skkn phương pháp xác định nhanh số loại kiêu gen và số kiểu giao phối của quần thể. thpt vĩnh lộc

Nhằm giúp học sinh có thể có các thao tác nhanh trong việc xác định số loại kiểu gen và số kiểu giao phối của quần thể, tôi mạnh dạn đề xuất sáng kiến kinh nghiệm qua thực tế giảng dạy c

331518

I Kết luận

II Kiến nghị

1919

PHẦN I: LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI

Trước yêu cầu đổi mới của sự nghiệp công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước và những thách thức trên con đường tiến vào thế kỉ XXI – thế kỉ sinh học, đòi hỏi nhà trường phải đào tạo ra những con người lao động thông minh, sáng

tạo Để thực hiện mục tiêu đó, ngành giáo dục – đào tạo đã tiến hành đổi mới mục

tiêu, chương trình, nội dung và phương pháp đào tạo Trong đó, đổi mới hình thức kiểm tra đánh giá được coi là một yêu cầu thiết yếu Đây không phải là vấn

đề riêng của một quốc gia mà mang tính toàn cầu trong chiến lược phát triển nguồn nhân lực con người phục vụ mục tiêu phát triển kinh tế - xã hội

Hiện nay, xu hướng chung của hình thức kiểm tra đánh giá học sinh thông qua các kì thi tốt nghiệp, cũng như kì thi Đại học – Cao đẳng là sử dụng câu hỏi trắc nghiệp khách quan nhiều lựa chọn ( MCQ ) Với những ưu điểm như phạm vi kiến thức rộng, bao quát được toàn bộ chương trình, chống được việc “ học tủ, hoc lệch ”; từ đó cũng hạn chế được rất nhiều hiện tượng tiêu cực Tuy nhiên, để

có thể làm tốt các bài thi trắc nghiệm khách quan thì học sinh phải học đầy đủ, toàn diện và không được bỏ qua bất cứ thành phần kiến thức cơ bản nào có trong chương trình, không thể trông chờ vào sự may rủi Đối với những câu hỏi trắc nghiệm có phần trả lời là những kết quả phải qua các bước tính toán ( ví dụ như phải viết kiểu gen, lập sơ đồ lai, … ) thì học sinh phải hết sức linh hoạt Trong thực tế, khi gặp các bài toán trắc nghiệm khách quan, đa số học sinh thường chỉ tập trung thực hiện theo hướng tính đến kết quả cuối cùng theo phương pháp thông thường Vì thế, học sinh phải mất ít nhất từ 4 – 5 phút để tìm phương án trả lời đúng, trong khi thời lượng trung bình giành cho mỗi câu chỉ có 1,8 phút Như vậy, hoặc là nhìn vào các phương án, học sinh phải phán đoán loại

bỏ các phương án sai; hoặc là học sinh phải có cách giải nhanh, khoa học và chính xác để có thể có kết quả nhanh nhất trong thời gian ngắn mới có thể kịp trả lời tất cả các câu

Nhằm giúp học sinh có thể có các thao tác nhanh trong việc xác định số loại kiểu gen và số kiểu giao phối của quần thể, tôi mạnh dạn đề xuất sáng kiến kinh nghiệm qua thực tế giảng dạy của bản thân ở trường THPT Vĩnh Lộc trong

những năm qua: “ Phương pháp xác định nhanh số loại kiểu gen và số kiểu

giao phối của quần thể ”

Với sáng kiến kinh nghiệm này, tôi mong muốn giúp học sinh biết ứng dụng các phép toán đã học trong chương trình để xác định nhanh số loại kiểu gen, số kiểu gen đồng hợp, số kiểu gen dị hợp và số kiểu giao phối của quần thể trong khi làm các bài tập tự luận cũng như các câu hỏi trắc nghiệm khách quan Đồng thời, thông qua đó, tôi hy vọng tình yêu sinh học của các em học sinh ngày càng tăng lên

PHẦN II : NỘI DUNG

A Thực trạng vấn đề:

Theo hướng dẫn mới nhất của Bộ giáo dục, toàn bộ chương III: Di truyền học quần thể được tìm hiểu trong 2 tiết, chỉ trang bị lí thuyết, không có tiết rèn luyện bài tập; ngay cả trong sách bài tập sinh học 12 dạng toán về quần thể tự phối cũng như quần thể giao phối đều không có một bài tập nào Trong thực tế, khi gặp các bài toán di truyền quần thể nói chung, bài toán xác định số loại kiểu gen và số kiểu giao phối nói riêng, học sinh thường có tâm lí lo sợ, không chỉ nó khó và phức tạp mà còn vì thời gian giải ra kết quả rất lâu, dễ xảy ra nhầm lẫn, đặc biệt đối với học sinh các trường THPT ở vùng sâu, vùng xa

Trước xu hướng chung của việc đổi mới kiểm tra đánh giá, để có thể làm tốt được các bài thi trắc nghiệm khách quan, đặc biệt là những câu hỏi trắc nghiệm khách quan có phần trả lời là kết quả phải qua các bước tính toán thì học sinh phải hết sức linh hoạt và tỉnh táo Trong thực tế, học sinh thường chỉ tập trung thực hiện theo hướng tính đến kết quả cuối cùng để tìm phương án trả lời đúng

Vì thế, học sinh sẽ tốn rất nhiều thời gian trong khi thời gian trung bình giành cho mỗi câu hỏi chỉ có 1,8 phút Như vậy, học sinh phải biết phân loại, có cách giải nhanh, phán đoán chính xác và khoa học để tìm ra kết quả tốt nhất trong thời gian ngắn nhất

Qua thực tiễn nhiều năm giảng dạy tại trường THPT Vĩnh Lộc và luyện thi đại học – Cao đẳng, thi học sinh giỏi , tôi đã sưu tầm các dạng bài toán, đúc rút kinh nghiệm; từ đó tôi mạnh dạn hướng dẫn học sinh ứng dụng các phép toán đã học trong chương trình để xác định nhanh số loại kiểu gen, số kiểu gen đồng hợp,

số kiểu gen dị hợp và số kiểu giao phối của quần thể

I Trường hợp một gen có r alen:

1 Gen nằm trên nhiễm sắc thể thường.

• Phương pháp thông thường:

Khi gặp bài toán yêu cầu tính số kiểu gen chung, số kiểu gen đồng hợp, số kiểu gen dị hợp; đa số học sinh thường vẫn có thói quen giải theo cách sau:

- Bước 1: Liệt kê tất cả các kiểu gen có thể tạo thành, từ đó viết các phép lai

có thể có trong quần thể ( trừ các phép lai nghịch )

- Bước 2: Tính ( đếm ) số kiểu gen chung, số kiểu gen đồng hợp, số kiểu gen

dị hợp hay số kiểu giao phối của quần thể ( tùy theo yêu cầu của bài toán )

Ví dụ 1: Ở quần thể ngẫu phối, xét một gen có 2 alen A, a nằm trên nhiễm

sắc thể thường Xác định số kiểu gen chung, số kiểu gen đồng hợp, số kiểu gen

dị hợp, số kiểu giao phối của quần thể có thể được tạo thành ?

- Bước 2: Tính số kiểu gen chung, số kiểu gen đồng hợp, số kiểu gen dị hợp và

số kiểu giao phối của quần thể

Số kiểu gen chung = 3

Số kiểu gen đồng hợp = 2

Số kiểu gen dị hợp = 1

Số kiểu giao phối của quần thể ngẫu phối = 6

Ví dụ 2: Ở quần thể ngẫu phối, xét một gen có 3 alen A1, A2, a nằm trên nhiễm sắc thể thường Xác định số kiểu gen chung, số kiểu gen đồng hợp, số kiểu gen dị hợp và số kiểu giao phối của quần thể ?

- Bước 2: Tính số kiểu gen chung, số kiểu gen đồng hợp, số kiểu gen dị hợp,

số kiểu giao phối cuả quần thể

Số kiểu gen chung = 6

Số kiểu gen đồng hợp = 3 Số kiểu gen dị hợp = 3

Số kiểu giao phối của quần thể = 21

Ví dụ 3: Một gen có 4 alen A1, A2, A3, a nằm trên nhiễm sắc thể thường Cho biết số kiểu gen có thể có, số kiểu gen đồng hợp, số kiểu gen dị hợp và số kiểu giao phối của quần thể? Biết rằng quần thể trên ngẫu phối

- Bước 2: Tính số kiểu gen chung, số kiểu gen đồng hợp, số kiểu gen dị hợpvà

số kiểu giao phối của quần thể

Số kiểu gen chung = 10

Số kiểu gen đồng hợp = 4

Số kiểu gen dị hợp = 6

Số kiểu giao phối của quần thể = 55

Ví dụ 4: Một quần thể ngẫu phối, xét 1 gen gồm có 5 alen A1, A2, A3, A4, a nằm trên nhiễm sắc thể thường Cho biết số kiểu gen có thể có, số kiểu gen đồng hợp,

số kiểu gen dị hợp và số kiểu giao phối có thể được tạo thành ?

- Bước 2: Tính số kiểu gen chung, số kiểu gen đồng hợp, số kiểu gen dị hợp và

số kiểu giao phối của quần thể:

Số kiểu gen chung = 15

Số kiểu gen đồng hợp = 5

Số kiểu gen dị hợp = 10

Số kiểu giao phối của quần thể = 120

• Phương pháp giải nhanh:

Với cách giải trên, học sinh thường phải mất rất nhiều thời gian mới tìm ra được đáp án, đôi khi còn nhầm lẫn dẫn đến sai sót rất đáng tiếc Qua thực tiễn giảng dạy nhiều năm, đặc biệt là khi hướng dẫn học sinh làm bài tập trắc nghiệm khách quan, tôi đã hướng dẫn học sinh vận dụng các phép toán đã học trong chương trình để rút ra được công thức tính nhanh số kiểu gen, số kiểu gen đồng hợp, số kiểu gen dị hợp và số kiểu giao phối của quần thể ngẫu phối

Qua 4 ví dụ 1, 2, 3, 4 ta có thể rút ra được bảng tổng quát sau :

STT của genSố alen Số kiểu gen đồng hợp Số kiểu gen dị hợp chung ( KGC )Số kiểu gen giao phối Số kiểu

2

) 1 2 (

2

) 1 5 (

5 −

n r r

2

) 1 (r−

r

= C2 r

r + C2

r =

2

) 1 (r+

r

- Số kiểu giao phối của quần thể ngẫu phối = C 2

số KGC + số KGC

Như vậy, chỉ bằng một thao tác đơn giản, bằng cách vận dụng các phép toán

đã học trong chương trình, học sinh có thể tính ngay được số kiểu gen chung, số kiểu gen đồng hợp, số kiểu gen dị hợp và số kiểu giao phối của quần thể ngẫu phối trong 4 ví dụ 1, 2, 3, 4

Ở ví dụ 1:

Số kiểu gen chung =

2

) 1 (r+

r

=

2

) 1 2 (

r

=

2

) 1 3 (

r

=

2

) 1 4 (

10 + 10 = 55

Ở ví dụ 4:

Số kiểu gen chung =

2

) 1 (r+

r

=

2

) 1 5 (

15 + 15 = 120

2 Gen nằm trên nhiễm sắc thể giới tính.

a) Trường hợp gen nằm trên X, không có alen tương ứng trên Y.

• Phương pháp thông thường:

- Bước 1: Liệt kê tất cả các kiểu gen có thể có, viết các phép lai có thể được tạo thành

- Bước 2: Tính ( đếm ) số kiểu gen chung, số kiểu giao phối của quần thể ngẫu phối ( tùy theo yêu cầu của bài toán )

Ví dụ 1: Một gen có 3 alen A, a nằm trên nhiễm sắc thể giới tính X, không có

alen tương ứng trên Y Xác định số kiểu gen chung, số kiểu giao phối có thể được tạo thành? Biết rằng quần thể trên ngẫu phối

Số kiểu gen thuộc giới XX = 3

Số kiểu gen thuộc giới XY = 2

Số kiểu gen chung = 3 ( XX ) + 2 ( XY ) = 5

Số kiểu giao phối = 6

Ví dụ 2: Một gen có 3 alen A1, A2, a nằm trên nhiễm sắc thể giới tính X, không

có alen tương ứng trên Y Xác định số kiểu gen chung, số kiểu giao phối có thể được tạo thành trong quần thể ? Biết rằng quần thể ngẫu phối

Số kiểu gen giới XX = 6

Số kiểu gen giới XY = 3

Số kiểu gen chung = 6 + 3 = 9

Số kiểu giao phối = 18

Ví dụ 3: Một gen có 3 alen A1, A2, A3, a nằm trên nhiễm sắc thể giới tính X, không có alen tương ứng trên Y Xác định số kiểu gen chung và số kiểu giao phối

có thể được tạo thành trong quần thể? Biết rằng quần thể trên ngẫu phối

37 XaXa x XA1Y

37 XaXa x XA2Y

39 XaXa x XA3Y

40 XaXa x XaY

Số kiểu gen chung = 10 + 4 = 14

Số kiểu giao phối = 40

• Phương pháp giải nhanh::

Qua 3 ví dụ trên, ta có thể rút ra được bảng tổng quát sau :

STT Số alen của gen Số kiểu gen giới XX Số kiểu gen giới XY Số kiểu gen chung

Số kiểu giao phối

2

) 1 2 (

r

) 1 (r+

r

2

) 1 (r+

r

r

Trong trường hợp tổng quát, đối với một gen có r alen nằm trên nhiễm sắc thể X, không có alen tương ứng trên Y, trên cơ sở xây dựng bảng công thức tổng quát trên, ta rút ra được công thức tính nhanh số loại kiểu gen và số kiểu giao phối của quần thể ngẫu phối như sau :

Số kiểu gen ở giới XX =

2

) 1 (r+

r

Số kiểu gen ở giới XY = r

Số kiểu gen chung = số kiểu gen giới XX + số kiểu gen giới XY =

2

) 1 (r+

r

+ r =

2

) 3 (r+

r

r

Áp dụng công thức tính nhanh, ta có thể nhẩm ngay được số kiểu gen giới

XX, số kiểu gen giới XY, số kiểu gen chung hay số kiểu giao phối của quần thể

r

=

2

) 1 2 (

2 +

= 3

Số kiểu gen ở giới XY = r = 2

Số kiểu gen chung = số kiểu gen giới XX + số kiểu gen giới XY

=

2

) 1 (r+

r

+ r =

2

) 3 (r+

r

=

2

) 3 2 (

2 +

= 5

=

2

) 1 3 (

3 +

= 6

Số kiểu gen giới XY = r = 3

Số kiểu gen chung =

2

) 1 (r+

r

+ r =

2

) 3 (r+

r

=

2

) 3 3 (

r

=

2

) 1 4 (

4 +

= 10

Số kiểu gen giới XY = r = 4

Số kiểu gen chung =

2

) 1 (r+

r

+ r =

2

) 3 (r+

r

=

2

) 3 4 (

r

r = 40

b) Trường hợp gen nằm trên X, không có alen tương ứng trên Y.

Do khuôn khổ của đề tài, viết không quá 20 trang nên ở trường hợp này tôi không trình bày chi tiết; trên cơ sở xây dựng bảng công thức tổng quát như các trường hợp trên, ta có thể xác định được :

Số kiểu gen giới XX = 1 Số kiểu gen giới XY = r

Số kiểu gen chung = r + 1

Số kiểu giao phối = Số kiểu gen XX số kiểu gen XY = 1 r = r

II – Hai hay nhiều gen trong đó 1 gen có r 1 alen; gen 2 có r 2 alen, ( r1, r2 là

số nguyên dương )

1 Gen nằm trên nhiễm sắc thể thường

a) Hai hay nhiều gen nằm trên các nhiễm sắc thể thường khác nhau ( các

2

) 1 1 (

1 1 ( 2

1r +

r

2

) 1 2 (

1 1 ( 2

1r r + r +

r

- Số kiểu giao phối của quần thể ngẫu phối = C 2

số KGC + số KGC

- Quần thể 1: Xét 2 lô cút gen trong đó gen 1 có 3 alen, gen 2 có 5 alen nằm trên các nhiễm sắc thể thường khác nhau.

- Quần thể 2: Xét 2 lô cút gen, mỗi lô cút đều có 4 alen nằm trên các nhiễm sắc thường khác nhau

1 1 ( 2

1 3 (

5

b Hai gen nằm trên cùng 1 cặp nhiễm sắc thể thường ( di truyền liên kết )

Áp dụng công thức ở phần I, ta có thể tính nhanh số kiểu gen chung, số kiểu giao phối của quần thể ngẫu phối trong trường hợp các gen nằm trên cùng 1 cặp nhiễm sắc thể thường như sau:

- Số kiểu gen chung =

2

) 1 2 1 ( 2

1r r r +

r

- Số kiểu giao phối của quần thể ngẫu phối = C 2

số KGC + số KGC

Ví dụ: Trong quần thể ngẫu phối của một loài động vật lưỡng bội, xét 2 gen:

gen I có 2 alen và gen II có 3 alen cùng nằm trên 1 cặp nhiễm sắc thể thường Biết rằng không xảy ra đột biến, theo lí thuyết, số loại kiểu gen tối đa về các lôcut trên và số kiểu giao phối trong quần thể là bao nhiêu ?

Cách giải :

Gen I và II cùng nằm trên 1 cặp nhiễm sắc thể thường

=> Số loại kiểu gen chung =

2

) 1 2 1 ( 2

3

= 21

Số kiểu giao phối của quần thể = C2

21 + 21 = 241

2 Gen nằm trên nhiễm sắc thể ( NST ) giới tính :

a Gen nằm trên NST giới tính X, không có alen tương ứng trên Y

- Số kiểu gen giới XX =

2

) 1 2 1 ( 2

- Số kiểu gen giới XX =

2

) 1 2 1 ( 2

2 Gen nằm trên NST giới tính Y, không có alen tương ứng trên X.

- Số kiểu gen giới XX = 1

- Số kiểu gen giới XY = r 1 r 2

- Số KGC = số KG XX + số KG XY = r 1 r 2 +1

- Số kiểu giao phối của quần thể ngẫu phối = số KG XX số KG XY

= r 1 r 2

Ví dụ : Trong quần thể ngẫu phối của một loài động vật lưỡng bội, xét 2

gen, gen I có 3 alen cùng nằm trên 1 cặp nhiễm sắc thể thường; gen II có 3 alen nằm trên nhiễm sắc thể Y không có alen trên X Biết rằng không xảy ra đột biến, theo lí thuyết, số loại kiểu gen tối đa, số kiểu giao phối trong quần thể là bao nhiêu ?

Cách giải :

- Với gen I nằm trên nhiễm sắc thể thường => số loại kiểu gen = ( )

2

) 1 3

3 +

= 6

- Với gen II: + Số kiểu gen giới XX = 1

+ Số kiểu gen giới XY = 3

=> Số KGC = số KGXX + số KGXY = 4

- Số loại kiểu gen tối đa về cả 3 lô cút trên là = 6.4 = 24

- Số kiểu giao phối của quần thể ngẫu phối = số KGXX số KGXY

- Trường hợp gen nằm trên vùng tương đồng của nhiễm sắc thể giới tính X và Y,

ta tính riêng cho từng giới:

+ Trên XX : tính tương tự gen trên nhiễm sắc thể thường, với gen 1 có r1 alen, gen 2 có r2 alen, gen 3 có r3 alen thì :

Số kiểu gen XX =

2

) 1 3 2 1 ( 3 2

1r r r r r +

r

+ Trên XY : Với gen 1 có r1 alen, gen 2 có r2 alen, gen 3 có r3 alen thì :

Số kiểu gen XY = ( r1.r2.r3 ) 2

1r r r r r +

r

( r1.r2.r3 ) 2

Ví dụ 1: Xác định số kiểu gen, số kiểu giao phối có thể có trong các quần

thể ngẫu phối sau :

- Quần thể 1: Xét 3 lô cút gen, mỗi lô cút đều có 3 alen nằm trên các nhiễm sắc thường khác nhau

- Quần thể 2: Xét 1 lô cút gen có 4 alen nằm trên vùng tương đồng của nhiễm sắc thể giới tính X và Y

( Trích đề thi giải toán trên máy tính cầm tay năm học 2012 – 2013 )

4 +

= 10

- Số kiểu gen thuộc giới XY = 42 = 16

=> Số kiểu gen chung = 10 + 16 = 26

=> Số kiểu giao phối = 10 16 = 160

Ví dụ 2 : Trong quần thể của một loài động vật lưỡng bội, xét 3 gen, gen I có

2 alen và gen II có 3 alen cùng nằm trên 1 cặp nhiễm sắc thể thường, gen III có 4 alen nằm trên cặp nhiễm sắc thể thường khác Biết rằng không xảy ra đột biến, theo lí thuyết, số loại kiểu gen tối đa về các lôcut trên trong quần thể là bao nhiêu ?

Cách giải :

- Gen I và II cùng nằm trên 1 cặp nhiễm sắc thể thường:

=> Số loại kiểu gen =

2

) 1 2 1 ( 2

3

= 10 => Số loại kiểu gen chung = 21 10 = 210

C MỘT SỐ ỨNG DỤNG KHI GIẢI BÀI TOÁN TRẮC NGHIỆM:

Câu 1 : Trong quần thể ngẫu phối của một loài động vật lưỡng bội, xét 3 gen,

gen I có hai alen và gen II cũng có hai alen cùng nằm trên nhiễm sắc thể giới tính X không có alen trên Y, gen III có hai alen nằm trên nhiễm sắc thể Y không