Câu hỏi tự luận Sinh học 12, đề 3.

Câu 1. Tại sao nói đột biến gen thường có hại, ít có lợi, tần số thấp, nhưng là nguồn nguyên liệu chủ yếu của chọn lọc tự nhiên?

Câu 2. Trình bày cơ chế tác động của các tác nhân vật lí và hóa học lên vật nuôi, cây trồng. Cách xử lí các nhân tố này.

Câu 3. Thế nào là tiến hóa nhỏ, tiến hóa lớn? Trình bày về thuyết tiến hóa bằng các đột biến trung tính của O.Kimura. Thuyết này có điều gì khác so với thuyết tiến hóa của Đac Uyn và thuyết tiến hóa tổng hợp.

Câu 4. Cho hai quần thể giao phối có cấu trúc di truyền sau:
Quần thể 1: 0,6 AA : 0,2 Aa : 0,2 aa.
Quần thể 2: 0,0225 AA : 0,2550 Aa: 0,7225 aa.
a. Quần thế nào đạt trạng thái cân bằng di truyền, tại sao?
b. Muốn quần thể chưa cân bằng di truyền (nếu có), đạt trạng thái cân bằng phải có điều kiện gì? Lúc đó cấu trúc di truyền của quần thể sẽ như thế nào?

HƯỚNG DẪN TRẢ LỜI

Câu 1.

1. Khái niệm đột biến gen:

- Đột biến gen là những biến đổi trong cấu trúc của gen, liên quan tới một hoặc một số cặp nuclêôtit trong gen, xảy ra tại một điểm nào đó trên phân tử ADN.
- Đột biến gen thường gặp các dạng: mất, thêm, thay thế, đảo vị trí cặp nuclêôtit.
 
2. Nói đột biến gen thường có hại, ít có lợi, tần số thấp, nhưng lại là nguồn nguyên liệu chủ yếu của chọn lọc tự nhiên vì:

- Phần lớn đột biến gen trong tự nhiên có hại cho cơ thể vì chúng phá vỡ mối quan hệ hài hòa trong kiểu gen, trong nội bộ cơ thể, giữa cơ thể với môi trường đã được hình thành qua chọn lọc tự nhiên. Trong mòi trường quen thuộc đa sô thê đột biến thường tó ra giám sức sống, hoặc kém thích nghi so với dạng gốc. Đặt vào điều kiện mới, nó có thể được thích nghi và tồn tại trước môi trường, có sức sống cao hơn.
 
Thí dụ: Trong môi trường không có DDT thì dạng ruồi mang đột biến kháng DDT sinh trưởng chậm hơn dạng ruồi bình thường, nhưng khi phun thuốc DDT thì đột biến này trở thành có lợi.

- Tuy đột biến thường có hại nhưng phần lớn alen đột biến là alen lặn, xuất hiện ở một giao tử nào đó, alen lặn sẽ đi vào hợp tử và tồn tại ở thể dị hợp, do đó chưa được biểu hiện thành thể đột biến.

- Trải qua nhiều thế hệ giao phối, các alen lặn được nhân lên và khi có điều kiện phối hợp nhau trong giao phối, sẽ tạo nên thể đồng hợp lặn và được biểu hiện thành kiểu hình.

- Giá trị thích nghi của một đột biến tùy thuộc vào môi trường, ở môi trường này, đột biến tỏ ra có hại nhưng ở môi trường khác, nó có thể có lợi.

- Giá trị thích nghi của một đột biến có thể thay đổi tùy tổ hợp gen. Một đột biến nằm trong tổ hợp này là có hại nhưng trong tổ hợp gen khác lại trở nên có lợi. Vì vậy sự biểu hiện kiểu hình có lợi, hại của đột biến gen còn phụ thuộc vào tổ hợp gen mang nó.

- Nhờ quá trình giao phối các đột biến được phát tán trong quần thể tạo ra vô số biến dị tổ hợp. Có thể nói đột biến là nguồn nguyên liệu sơ cấp, còn biến dị tổ hợp là nguồn nguyên liệu thứ cấp của chọn lọc tự nhiên cả hai loại biến dị đó tạo nên vốn gen cho quần thể. Mặt khác, sự tiến hóa không chỉ sử dụng các đột biến mới xuất hiện mà còn sử dụng nguồn gen đột biến đã được dự trữ từ trước.
 
Câu 2.

I. Cơ chế gây đột biến bằng các tác nhân vật lí & cách sử dụng.

1. Các loại tia phóng xạ: Tia X, tia bêta, gamma, chùm nơtron có vai trò kích thích và ion hóa các nguyên tử khi chúng xuyên qua các mô sống, ảnh hưởng trực tiếp hay gián tiếp đến ADN, ARN qua tác động lên các phân tử nước trong tế bào.

+ Các tia phóng xạ có thể gây xuất hiện đột biến gen và đột biến NST
+ Cách xử lí: con người chiếu xạ với liều lượng và thời gian thích hợp lên hạt khô, hạt đang nẩy mầm, đỉnh sinh trưởng của thân, hạt phấn, bầu nhụy...
 
2. Tia tử ngoại: Có bước sóng ngắn từ 1000 A - 4000 A
+ Tia tử ngoại chỉ có tác dụng kích thích chứ không gây ion hóa.
+ Tia có bước sóng 2570 A^o được ADN hấp thu mạnh nhất.
+ Tia tử ngoại gây ra đột biến gen và đột biến NST
+ Cách sử dụng: vì tia tử ngoại không có khả năng xuyên sâu nên chỉ được xử lí ở vi sinh vật, bào tử, hạt phấn.
 
3. Sốc nhiệt: Là trường hợp tăng hay giảm nhiệt độ một cách đột ngột làm cho cơ chế nội cân bằng giúp bảo vệ cơ thể chưa khởi động kịp, gây chân thương trong bộ máy di truyền.
 
II. Cơ chế gây đột biến bằng các tác nhân hóa học và cách sử dụng:

1. Cơ chế gây đột biến gen:
+ Một số hóa chất khi thấm vào tế bào làm cho cơ chế tái sinh ADN bị sai đi ở một điểm nào đó gây ra đột biến gen.
+ Ví dụ 1: 5 BU (5 Brôm - Uraxin) thay 1 cặp A - T bằng 1 cặp G-X.
+ Ví dụ 2: EMS (Êtylmêtan sunfônat) thay 1 cặp G-X bằng 1 cặp T-A hay X-G.
 
2. Cơ chế gây đột biến NST: Chất cônsixin khi thấm vào tổ chức mô đang phân bào có vai trò cản trở sự xuất hiện hay phá hủy thoi vô sắc. Kết quả làm cho NST đã nhân đôi nhưng không phân li, gây xuất hiện đột biến đa bội thể hoặc dị bội thể.
 
3. Cách xử lí: + Để gây đột biến ở cây trồng bằng tác nhân hóa học người ta ngâm hạt khô, hạt đang nẩy mầm trong dung dịch hóa chất có nồng độ và với thời gian thích hợp.

+ Có thể tiêm dung dịch vào bầu nhụy hoặc quấn bông có tẩm dung dịch hóa chất lên đỉnh sinh trưởng của thân hoặc chồi. Ngoài ra có thể dùng hóa chất ở trạng thái hơi.

+ Đối với vật nuôi, có thể cho hóa chất tác dụng lên tinh hoàn hay buồng trứng.
Ví dụ: Dùng NMU (Nitrôzô mêtyl urê) trên thỏ.
 
+ Việc xử lí các tác nhân hóa học còn phụ thuộc vào loài, giai đoạn sinh trưởng và phát triển mà dùng loại hóa chất, thời gian, liều lượng thích hợp.
 
Câu 3.

1. Tiến hóa nhỏ: Là quá trình biến đổi thành phần kiểu gen của quần thể, bao gồm sự phát sinh đột biến, sự phát tán đột biến, qua giao phối, sự chọn lọc các đột biến có lợi, sự cách li sinh sản giữa quần thể đã biến đổi với quần thể gốc, kết quả hình thành loài mới. Quá trình tiến hóa nhỏ diễn ra trong phạm vi phân bố tương đối hẹp, trong thời gian lịch sử tương đối ngắn, có thể nghiên cứu bằng thực nghiệm.
 
2. Tiến hóa lớn: Là quá trình hình thành các nhóm phân loại trên loài như chi, họ, bộ, lớp, ngành. Quá trình này diễn ra trên quy mô rộng lớn, qua thời gian địa chất lâu dài.
 
3. Thuyết tiến hóa bằng các đột biến trung tính của Kimura:
- Đại đa số các đột biến ở cấp độ phân tử là trung tính, nghĩa là không có lợi, cũng không có hại.
- Sự tiến hóa diễn ra bằng sự củng cố ngẫu nhiên những đột biến trung tính, không liên quan với tác dụng của chọn lọc tự nhiên.
- Thuyết Kimura không phủ nhận mà chỉ bổ sung thuyết tiến hóa bằng con đường chọn lọc tự nhiên, đào thải các đột biến có hại.
 
4. Điểm khác của thuyết Kimura với thuyết tiến hóa Đac Uyn và thuyết tiến hóa tổng hợp:
+ Thuyết tiến hóa của Đac Uyn và thuyết tiến hóa tổng hợp cho rằng tiến hóa là quá trình chọn lọc tự nhiên tích lũy những biến dị có lợi cho sinh vật, đào thải những biến dị không có lợi cho sinh vật.
+ Thuyết tiến hóa của Kimura lại giải thích sự tiến hóa bằng con đường tích lũy các đột biến trung tính là những biến dị không có lợi, không có hại không liên quan đến tác dụng chọn lọc tự nhiên. Sự tiến hóa này diễn ra ở cấp độ phân tử.
 
Câu 4.

a. Quần thể 1 chưa đạt cân bằng di truyền vì:
0, 6.0,2 = (0,2:2)² <=> 0,12  ≠ 0,01
Quần thể 2 đạt cân bằng di truyền vì:
0, 0225. 0,7225 = (0,225:2)² = 0,01625625.
 
b. Muốn quần thể 1 đạt cân bằng di truyền ta cho ngẫu phối.
+ Tần số tương đối các alen của quần thể 1: p(A) = 0,6 + (0,2:2)=0,7.
=> q(a) = 1 - 0,7 = 0,3
+ Kết quả ngẫu phối: 0,49 AA + 0,42 Aa + 0,09 aa = 1
+ Lúc đạt cân bằng di truyền, cấu trúc di truyền của quần thể 1 giống như trên.