(SKKN mới NHẤT) SKKN phương pháp giải một số dạng bài toán xác suất trong di truyền hoán vị gen

1 Mở đầu 1.1 Lí chọn đề tài Trong chương trình sinh học THPT, bài tập hoán vị gen xem là khó trừu tượng nhất; các đề thi, từ các đề kiểm tra khảo sát chất lượng đến các đề thi học sinh giỏi, thi đại học thường gặp dạng tập (đặc biệt năm gần đây, kiến thức thường gặp đề thi THPT Quốc gia mang tính phân loại học sinh mức vận dụng) Tuy nhiên quá trình học, thời lượng dành cho tập giúp rèn luyện kỹ giải tập cho học sinh là ít; học sinh khó tự học khơng có định hướng giáo viên Hơn nữa, hiện kỳ thi thường sử dụng hình thức thi trắc nghiệm địi hỏi học sinh phải có kỹ giải nhanh, xác Qua nhiều năm giảng dạy, nhận thấy đối với dạng bài toán xác suất di truyền hoán vị gen giáo viên phải hướng dẫn cho học sinh biện luận một cách chắc chắn làm bài tự luận, còn làm bài trắc nghiệm thì phải rèn luyện kỹ nhận biết, giải vấn đề làm bài thật nhanh và chính xác Tuy nhiên, để làm được điều đó không phải là dễ, đòi hỏi giáo viên phải có phương pháp phù hợp; lực hệ thống kiến thức giúp học sinh hiểu chất vấn đề có thể áp dụng ở các tình huống khác nhau, có thể biến đổi, vận dụng giải những dạng bài tập khác Phần bài tập hoán vị gen đa dạng như: xác định tỉ lệ kiểu gen, tỉ lệ kiểu hình ở thế hệ lai, xác định tỉ lệ các loại giao tử được sinh từ thể bố mẹ, hay xác định tần số hoán vị gen, từ tỉ lệ kiểu hình để xác định quy luật di truyền chi phối Với lượng bài tập khổng lồ vậy mà học sinh không hiểu bản chất vấn đề, đồng thời không có phương pháp vận dụng nên gặp phải bài tập phần này học sinh thường bỏ qua Qua sáng kiến kinh nghiệm này, mong sẽ phần nào giải quyết vấn đề khó khăn đó Từ những trăn trở nêu trên, năm học 2018 – 2019, mạnh dạn đề xuất sáng kiến: “Phương pháp giải số dạng bài toán xác suất di truyền hoán vị gen” Hi vọng trình nghiên cứu giúp thân hiểu sâu kiến thức liên quan đến hốn vị gen góp phần nhỏ bé chia sẻ phương pháp giảng dạy phần hoán vị gen với bạn đồng nghiệp 1.2 Mục đích nghiên cứu Giúp học sinh hệ thống hóa kiến thức phương pháp giải số dạng toán xác suất di truyền hốn vị gen Trên sở rèn luyện kỹ nhận biết giải nhanh dạng tập kỳ thi HSG kỳ thi THPT Quốc gia 1.3 Đối tượng nghiên cứu: - Quy luật Hoán vị gen - Sinh học 12 - Dạy đội tuyển HSG lớp 12 thi HSG QG - Dạy lớp 12 ôn thi THPT Quốc gia - Trường THPT Tĩnh Gia - Phương pháp giải bài tập xác suất quy luật di truyền hoán vị gen 1.4 Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp tự nghiên cứu tài liệu download by : skknchat@gmail.com - Phương pháp xử lí phân tích kết học tập học sinh - Phương pháp thống kê, xử lý số liệu - Phương pháp tổng hợp kinh nghiệm giảng dạy 1.5 Những điểm mới của sáng kiến kinh nghiệm - Hệ thống hóa sở lí luận thực tiễn dạng toán xác suất di truyền hoán vị gen - Nêu dấu hiệu nhận biết dạng toán xác suất di truyền hốn vị gen - Trình bày phương pháp giải dạng toán xác suất di truyền hốn vị gen Nợi dung sáng kiến kinh nghiệm 2.1 Cơ sở lý luận của sáng kiến kinh nghiệm 2.1.1 Cơ sở lý luận của hoán vị gen 2.1.1.1 Khái niệm hoán vị gen - Hoán vị gen là hiện tượng gen alen nằm cặp NST tương đồng đổi chỗ cho sự trao đổi chéo (TĐC) giữa crômatit khác nguồn gốc cặp NST kép tương đồng quá trình phát sinh giao tử 2.1.1.2 Thí nghiệm của Moocgan F1 : ♀ ( thân xám, cánh dài) x ♂ (thân đen, cánh cụt) F a: 0,415 thân xám, cánh dài; 0,415 thân đen, cánh cụt; 0,085 thân xám, cánh cụt; 0,085 thân đen, cánh dài Kết quả không giải thích được bằng liên kết hoàn toàn và phân li độc lập của các gen kiểu hình được hình thành từ kiểu tổ hợp giao tử Ruồi đực thân đen, cánh cụt ( ) chỉ tạo một loại giao tử, vậy thể cái F1 quá trình phát sinh giao tử đã xảy sự hoán vị gen (đổi chỗ) giữa các alen B và b alen A a dẫn đến sự xuất hiện thêm loại giao tử Ab và aB, đó có sự tổ hợp lại các tính trạng của bố mẹ là thân đen, cánh dài và thân xám, cánh cụt Các kiểu hình ở thế hệ lai xuất hiện với tần số không bằng thể cái F1 đã tạo các loại giao tử với tỉ lệ không bằng nhau, đó là: AB = ab = 0,415; Ab = aB = 0,085 2.1.1.3 Cơ sở tế bào học của hoán vị gen Hiện tượng được giải thích sở tế bào học là: trình phân bào, kỳ trước trình giảm phân xảy tượng bắt chéo crômatit khác nguồn crômatit cặp NST kép tương đồng: Để giải thích kết quả trên, sách giáo khoa 12 nâng cao đã xây dựng sơ đồ lai: download by : skknchat@gmail.com F1: A a a a B b b b Đen, cụt Xám, dài A a B b GF1: A A a a a B b B b b Fa : A A 0.415 0.085 B a 0.085 b a 0.415 B b a 0.415 A a 0.085 A a 0.085 a a 0.415 a a b X, D B b X, C b b Đ, D B b Đ, C b b 2.1.1.4 Đặc điểm hoán vị gen a Tần số hoán vị gen (Kí hiệu f): - Khái niệm: Là tỉ lệ % số cá thể có tái tổ hợp gen (% giao tử mang gen hoán vị) Tần số hoán vị gen phản ánh khoảng cách tương đối gen không alen NST Khoảng cách lớn lực liên kết nhỏ tần số hốn vị gen cao - Cách tính tần số hốn vị gen: + f= , b số tế bào có xảy hốn vị gen, a tổng số tế bào tham gia vào trình giảm phân (b ≤ a) + Trong phép lai phân tích: f = số thể chiếm tỉ lệ thấp x 100% tổng số cá thể * Lưu ý: Trong phép lai phân tích: - Nếu f = số thể mang KH khác P x 100%; tổng số cá thể download by : skknchat@gmail.com với trường hợp thể đem lai phân tích phải có kiểu gen dị hợp ( - Nếu f = ) số thể mang KH giống P x 100%; tổng số cá thể với trường hợp thể đem lai phân tích phải có kiểu gen dị hợp chéo ( ) - Đặc điểm tần số hoán vị gen: + Tần số hốn vị gen khơng vượt q 50% Thơng thường, gen có xu hướng chủ yếu liên kết, trao đổi chéo xảy cromatit khác nguồn gốc cặp NST tương đồng kép, tất tế bào sinh dục xảy hốn vị tỉ lệ giao tử mang gen hoán vị 50% (trong trường hợp này, thể dị hợp tử cặp gen cho loại giao tử với tỉ lệ tương đương giống trường hợp lai hai tính trạng phân li độc lập)   + Trong thí nghiệm của Moocgan thì trao đổi chéo xảy phát sinh giao tử cái đó không phải trường hợp tổng quát cho mọi nhóm liên kết và mọi loài Ví dụ: tằm dâu TĐC xảy đực, đậu Hà lan người TĐC xảy giới + Hốn vị gen xảy nhóm gen liên kết thuộc cặp NST thường tương đồng NST giới tính (XX) + Trên cặp NST xảy trao đổi chéo điểm nhiều điểm khác với tần số trao đổi chéo khác (với kiểu gen có cặp dị hợp nằm cặp NST tương đồng), ví dụ: - Ý nghĩa hốn vị gen: + Trao đởi chéo làm tăng biến dị tổ hợp, nhờ hoán vị gen mà những gen quý các nhiễm sắc thể tương đồng có dịp tổ hợp với thành nhóm liên kết mới, nên có ý nghĩa cho chọn giống và tiến hóa + Xác định tần số hoán vị gen để xây dựng bản đồ di truyền + Đơn vị đo khoảng cách gen tính đơn vị Centi Moocgan (cM); centi Moogan = 1% tần số hoán vị gen b Điều kiện xảy hoán vị gen - Các gen không alen nằm nhiễm sắc thể; khoảng cách chúng lớn-> lực liên kết yếu -> xảy trao đổi chéo cặp NST tương đồng kỳ đầu trình giảm phân I, dẫn đến có đổi chỗ cặp alen - Hoán vị gen xảy cặp nhiễm sắc thể tương đồng (NST thường cặp NST giới tính XX) chứa cặp alen tương ứng: Ví dụ:  AB = ab = x; Ab = aB = y; XABXab  XAB = Xab = x; XAb = XaB = y 2.1.2 Định nghĩa xác suất download by : skknchat@gmail.com Giả sử A biến cố liên quan đến phép thử với khơng gian mẫu Ω có số hữu hạn kết đồng khả xuất Ta gọi tỉ số n(A) xác suất biến cố A, kí hiệu P(A) n(Ω) P(A) = n(A) n(Ω) - Xác suất kiện tỉ số khả thuận lợi để kiện xảy tổng số khả 2.1.2.1 Cơng thức cộng xác suất Khi hai kiện xảy đồng thời (hai kiện xung khắc), nghĩa xuất kiện loại trừ xuất kiện qui tắc cộng dùng để tính xác suất hai kiện: P (A Ս B) = P (A) + P (B) Hệ quả: = P(Ω) = P(A) + P(A) → P(A) = - P(A) 2.1.2.2 Công thức nhân xác suất - Nếu xảy biến cố không ảnh hưởng đến xác suất xảy biến cố khác ta nói hai biến cố độc lập - Khi hai kiện độc lập quy tắc nhân dùng để tính xác suất hai kiện: P (A.B) = P (A) P (B) 2.1.2.3 Công thức nhị thức Niu-tơn (a + b)n = C0nan + C1nan-1b + Cknan-kbk + Cn-1nabn-1 + Cnnbn 2.1.1.4 Công thức tổ hợp Cho tập hợp A gồm n phần tử, n>0 Một tổ hợp chập k các phần tử của A là một tập hợp của A có k phần tử: 25% thì là giao tử liên kết, thể F1 là thể dị hợp tử đều ( ) Trong trường hợp này, tần số hoán vị gen f = 100% - 2x = 2y + Nếu giá trị x < 25% thì là giao tử hoán vị thể F1 là thể dị hợp tử chéo ( ) Trong trường hợp này, tần số hoán vị gen f = 2x * Kết luận: Khi xác định được tỉ lệ loại giao tử thì chúng ta sẽ xác định được tần số hoán vị gen, đồng thời dựa vào tỉ lệ loại giao tử sẽ xác định được kiểu gen của thể F1 Tỉ lệ các loại giao tử được xác định thông qua tỉ lệ kiểu gen, kiểu hình thu được ở đời lai download by : skknchat@gmail.com * Chú ý: Việc tìm giao tử x dễ dàng tìm tần số hốn vị gen kiểu gen thể đem lai Bài 1: Cho biết gen A B nằm cặp NST cách 30 cM Một thể có kiểu gen tiến hành giảm phân tạo giao tử Trong loại giao tử sinh tham gia thụ tinh với khả Nếu có giao tử thụ tinh xác suất để giao tử mang gen Ab thụ tinh bao nhiêu? Hướng dẫn giải: - Khoảng cách gen A B 30cM, có nghĩa tần số hốn vị gen gen A gen B 30% = 0,3 - Tần số HVG(f) = 30% giao tử Ab giao tử HVG nên có tỉ lệ = = 0,15 - Trong điều kiện tỉ lệ thụ tinh loại giao tử ngang xác suất thụ tinh giao tử phụ thuộc vào tỉ lệ loại giao tử Nếu loại giao tử có tỉ lệ cao xác suất thụ tinh cao - Giao tử Ab có tỉ lệ = 0,15 nên xác suất thụ tinh loại giao tử 0,15 Bài 2: Quan sát trình giảm phân 1000 tế bào có kiểu gen người ta thấy có 200 tế bào có tiếp hợp trao đổi chéo cromatit khác nguồn gốc dẫn tới hoán vị gen Giả sử giao tử sinh thụ tinh với khả có giao tử thụ tinh, xác suất để giao tử giao tử mang gen AB bao nhiêu? Hướng dẫn giải: - Trong 1000 tế bào giảm phân có 200 tế bào có trao đổi chéo dẫn tới hốn vị gen tỉ lệ tế bào có trao đổi chéo = - Tần số hoán vị gen = = 0,2 = 0,1 = 10% -> Tỉ lệ loại giao tử HVG = = 0,05 - > Tỉ lệ giao tử liên kết (AB) = 0,5 – 0,05 = 0,45 - Xác suất để giao tử mang gen AB (0,45)2 = 0,2025 Bài 3: Cho biết f = 20% Cơ thể có kiểu gen giảm phân tạo giao tử, giao tử thụ tinh với xác suất Giả sử thể sinh thể Xác suất để giao tử mang gen AB thể truyền cho đời sau bao nhiêu? Hướng dẫn giải: - Cơ thể có kiểu gen giảm phân tạo giao tử mang gen AB với tỉ lệ = 0,1 - Chỉ cần giao tử thụ tinh gen giao tử truyền cho hệ sau - Sinh thể con, cần giao tử mang gen AB thụ tinh gen AB truyền cho đời sau - Giao tử AB có tỉ lệ = 0,1, nên giao tử khơng mang AB có tỉ lệ = 1-0,1 = 0,9 - Xác suất để giao tử AB không truyền cho đời sau = (0,9)3 = 0,73 download by : skknchat@gmail.com - Xác suất để giao tử mang gen AB thụ tinh = 1- 0,73 = 0,27 Như sinh cá thể con, xác suất để giao tử AB truyền cho hệ sau sẽ là 0,27 2.3.1.2 Dạng 2: xác suất về tỉ lệ kiểu hình Lưu ý: Với quy ước: a tỷ lệ kiểu hình trội tính trạng (trội A B) b tỷ lệ kiểu hình trội tính trạng, lặn tính trạng (trội A, lặn b lặn a, trội B) c tỷ lệ kiểu hình lặn tính trạng Ta có: a = = 50% + x2 ( hoán vị gen bên với tần số nhau) = 50% + b= = 25% - x2 ( hoán vị gen bên với tần số nhau) = 25% - c= (hoán vị gen bên, bên liên kết hồn tồn) (hốn vị gen bên, bên liên kết hồn tồn) = x2 ( hốn vị gen bên với tần số nhau) = (hoán vị gen bên, bên liên kết hồn tồn) Từ ta có biểu thức: = x= = ( hoán vị gen bên với tần số nhau) = 2c (hoán vị gen bên, bên liên kết hoàn toàn) x > 25%, f = 100% - 2x, x giao tử liên kết, F1 dị hợp tử x < 25%, f = 2x, x giao tử hốn vị, F1 dị hợp tử chéo * Chú ý: Trường hợp đề cho tỉ lệ kiểu hình lặn loại tính trạng đời (biết tính trạng đơn gen, trội lặn hồn tồn) -> Cách giải sau: - Dựa vào tỉ lệ KH lặn tính trạng tìm quy luật di truyền chi phối : + Nếu bố mẹ dị hợp tử cặp gen, lấy tỉ lệ KH lặn đời so sánh với tỉ lệ KH lặn PLĐL (≠ 6,25%) Liên kết gen (≠ 25%) -> Quy luật HVG + Nếu phép lai phân tích, lấy tỉ lệ KH lặn đời so sánh với tỉ lệ KH lặn PLĐL (≠ 25%) Liên kết gen (≠ 50%) -> Quy luật hoán vị gen - Từ KH lặn cần xác định kiểu gen đồng hợp lặn: + Phân tích KG đồng hợp lặn thành tích loại giao tử mang gen lặn + Từ tỉ lệ loại giao tử mang gen lặn ( ab = x) => tìm kiểu gen tần số hoán vị gen Cách giải: bước: - Bước 1: Xác định kiểu gen bố mẹ viết sơ đồ lai để tìm tỉ lệ loại kiểu hình cần tính xác suất - Bước 2: Sử dụng tốn tổ hợp để tính xác suất Bài 1: Cho biết cặp tính trạng cặp gen quy định trội hồn tồn, hốn vị gen xảy bố mẹ với tần số 40% download by : skknchat@gmail.com Tiến hành phép lai: Aa x Aa thu F1 Lấy ngẫu nhiên cá thể F1, xác suất thu cá thể có kiểu hình A-bbdd bao nhiêu? Hướng dẫn giải: Bước 1: Xác định tỉ lệ kiểu hình: A-bbdd - Phép lai: Aa x Aa = (Aa x Aa) ( x ) Tỉ lệ phân li kiểu hình tích tỉ lệ KH nhóm liên kết -> Kiểu hình A-bbdd có tỉ lệ = (A-) (bbdd) - Nhóm liên kết Aa x Aa -> đời có 3/4A- 1/4aa - Nhóm liên kết x (f = 40%) -> F1 có kiểu hình =0,3bd x 0,2bd = 0,06 Các nhóm liên kết ln phân li độc lập với tỉ lệ loại kiểu hình tích tỉ lệ kiểu hình nhóm liên kết có kiểu hình Ở phép lai Aa x Aa , kiểu hình A-bbdd đời F1 = ¾ x 0,06 = 0,045 = 4,5% Bước 2: Sử dụng tốn tổ hợp để tính xác suất Lấy ngẫu nhiên cá thể F1, xác suất thu cá thể có kiểu hình A-bbdd 4,5% Bài 2: Cho biết A cách B 20cM; tần số hoán vị gen gen D E 40%, hoán vị gen xảy giới đực với tần số Xét phép lai: ♂ x♀ thu F1 Lấy ngẫu nhiên cá thể F1, xác suất để cá thể có cá thể có kiểu hình trội tính trạng bao nhiêu? Hướng dẫn giải: Bước 1: Tìm tỉ lệ kiểu hình mang tính trạng trội F1: - Ở phép lai: ♂ - Ở cặp lai: ♂ thể x♀ x♀ = (♂ x♀ , A cách B 20 cM nên thể ) (♂ x♀ ) tạo giao tử ab = 0,4; tạo giao tử ab = 0,1 -> Kiểu hình có tính trạng trội A-B- có tỉ lệ = 0,5 + 0,4 x 0,1 = 0,54 - Ở cặp lai: ♂ thể ♀ x♀ , D cách E 40 cM nên thể tạo giao tử DE = 0,2; tạo giao tử de = -> Kiểu hình có tính trạng trội D-E- có tỉ lệ = 0,2 - Ở phép lai: ♂ x♀ , loại kiểu hình có tính trạng trội (A-B-D-E-) chiếm tỉ lệ = 0,54 x 0,2 = 0,108; loại kiểu hình khơng có tính trạng trội chiếm tỉ lệ – 0,108 = 0,892 Bước 2: Sử dụng toán tổ hợp để tính xác suất Lấy ngẫu nhiên cá thể F1, xác suất để cá thể có cá thể có kiểu hình trội tính trạng : 0,108 x 0,892 x C12 = 0,19267 download by : skknchat@gmail.com Bài 3: Ở loài thực vật, alen A quy định thân cao trội hoàn toàn so với alen a quy định thân thấp; alen B quy định hoa đỏ trội hoàn toàn so với alen b quy định hoa vàng Hai cặp gen nằm cặp NST tương đồng số Alen D quy định tròn trội hoàn toàn so với alen d quy định dài, cặp gen Dd nằm cặp NST tương đồng số Cho giao phấn hai (P) chủng F1 dị hợp cặp gen Cho F1 giao phấn với F2, có kiểu hình thân thấp, hoa vàng, dài chiếm tỉ lệ 4% Lấy ngẫu nhiên cá thể F2 Xác suất để thu cá thể có thân cao, hoa đỏ, trịn bao nhiêu? Hướng dẫn giải: Bước 1: Tìm tỉ lệ kiểu hình thân cao, hoa đỏ, trịn F2 - Xét cặp gen Dd: Dd x Dd -> F2: 3/4D- : 1/4dd - Ở F2 có kiểu hình thân thấp, hoa vàng, dài chiếm tỉ lệ 4% -> KG: dd = 4% -> kiểu hình đồng hợp lặn có tỉ lệ 0,04: 0,25 = 0,16 -> Kiểu hình thân cao hoa đỏ (A-B-) có tỉ lệ = 0,5 + 0,16 = 0,66 Vậy loại kiểu hình thân cao, hoa đỏ, trịn (A-B-D-) F2 có tỉ lệ = 0,66 x 0,75 = 0,495 -> kiểu hình cịn lại 1- 0,495 = 0,505 Bước 2: Sử dụng tốn tổ hợp để tính xác suất Lấy ngẫu nhiên cá thể F2, xác suất để thu cá thể có thân cao, hoa đỏ, tròn là: (0,495)2 x 0,505 x C32 = 0,3712 Bài 4: Ở loài thực vật, gen B quy định hạt vàng trội hoàn toàn so với alen b quy định hạt trắng Gen A át chế biểu B b (Kiểu gen chứa A cho hạt trắng) Alen lặn a không át chế khơng có chức Gen D quy định hoa đỏ trội hoàn toàn so với alen d quy định hoa vàng Gen A D nằm cặp NST, gen B nằm cặp NST khác Cho (P) dị hợp tất cặp gen tự thụ phấn, thu đời F1 có loại kiểu hình kiểu hình hạt vàng, hoa vàng chiếm tỉ lệ 5,25% Ở F1, lấy ngẫu nhiên cá thể, xác suất để thu cá thể có kiểu hình hạt trắng, hoa đỏ bao nhiêu? Hướng dẫn giải: Bước 1: Tìm tỉ lệ kiểu hình hạt trắng, hoa đỏ F1 Kí hiệu kiểu gen: A-B- ; A-bb ; aabb Hạt trắng aaB-: hạt vàng D-: quy định hoa đỏ; d quy định hoa vàng - Kiểu hình hạt vàng, hoa vàng ( -> Kiểu gen bb) chiếm tỉ lệ 5,25% = 0,0525 có tỉ lệ = 0,0525: 0,25 = 0,21 -> Kiểu gen đồng hợp lặn có tỉ lệ = 0,25 – 0,21 = 0,04 -> tần số HVG = 0,4 - Xét cặp gen Bb: Bb x Bb -> Kiểu hình B- = 0,75; bb = 0,25 Ở F1, hạt trắng, hoa đỏ có kí hiệu kiểu gen A-B-D- A-bbD- aabbD- Tính tỉ lệ kiểu hình hạt trắng, hoa đỏ F1: có phương pháp: 10 download by : skknchat@gmail.com (1) Tính tỉ lệ loại kiểu gen nêu trên: - A-B-D- = (A-D-)(B-) = (0,5 + 0,04) x 0,75 = 0,405 - A-bbD- = (A-D-)bb = (0,5 + 0,04) x 0,25 = 0,135 - aabbD- = (aaD-)bb = (0,25-0,04) x 0,25 = 0,0525  Tổng tỉ lệ kiểu hình hạt trắng, hoa đỏ F1 = 0,405 +0,135 + 0,0525 = 0,5925 (2) Dùng phương pháp nhóm ( kiểu gen có chung D- ) A-B-D- A-bbD- aabbD- = (D-) (A-B- +A-bb +aabb) = (D-) – aaB-D- Mà aaB-D- có tỉ lệ = 0,21 x 0,75 = 0,1575  Tỉ lệ kiểu hình hạt trắng, hoa đỏ F1 = 0,75 – 0,1575 = 0,5925  Tỉ lệ kiểu hình khơng phải hạt trắng, hoa đỏ = – 0,5925 = 0,4075 Bước 2: Sử dụng toán tổ hợp để tính xác suất Ở F1, lấy ngẫu nhiên cá thể, xác suất để thu cá thể có kiểu hình hạt trắng, hoa đỏ = 0,5925 x 0,4072 x C21 = 0,48 2.3.1.3 Dạng 3: Xác suất về tỉ lệ kiểu gen Cách giải: Bước 1: Xác định tỉ lệ loại kiểu gen cần tính xác suất Bước 2: Sử dụng tốn tổ hợp để tính xác suất Bài 1: Cho biết tính trạng gen quy định trội hoàn toàn, hoán vị gen bố mẹ với tần số 20% Tiến hành phép lai Aa x Aa thu F1 Ở F1, lấy ngẫu nhiên cá thể, xác suất để thu cá thể chủng bao nhiêu? Hướng dẫn giải: Bước 1: Xác định tỉ lệ cá thể chủng F1 - Phép lai Aa x Aa = (Aa x Aa)( x ) , kiểu gen đồng hợp gồm: , - Ở cặp lai Aa x Aa, tỉ lệ chủng = 0,5 - Ở cặp lai x Tần số hoán vị gen 20% thể 0,4 Bd = bD = 0,1; thể - Như vậy, cặp lai , , sinh giao tử với tỉ lệ là: BD=bd= sinh giao tử: BD = bd = 0,1 Bd = bD = 0,4 x , tỉ lệ kiểu gen đồng hợp ( , , , ) = 0,04+0,04+0,04+0,04 = -,16  Phép lai Aa x Aa = 0,5 x 0,16 = 0,08 Bước 2: Sử dụng tốn tổ hợp để tính xác suất Ở F1, lấy ngẫu nhiên cá thể, xác suất để thu cá thể chủng 0,08 = 8% Bài 2: Cho biết cặp tính trạng cặp gen quy định trội hồn tồn, hốn vị gen bố mẹ với f = 40% Tiến hành phép lai Aa x Aa thu F1 Ở F1, lấy ngẫu nhiên cá thể có kiểu hình mang tính trạng trội, xác suất để thu cá thể chủng bao nhiêu? 11 download by : skknchat@gmail.com Hướng dẫn giải: Bước 1: Xác định tỉ lệ cá thể chủng số cá thể có kiểu hình mang tính trạng trội F1 - Phép lai Aa x Aa = (Aa x Aa)( x ) - Ở cặp lai Aa x Aa, cá thể có kiểu hình trội gồm 1AA 2Aa-> cá thể chủng có tỉ lệ 1/3 - Ở cặp lai x , kiểu gen đồng hợp trội có KG: 40% thể Tần số hoán vị gen sinh giao tử với tỉ lệ là: BD = 0,3; thể tử: BD = 0,2 nên KG sinh giao chiếm tỉ lệ = 0,3 x 0,2 = 0,06 - Kiểu hình đồng hợp lặn = 0,3 x 0,2 = 0,06 -> Kiểu hình trội (B-D-) có tỉ lệ = 0,5 +0,06 = 0,56  Ở cặp lai x , số cá thể mang tính trạng trội loại cá thể chủng chiếm tỉ lệ = - Như vậy, phép lai Aa = 0,107 x Aa , số cá thể mang tính trạng trội số cá thể chủng cặp gen chiếm tỉ lệ = 1/3 x 0,107 = 0,0357 Bước 2: Sử dụng tốn tổ hợp để tính xác suất Ở F1, lấy ngẫu nhiên cá thể có kiểu hình mang tính trạng trội, xác suất để thu cá thể chủng = 0,0357 Bài 3: Ở loài thực vật, alen A quy định thân cao trội hoàn toàn so với alen a quy định thân thấp; alen B quy định hoa đỏ trội hoàn toàn so với alen b quy định hoa vàng Hai cặp gen nằm cặp NST tương đồng số Alen D quy định trịn trội hồn tồn so với alen d quy định dài, cặp gen Dd nằm cặp NST tương đồng số Cho giao phấn hai (P) chủng F1 dị hợp cặp gen Cho F1 giao phấn với F2, có kiểu hình thân thấp, hoa vàng, dài chiếm tỉ lệ 1% Ở F2, lấy ngẫu nhiên cá thể thân cao, hoa đỏ, tròn Xác suất để thu cá thể chủng bao nhiêu? Hướng dẫn giải: Bước 1: Xác định tỉ lệ chủng kiểu hình thân cao, hoa đỏ, tròn F2 - Xét cặp gen Dd: Dd x Dd, cá thể có kiểu hình trội gồm 1DD 2Dd -> cá thể chủng có tỉ lệ 1/3 - Ở F2 có kiểu hình thân thấp, hoa vàng, dài chiếm tỉ lệ 1% -> -> Kiểu hình đồng hợp lặn ( dd = 0,01 ) = 0,01: 0,25 = 0,04 = Kiểu hình đồng hợp trội ( ) -> Kiểu hình trội (A-B-) có tỉ lệ = 0,5 + 0,04 = 0,54 12 download by : skknchat@gmail.com Trong cá thể có kiểu hình A-B- cá thể chủng có KG chiếm tỉ lệ = = 0,074 -> Trong số cá thể có kiểu hình thân cao, hoa đỏ, tròn F2 số cá thể chủng chiếm tỉ lệ = 1/3 x 0.074 = 0,025 Bước 2: Sử dụng tốn tổ hợp để tính xác suất Lấy ngẫu nhiên cá thể thân cao, hoa đỏ, tròn Xác suất để thu cá thể chủng 0,025 Bài 4: Ở loài thực vật, gen B quy định hạt vàng trội hoàn toàn so với alen b quy định hạt trắng Gen A át chế biểu B b (Kiểu gen chứa A cho hạt trắng) Alen lặn a không át chế khơng có chức Gen D quy định hoa đỏ trội hoàn toàn so với alen d quy định hoa vàng Gen A D nằm cặp NST, gen B nằm cặp NST khác Cho (P) dị hợp tất cặp gen tự thụ phấn, thu đời F1 có loại kiểu hình hạt vàng, hoa vàng chiếm tỉ lệ 6% Ở F1, lấy ngẫu nhiên cá thể có kiểu hình hạt trắng, hoa đỏ, xác suất để thu cá thể chủng bao nhiêu? Bước 1: Xác định tỉ lệ chủng số hạt trắng, hoa đỏ F1 Kí hiệu kiểu gen: A-B- ; A-bb ; aabb Hạt trắng aaB-: hạt vàng D-: quy định hoa đỏ; d quy định hoa vàng - Kiểu hình hạt vàng, hoa vàng ( -> Kiểu gen bb) chiếm tỉ lệ 6% = 0,06 có tỉ lệ = 0,06: 0,25 = 0,24 -> Kiểu gen đồng hợp lặn có tỉ lệ = 0,25 – 0,24 = 0,01 -> tần số hoán vị gen = 0,2 = 20% - Xét cặp gen Bb: Bb x Bb -> Kiểu hình B- = 0,75; bb = 0,25 Ở F1, hạt trắng, hoa đỏ có kí hiệu kiểu gen A-B-D- A-bbD- aabbD- Tính tỉ lệ: - A-B-D- = (A-D-)(B-) = (0,5 + 0,01) x 0,75 = 0,3825, cá thể chủng có KG ( ) (BB) = 0,01 x 0,25 = 0,0025 - A-bbD- = (A-D-)bb = (0,5 + 0,01) x 0,25 = 0,1275 cá thể chủng có KG ( ) (bb) = 0,01 x 0,25 = 0,0025 - aabbD- = (aaD-)bb = (0,25 - 0,01) x 0,25 = 0,06 cá thể chủng có KG ( ) (bb) = 0,16 x 0,25 = 0,04  Trong số hạt trắng, hoa đỏ F1, tỉ lệ chủng = = = 0,0789 13 download by : skknchat@gmail.com Cá thể không chủng chiếm tỉ lệ = – 0,0789 = 0,9211 Bước 2: Sử dụng tốn tổ hợp để tính xác suất Ở F1, lấy ngẫu nhiên cá thể có kiểu hình hạt trắng, hoa đỏ, xác suất để thu cá thể chủng = 0,0789 x 0,9211 x C12 = 0,145 2.3.2 MỘT SỐ CÂU HỎI, BÀI TẬP TRONG ĐỀ THI THPTQG VÀ ĐỀ THI HSG CẤP TỈNH LIÊN QUAN ĐẾN XÁC SUẤT DI TRUYỀN HOÁN VỊ GEN Câu 112 Mã 201 THPTQG 2017: Ở loài thực vật, cho thân cao, (P) tự thụ phấn, F1 thu loại kiểu hình, số thân thấp, chua chiếm 4% Biết gen qui định tính trạng, alen trội trội hồn tồn, khơng xảy đột biến, hốn vị gen xảy trình phát sinh giao tử đực với tần số Theo lí thuyết, phát biểu sau sai? A Hai cặp gen xét nằm cặp nhiễm sắc thể B Trong trình giảm phân P xảy hoán vị gen với tần số 40% C Trong tổng số thân cao, chua F1, số có kiểu gen đồng hợp tử 4/7 D F1 có 10 loại kiểu gen Cách giải: F1: Thân thấp, chua => KG F1: = 0,04 => ab = 0,2 < 0,25 => ab giao tử hoán vị => f = 0,4 Đáp án A,B,D C Sai Vì: Cây thân cao, chua (A-, bb) F2 chiếm tỉ lệ là: 0,25 – 0,04 = 0,21 Cây thân cao, chua đồng hợp tử chiếm tỉ lệ là: 0,3 x 0,3 = 0,09 => Trong tổng số thân cao, chua F1, số có kiểu gen đồng hợp tử chiếm tỉ lệ là: 0,09 : 0,21 = 3/7 CHỌN C Câu 119 Mã 201 THPTQG 2017: Ở ruồi giấm, alen A qui định thân xám trội hoàn toàn so với alen a qui định thân đen; alen B quy định cánh dài trội hoàn toàn so với alen qui định cánh cụt Alen D qui định mắt đỏ trội hoàn toàn so với alen d qui định mắt trắng Phép lai P: XDXd x XDY, thu F1 Trong tổng số F1, số ruồi thân xám, cánh cụt, mắt đỏ chiếm 3,75% Biết không xảy đột biến, xảy hốn vị gen q trình phát sinh giao tử Theo lí thuyết, có phát biểu sau đúng? I F1 có 40 loại kiểu gen II Khoảng cách gen A gen B 20cM III F1 có 10% số ruồi đực thân đen, cánh cụt, mắt đỏ IV F1 có 25% số cá thể mang kiểu hình trội hai tính trạng A B C D 14 download by : skknchat@gmail.com Cách giải: - F1: số ruồi thân xám, cánh cụt, mắt đỏ chiếm 3,75% = A-bbD- = 0,0375=> A-bb = 0,0375:0,75 = 0,05=> aabb = 0,25-0,05 = 0,2 => ab = 0,2:0,5 = 0,4 ( 0,4> 0,25: ab giao tử liên kết) -> f = 0,2 I: Sai x (HVG xảy bên) => Số KG đời = (XDXd x XDY) => Số KG đời =  Tổng số KG = x = 28 II: Đúng III: Sai: Ruồi đực thân đen, cánh cụt, mắt đỏ (aabbXDY) F1 chiếm tỉ lệ = 0,2 x 0,25 = 0,05 IV: Sai vì: số cá thể mang kiểu hình trội hai tính trạng: có trường hợp: (aaB-) XDXD (aaB-) XDXd; (A-, bb) XDXD (A-, bb) XDXd Mà: aaB- = A-bb = (0,25-0,2) = 0,05 XDXD = XDXd = 0,25 => F1 có số cá thể có kiểu hình trội hai tính trạng là: x 0, 05 x 0,25 = 5% CHỌN D Câu 107 Mã 201-THPTQG 2018: Một loài thực vật, alen A quy định thân cao trội hoàn toàn so với alen a quy định thân thấp; alen B quy định trội hoàn toàn so với alen b quy định quà chua Cho thân cao, (P) tự thụ phấn, thu F1 gồm loại kiểu hình, có 54% số thân cao, Biết không xảy đột biến Phát biểu sau đúng? A Trong số thân thấp, F1, có 3/7 số có kiểu gen đồng hợp tử cặp gen B Quá trình giảm phân P xảy hoán vị gen với tẩn số 20% C F1 có tối đa loại kiểu gen D Chi có loại kiểu gen quy định kiểu hình thân cao, quà chua Cách giải: → F1: A-B- = 0,54=> aabb = 0,54 – 0,5 = 0,04 = 0,2 ab  0,2ab -> P: Ab/aB (f = 40%)  GP : Ab = aB = 0,3; AB = ab = 0,2 - Tìm tỉ lệ thân thấp, có KG đồng hợp tử tổng số thân thấp, F1: = = A → B → sai Vì f = 40% C → sai Vì P dị hợp gen, hoán vị bên → 10 kiểu gen D → sai Vì Kiểu hình A-bb có kiểu gen (Ab/Ab Ab/ab) CHỌN A Câu 112 Mã 201-THPTQG 2018: Một loài thực vật, xét cặp gen nằm cặp NST; gen qui định tính trạng, gen có alen alen trội trội hồn tồn Cho hai có kiểu hình trội tính trạng (P) giao phấn với nhau, thu F1 có 1% số mang kiểu hình lặn tính trạng Cho biết khơng xảy đột biến, xảy hốn vị gen trình phát sinh giao tử đực 15 download by : skknchat@gmail.com giao tử với tần số Theo lý thuyết, có phát biểu sau đúng? I Ở F1, tỉ lệ đồng hợp tử cặp gen tỉ lệ dị hợp tử cặp gen II Ở F1, có 13 loại kiểu gen qui định kiểu hình trội tính trạng III Nếu hai P có kiểu gen khác xảy hốn vị gen với tần số 40% IV Ở F1, có 18,5% số mang kiểu hình trội tính trạng A B C D Cách giải: Xét cặp gen nằm cặp NST: P: A-B-D-  A-B-D- → F1: aabbdd = 0,01 → P: Aa,Bb,Dd  Aa,Bb,Dd → F1: aabbdd = 0,01 (Aa, Bb cặp NST) → aabb = 0,01/dd = 0,01/0,25 = 0,04 = 0,2 ab x 0,2ab -> P: (f = 40%) I → II → đúng: A-B-dd + A-bbD- + aaB-D- = 5.1 + 2.2 + 2.2 = 13 III → sai Nếu tần số HVG giới 40% mà bên có kiểu gen khác KH lặn aabbdd = (1-f)/2 (f/2).1/4  1% (do f khơng thoả mãn ) IV sai Vì aabbD- + A-bbdd + aaB-dd = (0,04).3/4 + (0,25 - 0,04).1/4.2 = 13,5% CHỌN C Câu 115 Đề tham khảo THPTQG năm 2019: Ở loài thực vật, cho thân cao, hoa đỏ (P) tự thụ phấn, thu F có loại kiểu hình có 1% số thân thấp, hoa trắng Biết gen quy định tính trạng Theo lí thuyết, có phát biểu sau đúng? I F1 có tối đa loại kiểu gen II F1 có 32% số đồng hợp tử cặp gen III F1 có 24% số thân cao, hoa trắng IV Kiểu gen P A Cách giải: B C D KH thân thấp, hoa trắng (ab/ab) = 0,01 = 0,1ab x 0,1ab=> KG P : => f = 0,2 Giao tử P: y = Ab = aB = 0,4; x = AB = ab = 0,1 I Sai (10 KG) II Đúng: Có KG đồng hợp tử cặp gen, KG có tỉ lệ 2xy = (2 x 0,4 x 0,1)x4 = 0,32 III Đúng: Cây thân cao, hoa trắng (A-bb) = 0,25- 0,01 = 0,24 IV Sai CHỌN B Câu 116 Đề tham khảo THPTQG năm 2019: Ở ruồi giấm, alen A qui định thân xám trội hoàn toàn so với alen a qui định thân đen; alen B quy định cánh dài trội hoàn toàn so với alen qui định cánh cụt Alen D qui định mắt đỏ trội hoàn toàn so với 16 download by : skknchat@gmail.com alen d qui định mắt trắng Phép lai P: XDXd x XDY, thu F1 có 5,125% số cá thể có kiểu hình lặn tính trạng Theo lí thuyết, số cá thể dị hợp tử cặp gen F1 chiếm tỉ lệ: A 28,25% B 10,25% C 25% D 14,75% Cách giải: - số cá thể có kiểu hình lặn tính trạng (ab/ab dd) = 0,05125-> ab/ab = 0,205= 0,41ab x 0,5ab -> f = 0,18=> Giao tử bên cái: x = AB = ab = 0,41; y = Ab = aB = 0,09 - số cá thể dị hợp tử cặp gen F1 = (4 KG dị hợp cặp nhóm A,B)XDXD +(2 KG đồng hợp nhóm A,B)XDXd = (4 x 0,09/2) x 0,25 + (2 x 0,41/2) x 0,25 = 0,1475 CHỌN D 2.4 Hiệu quả của sáng kiến kinh nghiệm đối với hoạt động giáo dục, với bản thân, đồng nghiệp và nhà trường Sáng kiến kinh nghiệm “Phương pháp giải số dạng bài toán xác suất di truyền hoán vị gen” mang một ý nghĩa hết sức quan trọng công tác dạy học của bản thân, đồng thời cung cấp cho đồng nghiệp thêm phương pháp dạy học rất hiệu quả, giúp đồng nghiệp và bản thân nâng cao chất lượng dạy học với dạng bài tập xác suất di truyền hoán vị gen Đối với học sinh sử dụng phương pháp này, sau qua các bài kiểm tra, thu kết sau: - Ở lần kiểm tra tỉ lệ % điểm khá, giỏi tăng dần có xu hướng ổn định, chứng tỏ phương pháp định hướng giáo viên có hiệu giúp học sinh lĩnh hội kiến thức tốt trình học tập - Kỹ làm nhanh, thành thạo kết xác đáp ứng thời gian làm kiểm tra theo hình thức trắc nghiệm - Về độ bền kiến thức: học sinh nhớ lâu hơn, thể kiểm tra tổng hợp kỳ thi thức Sở giáo dục Bộ giáo dục tổ chức * Kết cụ thể: Trong những năm qua, với phương pháp vận dụng trình bày trên, tơi có số lượng học sinh đạt giải kỳ thi HSG cấp tỉnh học sinh đỗ vào trường đại học cao trường ĐH Y Hà Nội, ĐH Y Huế, ĐH Y Thái Bình 17 download by : skknchat@gmail.com Kết luận và kiến nghị 3.1 Kết luận Trên phương pháp rèn luyện kỹ giải số dạng toán xác suất di truyền hoán vị gen mà tơi thực q trình bồi dưỡng học sinh luyện thi đại học, thi học sinh giỏi đạt số kết đáng kể Qua thực tế giảng dạy, nhận thấy sử dụng phương pháp để giải tốn xác suất HVG, học sinh khơng cịn lúng túng làm bài, làm dạng tập HVG đề thi, đặc biệt kỳ thi THPT QG dạng tập HVG mức vận dụng thấp học sinh tự tin giải nhanh xác Hiệu phương pháp thể qua thái độ học tập, học sinh tỏ say mê tìm tịi, hứng thú q trình học tập ngày u thích mơn học Bản thân tơi nhận thấy vững vàng q trình tích lũy kiến thức kinh nghiệm giảng dạy 3.2 Đề xuất Bài tập hoán vị gen dạng tập phức tạp, thay đổi thành nhiều dạng khác nhau, giới hạn sáng kiến kinh nghiệm số vấn đề liên quan chưa trình bày hốn vị tích hợp với di truyền liên kết với giới tính trường hợp khác Ngồi ra, phương pháp giải tập hốn vị gen có nhiều cách giải khác nhau, cách có ưu nhược điểm riêng, cần có nhiều cách giải nhanh hơn, dễ hiểu hơn, qua sáng kiến kinh nghiệm tơi mong muốn nhận góp ý, chia sẻ đồng nghiệp để tơi có hội học tập, hoàn thiện phương pháp dạy học góp phần nâng cao chất lượng dạy học nói chung Do điều kiện thời gian lực thân cịn hạn chế, đề tài khơng tránh khỏi thiếu sót Rất mong nhận đóng góp ý Quý thầy cô, bạn đồng nghiệp giúp tơi hồn thiện đề tài sáng kiến áp dụng phổ biến trình giảng dạy Tôi xin chân thành cảm ơn ! Thanh Hóa, ngày 20 tháng năm 2019 Tác giả Lê Thị Thủy 18 download by : skknchat@gmail.com TÀI LIỆU THAM KHẢO Phan Khắc Nghệ (2014), Phương pháp giải toán xác suất sinh học, NXB ĐHQG Hà Nội Huỳnh Quốc Thành (2013), Phương pháp giải tốn tích hợp quy luật di truyền Sinh học, NXB ĐHQG Hà Nội Nguyễn Thành Đạt (Tổng chủ biên), Phạm Văn Lập (chủ biên), Đặng Hữu Lanh, Mai Sỹ Tuấn (2007), Sinh học 12 – Sách giáo viên, NXBGD Nguyễn Thành Đạt (tổng chủ biên ), Phạm Văn Lập (Chủ biên), Đặng Hữu Lanh – Mai Sỹ Tuấn (2008), Sinh học 12, NXBGD Vũ Văn Vụ (Tổng chủ biên), Nguyễn Như Hiền (đồng chủ biên), Vũ Đức Lưu (đồng chủ biên) - Trịnh Đình Đạt – Chu Văn Mẫn – Vũ Trung Tạng (2008), Sinh học 12 nâng cao, NXBGD Vũ Văn Vụ (Tổng chủ biên), Nguyễn Như Hiền (đồng chủ biên), Vũ Đức Lưu (đồng chủ biên) - Trịnh Đình Đạt – Chu Văn Mẫn – Phạm Lê Phương Nga- Vũ Trung Tạng (2008), Sách giáo viên, Sinh học 12 nâng cao, NXBGD 19 download by : skknchat@gmail.com DANH MỤC SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM ĐÃ ĐƯỢC HỘI ĐỒNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM NGÀNH GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO HUYỆN, TỈNH VÀ CÁC CẤP CAO HƠN XẾP LOẠI TỪ C TRỞ LÊN Họ và tên tác giả: Lê Thị Thủy Chức vụ và đơn vị công tác: Trường THPT Tĩnh Gia ST T Tên đề tài SKKN Giải nhanh tập hoán vị gen nhiễm sắc thể thường nhiễm sắc thể giới tính Cấp đánh giá xếp loại Ngành giáo dục cấp tỉnh Kết quả Năm học đánh đánh giá, xếp giá xếp loại loại 2012- 2013 C 20 download by : skknchat@gmail.com ... thực tiễn dạng toán xác suất di truyền hoán vị gen - Nêu dấu hiệu nhận biết dạng toán xác suất di truyền hốn vị gen - Trình bày phương pháp giải dạng toán xác suất di truyền hốn vị gen Nợi dung... còn chưa hiểu rõ chất quy luật di truyền hoán vị gen, chưa có phương pháp nhận biết phương pháp giải dạng cụ thể dạng toán xác suất di truyền hoán vị gen nên chưa kích thích được sự... nhỏ tần số hoán vị gen cao - Cách tính tần số hốn vị gen: + f= , b số tế bào có xảy hoán vị gen, a tổng số tế bào tham gia vào trình giảm phân (b ≤ a) + Trong phép lai phân tích: f = số thể chiếm