Xác định số kiểu giao tử khi giảm phân xuất hiện trao đổi chéo

Trong trường hợp xảy ra trao đổi chéo tại một điểm, trao đổi chéo tại hai điểm không đồng thời hoặc trao đổi chéo kép thì số lượng giao tử được tạo ra trong giảm phân được tính như thế nào ?

 I.  KHÔNG CÓ TRAO ĐỔI ĐOẠN

Xét 1 cặp NST gồm 2 NST có cấu trúc khác nhau , không có trao đổi đoạn và không có đột biến thì sẽ tạo ra 2 loại giao tử

Xét trên n cặp NST như trên thì sẽ tạo ra tối đa 2ⁿ  kiểu giao tử

Bài tập minh họa:  

 Ở đậu Hà lan ( 2n = 14). Mỗi cặp NST tương đồng đều gồm 2 NST có cấu trúc khác nhau, quá trình giảm phân không xảy ra trao đổi đoạn và không đột biến. Tính số loại giao tử tối đa của loài ?

Hướng dẫn:

2n = 14 hay n = 7

Mỗi cặp NST tương đồng có cấu trúc khác nhau giảm phân cho hai loại giao tử.

Số giao tử tối đa có thể có là: 2.2.2.2.2.2.2 = 2⁷ = 128

II.  CÓ TRAO ĐỔI CHÉO

Trường hợp  1: Trao đổi đoạn tại một điểm

• Xét 1 cặp NST gồm 2 NST có cấu trúc khác giảm phân và trao đổi đoạn 1 điểm sẽ tạo ra :4 kiểu giao tử( 2 giao tử bình thường , 2 giao tử trao đổi chéo )
• Xét k cặp NST gồm 2 NST có cấu trúc khác giảm phân và trao đổi đoạn 1 điểm sẽ tạo ra:  4^k kiểu giao tử
• n - k cặp còn lại không trao đổi chéo thì sẽ tạo ra 2^n-k
• Tổng số giao  tử được tạo ra là : 2^n-k ×4^k = 2^n+k

Sơ đồ 1: Diến biến hiện tượng  trao đổi chéo tại một điểm trên cặp NST

Trường hợp 2: Trao đổi đoạn tại hai điểm không cùng lúc

Hiện tượng trao đổi đoạn không cùng lúc là hiện tượng có tế bào trao đổi đoạn tại vị trí thứ nhất , có tế bào trao đổi đoạn tại vị trí thứ 2 ở cùng cặp NST tương đồng đó.

- Xét 1 cặp NST gồm 2 NST có cấu trúc khác giảm phân và trao đổi đoạn tại 2  điểm không cùng lúc sẽ tạo ra 6 kiểu giao tử  ( 2 GT  không trao đổi đoạn , 2 GT  trao đổi ở vị trí 1 , 2 GT  trao đổi ở vị trí  số 2). Diễn biến quá trình trao đổi chéo tại hai điểm không đồng thời được mô tả trong sơ đồ 2 

 

Sơ đồ 2: Diễn biến hiện tượng trao đổi chéo tại 2 điểm không cùng lúc trên 1 cặp NST

• Xét  cả bộ NST gồm n cặp tương đồng
• Xét k cặp NST gồm 2 NST có cấu trúc khác giảm phân và trao đổi đoạn 2 điểm sẽ tạo ra 6^k kiểu giao tử
• n- k cặp còn lại không trao đổi chéo thì sẽ tạo ra 2^n-k
•  Tổng số giao  tử được tạo ra là : 2^n-k ×6^k = 2ⁿ × 3^k kiểu

Trường hợp 3 : Trao đổi chéo kép .

Trao đổi chéo kép là hiện tượng có nhiều tế bào trao đổi đoạn tại một điểm , có tế bào trao đổi chéo tại vị trí thứ 2 , có tế bào sẽ trao đổi tại 2 điểm cùng lúc cũng trong 1 cặp NST tương đồng đó .

Trao đổi đoạn tại hai điểm không cùng lúc ở 1 cặp NST tạo ra 6 loại giao tử . Ta xét trường hợp trao đổi đoạn tại hai điểm cùng lúc, diễn biến như sơ đồ 3

 Sơ đồ 3: diễn biến hiện tượng trao đổi chéo tại hai điểm đồng thời trên 1 cặp NST

• Xét 1 cặp NST gồm 2 NST có cấu trúc khác giảm phân và trao đổi đoạn tại 2  điểm không cùng lúc sẽ tạo ra 8 kiểu giao tử :2 GT  không trao đổi đoạn, 2 GT  trao đổi ở vị trí ,  2 GT  trao đổi ở vị trí  số 2, 2 GT trao đổi chéo tại 2 điểm
• Xét  cả bộ NST gồm n cặp tương đồng
• Xét k cặp NST gồm 2 NST có cấu trúc khác giảm phân và trao đổi chéo kép  sẽ tạo ra 8^k kiểu giao tử
• n- k cặp còn lại không trao đổi chéo thì sẽ tạo ra 2^n-k
• Tổng số giao  tử được tạo ra là : 2^n-k ×8^k = 2ⁿ × 4^k kiểu

III. BÀI TẬP MINH HỌA- HƯỚNG DẪN GIẢI 

Bài 1. Một tế bào có kiểu gen (frac{AB}{ab})Dd khi giảm phân bình thường thực tế cho mấy loại tinh trùng?

A. 1            B. 2             C. 4             D. 8

Hướng dẫn:    Một tế bào có kiểu gen Dd khi giảm phân bình thường thực tế cho 2 loại tinh trùng là ABD và abd hoặc ABd và abD

Bài 2 : Có 3 tế bào sinh tinh trùng đều tiến hành giảm phân xảy ra trao đổi chéo thì tối đa cho bao nhiêu loại tinh trùng?

Hướng dẫn:

Mỗi tế bào sinh tinh giảm phân có trao đổi chéo cho 4 loại tinh trùng  3 tế bào sinh tinh có kiểu gen như trên giảm phân tạo 4.3=12 loại tinh trùng.

Bài 3.  Một cơ thể có kiểu gen  Dd khi giảm phân có trao đổi chéo xảy

 ra có thể cho tối đa mấy loại trứng?

A. 2            B. 4             C. 8             D. 16

Hướng dẫn:

Cơ thể có kiểu gen  Dd  có 2 cặp NST tương đồng :  và Dd

Dd tạo ra hai giao tử

 có xảy ra trao đổi chéo thì tạo ra tối đa 4 giao tử

Số giao tử cơ thể đó có thể tạo ra là : 4 x 2 = 8 giao tử

Bài 4:  Ruồi nhà có bộ NST 2n=12. Một ruồi cái trong tế bào có hai cặp NST tương đồng mà trong mỗi cặp gồm 2 NST có cấu trúc giống nhau, các cặp NST còn lại thì 2 NST có cấu trúc khác nhau. Khi phát sinh giao tử đã có 2 cặp NST có cấu trúc khác nhau xảy ra trao đổi đoạn tại một điểm, các cặp còn lại không trao đổi đoạn thì số loại trứng sinh ra từ ruồi cái đó là bao nhiêu?

Hướng dẫn:

Bộ NST 2n=12 ® n = 6.

Có 2 cặp NST tương đồng có cấu trúc giống nhau nên còn lại 6-2 = 4 cặp NST có cấu trúc khác nhau.

Hai  cặp NST có cấu trúc giống nhau giảm phân mỗi cặp luôn cho một loại giao tử

2 cặp NST có cấu trúc khác nhau có trao đổi chéo mỗi cặp  cho 4 loại giao tử

2 cặp có NST có cấu trúc khác nhau không trao đổi chéo mỗi cặp tạo ra 2 giao tử.

Tổng số giao tử khi có hai cặp NST tường đồng có trao đổi chéo tại 1 điểm là :

1.1.4².2.² = 2⁶ = 64

Bài 5. Một tế bào sinh dục sơ khai của một loài nguyên phân liên tiếp một số đợt môi trường nội bào cung cấp nguyên liệu để hình thành nên 9690 NST đơn mới. Các tế bào con sinh ra từ lần nguyên phân cuối cùng đều giảm phân bình thường cho các tinh trùng, trong đó có 512 tinh trùng mang NST giới tính Y.

a. Xác định bộ NST lưỡng bội của loài và số lần nguyên phân của tế bào sinh dục sơ khai?

b. Nếu tế bào sinh tinh của loài khi phát sinh giao tử không có đột biến xảy ra, mỗi cặp NST tương đồng đều có cấu trúc khác nhau, có trao đổi chéo tại hai điểm không đồng thời trên 3 cặp NST và trao đổi chéo kép trên một cặp NST thì tối đa xuất hiện bao nhiêu loại giao tử?

Hướng dẫn:

a. Xác định bộ NST lưỡng bội của loài

          - Quá trình giảm phân từ một tế bào sinh tinh giảm phân cho hai loại tinh trùng (tinh trùng mang NST giới tính X và tinh trùng mang NST giới tính Y) với số lượng bằng nhau. Theo bài ra có 512 tinh trùng mang NST giới tính Y nên cũng có 512 tinh trùng mang NST giới tính X

          - Tổng số tinh trùng hình thành là: 512+512=1024

          - Tổng số tế bào sinh tinh là 1024:4=256

          - Vì tổng số NST môi trường cung cấp cho quá trình nguyên phân là 9690 nên ta có: (256 - 1).2n = 9690 ® 2n = 38

          - Số lần nguyên phân của tế bào sinh dục sơ khai: Gọi k là số lần nguyên phân thì 2^k = 256 ® k = 8

b. Số loại tinh trùng tối đa có thể được tạo ra:

          2n = 38 =>n = 19. Tế bào có 19 cặp NST tương đồng có cấu trúc khác nhau.

- Trao đổi chéo xảy ra  tại một điểm trên 2 cặp NST tạo ra 4.4 = 16 loại giao tử

- Trao đổi chéo tại hai điểm không đồng thời trên 3 cặp NST tạo ra

6.6.6 = 216 loại giao tử

- Trao đổi chéo kép trên 1 cặp NST tạo ra 8 loại giao tử

- Còn lại 19 - ( 2+3+1) = 13 cặp giảm phân bình thường tạo ra 2¹³ loại G

- Tổng số loại giao tử hình thành là 16.216.8.2¹³= 2²³.3³