* Để giải được bài tập phần này yêu cầu học sinh phải nắm vững lí thuyết, khái niệm quần thể tự phối, quần thể giao phối, thể đồng hợp trội, thể đồng hợp lặn, thể dị hợp, kiểu gen, kiểu [r]
(1)MOÄT VAØI PHÖÔNG PHAÙP GIAÛI BAØI TAÄP DI TRUYEÀN HOÏC QUAÀN THEÅ SINH HOÏC 12 Phần I : Lí chọn đề tài Trong chương trình sinh học 12 phần bài tập quần thể là khó học sinh Vì chöông trình chæ trang bò lí thuyeát, khoâng coù tieát reøn luyeän baøi taäp, sách bài tập sinh học 12 dạng toán quần thể tự phối quần thể giao phoái khoâng coù moät baøi taäp naøo Mà năm gần đây,phần toán quần thể Bộ giáo dục Đào tạo thường hay đề thi tốt nghiệp, thi đại học, thi học sinh giỏi… đó học sinh dễ gặp khó khăn, lúng túng gặp bài tập này, đặc biệt học sinh các trường THPT vùng sâu, vùng xa, phần lớn học sinh phần lớn học sinh có lực trùng bình yếu thì việc giáo viên hướng dẫn giải bài tạo vô cùng vất vả hiệu đạt không cao Nhiều học sinh vận dụng lý thuyết để giải bài tập cách mơ hồ, lúng túng, không sở khoa học Để làm rõ điểm cần lưu ý quá trình giải bài tập, học sinh yên tâm, tự tin quá trình làm bài, tôi mạnh dạn đưa số phương pháp giải phần bài tập quần thể tự phối và quần thể giao phối cho học sinh yếu và học sinh trung bình trường THPT Mặc dù đã có nhiều cố gắng song chắn có nhiều thiếu sót, mong góp ý chân thành các bạn đồng nghiệp Phaàn II – Noäi dung A Quần thể tự phối Cơ sở khoa học : Phần bài tập quần thể tự phố là dạng bài tập hoàn toàn mới, đòi hỏi học sinh phải hiểu rõ sở khoa học nó để vận dụng vào giải bài tập Trong đó học sinh trường vùng sâu, vùng xa nhận thức lí thuyết chưa vững, chính vì phải có số phương pháp để giải bài tập này cho học sinh dễ hiểu, dễ nhớ, vận dụng và phát huy khả độc lập suy nghĩ mình quaù trình hoïc taäp Noäi dung cuï theå : 2.1 Kinh nghiệm giải bài tập tự phối * Để giải bài tập phần này yêu cầu học sinh phải nắm vững lí thuyết, khái niệm quần thể tự phối, quần thể giao phối, thể đồng hợp trội, thể đồng hợp lặn, thể dị hợp, kiểu gen, kiểu hình, alen, kiến thức di truyền * Vận dụng lí thuyết trên để giải số bài tập quần tự phối 2.2 Caùc phöông phaùp giaûi Nếu gọi x là thể đồng hợp trội (AA) Nếu gọi y là thể dị hợp (Aa) Nếu gọi z là thể đồng hợp lặn (aa) Gọi n là số hệ tự phối Lop12.net (2) Caáu truùc di truyeàn cuûa quaàn theå coù daïng : xAA: yAa : zaa ( với x + y + z = ) a) Dạng thứ I : Quần thể ban đầu có kiểu gen : * Nếu quần thể ban đầu có kiểu gen thì có loại - Loại kiểu gen AA : Khi tự thụ phấn cho dòng chủng trội - Loại kiểu gen aa : Khi tự thụ phấn cho dòng chủng lặn - Loại kiểu gen Aa : + Nếu quần thể tự phối ban đầu có kiểu gen dị hợp thì : Tỉ lệ dị hợp = ( ) n Tỉ lệ đồng hợp = - ( ) n n: là số hệ tự phối VD1 : Ở quần thể thực vật hệ P0 có 100% thể dị hợp kiểu gen Aa bắt buộc tự tự tụ qua hệ thì có tỉ lệ dị hợp và thể đồng hợp là bao nhieâu Giaûi Áp dụng công thức : Tỉ lệ dị hợp là ( ) n Tỉ lệ đồng hợp là : - ( ) n Vậy tỉ lệ thể dị hợp, đồng hợp, các hệ theo bảng sau: Tæ leä Theá heä P0 P1 P2 P3 Tỉ lệ % thể đồng hợp (Aa) ( ) 100% = 100% ( )1 100% = 50% ( ) 100%= 25% ( ) 100% = 12,5% Tỉ lệ % thể dị hợp (AA+aa) % 1 1 ( ) 100% = 50% 2 1 ( ) 100% = 75% 3 1 ( ) 100% = 87,5% b) Dạng thứ : Nếu quần thể ban đầu có kiểu gen AA và Aa AA; Aa, aa Aa và aa thì ta ñöa veà daïng toång quaùt: xAA : yAa : zaa = tự phôi qua n hệ thì : thể dị hợp (Aa) = ( ) y y ( )n y Thể đồng hợp trội (AA)= x + 2 Lop12.net (3) y ( )n y Thể đồng hợp lăn (aa) = z + VD1 : Một quần thể thực vật có số lượng cá thể với tỉ lệ đồng hợp trội (AA) Chiếm 50%, tỉ lệ dị hợp (Aa) chiếm 50% Nếu cho tự thụ qua hệ thì tỉ lệ dị hợp trội, đồng hợp trội, và thể đồng hợp lặn là bao nhiêu % GIAÛI 1 - Tỉ lệ dị hợp Aa = ( ) y ( ) 50% 6,25% 2 50% ( ) 50% = 71,75% - Tỉ lệ đồng hợp trội AA = x + y - ( ) y 50% + 2 - Tỉ lệ đồng hợp lặn aa = z + y - ( ) y + 50 ( ) 50% 2 = 21,875% VD : Một quần thể thể động vật có 70% là thể dị hợp ( Aa), 20% là thể đồng hợp lặn (aa) cho tự phụ phấn qua lớp hệ thì tỉ lệ % thể động hợp trội, thể dị hợp, đồng hợp lặn là bao nhiêu % GIAÛI 1 y ( )5 y 70% ( ) 70% 2 - Tỉ lệ thể đồng hợp trội AA = x+ 07 33,90625% 1 - Tỉ lệ dị hợp Aa = ( )5 y ( )5 70% 2,1875% 2 1 y ( ) y 70% ( ) 70% 2 - Tỉ lệ thể dị hợp aa = z + 30% + 63,90625% 2 VD3: Một quần thể thực vật hệ ban đầu có 25% kiểu gen AA,50% kiểu gen AA, 50% kiểu gen Aa, 25% kiểu gen lặn aa cho tự thụ phấn bắt buộc qua hệ thì tỉ lệ thể dị hợp, thể đồng hợp trội, đồng hợp lặn là bao nhiêu % Giaûi - Tỉ lệ thể dị hợp Aa = ( ) 50% 6,25% 50% ( ) 50% - Tỉ lệ thể đồng hợp trội AA = 25% + = 46,875% 50% ( ) 50% - Tỉ lệ thể đồng hợp lặn aa = 25% + 46,875% Lop12.net (4) B Dạng bài tập giao phối tự ngẫu nhiên I Cơ sở khoa học Dạng này sách giáo khoa sinh học 12 và bài tập sinh học 12 hoàn toàn không có công thức hay bài tập nào và tiết phân phối chương trình không có tiết nào dùng để luyện tập giải dạng bài tập này Mà năm gần đây, thi tốt nghiệp, hay thi đại học Bộ giáo dục cho bài tập phần này, mà học sinh trường THPT vùng sâu, vùng xa chúng tôi đa phần là học sinh yếu, chính vì việc giáo viên hướng dẫn giải bài tập dạng này thường gặp khó khăn mà hiệu lại không cao, vì phải có phương pháp để giải bài tập dạng này cho học sinh dễ hiểu, dễ nhớ, dễ vận dụng và phát huy khả tự lực độc lập tư sáng tạo mình lĩnh hội tri thức II Noäi dung cuï theå 1.Kinh nghiệm giảng dạy phần bài tập quần thể giao phối loại bài tập này yêu cầu học sinh phải nắm vững các khái niệm quần thể tự phối, quần thể giao phoái ñaëc tröng veà maët di truyeàn cuûa quaàn theå, ñònh luaät Hacñi - Vanbeùc, phöông pháp chứng minh định luật, các kiến thức di truyền học Caùc phöông phaùp giaûi * Một số quy ước Goïi P laø taàn soá cuûa alen A với p+q = (PA + qa)2 = Goïi q laø taàn soá cuûa alen a Ở quần thể giao phối trạng thái cân di truyền thì phù hợp với công thức : P2Aa: q2aa = Goïi N laø toång soá caù theå quaàn theå Gọi D là tỉ lệ số cá thể đồng hợp trội : AA Gọi H là tỉ lệ số cá thể đồng hợp lặn : aa Gọi R là tỉ lệ số cá thể dị hợp : Aa 2.1 Dạng thứ : Cách tính tần số các alen quần thể : * Để tính tần số alen quần thể biết tỉ lệ kiểu hình và tỉ lệ kiểu gen dạng số lớn ta nên đưa dạng tỉ lệ phần trăm dạng thập phân để dễ tính và áp dụng công thức tổng quát : P2 AA : 2pqAa = Caùch tính taàn soá p,q : 2D R 2N H R q= 2N p= a) Hai alen nằm trên NST thường a.1 Trội hoàn toàn: Thí dụ A là trội hoàn toàn so với a Nếu hai alen là trội hoàn toàn thì cá thể có kiểu gen đồng hợp AA hay dị hợp Aa có kiểu hình trội Như không thể tính số cá thể trội có kiểu Lop12.net (5) gen là AA hay Aa Mà có thể mang tính trạng lặn biết chắn kiểu gen là aa đó trên các cá thể man tính trạng lặn để tính tần số gen Nếu quần thể có cân kiểu gen thì Taàn soá cuûa kieåu gen aa laø q2 q = aa p = 1-q VD Trong quần thể thực vật cân di truyền có 20.000 cây đó có 450 cây thân thấp Biết A quy định cây cao, a quy định cây thấp Hãy xác định tần số tương đối các alen Baøi giaûi 450 x 100% = 0,0225 20000 0,0225 = 0,15 Luùa thaân thaáp coù kieåu gen laø aa = Vaäy q2(aa) = 0,0225 q(a) = P(A) = 1-0,15 = 0,85 a.2 Trội không hoàn toàn : Dạng này cần biết tỉ lệ kiểu hình thì ta biết tỉ lệ kiểu gen, tính tần số ta áp dụng công thức trên VD : Ở bò, kiểu gen AA quy định bò lông đen, aa quy định bò lông trắng, Aa quy ñònh boø loâng lang traéng ñen Moät quaàn theå boø goàm coù 108 loâng ñen, 48 loâng traéng, 144 loâng lang traéng ñen Tính taàn soá cuûa caùc alen A vaø a cuûa quaàn theå boø noùi treân Giaûi Caáu truùc di truyeàn cuûa quaàn theå boø laø : P : 108 AA : 144Aa : 48 aa= 300 0,36AA : 0,48Aa : 0,16aa= Áp dụng công thức P(A) = D R x0,36 0,48 0,6 2 H R x0,16 0,48 0,4 q(a) = 2N b Hai alen nằm trên NST giới tính b.1 Trội lặn hoàn toàn *Ở đa số các loài động vật đực là tao tử mang alen trên NST X là đã biểu thành tính trạng đó cần trên số cá thể, cái quần thể để tính tần số các gen (với điều kiện tần số các alen giới đực cái ) VD : Ở ruồi giấm gen A quy định mắt đỏ trội hoàn toàn so với a quy định mắt trắng, gen liên kết với nhiễm sắc thể giới tính X không có alen trên Y Một quần thể ruồi giấm có : 250 ruồi đực mắt trắng, 250 con đực mắt đỏ, 250 cái mắt đỏ chủng, 250 cái mắt đỏ dị hợp tìm tần số alen quần thể trên Giaûi Theo giaû thieát ta coù : - 250 đực mắt trắng có kiểu gen Xa Y coù 250alen Xa Lop12.net (6) - 250 cái mắt đỏ dị hợp có kiểu gen AAXa coù 250 alen XA vaø 250 alen Xz - 250 đực mắt đỏ có kiểu gen XAY coù 250 alen XA -250 cái mắt đỏ chủng có kiểu gen XA XA có 500 alen XA Vaäy toång soá alen cuûa quaàn theå laø : 500alen Xa +1000alen XA =1500 Taàn soá alen a cuûa quaàn theå laø : 500/1500 = 0,03 Taàn soá alen A cuûa quaàn theå laø : 1000/1500 = 0,67 b.2 Trội không hoàn toàn Dạng này thường có nhiều kiểu gen và kiểu hình vì số gen liên kết trên NST giới tính X không có alen trên Y nên đực cần alen đã biểu hieän thaønh kieåu hình VD : Ở loài mèo nhà, cặp gen D,d quy định màu lông nằm t rên nhiễm sắc thể giới tính X (DD : lông đen; dd; lông vàng;Dd : tham thể ) Trong quần thể mèo luôn Đôn người ghi số liệu các kiểu hình sau: Loại Ñen Vaøng Tham theå Toång soá Mèo đực 311 42 353 Meøo caùi 277 54 338 Tính taàn soá alen ñieàu kieän caân baèng Giaûi Quy ước gen : XDXD: Loâng ñen Mèo đực XDY : Loâmg ñen Meøo caùi XDXd : Tam theå XdY : Loâng vaøng XdXd : Loâng vaøng Goïi p laø taàn soá cuûa alen D,q laø taàn soá cuûa alen d : p = x Số mèo cái đen + Số mèo cái + tam thể + số mèo đực đen x số mèo cái + số mèo đực p= 2x số mèo cái vàng + số mèo cái tam thể + số mèo đực vàng 2x số mèo cái + số mèo đực Tổng số alen D kiểu gen mèo cái đen và mèo đực đen : 311+ 2(227) + 54 = 919 Toå soá alen quaàn theå : 353 + 2(338)= 1029 Do đó : Tần số alen D : 919 : 1029 = 0,893 Taàn soá cuûa alen d : 1-0,893 = 0,107 2.2 Dạng thứ : + Biết số tương đối các alen, xác định cấu truùc di truyeàn cuûa quaàn theå, tæ leä kieåu hình : + Chứng minh cấu trúc quần thể cân hay chöa caân baèng di truyeàn / Caùch giaûi : + Lập bảng tổ hợp giao tử đực và cái theo tần Lop12.net (7) số tương đối đã cho ta suy kết tần số di truyeàn vaø taàn soá kieåu hình + Trạng thái cân quần thể biểu thị qua töông quan : p2p2 = ( Pq ) + Điều kiện để quần thể đạt trạng thái cân di Truyền : Cho ngâu phấn đến lúc tần số tương đối alen không đổi Ví duï : Trong moät quaàn theå giao phoái : A quy ñònh quaû ngoït, a quy ñònh quaû chua Vieát caáu truùc di truyeàn cuûa quaàn theå xaùc ñònh tæ leä kieåu hình vaø cho bieát traïng thái cân di truyền quần thể các trường hợp sau : a) Quaàn theå : coù A= 0,9, a = 0,1 b) Quaàn theå : coù a = 0,2 Giaûi a) P1 (pA + qa) x (PA + qa) F1 : P2 (AA) + 2pq(Aa) + q2(aa) =1 0,81AA+ 0,18Aa + 0,1aa= Tæ leä kieåu hình cuûa quaàn theå : 99% caây quaû ngoït 1% caây quaû chua Caáu truùc di truyeàn cuûa quaàn theå caân baèng vì : 0,81 x 0,01 = ( 0,18 ) = 0,0081 b) Tương tự, ta có các đáp số : - Caáu truùc di truyeàn cuûa quaàn theå : 0,64AA + 0,32Aa + 0,04aa = - Tæ leä kieåu hình cuûa quaàn : 96% caây quaû ngoït : 4% caây quaû chua - Quần thể đạt trạng thái cân di truyền Ví dụ : Lúc đạt trạng thái cân di truyền quần thể có tần số tương đối alen A= 0,6 ; quần thể có tần số tương đối alen a = 0,3 Quần thể nào có tỉ lệ cá thể dị hợp tử cao và cao bao nhiêu %? Giaûi - Xét, quần thể : Tần số tương đối P(A) = 0,6 q(a) =1-0,6 = 0,4 Caáu truùc di truyeàn cuûa quaàn theå laø : 0,36 AA + 0,48Aa + 0,16aa= - Xét quần thể : Tần số tương đối q(a) = 0,3 PA=1-0,3=0,7 Caáu truùc di truyeàn cuûa quaàn theå laø : 0,49AA +0,42Aa +0,09aa=1 Vậy tỉ lệ dị hợp tử quần thể cao quần thể là : 0,48-0,42= 0,06= 6% Ví duï3 : Cho quaàn theå giao phoái coù caáu truùc di trueàn nhö sau : Quaàn theå : 0,6AA + 0,2Aa + 0,2 aa Quaàn theå :0,225 AA _ 0,0550Aa : 0,7225aa a) Quần thể nào đã đạt trạng thái cân di truyền Lop12.net (8) b) Muốn quần thể chưa cân di truyền đạt trạng thái cân di truyền phải có điều kiện gì ? Lúc đó cấu trúc di truyền quần thể nào ? Giaûi a) Quaàn theå :Chöa caàn baèng di truyeàn vì : 0,6 x 0,2 # ( 0,2 ) 0,12 # 0,01 Quần thể đạt cân di truyền vì : 0,0225x 0,7225 = ( b) 0,2250 ) = 0,01625625 - Muốn quần thể đạt trạng thái cân di truyền ta cho ngẫu phối - Tần số tương đối các alen quần thể : p(A)= 0,6 + 0,2 = 0,7 Keát quaû ngaãu phoái : 0,49AA + 0,42Aa+ 0,02a = q(a) = 1-0,7=0,3 PHAÀN III KEÁT LUAÄN Những phương pháp giải bài tập di truyền quần thể dễ áp dụng không thời gian, không cần đồ dùng cần phương tiện dạy học phức tạp, có tác dụng rèn luyện kĩ giải bài tập cho học sinh tốt Từ đó nâng cao tỉ lệ học sinh trung bình khá giỏi, giảm bớt tỉ lệ học sinh yếu kém Trên đây là số phương pháp bài tập quần thể thân đã sử dụng quá trình dạy học và đã đạt kết khả quan Tuy nhiên phải vào đối tượng giảng dạy để xem xét, cân nhắc có nên áp dụng phương pháp này để giảng dạy trực tiếp cho đối tượng học sinh trực tiếp mình hay không Chính vì tôi mong muốn quý thầy cô đồng nghiệp góp ý kiến chân thành để phương pháp này đạt hiệu cao Lop12.net (9) TAØI LIEÄU THAM KHAÛO Saùch giaùo khoa sinh hoïc 12 Saùch baøi taäp sinh hoïc 12 cuûa taùc giaû Leâ Thò Thaûo ( NXB GD ) Bài tập tự luận và trắc nghiệm sinh học 12 Huỳnh Quốc Thành (NXBGD) Một số đề nghi tốt nghiệp các năm Lop12.net (10) MUÏC LUÏC Phaàn I : từ trang đến trang Phaàn II : từ trang đến trang Phaàn III : từ trang 8đến trang 10 Lop12.net (11)