(SKKN 2022) hệ thống lý thuyết, bài tập nội dung phối hợp các quy luật di truyền, di truyền học quần thể và tiến hóa đề ôn thi THPTQG và bồi dưỡng học sinh giỏi các cấp

MỤC LỤC NỘI DUNG Mở đầu 1.1 Lí chọn đề tài 1.2 Mục đích nghiên cứu 1.3 Đối tượng nghiên cứu 1.4 Phương pháp nghiên cứu Nội dung 2.1.Cơ sở lí luận sáng kiến 2.2 Cơ sở thực tiễn 2.3 Nội dung 2.3.1 Khái niệm 2.3.2 Quần thể nội phối 2.3.3 Quần thể ngẫu phối 2.3.4 Bài tập vận dụng 2.4 Hiệu sáng kiến kinh nghiệm hoạt động giáo dục Kết luận kiến nghị 3.1 Kết luận 3.2 Kiến nghị TRANG 1 1 2 2 25 26 26 MỞ ĐẦU 1.1 Lí chọn đề tài Trong thập kỷ qua, Sinh học phát triển nhanh đạt nhiều thành tựu lý thuyết thực tiễn Một nội dung nhận quan tâm nhiều nhà sinh học di truyền học quần thể, quy luật di truyền tiến hóa Trên sở đó, năm gần đề thi học sinh giỏi (HSG) cấp nội dung phần di truyền học quần thể, quy luật di truyền tiến hóa đề cập nhiều thường có nội dung mang tính ứng dụng thực tiễn Về ứng dụng thực tiễn tập quy dạng di truyền quần thể giúp học sinh dễ hiểu, giải nhanh, cho kết xác đặc biệt dễ vận dụng kì thi THPT quốc gia thi học sinh giỏi cấp Trên thực tế, có nhiều đề tài viết nội dung di truyền học quần thể, quy luật di truyền tiến hóa chưa có đề tài hệ thống lại câu hỏi, tập phối hợp phần di truyền quần thể, quy luật di truyền tiến hóa Với lí trên, tơi chọn đề tài: Hệ thống lý thuyết tập nội dung phối hợp quy luật di truyền, di truyền học quần thể tiến hóa để ơn thi THPTQG bồi dưỡng HSG cấp 1.2 Mục đích nghiên cứu Hệ thống hóa câu hỏi tập phối hợp quy luật di truyền, di truyền học quần thể tiến hóa giúp giáo viên giảng dạy học sinh ôn thi THPTQG HSG cấp tốt hơn, nhằm giúp học sinh đạt kết cao kì thi 1.3 Đối tượng nghiên cứu Hệ thống dạng tập di truyền quần thể, quy luật di truyền tiến hóa 1.4 Phương pháp nghiên cứu 1.4.1 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết Nghiên cứu lý thuyết, câu hỏi tập SGK sinh học 12, sách tham khảo, đề thi HSG cấp năm gần 1.4.2 Phương pháp thực nghiệm - Tiến hành thực nghiệm sư phạm lớp 12 T1, 12T2, 12H, 12S trường THPT chuyên Lam Sơn - Dùng toán thống kê để xử lý kết kiểm tra đánh giá lớp 1.5 Những điểm sáng kiến kinh nghiệm So với đề tài viết di truyền quần thể, quy luật di truyền tiến hóa sáng kiến kinh nghiệm có điểm phối hợp quy luật di truyền với di truyền học quần thể tiến hóa giúp học sinh dễ hiểu làm nhanh xác kì thi cấp NỘI DUNG 2.1 Cơ sở lí luận sáng kiến kinh nghiệm Trong phân phối chương trình sinh học lớp 12 phần quy luật di truyền, di truyền quần thể tiến hóa chủ yếu lí thuyết em làm dạng tập Trong sách tập sinh học 12 có giải tập giải vắn tắt nên em lúng túng giải tập Trong đề tài trước viết quy luật di truyền di truyền quần thể, tiến hóa riêng lẻ mà chưa phối hợp quy luật di truyền, di truyền quần thể tiến hóa 2.2 Cơ sở thực tiễn Trong thực tế giảng dạy em lớp 12 sau dạy hết theo phân phối chương trình em đa số làm tập mức 1,2 tương đối tốt Nhưng nhiều em lúng túng giải câu hỏi mức 3,4 phối hợp quy luật di truyền di truyền quần thể 2.3 Nội dung 2.3.1 Khái niệm: Quần thể tập hợp cá thể loài sinh sống khoảng không gian định vào thời điểm xác định, cá thể có quan hệ với sinh sản để tạo hệ 2.3.2 Quần thể nội phối (tự thụ phấn, tự phối) Xét gen gồm alen A a Giả sử quần thể ban đầu có 100% Aa với n: số hệ tự phối n  1 Tỉ lệ KG dị hợp qua n lần tự phối =  ÷  2 n  1 1−  ÷ Tỉ lệ KG đồng hợp loại (AA = aa) qua n lần tự phối =   *Chú ý: Nếu quần thể ban đầu 100% Aa mà có dạng: xAA + yAa + zaa = qua n hệ tự phối ta phải tính phức tạp Lúc này, tỉ lệ kiểu gen Aa, AA, aa là: n n n 1 1 1−  ÷ 1−  ÷  1 Aa =  ÷ y AA = x +   y aa = z +  2 y  2 2 Nếu gọi f tần số cá thể tự thụ phấn tỷ lệ loại kiểu gen quần thể là: (p2 + fpq) AA + (2pq – 2fpq) Aa + (q2 + fpq) aa = Hệ số nội phối = – (tần số dị hợp quan sát được/ tần số dị hợp tính theo lý thuyết) Hoặc: Hệ số nội phối = (tần số dị hợp tử theo lý thuyết - Tần số dị hợp quan sát được)/ tần số dị hợp tử theo lý thuyết 2.3.3 Quần thể ngẫu phối (định luật Hacđi - Vanbec) Ta có: xAA + yAa + zaa = ; Nếu gọi p tần số alen A, q tần số alen a thì: pA = x + y y ; qa = z + 2 a Nội dung định luật Khi xảy ngẫu phối, quần thể đạt trạng thái cân theo định luật Hacđi - Vanbec Khi thoả mãn đẳng thức: p 2AA + 2pqAa + q2aa = 1, quần thể cân => p + q = b Kiểm tra cân quần thể  pq  Nếu: p x q =  ÷ => quần thể cân   2  pq  Nếu: p x q #  ÷ => quần thể không cân   2 c Xác định số loại kiểu gen quần thể - Số kiểu gen ={ r(r + 1) n } ( r: số alen thuộc gen (lôcut), n: số gen khác nhau, gen phân li độc lập) - Nếu có r locut khác tính locut theo cơng thức, sau nhân kết tính locut - Nếu gen nằm NST tổng kiểu gen là: r n(r n + 1) - Nếu gen nằm NST giới tính tổng kiểu gen là: r(r + 1) + r d Trường hợp gen đa alen Ví dụ: Quần thể người: (1 gen có alen tạo nên nhóm máu: A, B, AB, O) Gọi : p(IA); q(IB); r(i) tần số tương đối alen IA, IB, IO Ta có : p + q + r = Nhóm máu Kiểu gen Tần số kiểu gen A I I + I A IO p2 + pr A A B I I + IB IO q2 + qr B B AB I IB 2pq A O IO IO r2 e Gen NST giới tính Đối với locus NST giới tính X có alen có kiểu gen: X A X A , X A X a , X a X a , X AY , X aY Các cá thể có alen NST X xét phạm vi giới đồng giao tử tần số kiểu gen X A X A , X A X a , X a X a tính giống trường hợp alen NST thường, có nghĩa tần số kiểu gen trạng thái cân theo định luật Hacdi – Vanbec là: p2 X A X A + 2pq X A X a + q2 X a X a = Các cá thể đực có alen X nên tần số kiểu gen giới dị giao tử: p X AY + q X aY =1 (Khi xét phạm vi giới dị giao tử) Vì tỉ lệ đực : 1: nên tỉ lệ kiểu gen giới tính phải giảm nửa xết phạm vi tồn quần thể, trạng thái cân quần thể Hacdi – Vanbec, cơng thức tính kiểu gen liên quan đến locus gen NST NST X (vùng không tương đồng) gồm alen là: 0,5p2 X A X A + pq X A X a + 0,5q2 X a X a + 0,5p X AY + 0,5q X aY = 2.3.4 Bài tập vận dụng a Bài tập gen gồm alen không xảy đột biến NST Bài tập 1: Ở đậu Hà Lan, thân cao (A) tính trạng trội hồn toàn so với thân thấp (a) Cho thân cao chủng lai với thân thấp chủng F1, cho F1 tự thụ phấn F2, cho thân cao F tự thụ phấn thu F3 có tỉ lệ kiểu hình 15 thân cao : thân thấp Giải thích kết phân li kiểu hình F3 Biết trình giảm phân bình thường, khơng chịu tác động nhân tố tiến hóa Cách giải: Đưa tập dạng quần thể tự thụ phấn F1: 100% Aa (thân cao) F2: AA + Aa + aa = 4 Cho thân cao F2 tự thụ phấn: Gọi x tỉ lệ AA, y tỉ lệ Aa quần thể tiến hành tự thụ phấn: xAA + yAa = A- + aa = 16 16 y y 1 y− => Ta có = => y = => x = => y − = 16 4 => Thành phần kiểu gen F2: AA + Aa = 4 => Như F2 cho cao AA F2 cao Aa tự thụ phấn 4 =>F3: F3 có tỉ lệ kiểu hình 15 thân cao : thân thấp Bài tập 2: Ở dê tính trạng râu xồm gen gồm alen quy định nằm NST thường Nếu cho dê đực chủng (AA) có râu xồm giao phối với dê chủng (aa) khơng có râu xồm F thu đực râu xồm : không râu xồm Cho F1 giao phối với thu F có tỉ lệ phân li râu xồm : không râu xồm Nếu chọn đực râu xồm F cho tạp giao với khơng râu xồm F2 tỉ lệ dê không râu xồm đời lai thu bao nhiêu? Cách giải: Đưa tập dạng quần thể ngẫu phối - P chủng, F1 F2 có tỉ lệ 1:1 F1 phân li không giới => dấu hiệu đặc trưng di truyền tính trạng chịu ảnh hưởng giới tính - Quy ước: Aa râu xồm đực không râu xồm - P: AA × aa F1: đực Aa : Aa (kiểu hình: đực râu xồm : không râu xồm) F2: 1AA : 2Aa : 1aa + Đực F2 có 1AA : 2Aa : 1aa ⇒ kiểu hình đực: râu xồm : khơng râu xồm + Cái F2 có 1AA : 2Aa : 1aa ⇒ kiểu hình cái: râu xồm : khơng râu xồm ⇒ Con đực râu xồm F2 có 1AA : 2Aa; Con không râu xồm F2 có 2Aa : 1aa - Phép lai: ♂ râu xồm F2 ( AA : 2 Aa) × ♀ râu không xồm F2 ( Aa : aa) 3 , qa= 3 ♀ có pA = , qa = 3 2 => Đời F3: AA : Aa : aa Trong dê có tỉ lệ kiểu gen AA ∶ 9 18 ♂ có pA = Aa ∶ aa 18 18 => Dê không râu xồm = Aa + aa = 18 18 18 Bài tập 3: Ở lồi thực vật, tính trạng màu hoa gen có alen qui định Thực phép lai P hoa đỏ chủng với hoa trắng chủng, hệ F1 thu toàn hoa hồng Cho hoa hồng F1 tự thụ phấn thu hạt F2 Người ta chọn ngẫu nhiên từ F2 hỗn hợp X hạt, gieo thành thu hoa đỏ hoa hồng, cho tự thụ phấn liên tục qua hệ, số thu hệ cuối cùng, tỉ lệ hoa trắng thu Tỉ lệ hạt mọc thành hoa hồng hỗn hợp X bao nhiêu? 20 Cách giải: Đưa tập dạng quần thể tự thụ phấn - Quy ước kiểu gen: AA – hoa đỏ; Aa – hoa hồng; aa – hoa trắng - P: AA × aa => F1: Aa, tự thụ => F2: AA : Aa : aa 4 - Ở F2 chọn ngẫu nhiên X hạt, hạt mọc thành hoa đỏ hoa hồng => X hạt chọn ngẫu nhiên gồm AA Aa với tỉ lệ: xAA + yAa = - Cho X hạt tự thụ qua ba hệ, hệ cuối có hoa trắng (aa) chiếm tỉ lệ: 1− = y => y = 0,8 20 - Vậy tỉ lệ hạt mọc thành hoa hồng hỗn hợp X 80% Bài tập 4: Ở loài thực vật, lai hoa đỏ với hoa trắng, người ta thu F1 100% hoa đỏ Cho hoa đỏ F tự thụ phấn, F2 có tỉ lệ phân li kiểu hình đỏ : trắng Lấy ngẫu nhiên hoa đỏ F2 cho tự thụ phấn, xác suất để đời cho tỉ lệ phân li kiểu hình đỏ : trắng bao nhiêu? Cách giải: Đưa tập dạng quần thể tự thụ phấn - F2: đỏ : trắng = : => tính trạng quy định màu sắc hoa di truyền theo quy luật phân li, tính trạng trội trội hồn tồn F1 có kiểu gen dị hợp - Quy ước: A – hoa đỏ; a – hoa trắng - P: AA x aa => F1: Aa, tự thụ => F2: AA : Aa : aa 4 - Cho hoa đỏ lấy ngẫu nhiên F2 với tỉ lệ xAA + yAa = tự thụ phấn => đời aa = y( 1− 1 1 ) = => y = ; x = 2 - Như hoa đỏ lấy ngẫu nhiên có AA Aa Aa) => tỉ lệ AA = ; tỉ lệ Aa = 3 2 - Lấy hoa đỏ F2, xác suất có AA Aa = ( )2 x ( )2 x 3 C42 = 27 => Đáp án: 27 - Trong đỏ F2 ( AA : b Bài tập gen gồm alen xảy đột biến số lượng NST Bài tập: Ở loài thực vật, gen A quy định đỏ trội hoàn toàn so với alen a quy định vàng Lai chủng lưỡng bội đỏ với lưỡng bội vàng F1 Xử lý F1 cơnsixin, sau cho toàn F1 giao phấn ngẫu nhiên với F2 Giả thiết thể tứ bội tạo giao tử lưỡng bội, khả sống thụ tinh loại giao tử ngang nhau, hợp tử phát triển bình thường hiệu việc xử lí hố chất cơnsixin gây đột biến lên F1 đạt tỉ lệ thành công 60% Theo lý thuyết, tỉ lệ kiểu hình đỏ F bao nhiêu? Cách giải: Giải tập dạng quần thể ngẫu phối xửlýcô nxisin Aa => AAaa  → H = 60% 60%AAaa => 0,5A _ : 0,1aa 40%Aa => 0, 2A : 0, 2a => XS = − ( 0,1aa + 0, 2a ) ( 0,1aa + 0, 2a ) = − 0,3 × 0,3 = 0,91 = 91% c Bài tập gen gồm nhiều alen Bài tập: Ở loài thực vật tự thụ phấn bắt buộc, tính trạng hình dạng quy định cặp gen gồm có alen tương quan trội lặn hoàn toàn theo thứ tự: A1 > A2 > A3; A1 quy định tròn, A2 quy định bầu, A3 quy định dài Trong quần thể loài này, người ta lấy ngẫu nhiên tròn cho tự thụ phấn thu đời F Giả sử khơng có đột biến xảy ra, sức sống cá thể Theo lý thuyết, xác định kiểu gen tương ứng với trường hợp phát sinh tỉ lệ kiểu hình sau F1 (1) 100% tròn (2) 75% tròn : 25% bầu (3) 75% tròn : 25% dài (4) 87,5% tròn : 12,5% bầu (5) 50% tròn : 50% bầu (6) 87,5% tròn : 12,5% dài (7) 50% tròn : 25% bầu : 25% dài (8) 75% tròn : 12,5% bầu : 12,5% dài Cách giải: Giải tập dạng quần thể tự thụ phấn - Cây trịn có kiểu gen A1A1, A1A2, A1A3: + TH1: có kiểu gen A1A1 (100% A1A1 tự thụ) => F1: 100% trịn + TH2: có kiểu gen A1A2 (100% A1A2 tự thụ) => F1: 75% tròn, 25% bầu + TH3: có kiểu gen A1A3 (100% A1A3 tự thụ) => F1: 75% tròn, 25% dài + TH4: A1A1 A1A2 ta có: 1 A1A1 + A1A2 = tự thụ => F1: 2 87,5% tròn : 12,5% bầu + TH5: A1A1 A1A2 ta có: 1 A1A1 + A1A3 = tự thụ => F1: 2 87,5% tròn : 12,5% dài + TH6: A1A2 A1A3 ta có: 75% tròn : 12,5% bầu : 12,5% dài 1 A1A2 + A1A3 = tự thụ => F1: 2 d Bài tập hai nhiều gen phân li độc lập Bài tập 1: Khi lai hai thứ bí tròn chủng thu F đồng loạt dẹt Cho F1 giao phấn với thu F2 gồm 56,25% dẹt; 37,5% tròn; 6,25% dài Cho tất tròn dài F giao phấn ngẫu nhiên với Về mặt lí thuyết, tỉ lệ phân li kiểu hình F bao nhiêu? Cách giải: Giải tập dạng quần thể ngẫu phối - Quy ước: A-B- dẹt; A-bb aaB- tròn aabb: dài - F1: có kiểu gen AaBb, F1 × F1: AaBb × AaBb => F2: dẹt : tròn : dài - Đề cho tròn dài F2 giao phấn ngẫu nhiên Cây trịn, dài F2 có thành phần kiểu gen: 2 AAbb + Aabb + aaBB + aaBb + aabb = 7 7 - Cho quần thể giao phối ngẫu nhiên, phát sinh giao tử với tỉ lệ sau: Ab = aB = ; ab = 7 Sau giao phấn ngẫu nhiên ta có: aabb = 49 32 49 32 A-B- = – ( + ) = 49 49 49 A-bb + aaB - = => Tỉ lệ phân li kiểu hình F3 là: dẹt : 32 tròn : dài Bài tập 2: Một loài thực vật, cho giao phấn dẹt với bầu dục (P), thu F gồm toàn dẹt Cho F lai với đồng hợp lặn cặp gen, thu đời có kiểu hình phân li theo tỉ lệ dẹt : tròn : bầu dục Cho F tự thụ phấn thu F2 Cho tất tròn F2 giao phấn với thu F Lấy ngẫu nhiên F3 đem trồng, theo lí thuyết, xác suất để có kiểu hình bầu dục bao nhiêu? Cách giải: Giải tập dạng quần thể ngẫu phối 10 biến đổi thành a đột biến Tần số alen A hệ là: p = po – upo = po(1 u) Sang hệ thứ hai lại có u số alen A cịn lại tiếp tục đột biến thành a Tần số alen A hệ thứ hai là: P2 = p1 – up1 = p1(1-u) = po(1-u)2 Vậy sau n hệ tần số tương đối alen A là: pn = po(1 - u)n => Tần số đột biến u lớn tần số tương đối alen A giảm nhanh => Quá trình đột biến xảy áp lực biến đổi cấu trúc di truyền quần thể Áp lực trình đột biến biểu tốc độ biến đổi tần số tương đối alen bị đột biến Alen a đột biến thành A (đột biến nghịch) với tần số v + Nếu u = v tần số tương đối alen giữ nguyên không đổi + Nếu v = u > => xảy đột biến thuận + Nếu u ≠ v; u > 0, v > => xảy đột biến thuận đột biến nghịch Sau hệ, tần số tương đối alen A là: p1 = po – upo + vqo Kí hiệu biến đổi tần số alen A ∆p Khi ∆p = p1 – po = (po – upo + vqo) – po = vqo - upo Tần số tương đối p alen A q alen a đạt cân số lượng đột biến A→ a a → A bù trừ cho nhau, nghĩa ∆p = vq = up Mà q = 1- p => up = v(1 – p) up + vp = v p = v u => q = u+v u+v Các dạng tập - Dạng 1: Biết tỉ lệ kiểu hình => xác định tần số alen, tần số phân bố kiểu gen trạng thái cân quần thể sau xảy đột biến - Dạng 2: Biết số lượng alen số lượng alen đột biến => xác định tần số đột biến gen thuận nghịch - Dạng 3: Biết tần số đột biến thuận nghịch, tổng số cá thể => xác định số lượng đột biến Bài tập 1: Một quần thể động vật 5.10 Tính trạng sừng dài gen A quy định, sừng ngắn gen a quy định Trong quần thể có số gen A đột 15 biến thành a ngược lại, với số lượng bù trừ Tìm số alen A alen a sau đột biến Biết A đột biến thành a với tần số v, với u = 3v = 3.10-3 Giải: Gọi: p tần số alen A q tần số alen a - Tổng số alen quần thể: 5.104 x = 105 (alen) - Tần số alen trội, lặn có cân thiết lập: + Tần số alen a: qa = u u+v = 3v = 0,75 3v + v + Tần số alen A: pA = 10,75 = 0,25 - Số lượng alen quần thể: + Số lượng alen A là: 0,25 x 105 = 2,5 x 104 + Số lượng alen a là: 0,75 x 105 = 7,5 x 104 Bài tập 2: Quần thể ban đầu có 1000000 alen A a Tốc độ đột biến alen A 10−5 , alen a 10-5 Khi cân quần thể có số lượng alen bao nhiêu? Cho biết khơng tính áp lực nhân tố khác làm biến đổi cấu trúc di truyền quần thể Giải: Ta có: u = 3.10-5; v = 10-5 Tần số tương đối p alen A q alen a đạt cân số lượng đột biến A => a a => A bù trừ cho nghĩa khi: vq = up Mà q = 1- p => up = v (1 - p) => up = v – vp => v = up + vp => p = v 10−5 = = u+v 3.10−5 + 10−5 0,25 => q = 0,75 Vậy số lượng alen A = 0,25 x 1000000 = 250000 alen Số lượng alen a = 0,75 x1000000 = 750000 alen - Nhân tố tiến hóa chọn lọc tự nhiên *Giá trị thích nghi hệ số chọn lọc 16 Mặt chủ yếu chọn lọc tự nhiên phân hoá khả sinh sản tức khả truyền gen cho hệ sau Khả đánh giá hiệu suất sinh sản, ước lượng số trung bình cá thể hệ So sánh hiệu suất sinh sản dẫn tới khái niệm giá trị chọn lọc hay giá trị thích nghi (giá trị chọn lọc hay giá trị thích ứng), kí hiệu w, phản ánh mức độ sống sót truyền lại cho hệ sau kiểu gen (hoặc alen) Ví dụ: kiểu hình dại trội (AA Aa) để lại cho đời sau 100 cháu mà kiểu hình đột biến lặn (aa) để lại 99 cháu, ta nói giá trị thích nghi alen A 100% (wA = 1) giá trị thích nghi alen a 99% (wa = 0,99) Sự chênh lệch giá trị chọn lọc alen (trội lặn) dẫn tới khái niệm hệ số chọn lọc (Salective coeffcient), thường kí hiệu S Hệ số chọn lọc phản ánh chênh lệch giá trị thích nghi alen, phản ánh mức độ ưu alen với q trình chọn lọc Như ví dụ thì S = wA – wa = – 0,99 = 0,01 + Nếu wA = wa => S = 0, nghĩa giá trị thích nghi alen A a tần số tương đối alen A a quần thể không đổi + Nếu wA = 1, wa = => S=1, nghĩa thể có kiểu gen aa bị đào thải hồn tồn đột biến a gây chết bất dục (không sinh sản được) Như vậy, giá trị S lớn tần số tương đối alen biến đổi nhanh hay nói cách khác, giá trị hệ số chọn lọc (S) phản ánh áp lực chọn lọc tự nhiên - Nếu hệ số thích nghi kiểu gen > => hệ số thích nghi tuyệt đối (w) => cần tình hệ số thích nghi tương đối (W) => S = – W - Tần số alen quần thể trạng thái cân di truyền (A a): S aa Cách 1: p’(A) = S + S AA aa S AA Cách 2: q’(a) = S + S AA aa Bài tập: Một quần thể có tỉ lệ kiểu gen trước sau thời gian bị tác động chọn lọc sau: Tần số kiểu gen AA 17 Aa aa Trước chọn lọc 0,36 0,48 0,16 Sau thời gian bị tác động chọn lọc 0,36 0,60 0,04 Xác định hệ số chọn lọc (S) kiểu gen quần thể chịu tác động chọn lọc Quần thể bị chi phối hình thức chọn lọc nào? Giải thích Xác định tần số alen sau chọn lọc quần thể trạng thái cân di truyền Giải: Hệ số chọn lọc kiểu gen ược tính sau: 0,36 Hệ số thích nghi tuyệt đối (AA) = 0,36 = 1,0 0, 60 Hệ số thích nghi tuyệt đối (Aa) = 0, 48 = 1,25 0, 04 Hệ số thích nghi tuyệt đối (aa) = 0,16 = 0,25 Vì hệ số thích nghi tuyệt đối Aa cao nhất, nên coi hệ số thích nghi tương đối (W) kiểu gen là: 1, 25 Aa (WAa) = 1, 25 = 1, => (WAA) = 1, 25 = 0,8 0, 25 => (Waa) = 1, 25 = 0,2 Vậy, hệ số chọn lọc S = – W kiểu gen SAA = 0,2; SAa = Saa = 0,8 Trong quần thể chọn lọc tác động làm suy giảm cá thể có kiểu gen đồng hợp tử lặn => hình thức chọn lọc chọn lọc ưu dị hợp tử đồng hợp trội (kiểu gen có sẵn quần thể) => chọn lọc ổn định Tần số alen quần thể trạng thái cân di truyền : S aa 0,8 S AA 0, Cách : p’(A) = S + S = 0, + 0,8 = 0,8 => q’(a) = – 0,8 = 0,2 AA aa Cách : q’(a) = S + S = 0, + 0,8 = 0,2 => p’(A) = – 0,2 = 0,8 AA aa * Chọn lọc alen chống lại giao tử hay thể đơn bội 18 Quần thể có cấu trúc: p2AA + 2pq Aa + q2 aa = Nếu giá trị thích nghi (w) giao tử mang A lớn (w = 1), giao tử mang a (w < 1), nghĩa – S S hệ số chọn lọc để mức độ chọn lọc loại bỏ alen hay kiểu gen đó, cụ thể a Lượng biến thiên tần số q xác định: ∆q= − sq(1 − q) − sq ∆q có giá trị âm chứng tỏ tác dụng chọn lọc giao tử q bị giảm Nếu chọn lọc diễn hàng loạt hệ q bị giảm dần cuối alen a bị loại khỏi quần thể Chọn lọc pha đơn bội có ý nghĩa lớn với vi sinh vật sinh vật có pha đơn bội chiếm ưu Ở sinh vật bậc cao, chọn lọc giao tử biểu rõ động vật * Chọn lọc pha lưỡng bội Quần thể có cấu trúc: p2AA + 2pq Aa + q2 aa = Giả sử giá trị thích nghi kiểu gen AA Aa 1, a = - S (trường hợp trội hồn tồn) sau chu kì chọn lọc, lượng biến thiên tần số alen a xác định: ∆q= − Sq (1 − q ) − Sq Trường hợp S = ta có ∆q= − q2 1+ q q Khi S = sau n hệ chọn lọc xác định: qn = + nq Khi biết giá trị ban đầu q việc xác định số hệ n mà chọn lọc đòi 1 hỏi để làm giảm tần số alen a xuống qn theo công thức : n = q − q n Ví dụ: Tần số alen a ban đầu 0,96 Quá trình chọn lọc pha lưỡng bội diễn qua 16 hệ làm tần số alen a giảm xuống bao nhiêu? Cho biết hệ số chọn lọc S = Giải: qo 0,96 Tần số alen lặn sau 16 hệ chọn lọc là: q(a) = + nq = + 16 x0,96 = o 0,059 19 Bài tập 1: Một quần thể trạng thái cân gen có alen A, a Trong tần số p = 0,4 Nếu trình chọn lọc đào thải thể có kiểu gen aa xảy với áp lực S = 0,02 Hãy xác định cấu trúc di truyền quần thể sau xảy chọn lọc Giải: - Quần thể cân di truyền, nên ta có: pA + qa = => qa = – 0,4 = 0,6 - Cấu trúc di truyền quần thể cân là: (0,4)2AA + 2(0,4 x 0,6)Aa + (0,6)2aa = => 0,16AA : 0,48Aa : 0,36aa (giá trị thích nghi aa = – S = 0,98) - Sau chọn lọc tỉ lệ kiểu gen aa cịn lại là: 0,36 (1 – S) = 0,36(1 – 0,02) = 0,3528 Mặt khác, tổng tỉ lệ kiểu gen sau chọn lọc là: 0,16 + 0,48 + 0,36(1 – S) = 0,9928 => Vậy cấu trúc di truyền quần thể xảy chọn lọc là: 0,16 0,3528 AA : 0,483Aa : aa 0,161AA : 0,483Aa : 0,356aa = 0,9928 0,9928 Bài tập 2: Để làm giảm tần số alen a từ 0,98 xuống 0,04 tác động chọn lọc pha lưỡng bội cần hệ Biết khơng có ảnh hưởng đột biến yếu tố khác chọn lọc hệ số chọn lọc kiểu hình lặn S= Giải: Ta hiểu trình chọn lọc xảy quần thể ngẫu phối có cân Gọi tần số alen lặn hệ ban đầu qo , hệ n qn Ta có: 1 1 n = q – q = 0, 04 – 0,98 ≈ 24 => Vậy số hệ chọn lọc: n = 24 n o - Nhân tố tiến hóa di – nhập gen Tốc độ di nhập gen (M) tính tỉ số giao tử mang gen di nhập so với số giao tử hệ quần thể Cũng tính M tỉ lệ số cá thể nhập cư so với tổng số cá thể quần thể nhận sau nhập cư Ta có lượng biến thiên tần số alen A quần thể nhận sau hệ di nhập gen là: ∆p = M (P – p) Trong công thức : 20 - p tần số alen A quần thể nhận - P tần số alen A quần thể cho Bài tập 1: Nêu hình thức di-nhập gen phổ biến nhóm sinh vật: dương xỉ nấm, thực vật có hoa, động vật nước thụ tinh ngoài, lớp thú Cho biết tần số tương đối alen A quần thể Y 0,8; quần thể X 0,3 Số cá thể quần thể Y 1600, số cá thể nhập cư từ quần thể X vào quần thể Y 400 Hãy xác định tần số p y alen A quần thể Y hệ sau di - nhập Các hình thức di-nhập gen: - Dương xỉ nấm: phát tán bào tử - Thực vật bậc cao: phát tán hạt phấn, quả, hạt - Động vật nước thụ tinh ngoài: di cư cá thể, phát tán giao tử theo nước - Lớp thú: di cư cá thể Tính theo cơng thức - Tốc độ di nhập gen: M = 400 = 0,2 1600 + 400 - Sau hê, lượng biến thiên tần số tương đối alen A quần thể nhận Y là: ∆p = 0,2 (0,3 – 0,8) = - 0,1 => Như vậy, tần số tương đối alen A quần thể nhận giảm xuống còn: pY = 0,8 – 0,1 = 0,7 Bài tập 2: Tần số tương đối gen A quần thể (I) 0,8; quần thể (II) 0,3 Tốc độ di – nhập gen A từ quần thể (II) vào quần thể (I) 0,2 Tính lượng biến thiên tần số tương đối gen A Giải: Tỉ lệ số cá thể nhập cư, lượng biến thiên tần số gen A quần thể nhận (I) là: ∆p = 0,2(0,3 - 0,8) = - 0,1 Giá trị cho thấy tần số A quần thể nhậṇ (I) giảm 0,1 * Sự du nhập đột biến 21 Lý thuyết: Một quần thể ban đầu gồm cá thể có kiểu gen AA quần thể có alen A Quần thể có thêm alen a trình đột biến A thành a xảy nội quần thể nhận a du nhập từ quần thể khác tới thông qua sư ̣ phát tán giao tử hay sư ̣ di cư cá thể có mang đột biến a Sự du nhập đột biến nguyên nhân làm thay đổi vốn gen quần thể Khi tần số a sau xảy sư ̣ du nhập gen tính theo cơng thức: q1= n.qn+m.qm qn: tần số alen a trước có du nhập qm: tần số alen a phận du nhập n m tỉ lệ so sánh kích thước quần thể phận du nhập (n + m = 1) Đối với quần thể lớn sư ̣ du nhập đột biến không ảnh hưởng đáng kể tới sư ̣thay đổi cấu trúc di truyền quần thể Bài tập 3: Trong quần thể có 16% mắt xanh, 20% số người di cư đến quần thể có 9% số người mắt xanh Giả sử mắt xanh gen lặn quy định thuộc nhiễm sắc thể thường Tính tần số alen mắt xanh quần thể mới? Quần thể cân di truyền Giải: Gọi a gen quy định kiểu hình mắt xanh Vì quần thể ngẫu phối nên du nhập gen lặn a vào quần thể làm cho quần thể có tần số alen a là: q1= n.qn+m.qm qn tần số alen a trước có du nhập = 0,4 qm tần số alen a phận du nhập = 0,3 n m tỉ lệ so sánh kích thước quần thể nhóm du nhập,theo giá trị n = 0,8 m = 0,2 Thay giá trị vào biểu thức ta có tần số alen mắt xanh quần thể là: q1= 0,8 x 0,4 + 0,2 x 0,3 = 0,38 22 - Nhân tố tiến hóa giao phối khơng ngẫu nhiên Ngẫu phối khơng hồn tồn quần thể vừa ngẫu phối vừa nội phối Nội phối làm tăng tỉ lệ đồng hợp tử với mức giảm tỉ lệ dị hợp tử Nội phối làm thay đổi tần số kiểu gen, không làm thay đổi tần số alen Tần số thể đồng hợp tử cao lý thuyết kết nội phối Nếu quần thể có f cá thể nội phối tần số kiểu gen (p2 + fpq)AA + (2pq – 2fpq)Aa + (q2 + fpq)aa = Ví dụ: Trong quần thể ruồi giấm có 20% số cá thể nội phối Cho q = 0,4, tính tần số kiểu gen Giải: f = 0,2; q = 0,4 p = 0,6 AA = p2 + fpq = 0,36 + 0,2 x 0,6 x 0,4 = 0,408 aa = q2 + fpq = 0,16 + 0,2 x 0,6 x 0,4 = 0,208 Aa = 2pq – 2fpq = 0,384 * Hệ số nội phối (F): Là xác suất mà alen locut cá thể giống nguồn gốc F = - [(tần số dị hợp tử quan sát được)/(tần số dị hợp tử theo lý thuyết)] = (tần số dị hợp tử theo lý thuyết – tần số dị hợp tử quan sát được)/tần số dị hợp tử theo lý thuyết Bài tập 1: Trong quần thể yến mạch hoang dại, tần số đồng hợp tử trội, dị hợp tử đồng hợp tử lặn tương ứng là: 0,67; 0,06 0,27 Hãy tính hệ số nội phối quần thể Giải Tần số alen: p = 0,67 + x 0,6 = 0,7; q = – 0,7 = 0,3 Tần số dị hợp tử theo lý thuyết: 2pq = x 0,3 x 0,7 = 0,42 0,06 Hệ số nội phối = – 0, 42 = 0,86 Bài tập 2: Một quần thể có tần số alen A 0,6 Giả sử ban đầu quần thể đạt trạng thái cân di truyền Sau số hệ giao phối thấy tần số kiểu gen aa 0,301696 Biết quần thể xảy nội phối với hệ số 0,2 Tính số hệ giao phối? Giải: 23 Tần số alen a 0,4 Do quần thể đạt trạng thái cân nên cấu trúc quần thể là: 0,301696AA + 0,48Aa + 0,16aa = Sau số hệ giao phối, tần số aa là: 0,301696 => Tần số kiểu gen aa tăng là: 0,301696 - 0,16 = 0,141696 => Tần số Aa giảm là: 0,141696 x = 0,283392 Tần số Aa sau n hệ giao phối là: 2pq(1 - f)n = 0,48(1 - f)n = 0,48.0,8n => Tần số Aa giảm là: 0,48 – 0,48.0,8n = 0,283392 => n = Vậy hệ số giao phối * Trường hợp giao phối có lựa chọn Sẽ làm cho tỉ lệ kiểu gen tâǹ số alen bị thay đổi qua hệ có định hướng Ví dụ: Ở quần thể cá đạt trạng thái cân Hacđi – Vanbec có tỉ lê ̣ cá màu xám : cá màu đỏ = : 24 Nếu xảy tượng giao phối có lưạ chọn (chỉ có màu giao phối với nhau) qua hệ Xác định thành phần kiểu gen quần thể hệ thứ hai Biết gen quy định màu đỏ trội hoàn toàn so với màu xám, gen nằm nhiễm sắc thể thường Giải: Gọi A quy định màu đỏ, a quy định màu xám tần số alen A p, tần số alen a q Vì quần thể trạng thái cân nên q = => q = 0,2 ; p = - 0,2 = 25 0,8 Cấu trúc di truyền quần thể là: 0,64 AA + 0,32 Aa + 0,04 aa = Quần thể xảy giao phối có lựa chọn sau hệ: P: (màu đỏ × màu đỏ) x 0,96 => ( 2 AA : Aa) × ( AA : Aa) x 0,96 3 3 => F1: ( 25 25 AA : Aa : aa) = => ( AA : Aa : aa) x 0,96 = 36 18 36 36 18 36 0,96 24 => AA; Aa; aa = 0,96 15 75 P: (màu xám x màu xám) x 0,04 = (aa x aa) x 0,04 => F1: 0,04 aa => Thế hệ F1 thu ( AA : Aa : aa) = 15 15 F1 x F1: (màu đỏ x màu đỏ) x => ( AA : => F2: ( 14 15 14 Aa) × ( AA : Aa) x 7 15 36 12 14 24 14 AA : Aa : aa) x => AA + Aa + aa = 49 49 49 15 35 35 105 15 F1x F1: (màu xám x màu xám) x 1 => F2: aa 15 15 Vậy cấu trúc di truyền quần thể F2: ( 24 AA : Aa : aa) = 35 35 35 - Các yếu tố ngẫu nhiên Bài tập 1: Người ta thả 16 sóc gồm đực lên đảo Tuổi sinh sản sóc năm, đẻ con/năm Nếu số lượng cá thể quần thể bảo toàn tỉ lệ đực : sau năm, số lượng cá thể quần thể sóc con? Giải: Cách 1: - Gọi N0 số lượng cá thể quần thể F0 - S số / lứa - Với tỉ lệ đực, tạo hệ số cá thể bảo tồn ta thiết lập công thức tổng quát tổng số cá thể quần thể hệ Fn: S+2 Nt = N0 ( n ) = 16384 n Cách 2: Tính năm - Sau năm: = x - năm: = + = 32 32 x + 32 = 128 25 128 x + 128 = 512 512 - năm: = x + 512 = 2048 - năm: = - năm: = 2048 x + 2048 = 8192 => Tổng cá thể = 8192 x = 16384 * Quâǹ thể hình thành từ quần thể lớn vào thời điểm số lượng cá thể giảm sút vào “cở chai’ Ví dụ: Tần số alen không chịu tác động chọn lọc quần thể cân 0,7A 0,3a Quần thể bị tiêu diệt gần hết sau trận dịch, lại cá thể có khả sinh Hỏi xác suất để sau số năm quần thể có 100% cá thể AA (giả sử khơng xảy đột biến) Giải: Cấu trúc di truyền quần thể 0,49 AA + 0,42 Aa + 0,09 aa = Vì quần thể khơng bị chọn lọc đột biến từ cá thể trở thành 100% AA cá thể phải AA => Xác suất cá thể AA (0,49)4 = 0,0576 Vậy xác suất để sau số năm quần thể có 100% cá thể AA 5,76 2.4 Hiệu sáng kiến kinh nghiệm hoạt động giáo dục - Chúng áp dụng nội dung giảng dạy hệ thống tập xây dựng cho lớp 12 chuyên Sinh số lớp chuyên Tự nhiên - Kết học tập khác biệt rõ rệt lớp có áp dụng SKKN lớp không áp dụng SKKN: học sinh lớp thí nghiệm có kĩ xử lí tình tốt hơn, điểm số cao đặc biệt có hứng thú với việc tự tìm tịi nguồn tài liệu bổ sung kiến thức KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ 3.1 KẾT LUẬN - Chuyên đề giúp cho giáo viên học sinh liên kết nội dung di truyền học quần thể (phần di truyền học SGK lớp 12) với quy luật di 26 truyền phần quần thể tiến hóa (phần tiến hóa SGK sinh học 12), giúp học sinh hiểu sâu nội dung di truyền quần thể tiến hóa vận dụng linh hoạt kiến thức việc làm câu hỏi, tập - Chuyên đề hệ thống hóa kiến thức, bước đầu xây dựng hệ thống dạng tập di truyền quần thể với quy luật di truyền tiến hóa (có mở rộng nội dung kiến thức), phù hợp với hình thức thi giúp cho việc giảng dạy giáo viên ôn tập học sinh đạt hiệu cao - Do giới hạn đề tài, nên xây dựng hệ thống câu hỏi, tập chưa phân loại rõ ràng cho mục tiêu hình thức thi Vì vậy, tơi cố gắng hồn thiện tiếp SKKN để việc áp dụng SKKN mang lại hiệu cao - Trong thời lượng có hạn, đề tài khó tránh thiếu sót Tơi mong bạn đồng nghiệp, q thầy giáo đóng góp ý kiến để chun đề hoàn thiện 3.2 KIẾN NGHỊ Đề tài nên nhân rộng trường THPT tỉnh để đáp ứng xu hướng dạy học góp phần nâng cao chất lượng dạy – học môn Sinh học XÁC NHẬN CỦA THỦ TRƯỞNG ĐƠN VỊ Thanh Hóa, ngày tháng 05 năm 2022 Tơi xin cam đoan SKKN không chép nội dung người khác Lê Thị ThủyA TÀI LIỆU THAM KHẢO CAMPBELL REECE (2015), Sinh học, NXB Giáo dục Việt Nam Lê Thị Dung (2013), SKKN “Kinh nghiệm dạy học sinh giải tập di truyền học quần thể quần thể chịu tác động số nhân tố tiến hố”, THPT Trần Phú, Thanh Hóa 27 Nguyễn Thành Đạt, Phạm Văn Lập, Đặng Hữu Lanh, Mai Sỹ Tuấn (2016), Sinh học 12, NXB Giáo dục Việt Nam Nguyễn Thành Đạt, Phạm Văn Lập, Đặng Hữu Lanh, Mai Sỹ Tuấn (2006), Sách giáo viên Sinh học 12, NXB Giáo dục Việt Nam Nguyễn Thị Hồng Giang (2011), SKKN “Phương pháp giải số dạng tập phần quần thể ngẫu phối – tự phối”, THPT Lê Quý Đôn, Quảng Nam Ngô Thị Mỹ Hạnh (2013), SKKN“Phương pháp giải số dạng tập di truyền quần thể sinh học 12”, THPT Mang Thít, Vĩnh Long Nguyễn Thị Hòa (2008), Luận văn Thạc sĩ sư phạm sinh học “Rèn luyện kĩ hệ thống hóa kiến thức cho học sinh lớp 11 THPT dạy học sinh học”, Đại học quốc gia Hà Nội Mai Sỹ Tuấn, Lê Hồng Điệp (2010), Nâng cao phát triển sinh học 12, NXB Giáo dục Việt Nam Lê Đình Trung, Trần Thị Thanh Bình, Lê Hồng Điệp (2007), Rèn luyện kĩ sinh học 12, NXB Giáo dục 10 Vũ Văn Vụ, Nguyễn Như Hiền, Vũ Đức Lưu, Trịnh Đình Đạt, Chu Văn Mẫn, Vũ Trung Tạng (2010), Sinh học 12 Nâng cao, NXB Giáo dục Việt Nam 11 Bộ GDĐT (2013, 2014 ) Đề thi đại học, cao đẳng 12 Bộ GDĐT (2015, 2016 ) Đề thi THPT quốc gia 13 Bộ GDĐT (2010 - 2019) Đề thi HSG quốc gia 14 Sở GD& ĐT Thanh Hóa (2014, 2015, 2016, 2017), Đề thi HSG lớp 12 tỉnh Thanh Hóa 28 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 tên tác giả: Lê Thị ThủyA Chức vụ đơn vị công tác: Giáo viên sinh học – THPT chuyên Lam Sơn TT Tên đề tài SKKN Hệ thống hoá kiến thức xây dựng hệ thống câu hỏi ngắn phần chuyển hoá vật chất lượng thực vật - Sinh học 11 Hệ thống lý thuyết câu hỏi phần “cấu trúc phù hợp chức hệ tuần hồn” cho q trình giảng dạy, bồi dưỡng HSG lớp 11 THPT Câu hỏi tập phần di truyền quần thể cho giảng dạy THPTQG Cấp đánh giá xếp loại (Ngành GD cấp huyện/tỉnh; Tỉnh ) Kết đánh giá xếp loại (A, B, C) Năm học đánh giá xếp loại Hội đồng KHGD ngành C 2013 Hội đồng KHGD ngành B 2019 Hội đồng KHGD ngành B 2020 29 ... nội dung phối hợp quy luật di truyền, di truyền học quần thể tiến hóa để ơn thi THPTQG bồi dưỡng HSG cấp 1.2 Mục đích nghiên cứu Hệ thống hóa câu hỏi tập phối hợp quy luật di truyền, di truyền học. .. quần thể, quy luật di truyền tiến hóa chưa có đề tài hệ thống lại câu hỏi, tập phối hợp phần di truyền quần thể, quy luật di truyền tiến hóa Với lí trên, tơi chọn đề tài: Hệ thống lý thuyết tập nội. .. viết di truyền quần thể, quy luật di truyền tiến hóa sáng kiến kinh nghiệm có điểm phối hợp quy luật di truyền với di truyền học quần thể tiến hóa giúp học sinh dễ hiểu làm nhanh xác kì thi cấp NỘI