Giải sgk Sinh học 12 KNTT Bài 15: Di truyền gen ngoài nhân

Sự di truyền bệnh cơ ti thể là do di truyền theo dòng mẹ. Vì:

- Sự di truyền bệnh cơ ti thể không phải là do gene nằm trong nhân quy định vì nếu bệnh này do gene nằm trong nhân quy định thì vai trò của bố mẹ là ngang nhau trong sự di truyền, chứ không phải phụ thuộc hoàn toàn vào người mẹ.

- Hầu hết các con sinh ra đều bị bệnh dù bố có bị bệnh hay không, điều này cho thấy gene gây bệnh này phải nằm trong tế bào chất vì khi thụ tinh, tinh trùng chỉ truyền nhân cho tế bào trứng mà không truyền tế bào chất. Hợp tử phát triển chủ yếu do khối tế bào chất của trứng của mẹ, nên con sinh ra đều bị bệnh. Sự phân chia ti thể về các tế bào con trong quá trình hình thành tế bào trứng là ngẫu nhiên, nên đời con có thể biểu hiện kiểu hình khác nhau phụ thuộc vào số lượng và số loại ti thể mà tế bào trứng nhận được (tế bào trứng nào nhận được nhiều ti thể mang gene bị đột biến gây bệnh thì sau này con sẽ bị bệnh nặng hơn).

• Nhận xét:

- Đây là 3 tổ hợp lai thuận nghịch, tương ứng với 6 cặp bố mẹ khác nhau về màu sắc lá.

- Kết quả các phép lai thuận nghịch không tuân theo quy luật Mendel, đời con đều có kiểu hình giống mẹ. Tuy nhiên, ở các phép lai có mẹ lá khảm thì đời con, ngoài kiểu hình giống mẹ còn xuất hiện thêm 2 kiểu hình là lá xanh và lá trắng.

• Giải thích:

- Đời con đều có kiểu hình giống mẹ chứng tỏ gene quy định màu lá trong trường hợp này không nằm trong nhân mà nằm trong tế bào chất (trong lục lạp) vì tinh trùng chỉ truyền nhân cho tế bào trứng mà không truyền tế bào chất. Hợp tử phát triển dựa trên khối tế bào chất của trứng từ mẹ nên các gene trong tế bào chất của trứng đều được truyền cho con dẫn tới đời con sinh ra hầu hết đều có màu lá giống mẹ.

- Ở các phép lai có mẹ lá khảm (tế bào chất chứa cả lục lạp màu xanh và màu trắng) thì ở đời con, ngoài kiểu hình lá khảm giống mẹ còn xuất hiện thêm 2 kiểu hình là lá xanh và lá trắng. Đó là do sự phân chia không đồng đều và ngẫu nhiên của các lục lạp trong phân bào dẫn đến có các tế bào chỉ nhận được lục lạp màu xanh hoặc màu trắng (cho ra lá màu xanh hoặc màu trắng khác mẹ) và có những tế bào nhận được cả hai loại lục lạp cho ra lá khảm (giống mẹ)

Đặc điểm có thể nhận biết được tính trạng di truyền do gene ngoài nhân:

- Sự di truyền các tính trạng không tuân theo quy luật Mendel.

- Kết quả phép lai thuận nghịch khác nhau, đời con trong hầu hết các trường hợp đều mang kiểu hình giống mẹ không phân biệt giới tính.

Di truyền ngoài nhân được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực như y học, nông nghiệp, nghiên cứu tiến hóa:

- Trong y học: Sự phát triển của khoa học và công nghệ ngày nay đã có thể giúp các bà mẹ mắc bệnh do gene ti thể (cơ ti thể, tiểu đường, tim mạch, Alzheimer, Leigh,...) sinh ra đời con khoẻ mạnh bằng kĩ thuật loại trừ gene gây bệnh trong ti thể ở đời con. 

- Trong nông nghiệp: Phát hiện về bất dục đực tế bào chất được ứng dụng và đem lại bước tiến lớn trong công tác lai tạo giống cây trồng, đặc biệt là đối với các giống cây trồng có hoa lưỡng tính tự thụ phấn.

- Trong nghiên cứu tiến hóa: Giải trình tự nucleotite trên DNA của ti thể để xây dựng cây phân loại của các nhóm sinh vật, truy tìm nguồn gốc chủng tộc loài người,...

- Ngoài ra, việc giải trình tự gene trong ti thể còn được áp dụng trong công tác pháp y nhằm xác định hài cốt liệt sĩ và nhân thân các nạn nhân trong các vụ tai nạn cũng như xác định quan hệ huyết thống ở người,…

Các nhà khoa học thường giải trình tự hệ gene ti thể để xác định nhân thân trong trường hợp các mẫu vật đem phân tích đã bị huỷ hoại nghiêm trọng bởi các yếu tố môi trường (ví dụ như hài cốt) do: Trong mỗi tế bào có hàng nghìn ti thể/ lục lạp, mỗi ti thể/lục lạp lại có từ 2 - 10 bản sao của DNA nên số bản sao DNA trong mỗi tế bào lớn hơn rất nhiều so với DNA nhân, vì vậy khi mẫu vật bị huỷ hoại nghiêm trọng thì xác suất tìm được các bản sao DNA ti thể nguyên vẹn lớn hơn nhiều so với DNA nhân.