Bài tập di truyền quần thể

Bài tập di truyền quần thể được hướng dẫn một cách hết sức chi tiết và phù hợp cho học sinh sinh viên đang ôn thi đại học hoặc làm bài tập chuyên ngành

Di truyen quan the I. QUẦN THỂ NỘI PHỐI (Tự thụ phấn, tự phối) Xét 1 gen gồm 2 alen A và a. Giả sử QT ban đầu có 100%Aa với n: số thế hệ tự phối. Tỉ lệ KG dị hợp qua n lần tự phối = 1 2 n    ÷   Tỉ lệ KG đồng hợp mỗi loại (AA = aa) qua n lần tự phối = 1 1 2 2 n   −  ÷   *Chú ý: Nếu quần thể ban đầu không phải là 100% Aa mà có dạng: xAA + yAa + zaa = 1 qua n thế hệ tự phối thì ta phải tính phức tạp hơn. Lúc này, tỉ lệ KG Aa, AA, aa lần lượt là: Aa =    ÷   1 2 n . y AA = x + 1 1 2 2 n   −  ÷   . y aa = z + 1 1 2 2 n   −  ÷   . y II. QUẦN THỂ NGẪU PHỐI: ( Định luật Hacđi-Vanbec ) Ta có: xAA + yAa + zaa = 1 ; Nếu gọi p là tần số alen A, q là tần số alen a thì: p A = x + 2 y ; q a = z + 2 y 1. Nội dung định luật: Khi xảy ra ngẫu phối, quần thể đạt trạng thái cân bằng theo định luật Hacđi-Vanbec. Khi đó thoả mãn đẳng thức: p 2 AA + 2pqAa + q 2 aa = 1, QT cân bằng  p + q = 1 2. Kiểm tra sự cân bằng của quần thể : Nếu p 2 x q 2 = 2 2 2 pq    ÷    quần thể cân bằng. Nếu : p 2 x q 2 # 2 2 2 pq    ÷    Quần thể không cân bằng 3. Xác định số loại kiểu gen của quần thể: - Số kiểu gen ={ r ( r + 1 ) /2 } n ( r : số alen thuộc 1 gen (lôcut), n : số gen khác nhau, trong đó các gen phân li độc lập). - Nếu có r của các locut khác nhau thì tính từng locut theo công thức  nhân kết quả tính từng locut. - Nếu gen nằm trên cùng một NST thì tổng kiểu gen là: r n (r n +1)/2. - Nếu gen nằm trên NST giới tính thì tổng kiểu gen là: r(r+2)/2 + r 4. Trường hợp gen đa alen: Ví dụ: Quần thể Người: ( 1 gen có 3 alen – Người có 4 nhóm máu: A, B, AB, O ) Gọi : p(I A ); q(I B ), r(i) lần lượt là tần số tương đối các alen I A , I B , I O . Ta có : p + q + r = 1 Nhóm máu A B AB O Kiểu gen I A I A + I A I O I B I B + I B I O I A I B I O I O Tần số kiểu gen p 2 + 2 pr q 2 + 2 pr 2pq r 2 III. GEN TRÊN NST GIỚI TÍNH Đối với 1 locus trên NST giới tính X có 2 alen sẽ có 5 kiểu gen: A A X X , A a X X , a a X X , A X Y , a X Y Các cá thể cái có 2 alen trên NST X vì vậy khi xét trong phạm vi giới cái thì tần số các kiểu gen A A X X , A a X X , a a X X được tính giống trường hợp các alen trên NST thường, có nghĩa là tần số các kiểu gen ở trạng thía cân bằng Hacdi – Vanbec là: p 2 A A X X + 2pq A a X X + q 2 a a X X = 1. Các cá thể đực chỉ có 1 alen trên X nên tần số các kiểu gen ở giới đực p A X Y + q a X Y =1. (Khi xét chỉ trong phạm vi giới đực). Vì tỉ lệ đực : cái là 1: 1 nên tỉ lệ các kiểu gen trên mỗi giới tính phải giảm đi một nửa khi xết trong phạm vi toàn bộ quần thể, vì vậy ở trạng thái cân bằng quần thể Hacdi – Vanbec, công thức tính kiểu gen liên quan đến locus gen trên NST trên NST X ( vùng không tương đồng) gồm 2 alen là: 0.5p 2 A A X X + pq A a X X + 0.5q 2 a a X X + 0.5p A X Y + 0.5q a X Y = 1. Phần 2: PHƯƠNG PHÁP GIẢI CÁC BÀI TẬP I. BÀI TẬP QUẦN THỂ TỰ PHỐI 1. Dạng 1: Cho thành phần kiểu gen của thế hệ P (thế hệ xuất phát) 100% dị hợp Aa qua n thế hệ tự phối tìm thành phần kiểu gen của thế hệ F n *Cách giải: Quần thể P Sau n thế hệ tự phối thành phần kiểu gen thay đổi như sau Tỷ lệ thể đồng hợp trội AA trong quần thể F n là AA = 2 2 1 1 n       − Tỷ lệ thể dị hợp Aa trong quần thể F n là Aa = n       2 1 Tỷ lệ thể đồng hợp lặn aa trong quần thể F n là aa = 2 2 1 1 n       − *Ví dụ: Quần thể ban đầu 100% cá thể có kiểu gen dị hợp. Sau 3 thế hệ tự thụ phấn thành phần kiểu gen của quần thể như thế nào? Giải nhanh: Sau n thế hệ tự phối thành phần kiểu gen thay đổi như sau (Với n=3) Tỷ lệ thể đồng hợp trội AA trong quần thể F n là AA = 2 2 1 1 n       − = 3 2 2 1 1       − = 0,4375 Tỷ lệ thể dị hợp Aa trong quần thể F n là Aa = n       2 1 = 3 2 1       = 0,125 Tỷ lệ thể đồng hợp lặn aa trong quần thể F n là aa = 2 2 1 1 n       − = 3 2 2 1 1       − = 0,4375 2. Dạng 2 : Cho thành phần kiểu gen của thế hệ P qua n thế hệ tự phối tìm thành phần kiểu gen của thế hệ F n *Cách giải: Quần thể tự phối có thành phần kiểu gen của thể hệ P ban đầu như sau:xAA + yAa + zaa Quần thể P Sau n thế hệ tự phối thành phần kiểu gen thay đổi như sau Tỷ lệ thể đồng hợp trội AA trong quần thể F n là AA = x + 2 y. 2 1 y n       − Tỷ lệ thể dị hợp Aa trong quần thể F n là Aa = y. 2 1 n       Tỷ lệ thể đồng hợp lặn aa trong quần thể F n là aa = z + 2 y. 2 1 y n       − * Ví dụ 1: Quần thể P có 35AA, 14Aa, 91aa =1 Các cá thể trong quần thể tự phối bắt buộc qua 3 thế hệ tìm cấu trúc của quần thể qua 3 thế hệ Giải: Cấu trúc của quần thể P 0,25AA + 0,1Aa + 0,65aa Cấu trúc của quần thể qua 3 thế hệ AA = x + 2 y. 2 1 y n       − = 0,25 + 2 1,0. 2 1 1,0 3       − = 0,29375 Tỷ lệ thể dị hợp Aa trong quần thể F n là Aa = y. 2 1 n       = 1,0. 2 1 3       = 0,0125 Tỷ lệ thể đồng hợp lặn aa trong quần thể F n là aa = z + 2 y. 2 1 y n       − = 0,65 + 2 1,0. 2 1 1,0 3       − = 0,69375 Vậy cấu trúc của quần thể qua 3 thế hệ 0,29375 AA + 0,125 Aa + 0,69375 aa = 1 *Ví dụ 2 : Quần thể tự thụ phấn có thành phần kiểu gen ở thế hệ P là 0,8Bb + 0,2bb = 1. Sau 3 thế hệ tự thụ phấn cấu trúc của quần thể như thế nào? Giải: Tỷ lệ thể đồng hợp trội AA trong quần thể F 3 là BB = x + 2 y. 2 1 y n       − = 2 8,0. 2 1 8,0 0 3       − + = 0,35 Tỷ lệ thể dị hợp Aa trong quần thể F 3 là Bb = y. 2 1 n       = 8,0. 2 1 3       = 0,1 Tỷ lệ thể đồng hợp lặn aa trong quần thể F 3 là bb = z + 2 y. 2 1 y n       − = 2 8,0. 2 1 8,0 2,0 3       − + = 0,55 Vậy cấu trúc của quần thể qua 3 thế hệ tự thụ phấn là: 0,35 BB + 0,1 Bb + 0,55 bb = 1 *Ví dụ 3 : Quần thể tự thụ có thành phần kiểu gen ở thế hệ P là 0,4BB + 0,2 Bb + 0,4bb = 1. Cần bao nhiêu thế hệ tự thụ phấn để có được tỷ lệ đồng hợp trội chiếm 0,475 ? Giải: Tỷ lệ thể đồng hợp trội BB trong quần thể F n là BB = x + 2 y. 2 1 y n       − = 2 2,0. 2 1 2,0 4,0 n       − + = 0,475  n=2 Vậy sau 2 thế hệ BB = 0,475. II. BÀI TẬP QUẦN THỂ NGẪU PHỐI 1. Dạng 1: Từ cấu trúc di truyền quần thể chứng minh quần thể đã đạt trạng thái cân bằng hay không, qua bao nhiêu thế hệ quần thể đạt trạng thái cân bằng. * Cách giải 1: - Gọi p là tần số tương đối của alen A - Gọi q là tần số tương đối của alen a p+q = 1 Cấu trúc di truyền của quần thể khi đạt trạng thái cân bằng: p 2 AA + 2pqAa + q 2 aa Như vậy trạng thái cân bằng của quần thể phản ánh mối tương quan sau: p 2 q 2 = (2pq/2) 2 Xác định hệ số p 2 , q 2 , 2pq Thế vào p 2 q 2 = (2pq/2) 2 quần thể cân bằng. Thế vào p 2 q 2 # (2pq/2) 2 quần thể không cân bằng. * Cách giải 2: - Từ cấu trúc di truyền quần thể tìm tần số tương đối của các alen. Có tần số tương đối của các alen thế vào công thức định luật. - Nếu quần thể ban đầu đã cho nghiệm đúng công thức định luật (tức trùng công thức định luật) suy ra quần thể cân bằng - Nếu quần thể ban đầu đã cho không nghiệm đúng công thức định luật (tức không trùng công thức định luật) suy ra quần thể không cân bằng * Ví dụ 1: Các quần thể sau quần thể nào đã đạt trạng thái cân bằng QT1: 0,36AA; 0,48Aa; 0,16aa QT2: 0,7AA; 0,2Aa; 0,1aa Cách giải 1: QT1: 0.36AA; 0.48Aa; 0.16aa - Gọi p là tần số tương đối của alen A - Gọi q là tần số tương đối của alen a Quần thể đạt trạng thái cân bằng khi thoả mãn p 2 AA + 2pqAa + q 2 aa = 1 và khi đó có được p 2 q 2 = (2pq/2) 2 . Ở quần thể 1 có p 2 = 0.36 , q 2 = 0.16, 2pq = 0.48 0.36 x 0.16 = (0.48/2) 2 vậy quần thể ban đầu đã cho là cân bằng. Cách giải 2: QT2: 0,7AA; 0,2Aa; 0,1aa - Gọi p là tần số tương đối của alen A - Gọi q là tần số tương đối của alen a p = 0,7 + 0,1 q = 0.1 +0.1 Quần thể đạt trạng thái cân bằng khi thoả mãn p 2 AA + 2pqAa + q 2 aa Tức 0,8 2 AA + 2.0,8.0,2Aa + 0,2 2 aa = 0,7AA + 0,2Aa + 0,1aa vậy quần thể không cân bằng. *Ví dụ 2: Quần thể nào trong các quần thể dưới đây đạt trạng thái cần bằng Quần thể Tần số kiểu gen AA Tần số kiểu gen Aa Tần số kiểu gen aa 1 1 0 0 2 0 1 0 3 0 0 1 4 0,2 0,5 0,3 Giải nhanh Quần thể 1: Nếu cân bằng thì p 2 q 2 = (2pq/2) 2 =>1 x 0 = (0/2) 2 => quần thể cân bằng. Quần thể 2: Nếu cân bằng thì p 2 q 2 = (2pq/2) 2 =>0 x 0 ≠ (1/2) 2 => quần thể không cân bằng. Quần thể 3: Nếu cân bằng thì p 2 q 2 = (2pq/2) 2 =>0 x 1 = (0/2) 2 => quần thể cân bằng. Quần thể 4: Nếu cân bằng thì p 2 q 2 = (2pq/2) 2 =>0,2 x 0,3 = (0,5/2) 2 => quần thể không cân bằng. 2. Dạng 2: Từ số lượng kiểu hình đã cho đã cho xác định cấu trúc di truyền của quần thể (cho số lượng tất cả kiểu hình có trong quần thể). Cách giải: Cấu trúc di truyền của quần thể - Tỷ lệ kiểu gen đồng trội = số lượng cá thể do kiểu gen đồng trội qui định/Tổng số cá thể của quần thể -Tỷ lệ kiểu gen dị hợp = số cá thể do kiểu gen dị hợp quy định/ Tổng số cá thể của quần thể - Tỷ lệ kiểu gen đồng lặn = Số cá thể do kiểu gen lặn quy định/ Tổng số cá thể của quần thể. * Ví dụ 1: Ở gà, cho biết các kiểu gen: AA qui định lông đen, Aa qui định lông đốm, aa qui định lông trắng. Một quần thể gà có 410 con lông đen, 580 con lông đốm, 10 con lông trắng. a. Cấu trúc di truyền của quần thể nói trên có ở trạng thái cân bằng không? b. Quần thể đạt trạng thái cân bằng với điều kiện nào? c. Xác định cấu trúc di truyền của quần thể khi đạt trạng thái cân bằng? Giải: a. Cấu trúc di truyền của quần thể được xác định dựa vào tỉ lệ của các kiểu gen: Tổng số cá thể của quần thể: 580 + 410 + 10 =1000 Tỉ lệ thể đồng hợp trội AA là 410/1000 = 0,41 Tỉ lệ thể dị hợp Aa là 580/1000 = 0,58 Tỉ lệ thể đồng hợp lặn aa là 10/1000 = 0.01 Cấu trúc di truyền của quần thể như sau: 0.41 AA + 0.58aa + 0.01aa Cấu trúc này cho thấy quần thể không ở trạng thái cân bằng vì 0,41 x 0,01 = (0,58/2) 2 => 0,0041 = 0.0841. b. Điều kiện để quần thể đạt vị trí cân bằng di truyền khi quá trình ngẫu phối diễn ra thì ngay ở thế hệ tiếp theo quần thể đã đat sự cân bằng di truyền c. Tần số alen A là 0,41 + 0,58/2 = 0.7 Tần số của alen a là 1 - 0.7 = 0,3 Sau khi quá trình ngẫu phối xãy ra thì cấu trúc di truyền của quần thể ở thể hệ sau là (0,7A:0,3a) x (0,7A:0,3a) => 0,49AA + 0,42Aa + 0,09aa Với cấu trúc trên quần thể đạt trạng thái cân bằng vì thoả mãn (0,9) 2 AA + 2(0,7 x 0,3) Aa + (0,3) 2 aa * Ví dụ 2: Một quần thể sóc có số lượng như sau 1050 con lông nâu đồng hợp, 150 con lông nâu dị hợp, 300 con lông trắng, màu lông do một gen gồm 2 alen qui định. Tìm tần số tương đối của các alen? Giải: Tính trạng lông nâu là trội do A quy định Tính trạng lông trắng là lặn do a quy định Tỉ lệ thể đồng hợp trội AA là 1050/1500 = 0,7 Tỉ lệ thể dị hợp Aa là 150/1500 = 0,1 Tỉ lệ thể đồng hợp lặn aa là 300/1500 = 0,2 Vậy cấu trúc di truyền của quần thể là: 0,7AA; 0,1Aa; 0,2aa 3. Dạng 3: Từ số lượng kiểu hình đã cho đã cho xác định cấu trúc di truyền của quần thể (chỉ cho tổng số cá thể và số cá thể mang kiểu hình lặn hoặc trội). Cách giải: - Nếu tỷ lệ kiểu hình trội=> kiểu hình lặn = 100% - Trội. - Tỷ lệ kiểu gen đồng lặn = Số cá thể do kiểu gen lặn quy định/ Tổng số cá thể của quần thể. + Từ tỷ lệ kiểu gen đồng lặn => Tần số tương đối của alen lặn tức tần số của q => Tần số tương đối của alen trội tức tần số p. + Áp dụng công thức định luật p 2 AA + 2pq Aa + q 2 aa = 1 => cấu trúc di truyền quần thể. * Ví dụ 1: Quần thể ngẫu phối có thành phần kiểu gen đạt trạng thái cân bằng với 2 loại kiểu hình là hoa đỏ(do B trội hoàn toàn quy định) và hoa trắng(do b quy định). Tỷ lệ hoa đỏ 84%. Xác định cấu trúc di truền của quần thể? Giải: - Gọi p tần số tương đối của alen B - q tần số tương đối alen b - %hoa trắng bb = 100%- 84%= 16%=q 2 => q = 0,4 => p = 0,6 - Áp dụng công thức định luật p 2 BB + 2pq Bb + q 2 bb = 1 - => cấu trúc di truyền quần thể :0.6 2 BB + 2.0,6.0,4 Bb + 0,4 2 bb = 0,36BB + 0,48Bb + 0,16bb = 1 * Ví dụ 2: Ở bò A qui định lông đen, a: lông vàng. Trong một quần thể bò lông vàng chiếm 9% tổng số cá thể của đàn. Biết quần thể đạt trạng thái cân bằng. Tìm tần số của gen A? [...]... gen Bb trong quần thể ở trạng thái cân bằng là=042/0.91=0.462 =>Xác suất đời con xuất hiện cây thân thấp =0.462x0.462x1/4=0.0533 Bài 13: Một quần thể ngẫu phối ban đầu ở phần cái tần số alen A là 0,8 Phần đực tần số alen a là 0,4 a Xác định cấu trúc di truyền của quần thể khi đạt cân bằng di truyền? b Giả sử 1/2 số cơ thể dị hợp không có khả năng sinh sản, vậy cấu trúc di truyền của quần thể tiếp theo... quần thể sóc ở vườn thực vật ban đầu? Chú ý: Các kết quả tính chính xác tới 4 chữ số thập phân sau dấu phẩy theo quy tắc làm tròn số của đơn vị tính qui định trong bài toán Nội dung giải a) Ở quần thể vườn thực vật số cá thể sóc mang alen A là: 180 x 0,9=162 cá thể Ở quần thể rừng số cá thể sóc mang alen A di cư sang quần thể vườn thực vật là: 0,5x 60 = 30 cá thể Vậy tổng cá thể mang alen A của quần thể. .. quần thể sóc gồm 180 cá thể trưởng thành sống ở một vườn thực vật có tần số alen A là 0,9 Một quần thể sóc khác sống ở khu rừng bên cạnh có tần số alen này là 0,5 Do thời tiết mùa đông khắc nghiệt đột ngột 60 con sóc trưởng thành từ quần thể rừng di cư sang quần thể vườn thực vật để tìm thức ăn và hòa nhập vào quần thể sóc trong vườn thực vật a)Tính tần số alen A và alen a của quần thể sóc sau sự di. .. trạng thái cân bằng di truyền - quần thể chỉ có AA và Aa hay aa và Aa thì chưa đạt trạng thái cân bằng di truyền -Trường hợp một gen có hai alen nằm trên Nhiễm sắc thể giới tính X thì cấu trúc di truyền quần thể là: P2XAXA + 2pq XAXa + p XAY qXaY + + q2 XaXa =1 -Tỷ lệ giao tử XA = p2 + 2pq + p -Tỷ l ệ giao t ử Xa = q2 + q + 2pq Bài tập vận dụng: A .Bài toán về một gen có hai alen: Bài 1: QT nào sau đây... gen nằm trên NST thường Hãy xác định: a.Số loại kiểu gen tối đa trong quần thể b.Thành phần kiểu gen về gen quy định màu hoa khi quần thể ở trạng thái cân bằng di truyền c.Thành phần kiểu gen về gen quy định chiều cao cây ở F1 khi quần thể ngẫu phối và ở trạng thái cân bằng di truyền d.Lấy ngẫu nhiên hai cây thân cao trong quần thể ở trạng thái cân bằng cho lai với nhau Tính xác suất suất xuất hiện... b)Ở quần thể sóc vườn thực vật sau sự di cư, giả sử tần số đột biến thuận (Aa) gấp 5 lần tần số đột biến nghịch (aA) Biết tần số đột biến nghịch là 10-5 Tính tần số của mỗi alen sau một thế hệ tiếp theo của quần thể sóc này c)Giả sử tần số alen (a) của quần thể sóc sống ở quần thể rừng là 0,2575 và 0,5625 ở quần thể hỗn hợp(sau nhập cư), cho biết tốc độ nhập cư là 0,1 Tính tần số của alen (a) ở quần. .. số alen của quần thể khi đạt cân bằng là PA = (0,8 + 0.6 ) : 2 = 0,7 " qa = 0,3 " Cấu trúc di truyền của quần thể khi đạt cân bằng là: 0,49AA + 0.42Aa + 0.09aa = 1 b Khi 1/2 số cơ thể dị hợp không có khả năng sinh sản thì cấu trúc quần thể trở thành: 0,49/0,79AA + 0,21/0,79Aa + 0,09/0,70aa = 1 " PA ≈ 0,73, qa ≈ 0,27 Vậy cấu trúc của quần thể tiếp theo là: 0,5329AA + 0,3942Aa + 0,0729aa = 1 Bài 14: Xét... nghĩa lí luận: - Phản ánh trạng thái cân bằng di truyền của quần thể, giải thích vì sao trong thiên nhiên có những quần thể được duy trì ổn định qua thời gian dài - Đây là định luật cơ bản để nghiên cứu di truyền học quần thể Ý nghĩa thực tiễn: Xác định tần số tương đối của các kiểu gen và các alen từ tỉ lệ các kiểu hình Bài toán về hai hay nhiều cặp gen Bài1 : Một QT của 1 loài thực vật có TL các KG... cánh ngắn Giải : TL thể dị hợp Aa ở thế hệ XP: ( 1/2 )3 x Aa = 0,08 => Aa = 0, 64 = 64 % Vậy: TL KH cánh dài : 64 % + 20 % = 84 % TL KH cánh ngắn : 100 % - 84 % = 16 %  Chọn C Bài tập về định luật hắc đi- van béc( Quần thể ngẫu phối) -Với một gen có hai alen( A, a) thì thành phần kiểu của quần thể ở trạng thái cân bằng di truyền là: P2AA + 2pqAa + q2aa =1 *Trường hợp đặc biệt: - Quần thể đồng nhất một...Chú ý giải nhanh: Quần thể đạt trạng thái cân bằng aa = 9% = q2 => q = a = o,3 => p = A= 0,7 * Ví dụ 3: Quần thể người có tần số người bị bạch tạng 1/10000 Giả sử quần thể này cân bằng( biết bạch tạng do gen lặn nằm trên nhiễm sắc thể thường quy định) a Tính tần số các alen? b Tính xác suất để 2 người bình thường trong quần thể lấy nhau sinh ra người con đầu lòng bị bạch . BÀI TẬP QUẦN THỂ NGẪU PHỐI 1. Dạng 1: Từ cấu trúc di truyền quần thể chứng minh quần thể đã đạt trạng thái cân bằng hay không, qua bao nhiêu thế hệ quần. Điều kiện để quần thể đạt vị trí cân bằng di truyền khi quá trình ngẫu phối di n ra thì ngay ở thế hệ tiếp theo quần thể đã đat sự cân bằng di truyền c.