Bài 16,17-cấu trúc di truyền của quần thể68.
I. Các đặc trng di truyền của quần thể.
-Khái niệm quần thể: QT là một tập hợp (tổ chức) các cá thể cùng loài, cùng sống trong một khoảng không gian xác định, vào một thời điểm nhất định và có khả năng sinh sản ra các thế hệ con cái để duy trì nòi giống.
Ví dụ: ở các loài sinh sản vô tính hay trinh sản thì không qua giao phối mà sinh sản sinh dỡng
để duy trì nòi giồng.
ở các loài sinh sản giao phối thì phải giao phối sinh ra con cái có khả năng sinh sản đợc để duy trì nòi giống.
-Mỗi quần thể có một vốn gen đặc trng riêng (đợc thể hiện qua tần số alen và tần số kiểu gen của quần thể).
Vốn gen là một tập hợp tất cả các alen của tất cả các gen có trong quần thể tại một thời điểm xác
định.
Hay vốn gen bao gồm tất cả các len có trong các kiểu gen riêng biệt, quy định sự biểu hiện
-Mỗi quần thể đợc đặc trng bởi tần số của các “alen, các kiểu gen và kiểu hình”.
+Tần số alen: Tần số alen của một gen nào đó đợc tính bằng tỉ lệ giữa số lợng alen đó trên tổng số alen của các loại alen khác nhau của gen đó trong quần thể tại một thời điểm xác định.
+Tần số kiểu gen: Tần số của một loại kiểu gen đợc tính bằng tỉ lệ giữa số cá thể có kiểu gen đó trên tổng số cá thể có trong quần thể.
Ví dụ: Giả sử trong một quần thể của cây đậu Hà Lan gồm 1000 cây với 500 cây hoa đỏ có kiểu gen AA, 200 cây hoa đỏ có kiểu gen A a và 300 cây hoa trắng có kiểu gen aa.
Tính tần số các alen và tần số của các kiểu gen có trong quần thể.
Bài làm
*Cây hoa đỏ có kiểu gen AA chứa 2 alen A.
*Cây hoa đỏ có kiểu gen Aa chứa 1 alen A và 1 alen a.
*Cây hoa trắng có kiểu gen aa chứa 2 alen a.
Tổng số alen A trong quần thể cây sẽ là: (500*2 ) + 200 = 1200.
Tổng số alen a trong quần thể cây sẽ là: (300*2 ) + 200 = 800.
Tổng số alen quy định màu hoa “A+a” trong quần thể cây sẽ là: (1000*2 ) = 2000.
->Tần số alen A trong quần thể cây đậu trên là: 1200/2000 = 0,6.
->Tần số alen a trong quần thể cây đậu trên là: 800/2000 = 0,4.
->Tần số của kiểu gen Aa = 200/1000 = 0,2 TÇn sè kiÓu gen aa = 300/1000 = 0,3.
TÇn sè kiÓu gen AA = 500/1000= 0,5
II. Cấu trúc di truyền của quần thể tự thụ phấn và quần thể giao phấn gần.
Quần thể sinh sản bằng cách “tự thụ phấn và giao phối gần” sẽ có cấu trúc di truyền với “tỉ lệ các kiểu gen đồng hợp tử ngày một tăng và tỉ lệ các gen dị hợp tử ngày một giảm dần”.
Đặc điểm quần thể tự thụ phấn và giao phối gần: Trong quần thể thờng bao gồm các dòng thuần chủng về các kiểu gen khác nhau.
Chú ý: Tự thụ phấn là đối với thực vật. Động vật là giao phối gần(giao phối cận huyết) là sự giao phối “xảy ra giữa các anh chị em của cùng bố mẹ hay bố mẹ giao phối với con cái...
-Quần thể có cấu trúc di truyền ban đầu là yAa sau n thế hệ tự thụ phấn (giao phối gần) thì:
+Tần số kiểu gen dị hợp tử ở thế hệ n là: y )
2 ( 1n .
+Tần số kiểu gen do đồng hợp tử trội = tần số kiểu gen do đồng hợp tử lặn = y
2 2) (1 1− n
Bài tập:
Bài tập 1(1.70.sgk): Các quần thể cùng loài thờng khác biệt nhau về những đặc điểm di truyền nào?
Bài tập 2(2.70.sgk): Tần số alen và tần số kiểu gen của quần thể cây tự thụ phấn và quần thể
động vật giao phối gần sẽ thay đổi nh thế nào qua các thế hệ?
Bài tập 3(3.70.sgk): Tại sao các nhà chọn giống thờng gặp rất nhiều trở ngại trong việc duy trì
các dòng thuần chủng?
Bài tập 4(4.70.sgk): Một quần thể có tần số kiểu gen dị hợp tử Aa là 0,4. Sau 2 thế hệ tự thụ phấn thì tần số kiểu gen dị hợp tử trong quần thể sẽ là bao nhiêu
A. 0,1 B. 0,2 C. 0,3 D. 0,4
III17. Cấu trúc di truyền của quần thể ngẫu phối.
1. Quần thể ngẫu phối[quần thể sinh sản hữu tính].
-Khái niệm: Là quần thể mà các cá thể trong quần thể lựa chọn bạn tình để giao phối một cách hoàn toàn ngẫu nhiên.
Một quần thể đợc coi là ngẫu phối hay không còn phụ thuộc vào tính trạng mà ta đang xét.
-VÝ dô:
ở ngời thì quần thể đợc gọi là ngẫu phối khi chúng ta lựa chọn bạn đời không phụ thuộc vào chỉ tiêu sinh lí, sinh hoá bên ngoài hay trong cơ thể nh hình dáng, màu da, nhóm máu, ....
Nếu chúng ta kết hôn có sự lựa chọn thì quần thể lại đợc gọi là quần thể giao phối không ngẫu nhiên hay giao phối có lựa chọn.
-Đặc điểm di truyền của quần thể ngẫu phối:
+Trong quần thể ngẫu phối, các cá thể có kiểu gen khác nhau kết đôi một cách ngẫu nhiên sẽ tạo nên một lợng rất lớn biến dị trong quần thể làm nguồn nguyên liệu lớn cho quá trình tiến hoá
và chọn giống.
+Quần thể ngẫu phối duy trì tần số các kiểu gen khác nhau trong quần thể một cách không đổi trong điều kiện nhất định. Giúp duy trì đợc sự đa dạng di truyền của quần thể.
Ví dụ: ở quần thể ngời, xét các gen quy định nhóm máu A, B, AB, O.
Trong quần thể, gen quy định nhóm máu A, B, AB và O có 3 alen khác nhau: IA, IB, IO.
Tuy nhiên, mỗi tế bào trong cơ thể ngời lại chỉ chứa 2 trong 3 alen nói trên. Sự tổ hợp một cách ngẫu nhiên của các alen trong quá trình sinh sản đã tạo ra các kiểu gen sau đây trong quần thể:
IAIA; IAIO; IAIB; IBIB; IBIO; IOIO.
Chỉ với 3 loại alen khác nhau trong quần thể ngẫu phối đã có tới 6 loại kiểu gen khác nhau.
Trên thực tế, một gen trong quần thể có thể có rất nhiều alen khác nhau (kết quả của quá trình
đột biến và tích luỹ gen đột biến) nên quần thể ngẫu phối có rất nhiều biến dị tổ hợp cung cấp cho quá trình tiến hoá.
2. Trạng thái cân bằng di truyền của quần thể.
-Định luật Hacđi-Vanbec: Trong một quần thể lớn, ngẫu phối, nếu không có các yếu tố làm thay
đổi tần số alen thì tỉ lệ các kiểu gen (thành phần kiểu gen) của quần thể sẽ duy trì không đổi từ thế hệ này sang thế hệ khác theo đẳng thức: p2 + 2pq + q2 = 1.
Trong đó:
p là tần số của alen trội.
q là tần số của alen lặn.
p + q = 1.
p2 tần số kiểu gen đồng hợp trội.
2pq tần số kiểu gen dị hợp.
q2 tần số kiểu gen đồng hợp lặn.
Ví dụ: Giả xử trong một quần thể có hai alen A và a với tần số tơng ứng là p và q thì quần thể đ- ợc gọi là cân bằng di truyền theo Hacđi-Vanbec khi thoả mãn về thành phần kiểu gen nh sau:
Thành phần kiểu gen: p2AA + 2pqA a + q2aa = 1.
Trong đó: p + q = 1; p2 là tần số của kiểu gen AA; 2pq là tần số của kiểu gen Aa; q2 là tần số kiÓu gen aa.
-Trạng thái cân bằng Hacđi-Vanbec còn mở rộng đối với một gen có nhiều alen.
-Điều kiện để quần thể ở trạng thái cân bằng là:
+Quần thể phải có kích thớc lớn.
+Các cá thể trong quần thể phải giao phối với nhau một cách ngẫu nhiên.
+Các cá thể có kiểu gen khác nhau phải có sức sống và khả năng sinh sản nh nhau (không có chọn lọc tự nhiên).
+Đột biến không xảy ra hay có xảy ra thì tần số đột biến thuận phải bằng tần số đột biến nghịch.
+ Quần thể phải đợc cách li với quần thể khác (không có sự di nhập gen giữa các quần thể).
-Thùc tÕ:
+Một quần thể trong tự nhiên khó có thể đáp ứng đợc tất cả các điều kiện của định luật Hacđi- Vanbec nên tần số alen và kiểu gen liên tục bị biến đổi.
+Một quần thể có thể ở trạng thái cân bằng Hacđi – Vanbec ở thành phần kiểu gen này nhng lại có thể không cân bằng về thành phần kiểu gen của những gen khác.
-ý nghĩa:
+Giải thích tại sao trong tự nhiên có những quần thể đợc duy trì ổn định trong một thời gian dài.
+Từ quần thể ở trạng thái cân bằng ta có thể tính đợc tần số các alen nhờ vào kiểu hình lặn, từ
đó tính đợc tần số các alen còn lại nhờ tần số alen lặn đã biết.
IV. Bài tập.
Bài tập 1(1.73.sgk):
Nêu đặc điểm di truyền của quần thể ngẫu phối.
Bài tập 2(2.73.sgk):
Một quần thể bao gồm 120 cá thể có kiểu gen AA, 400 cá thể có kiểu gen Aa và 680 cá thể có kiểu gen aa. Hãy tính tần số của các alen A và a trong quần thể. Cho biết quần thể cân bằng về kiểu gen hay không ?
Bài tập 3(3.74.sgk):
Hãy chọn phơng án trả lời đúng
Quần thể nào trong số các quần thể nêu dới đây ở trạng thái cân bằng di truyền?
QuÇn thÓ
TÇn sè kiÓu gen AA
TÇn sè kiÓu gen Aa
TÇn sè kiÓu gen aa
1 1 0 0
2 0 1 0
3 0 0 1
4 0,2 0,5 0,3
A. Quần thể 1 và 3 B. Quần thể 3 và 4.
C. Quần thể 2 và 4.
D. Quần thể 1 và 3.
Bài tập 4(4.74.sgk):
Các gen di truyền liên kết với giới tính có thể đạt trạng thái cân bằng Hacđi-Vanbec hay không nếu tần số alen ở hai giới là khác nhau? Giải thích.
...
...
...
Bài tập Bài tập 1:
Quần thể ngời có tần số ngời bị bệnh bạch tạng là 1/1000. Giả sử quần thể này cân bằng di truyÒn.
Hãy tính tần số các alen và thành phần các kiểu gen của quần thể. Biết rằng, bệnh bạch tạng là do gen lặn nằm trên NST thờng quy định.
Tính xác suất để hai ngời bình thờng trong quần thể này lấy nhau sinh ra ngời con đầu lòng bị bệnh bạch tạng.
Bài làm:
Vì quần thể ở trạng thái cân bằng nên ta có:
Tần số của alen a là:
10000
1 = 0,01 = q.
Tần số của alen A = p= 1 - 0,001 = 0,99.
TÇn sè kiÓu gen AA = p2 = 0,992 = 0,98.
Tần số của kiểu gen dị hợp tử Aa = 2pq = 2*0,01*0,99 = 0,0198.
Xác xuất để hai vợ chồng có kiểu hình bình thờng nhng có kiểu gen dị hợp tử Aa là:
2
2 )
2 ( 2
pq p
pq
+ = )2
0198 , 0 98 , 0
0198 , ( 0
+ .
Xác xuất để 2 vợ chồng bình thờng đều sinh con bạch tạng là:
. 00495 , 0 25 , 9998 0 , 0
0198 , 0
4 ] 1 0198 , 98 0 , 0
0198 , [0 4 ] 1 ) 2 (
[ 22 2 2 2
=
×
=
× +
= + pq ×
p pq
Bài tập 2:
Trong một quần thể ngô, cây bạch tạng (aa) chiếm 0,0025 trong tổng số cá thể của quần thể.
Xác định cấu trúc di truyền của quần thể đó. Biết rằng quần thể ở trạng thái cân bằng di truyền.
Bài làm:
Theo đề ra ta có tần số tơng đối của alen a là:
aa = 0,0025 a = 0,05.
Vậy tần số tơng đối của gen A là : 1- 0,05 = 0,95 (theo công thức p+q = 1).
Tần số tơng đối của kiểu gen AA là: (0,95)2 = 0,9025.
Tần số tơng đối của kiểu gen Aa là: 2*0,95*0,05 = 0,095.
Cấu trúc di truyền của quần thể là: 0,9025 AA : 0,095 Aa : 0,0025 aa.
Bài tập 3:
Cho rằng ở bò, kiểu gen AA quy định lông hung đỏ, Aa quy định lông khoang, aa quy định lông trắng.
Một đàn bò có 4169 con lông hung đỏ, 3780 con lông khoang, 756 con lông trắng.
Xác định tần số tơng đối của các alen A và a.
Bài làm:
Theo đề bài ta có kiểu gen của đàn bò là:
4169 AA + 3780 Aa + 756 aa.
Vậy tần số tơng đối của alen A là: 0,7.
756 3780 4169
1890
4169 =
+ +
+
Tần số tơng đối của alen a là: 0,3.
756 3780 4169
1890
756 =
+ +
+
Bài tập 4 :
Mét quÇn thÓ cã 0,36 AA; 0,48 Aa; 0,16 aa.
Xác định cấu trúc di truyền của quần thể nêu trên sau 3 thế hệ tự phối liên tiếp.
Bài làm:
Quần thể có cấu trúc di truyền: 0,36 AA + 0,48 Aa + 0,16 aa. Do sau mỗi thế hệ tự phối tỉ lệ hợp tử giảm đi một nửa, nên sau 3 thế hệ tự phối liên tiếp quần thể đó có cấu trúc di truyền nh sau:
QuÇn thÓ ban ®Çu:
Tự phối lần thứ nhất:
Tự phối lần thứ hai:
Tự phối lần thứ ba:
0,36 AA + 0,48 Aa + 0,16 aa.
0,48 AA + 0,24 Aa + 0,28aa.
0,54 AA + 0,12 Aa + 0,34aa.
0,54 AA + 0,06Aa + 0,37aa.
Bài tập 5:
Hãy chọn phơng án trả lời đúng.
QuÇn thÓ TÇn sè kiÓu gen AA TÇn sè kiÓu gen Aa TÇn sè kiÓu gen aa.
1 1 0 0
2 0 1 0
3 0 0 1
4 0,2 0,5 0,3
A: Quần thể 1 và 2. B: Quần thể 3 và 4. C: Quần thể 2 và 4. D: Quần thể 1 và 3.
Bài làm: Đáp án D.
Bài tập 6:
Mét sè quÇn thÓ cã cÊu tróc di truyÒn nh sau:
a. 0,42 AA; 0,48 Aa; 0,1 aa.
c. 0,34 AA; 0,42 Aa; 0,24 aa.
b. 0,25 AA; 0,50 Aa; 0,25aa.
d. 0,01 AA; 0,18 Aa; 0,81 aa.
Quần thể nào nêu trên ở trạng thái cân bằng di truyền? Xác định tần số tơng đối của các alen ở mỗi quần thể.
Bài làm:
Quần thể ở trạng thái cân bằng về di truyền là b và d.
Tần số alen ở các quần thể là:
a. Tần số alen A là 0,66 và alen a là 0,5.
b. Tần số của alen A là 0,5 và của alen a là 0,5.
c.Tần số của alen A là 0,55 và của alen a là 0,45.
d.Tần số của alen A là 0,1 và của alen a là 0,9.
Bài tập 7:
Với 2 alen A và a, bắt đầu bằng một cá thể có kiểu gen Aa. ở thế hệ thứ n, kết quả sẽ là:
A. AA = aa =
2 2) (1
1− n ; Aa = )n
2 (1 .
B. AA = aa =
2 4) (1
1− n ; Aa = )n
4 (1 .
C. AA = aa =
2 8) (1
1− n ; Aa = )n
8 (1 .
D. AA = aa =
2 16) (1
1− n ; Aa = )n
16 (1 . Bài giải: Đáp án A.
Bài tập 8 (3 sách bài tập sinh học 12 trang 48):
Xét một gen đặc trng có 2 alen A và a. Một quần thể ban đầu (P) có thành phần kiểu gen nh sau: 0,50 AA : 0,40 Aa : 0,10 aa.
a. Tính tần số của alen A và a.
b. Xác định thành phần kiểu gen của quần thể ở thế hệ F1 nếu cho P ngẫu phối. Nhận xét về thành phần kiểu gen F1, dự đoán thành phần kiểu gen F2 tiếp tục ngẫu phối.
c. Xác định thành phần kiểu gen của quần thể ở thế hệ F2 nếu cho F1 tự phối (tự thụ phấn hoặc giao phối gần) bắt buộc. Gọi d, h, r lần lợt là tần số của các kiểu gen AA, Aa, aa.
Bài giải.
Bài tập 9 (4 trang 49 sách bài tập sinh học 12).
Một quần thể tự phối, thế hệ xuất phát có tỉ lệ kiểu gen là: 50% Aa : 50% Aa. Đến thế hệ F3 thì
cấu trúc di truyền của quần thể sẽ nh thế nào? Nếu một quần thể ngẫu phối cũng có thế hệ xuất phát P với tần số kiểu gen nh trên thì đến thế hệ F3 cấu trúc di truyền của quần thể sẽ nh thế nào?.
Bài làm.
Bài tập 10 (5 trang 50 sách bài tập sinh học 12.
Trong một quần thể gia súc, gia cầm đã cân bằng di truyền, thống kê đợc có 25% số cá thể có lông dài với kiểu gen bb, còn lại lông ngắn; biết lông ngắn là tính trạng trội hoàn toàn so với lông dài.
a. Tính tần số của alen B và b.
b. Tỉ lệ kiểu gen của quần thể nh thế nào?
c. Nếu nh quần thể có 8800 cá thể đực lông ngắn, ớc lợng có bao nhiêu(giả sử tỉ lệ đực : cái là 1,2/1).
Bài làm.
Bài tập 11:
Một quần thể bao gồm 120 cá thể có kiểu gen AA; 400 cá thể có kiểu gen Aa và 680 cá thể có kiểu gen aa. Cho biết quần thể cân bằng về kiểu gen hay không?
Bài làm:
- - - -- - - - -- - - -