Việc tiến hành các th˙ nghiệm lai và đánh giá kết quả lai có thể theo nhiều cách khác nhau tuỳ thuộc vào điều kiện cụ thể của từng đ˚a ph√ơng. Với bài thực hành này, SGK sẽ tr˘nh bày nhiều ph√ơng án khác nhau để các tr√ờng có thể lựa chọn ph√ơng án th˙ch hợp nhất với tr√ờng m˘nh. V˘ vậy, các mục tiêu nêu d√ới đây không nhất thiết phải đ◊t đ√ợc cho mỗi bài thực hành.
I - Mục tiêu
Tuỳ theo cách lựa chọn ph√ơng án thực hành mà mục tiêu của bài học có thể là một hoặc một số mục tiêu sau đây :
−Rèn luyện kĩ năng bố tr˙ th˙ nghiệm trong nghiên cứu di truyền học : tự m˘nh bố tr˙ th˙ nghiệm lai, t◊o dòng thuần chủng, đánh giá kết quả th˙ nghiệm bằng ph√ơng pháp thống kê χ2.
−Rèn luyện ph√ơng pháp nghiên cứu di truyền học thông qua các băng h˘nh, ghi l◊i quá tr˘nh lai t◊o giống, sau đó đánh giá kết quả lai đ√ợc cung cấp bởi các nhà di truyền học hoặc bởi ch˙nh các thầy cô giáo.
II - chuẩn b˚
−Những tr√ờng ở nông thôn hoặc những tr√ờng có v√ờn tr√ờng có thể cho học sinh chuẩn b˚ sfin đất trồng các cây ngfln ngày (nh√ cà chua) để tiến hành lai giống khi có điều kiện th˙ch hợp.
−Những tr√ờng ở thành phố nếu có bể cá cảnh th˘ có thể chuẩn b˚ các giống cá cảnh nh√ cá khổng t√ớc (Lebistes reticulatusPeters), cá kiếm(X iphophorus hel-leri Hackel), cá mún (Platypoecilus maculatus Gunther), cá hăcmôni (Mollienisia velifera Regan)hay các lo◊i cá cảnh khác mà đ˚a ph√ơng có sfin.
−Những tr√ờng có điều kiện nuôi các dòng ruồi giấm trong phòng th˙ nghiệm th˘ có thể tiến hành lai các dòng ruồi đột biến với nhau để theo dõi quy luật di truyền của các t˙nh tr◊ng. Thời gian cho mỗi thế hệ của ruồi giấm (Drosophila melanogaster)ko dài khoảng 2 tuần trong điều kiện nhiệt độ 28 −30oC.
Th˘c hành :
III - Nội dung và cách tiến hành
1. Nội dung th˙ nghiệm
Trong SGK Sinh học 9, học sinh đã đ√ợc thực hành về lai giống ở thực vật nên SGK Sinh học 12 chỉ giới thiệu thêm một số th˙ nghiệm lai đối với một số đối t√ợng cá cảnh sfin có ở Việt Nam.
Các th˙ nghiệm lai cá cảnh :
−Th˙ nghiệm lai cá kiếm mflt đen với cá kiếm mflt đỏ nhằm cho học sinh kiểm tra xem t˙nh tr◊ng màu mflt ở cá kiếm có phải do 1 gen quy đ˚nh hay không và kiểu h˘nh mflt đen có phải là trội hoàn toàn so với kiểu h˘nh mflt đỏ hay không.
−Th˙ nghiệm lai cá mún mflt xanh với cá mún mflt đỏ nhằm cho học sinh kiểm tra xem t˙nh tr◊ng màu mflt ở cá mún có phải do 1 gen quy đ˚nh hay không và kiểu h˘nh mflt xanh có phải là trội không hoàn toàn so với kiểu h˘nh mflt đỏ hay không.
−Th˙ nghiệm lai cá khổng t√ớc đực có vây l√ng h˘nh dải dài với khổng t√ớc cái không có vây l√ng h˘nh dải dài nhằm cho học sinh kiểm tra xem t˙nh tr◊ng h˘nh d◊ng vây l√ng ở cá khổng t√ớc có phải do gen nằm trên NST Y quy đ˚nh hay không.
2. Cách tiến hành
Tuỳ theo điều kiện từng tr√ờng, bài thực hành có thể đ√ợc tiến hành t◊i phòng th˙ nghiệm của tr√ờng hoặc cũng có thể cho học sinh làm th˙ nghiệm theo từng cá nhân hoặc theo nhóm t◊i các bể cá cảnh gia đ˘nh (tuỳ theo điều kiện của gia đ˘nh học sinh).
Tr√ớc khi tiến hành th˙ nghiệm lai cần tiến hành t◊o các dòng thuần chủng và nuôi từng dòng trong các bể cá cách li. Nhiều loài cá cảnh giao phối một lần và đẻ liền mấy lứa nên việc cách li sớm các con cá cái ch√a từng giao phối là điều cần đặc biệt chú ˝. Để đảm bảo an toàn, chúng ta cần cách li cá đực với cá cái khi cá con đ◊t 20 ngày tuổi. Khi cá đ◊t độ tuổi 3 đến 5 tháng th˘ có thể tiến hành ghp cặp lai.
Nếu nhiều học sinh hoặc nhóm học sinh cùng tiến hành th˙ nghiệm th˘ kết quả th˙ nghiệm đ√ợc tổng hợp l◊i và có thể tiến hành xử l˙ thống kê theo ph√ơng pháp khi b˘nh ph√ơng (χ2) để kh⁄ng đ˚nh tỉ lệ phân li kiểu h˘nh có đúng nh√ mong đợi hay không. Việc xử l˙ thống kê không bflt buộc học sinh phải làm nh√ng giáo viên hoặc những học sinh yêu th˙ch khoa học có thể kiểm tra đánh giá kết quả th˙
nghiệm và thông báo cho toàn lớp.
D√ới đây, SGK giới thiệu về ph√ơng pháp thống kê χ2 và ứng dụng của nó trong việc xử l˙ kết quả lai để học sinh tham khảo.
Ph√ơng pháp thống kê χ2
Giả sử trong một php lai giữa cây đậu Hà Lan hoa đỏ, h◊t tròn với cây đậu hoa trflng, h◊t nhăn, chúng ta thu đ√ợc đời con với tỉ lệ phân li kiểu h˘nh nh√ sau : 140 cây hoa đỏ, h◊t tròn : 135 cây hoa trflng, h◊t nhăn : 110 cây hoa đỏ, h◊t nhăn : 115 cây hoa trflng, h◊t tròn.
Nếu ta chấp nhận tỉ lệ kiểu h˘nh thu đ√ợc là 1 : 1 : 1 : 1 th˘ ta có thể coi đây là php lai giữa một cây d˚ hợp tử về hai cặp gen (v˙ dụ AaBb) với cây đồng hợp tử lặn (aabb) và 2 cặp gen quy đ˚nh t˙nh tr◊ng màu hoa và h˘nh d◊ng h◊t nằm trên 2 NST khác nhau.
Tuy nhiên, liệu tỉ lệ kiểu h˘nh nói trên có thể xem là 1 : 1 : 1 : 1 hay không ?
Có tiêu chuẩn khách quan nào để đánh giá một tỉ lệ kiểu h˘nh nêu trên đúng là 1 : 1 : 1 : 1 ? Câu trả lời là có và trong tr√ờng hợp này cũng nh√ các tr√ờng hợp t√ơng tự, các nhà khoa học th√ờng dùng ph√ơng pháp thống kê χ2hay còn gọi là php thử χ2. Để có thể hiểu rõ cách t˙nh χ2, chúng ta hãy quay trở l◊i với v˙ dụ trong php lai trên.
Đầu tiên ta xây dựng giả thuyết Ho, cho rằng tỉ lệ phân li kiểu h˘nh trong php lai là 1 : 1 : 1 : 1 và sự sai khác mà ta thu đ√ợc trong php lai hoàn toàn do các yếu tố ngẫu nhiên. Sau đó, ta t˙nh giá tr˚ χ2theo công thức d√ới đây.
χ2=
với O là số liệu quan sát (tỉ lệ phân li kiểu h˘nh của php lai), E là số liệu l˙ thuyết (tỉ lệ phân li kiểu h˘nh theo l˙ thuyết).
Ta có thể lập bảng t˙nh χ2cho tr√ờng hợp trên nh√ sau :
Bảng 14.1. Cách t˙nh giá tr˚ χ2
Tỉ lệ kiểu h˘nh O E (O − E)2
Đỏ, tròn 140 125 225 1,8
Trflng, nhăn 135 125 100 0,8
Đỏ, nhăn 110 125 225 1,8
Trflng, tròn 115 125 100 0,8
Σ 500 500 χ2= 5,2
Σ(O −E)2 E
(O −E)2
E
Để có thể t˙nh đ√ợc xác suất xuất hiện sự sai khác giữa số liệu l˙ thuyết và thực nghiệm có hoàn toàn do các l˙ do ngẫu nhiên hay không, ta cần tra bảng phân bố của các giá tr˚ χ2dựa trên số bậc tự do.
Trong v˙ dụ này, chúng ta có thể t˙nh bậc tự do (n) bằng cách lấy số kiểu h˘nh trừ đi 1, n = 4 −1 = 3 và với χ2= 5,2 ta có thể tra bảng 14.2 để t˘m xác suất p của giá tr˚ χ2bằng cách dò trên hàng số 3 (chỉ bậc tự do =3) và t˘m xem giá tr˚ 5,2 có lớn hơn hay nhỏ hơn giá tr˚ χ2ở cột p = 0,05. Nếu giá tr˚ χ2nhỏ hơn hoặc bằng giá tr˚ χ2ở cột p = 0,05 th˘
ta chấp nhận giả thuyết Hovà khi đó tỉ lệ phân li thực nghiệm mà ta thu đ√ợc coi nh√ phù hợp với tỉ lệ phân li l˙ thuyết. Sự sai khác giữa số liệu l˙ thuyết và thực nghiệm đ√ợc xem nh√ là sai sót ngẫu nhiên.
Bảng 14.2. Bảng phân bố giá tr˚ χ2: cột đầu chỉ số bậc tự do, hàng trên cùng chỉ mức xác suất (p) t˘m thấy giá tr˚ χ2ở các bậc tự do t√ơng ứng
T˘m ở hàng t√ơng ứng với số bậc tự do bằng 3 ta thấy giá tr˚
χ2= 5,2 trong v˙ dụ nhỏ hơn giá tr˚ χ2 ở cột p = 0,05 ( χ2 = 7,815). Nh√
vậy, có thể coi tỉ lệ kiểu h˘nh trong th˙ nghiệm nêu trên đúng là tỉ lệ 1 : 1 : 1 : 1.
Khi sử dụng php thử χ2, các nhà khoa học th√ờng hay lấy mức xác suất p = 0,05 (hay 5%). Nếu giá tr˚ χ2của th˙ nghiệm lớn hơn giá tr˚
χ2ở trong cột p = 0,05 với bậc tự do t√ơng ứng th˘ ta bác bỏ giả thuyết Ho (có nghĩa là sự sai khác giữa số liệu thực nghiệm với số liệu l˙
thuyết không phải là do yếu tố ngẫu nhiên mà có thể do một nguyên nhân nào khác), còn nếu nhỏ hơn th˘ ta chấp nhận giả thuyết Ho.
n
p 0,9 0,5 0,1 0,05 0,01
1 0,016 0,455 2,706 3,841 6,635
2 0,211 1,386 4,605 5,991 9,210
3 0,584 2,366 6,251 7,815 11,345
4 1,064 3,357 7,779 9,488 13,277
5 1,610 4,351 9,236 11,070 15,086
ứng dụng ph√ơng pháp χ2trong đánh giá các kết quả lai
Khi có một kết quả lai cụ thể nào đó, v˙ dụ kết quả phân li kiểu h˘nh ở đời F2cho tỉ lệ phân li kiểu h˘nh 165 quả tròn : 28 quả dài. Liệu đây có phải là tỉ lệ 3 : 1 hay không ? Chúng ta chỉ cần áp dụng công thức t˙nh χ2nêu trên rồi tra vào bảng 14.2 với bậc tự do là 1 và mức xác suất bằng 0,05. Nếu giá tr˚ χ2của th˙ nghiệm nhỏ hơn giá tr˚ trong bảng th˘ ta chấp nhận đó đúng là tỉ lệ 3 : 1 và ng√ợc l◊i. Các em hãy tự m˘nh áp dụng ph√ơng pháp χ2để t˙nh xem kết quả lai mà m˘nh thu đ√ợc có tuân theo tỉ lệ phân li của Menđen hay không.
Quy tr˘nh xử l˙ kết quả th˙ nghiệm theo các b√ớc sau :
− Lập giả thuyết Ho. Nếu tiến hành php lai một t˙nh tr◊ng ở đời F2 th˘ giả thuyết Ho là tỉ lệ phân li kiểu h˘nh thu đ√ợc đúng là 3 : 1. Sự sai khác giữa tỉ lệ thực nghiệm và l˙ thuyết hoàn toàn do l˙ do ngẫu nhiên.
−Lập bảng t˙nh giá tr˚ χ2t√ơng tự nh√ bảng 14.1.
−So sánh số liệu χ2t˙nh đ√ợc với số liệu trong bảng 14.2 trên cột p = 0,05 với số bậc tự do t√ơng ứng để xem có thể chấp nhận hay bác bỏ giả thuyết Ho.
−Dùng χ2để kiểm đ˚nh kết quả lai ở các bài tập cho trong SGK theo các b√ớc nêu ở trên.
I – Bài tập ch√ơng I
1. D√ới đây là một phần tr˘nh tự nuclêôtit của một m◊ch trong gen :
3’... TATGGGXATGTAATGGGX... 5’
a) Hãy xác đ˚nh tr˘nh tự nuclêôtit của :
−M◊ch bổ sung với m◊ch nói trên.
−mARN đ√ợc phiên mã từ m◊ch trên.
b) Có bao nhiêu côđon trong mARN ?
c) Liệt kê các bộ ba đối mã với các côđon đó.
2. Tham khảo bảng mã di truyền và trả lời các câu hỏi sau :
a) Các côđon nào trong mARN mã hoá glixin ?
b) Có bao nhiêu côđon mã hoá lizin ? Đối với mỗi côđon hãy viết bộ ba đối mã bổ sung.
c) Khi côđon AAG trên mARN đ√ợc d˚ch mã th˘ axit amin nào đ√ợc bổ sung vào chuỗi pôlipeptit ?
3. Một đo◊n chuỗi pôlipeptit là Arg−Gly−Ser−Phe−Val−Asp−Arg đ√ợc mã hoá bởi đo◊n ADN sau :
−G G X T A G X T G X T T X X T T G G G G A −
−X X G A T X G A X G A A G G A A X X X X T − M◊ch nào là m◊ch mã gốc ? Đánh dấu mỗi m◊ch bằng h√ớng đúng của nó (5’ 3’ hay 3’ 5’).
4. Một đo◊n pôlipeptit gồm các axit amin sau : ...Val−Trp−Lys−Pro...
Biết rằng các axit amin đ√ợc mã hoá bởi các bộ ba sau : Val : GUU ; Trp : UGG ; Lys : AAG ; Pro : XXA.