Phải viết đủ mọi dòng:
- kiểu hình bố mẹ: cao × cao;
- kiểu gen bố mẹ: $Tt\ \times\ Tt$;
- giao tử: $T,\ t\ \ \times\ \ T,\ t$;
- khung Punnett: các tổ hợp $TT$, $Tt$, $Tt$, $tt$;
- kiểu gen đời con: $1\,TT:2\,Tt:1\,tt$;
- kiểu hình đời con: 3 cao : 1 thấp.
Điểm nằm ở từng dòng, không nằm ở đáp số cuối. Bỏ dòng giao tử là mất điểm dòng đó, dù tỉ lệ cuối viết đúng.
Xác định giới tính. Nữ là XX, nam là XY. Mọi trứng đều mang X; tinh trùng mang X hoặc Y. Vậy chính tinh trùng quyết định giới tính, và tỉ lệ luôn là 1 : 1, tức xác suất $50\%$ mỗi lần.
Chú ý nghĩa của con số $50\%$: mỗi đứa con có xác suất một phần hai độc lập. Đã sinh ba con gái không làm cho lần sau dễ ra con trai hơn.
Ở chuột, lông đen ($B$) trội so với lông nâu ($b$). Một con chuột đen có thể là $BB$ hoặc $Bb$. Trình bày phép lai với một con chuột nâu để xác định kiểu gen của nó, và giải thích cách đọc kết quả.
Ý tưởng. Lai con chuột đen chưa rõ kiểu gen với một con nâu. Chuột nâu chắc chắn là $bb$, vì lông nâu là tính trạng lặn nên chỉ biểu hiện khi có hai alen lặn. Phép lai này gọi là phép lai kiểm tra.
Trường hợp 1 — nếu con chuột đen là $BB$.
- kiểu hình bố mẹ: đen × nâu;
- kiểu gen bố mẹ: $BB\ \times\ bb$;
- giao tử: $B,\ B\ \ \times\ \ b,\ b$;
- kiểu gen đời con: tất cả là $Bb$;
- kiểu hình đời con: toàn bộ đen.
Trường hợp 2 — nếu con chuột đen là $Bb$.
- kiểu gen bố mẹ: $Bb\ \times\ bb$;
- giao tử: $B,\ b\ \ \times\ \ b,\ b$;
- kiểu gen đời con: $Bb$, $Bb$, $bb$, $bb$ — tức $1\,Bb:1\,bb$;
- kiểu hình đời con: 1 đen : 1 nâu.
Cách đọc kết quả. Nếu trong đàn con xuất hiện dù chỉ một con nâu, con chuột đen ban đầu phải là $Bb$.
Lý do rất chặt: con nâu là $bb$, nên nó phải nhận một alen $b$ từ mỗi bố mẹ. Con nâu cho $b$; vậy con đen cũng phải cho $b$, tức nó mang alen lặn.
Nếu toàn bộ đàn con đều đen, con chuột đen ban đầu rất có thể là $BB$.
Một điểm cẩn trọng đáng nêu. Kết luận thứ hai chỉ mang tính xác suất. Với đàn con nhỏ — chẳng hạn hai con — vẫn có khả năng cả hai đều tình cờ nhận alen $B$ dù bố là $Bb$. Đàn con càng đông, kết luận càng chắc chắn.
Người có $46$ nhiễm sắc thể trong mỗi tế bào cơ thể. Giải thích vì sao giao tử phải được tạo ra bằng giảm phân chứ không phải nguyên phân.
Thí nghiệm tưởng tượng: giả sử giao tử được tạo bằng nguyên phân.
Nguyên phân giữ nguyên số nhiễm sắc thể, nên mỗi tinh trùng và mỗi trứng đều có $46$.
Khi thụ tinh, hai giao tử hợp nhất: $46 + 46 = 92$ nhiễm sắc thể trong hợp tử.
Thế hệ sau nữa sẽ có $92 + 92 = 184$. Số nhiễm sắc thể nhân đôi qua mỗi thế hệ, và loài sẽ nhanh chóng không tồn tại được.
Giảm phân giải bài toán đó. Giảm phân giảm một nửa số nhiễm sắc thể, nên mỗi giao tử người có $23$.
Khi thụ tinh: $23 + 23 = 46$ — đúng bằng số của tế bào cơ thể. Số nhiễm sắc thể vì thế ổn định qua mọi thế hệ.
Vai trò thứ hai của giảm phân, cũng quan trọng không kém. Giảm phân tạo ra các giao tử khác nhau về di truyền, vì các nhiễm sắc thể của bố và của mẹ được phân chia ngẫu nhiên vào từng giao tử.
Nhờ đó mỗi giao tử mang một tổ hợp alen riêng, và đó là một trong những nguồn chính của biến dị trong sinh sản hữu tính.
Vì sao nguyên phân vẫn cần thiết. Nguyên phân làm đúng việc ngược lại, và cũng đúng việc: nó cho các tế bào con giống hệt nhau với đủ $46$ nhiễm sắc thể.
Đó chính xác là thứ cần cho việc lớn lên và sửa chữa mô — một tế bào da mới phải giống hệt tế bào da cũ, không được có bộ nhiễm sắc thể lạ hay thiếu.
Hai kiểu phân bào giải hai bài toán khác nhau, và không thể thay thế cho nhau.
Đọc xong rồi — làm thử ngay
Bài tập của chương Inheritance, Variation and Selection gồm 14 câu trắc nghiệm và 3 đề tự luận. Đáp án hiện ngay khi chọn, miễn phí.