Giải bài tập Sinh học 12 Bài 5: Nhiễm sắc thể và cơ chế di truyền nhiễm sắc thể
Mở đầu trang 26 Sinh học 12: Bằng cách nào mà 64 phân tử DNA của tế bào người (với tổng chiều dài khoảng 2 m) có thể nằm trong nhân (với kích thước khoảng 5 – 20 um) và dễ dàng di chuyển về hai cực trong nguyên phân, giảm phân?
Lời giải:
DNA nằm trong cấu trúc siêu xoắn của NST nên 64 phân tử DNA của tế bào người (với tổng chiều dài khoảng 2 m) có thể nằm trong nhân (với kích thước khoảng 5 – 20 um) và dễ dàng di chuyển về hai cực trong nguyên phân, giảm phân.
Câu hỏi 1 trang 26 Sinh học 12: Quan sát hình 5.1 và cho biết nhiễm sắc thể được cấu tạo từ những thành phần nào?
Lời giải:
NST được cấu tạo từ DNA và protein loại histone.
Câu hỏi 2 trang 26 Sinh học 12: Nêu các mức độ cuộn xoắn của nhiễm sắc thể.
Lời giải:
Các mức độ xoắn:
– Sợi cơ bản
– Sợi nhiễm sắc
– Sợi siêu xoắn
– Chromatid
Câu hỏi trang 27 Sinh học 12: Dấu hiệu nào cho thấy nhiễm sắc thể là vật chất di truyền ở cấp độ tế bào?
Lời giải:
Phân tử DNA là vật chất di truyền ở cấp độ phân ửt trong các tế bào sinh vật. Do chứa phân tử DNA nên nhiễm sắc thể là cấu trúc mang gene của tế bào, có khả năng lưu giữ, bảo quản thông tin di truyền, điều hòa hoạt động của gene.
Câu hỏi 1 trang 28 Sinh học 12: Quan sát hình 5.2 và cho biết các gene sắp xếp như thế nào trên nhiễm sắc thể.
Lời giải:
Các gene sắp xếp nối tiếp dọc theo phân tử DNA của nhiễm sắc thể.
Câu hỏi 2 trang 28 Sinh học 12: Cơ sở của sự di truyền, hình thành biến dị tổ hợp qua giảm phân và thụ tinh là gì?
Lời giải:
Sự vận động của nhiễm sắc thể trong di truyền tế bào là cơ sở của cơ chế di truyền nhiễm sắc thể.
Câu hỏi 1 trang 29 Sinh học 12: Quan sát hình 5.3, mô tả sự vận động của nhiễm sắc thể trong nguyên phân, giảm phân và thụ tinh.
Lời giải:
– Sự nhân đôi và phân li của nhiễm sắc thể mang theo các gene về các tế bào con.
– Thông tin di truyền trong gene được truyền chính xác qua các thế hệ tế bào, cá thể (sinh sản vô tính).
– Trao đổi chéo giữa các chromatid không chị em trong cặp nhiễm trong cặp nhiễm sắc thể tương đồng làm hình thành các giao tử mang các tổ hợp gene khác nhau. Giao tử có số lượng nhiễm sắc thể giảm đi một nửa.
– Bộ nhiễm sắc thể lưỡng bội được khôi phục. Thông tin di truyền được truyền qua các thế hệ cơ thể (sinh sản hữu tinh). Hình thành các thể mang biến dị tổ hợp.
Câu hỏi 2 trang 29 Sinh học 12: Các gene nằm trên nhiễm sắc thể vận động như thế nào?
Lời giải:
Nhiễm sắc thể là cấu trúc mang gene nên sự vận động của nhiễm sắc thể trong phân bào là cơ sở cho sự vận động của gene, tạo nên hiện tượng di truyền và biến dị.
Vận dụng trang 30 Sinh học 12: Trong thực tiễn nghiên cứu tạo giống lúa, nhà nghiên cứu thường cho lai hai giống với mục đích thu được nhiều tổ hợp gene khác nhau, sau đó các tổ hợp này được sử dụng làm nguyên liệu cho quá trình chọn lọc tiếp theo. Dựa vào cơ chế vận động của nhiễm sắc thể trong giảm phân và thụ tinh, hãy giải thích tại sao nhà nghiên cứu có thể thu được nhiều tổ hợp kiểu gene khác nhau khi cho lai giữa hai giống lúa.
Lời giải:
Nguyên phân, giảm phân và thụ tinh có ý nghĩa lớn trong nghiên cứu di truyền. Thông qua việc tìm hiểu các quá trình này, nhà nghiên cứu hiểu được cơ chế truyền thông tin di truyền qua các thế hệ tế bào và cơ thể, cơ chế tạo thành các biến dị di truyền. Do nằm trên nhiễm sắc thể nên sự vận động của các gene bị chi phối bởi sự vận động của nhiễm sắc thể. Sự di truyền các tính trạng qua các thế hệ, tự xuất hiện các tính trạng mới ở thế hệ con có thể được giải thích do nhân đôi, phân li, tổ hợp và tái tổ hợp của các nhiễm sắc thể mang gene trong quá trình nguyên phân, giảm phân và thụ tinh.
Xem thêm các bài giải bài tập Sinh học 12 Cánh diều, chi tiết khác:
Bài 4: Đột biến gene
Bài 5: Nhiễm sắc thể và cơ chế di truyền nhiễm sắc thể
Bài 6: Đột biến nhiễm sắc thể
Bài 7: Di truyền học Mendel và mở rộng học thuyết Mendel
Bài 8: Di truyền liên kết giới tính, liên kết gene và hoán vị gene
Bài 9: Di truyền gene ngoài nhân
Lý thuyết Bài 5: Nhiễm sắc thể và cơ chế di truyền nhiễm sắc thể
I. Cấu trúc siêu hiển vi của NST
NST là một cấu trúc trong nhân tế bào, dễ bị nhuộm màu bởi một số loại thuốc nhuộm đặc hiệu với DNA.
Kì trung gian: Mỗi NST trông như một chuỗi do các đoạn phân tử DNA liên kết với các protein histon tạo nên cấu trúc hình cầu được gọi là nucleosome. Chuỗi các nucleoxom có đường kính khoảng 10nm với các vùng có các nucleosome nằm sát nhau được gọi là dị nhiễm sắc và vùng có các nucleosome nằm cách xa nhau được gọi là nguyên nhiễm sắc. Vùng dị nhiễm sắc hoặc không chứa gene (như tâm động và đầu mút) hoặc chứa các gene bị bất hoạt. Vùng nguyên nhiễm sắc thường chứa các gene đang hoạt động.
Kì đầu: Sợi nhiễm sắc đường kính 10nm co xoắn lại dưới tác động của các protein condensin lI và condensin I. Các condensin là những protein nhỏ, dạng vòng liên kết với nhau tạo nên bộ khung NST. Sợi nhiễm sắc 10nm được luồn vào các vòng protein tạo ra các vòng nhô ra phía ngoài khung NST làm cho chiều dài NST giảm mạnh và tăng dần chiều rộng. Toàn bộ cấu trúc khung nhiễm sắc tiếp tục co xoắn và nén lại (mũi tên xoắn bên ngoài hình) khiến các vòng sợi 10nm xếp chồng sát bên nhau và nhô dài ra làm NST tăng chiều rộng và ngắn lại ở mức cực đại vào kì giữa tạo nên mỗi crômatit có đường kính khoảng 700 nm.
II. Chức năng của NST
Mang thông tin di truyền
Các gene nằm kế tiếp nhau dọc theo chiều dài NST và vị trí của gene trên NST được gọi là locus. Cùng một locus trên cặp NST tương đồng có thể chứa trình tự nucleotide khác nhau được gọi là các allele của một gene.
Truyền đạt thông tin di truyền
Trong nguyên phân, NST được nhân đôi và phân chia đồng đều về hai tế bào con nên thông tin di truyền được truyền đạt nguyên vẹn qua các thế hệ tế bào và thế hệ cơ thể (loài sinh sản vô tính). Ở các sinh vật đa bào có hình thức sinh sản hữu tính, nguyên phân đảm bảo các tế bào cơ thể có bộ NST lưỡng bội như nhau, mỗi gene có hai bản sao nên một bản có bị đột biến cũng tí gây hại cho cơ thể. Nhờ sự vận động của NST trong nguyên phân và giảm phân nên các gene được truyền nguyên vẹn nhưng dưới dạng các tổ hợp gene khác từ thế hệ này sang thế hệ khác.
III. Cơ chế di truyền NST
Cơ chế di truyền của cặp NST thường là: Tự nhân đôi NST trong nguyên phân, giảm phân. Phân li NST trong giảm phân → Tổ hợp tự do của NST trong thụ tinh. Ngoài ra còn có sự liên kết hoặc trao đổi chéo trong giảm phân.