(SKKN HAY NHẤT) kinh nghiệm về phương pháp giải bài tập phần di truyền quần thể để khắc sâu nội dung lí thuyết

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO LÀO CAI TRƯỜNG THPT SỐ BẢO YÊN KINH NGHIỆM VỀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP PHẦN DI TRUYỀN QUẦN THỂ ĐỂ KHẮC SÂU NỘI DUNG LÍ THUYẾT Giáo viên: Nguyễn Thị Cương Tổ chun mơn: Hóa - sinh LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Sáng kiến kinh nghiệm năm học 2013 - 2014 Bảo Yên 2013 - 2014 PHẦN I: MỞ ĐẦU I Lí chọn đề tài Di truyền học quần thể, nội dung chủ yếu di truyền học đại, đưa vào giảng dạy chương trình trung học phổ thơng Những nội dung có ý nghĩa quan trọng việc giúp học sinh tiếp cận số khái niệm bản chọn giống tiến hóa Các đề thi đại học, cao đẳng gần đây, đề thi học sinh giỏi mơn Sinh học có nội dung liên quan tới phần Di truyền học quần thể Vì vậy, việc xây dựng số cơng thức liên quan tới tập nội dung có ý nghĩa thiết thực việc rèn luyện tư lôgic kỹ phân tích đánh giá vấn đề học sinh Sách giáo khoa, sách tập Sinh học thuộc chương trình THPT đưa nhiều cơng thức giúp học sinh giải tập thuộc phần di truyền quần thể Mặt khác, số công thức phần di truyền quần thể giới thiệu khơng sử dụng có hiệu để khắc sâu kiến thức lý thuyết cho học sinh Chính vậy, q trình dạy học, tơi sử dụng cơng thức có sẵn để giải tập nâng cao điển hình nhằm minh họa cho cơng thức đặc biệt khắc sâu nội dung lý thuyết Mợt sớ kinh nghiệm đó trình bày đề tài “Kinh nghiệm phương pháp giải tập phần di truyền quần thể để khắc sâu nội dung lí thuyết“ II Mục đích ý nghĩa đề tài - Giúp học sinh nắm vững nâng cao kiến thức, nâng cao kĩ giải tập di tuyền học quần thể từ khắc sâu, mở rộng nội dung lí thuyết phần di truyền học quần thể - Rèn luyện tư lơgic kỹ phân tích đánh giá vấn đề học sinh III Nhiệm vụ nghiên cứu LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Sáng kiến kinh nghiệm năm học 2013 - 2014 - Đưa số ví dụ minh họa cách sử dụng công thức biết để khắc sâu kiến thức lý thuyết phần di truyền liên kết giới tính - Đưa tập áp dụng cách sử dụng cơng thức biết để mở rộng lí thuyết trạng thái cân quần thể IV Đối tượng phạm vi nghiên cứu * Đối tượng nghiên cứu - Học sinh trường THPT Số Bảo Yên, tỉnh Lào Cai * Phạm vi nghiên cứu - Nghiên cứu chương trình sinh học ơn thi đại học bồi dưỡng học sinh giỏi phần: di truyền học V Phương pháp nghiên cứu * Phương pháp nghiên cứu lí thuyết: - Đọc tài liệu lí thuyết liên quan đến việc thực nhiệm vụ đề tài - Phân tích kế hoạch giảng dạy, mục tiêu, nội dung trọng tâm chương, để xây dựng câu hỏi cho phù hợp * Phương pháp thực nghiệm sư phạm: - Thực nghiệm số đề kiểm tra để xác định tính khả thi hiệu đề kiểm tra LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Sáng kiến kinh nghiệm năm học 2013 - 2014 PHẦN II: NỘI DUNG CHƯƠNG CƠ SỞ LÍ LUẬN CỦA ĐỀ TÀI I Các đặc trưng di truyền quần thể - Tần số alen - Tần số alen tính tỉ lệ Giữa số lượng alen tổng số alen loại alen khác cảu gen quần thể thời điểm xác định - Tần số kiểu gen - Tần số loại kiểu gen quần thể tính tỉ lệ số cá thể có kiểu gen tổng số cá thể quần thể II Cấu trúc di truyền quần thể ngẫu phối Quần thể ngẫu phối - Quần thể gọi ngẫu phối cá thể quần thể lựa chọn bạn tình để giao phối cách hoàn toàn ngẫu nhiên Trạng thái cân di truyền quần thể * Một quần thể gọi trạng thái cân di truyền tỉ lệ kiểu gen ( thành phần kiểu gen ) quần thể tuân theo công thức sau: P2 + 2pq + q2 =  Định luật hacđi vanbec * Nội dung : quần thể lớn , ngẫu phối ,nếu khơng có yếu tố làm thay đổi tần số alen thành phần kiểu gen quần thể trì khơng đổi từ hệ sang hệ khác theo công thức : P2 + 2pq +q2 =1 * Điều kiện nghiệm đúng: - Quần thể phải có kích thước lớn - Các cá thể quần thể phải có sức sống khả sinh sản nhau( chọn lọc tự nhiên ) - Khơng xảy đột biến ,nếu có tần số đột biến thuận tần số đột biến nghịch LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Sáng kiến kinh nghiệm năm học 2013 - 2014 - Khơng có di - nhập gen III Sự cân quần thể với gen nằm nhiễm sắc thể giới tính Xét gen có alen A a nằm nhiễm sắc thể giới tính X (Y khơng mang gen tương ứng), đực XY, XX quần thể hình thành kiểu gen là:XAXA, XAXa, XaXa, XAY, XaY Gọi p tần số alen A, q tần số alen a NST X phân bố không đồng đều: 2/3 thể ♀, 1/3 thể ♂.Cho nên, alen tương ứng quần thể phân bố không đồng thể đực + Cơ thể ♀: XAXA, XAXa, XaXa với tần số alen tương ứng p2, 2pq, q2 + Cơ thể ♂: XAY, XaY có tần số tương ứng p,q + Tần số alen A cá thể ♀: p2 + pq; Tần số alen a cá thể ♀: pq + q2 + Tần số alen A cá thể ♂: p; Tần số alen a cá thể ♂: q Tần số chung alen quần thể giới đực là: pA = pA♂ + pA♀ = (p♂ + 2p♀)/3 => qa = - pA + Nếu giá trị pA♂ = pA♀ => quần thể đạt trạng thái cân cân sau hệ ngẫu phối + Nếu pA♂ ╪ pA♀ => quần thể không đạt trạng thái cân hệ thứ nhất, thứ hai mà phải qua nhiều hệ ngẫu phối đạt trạng thái cân Lưu ý: Giá trị chung pA NST giới tính khơng thay đổi thỏa mãn điều kiện nghiệm định luật Hardy – Weinberg Tuy nhiên, tần số alen giới bị dao động qua thể hệ giao động diễn theo quy luật: p'♂,q'♂ (con) = p,q (mẹ) p'♀,q'♀ (con) = (p♂ + p♀), (q♂ + q♀), LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Sáng kiến kinh nghiệm năm học 2013 - 2014 CHƯƠNG 2: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU I Sử dụng cơng thức tính tần số tương đối alen thành phần kiểu gen trường hợp tần số tương đối alen giống giới để củng cố, khắc sâu kiến thức lý thuyết phần di truyền liên kết với giới tính - Khi giảng dạy phần Di truyền liên kết với giới tính thường gặp câu hỏi “Nói bệnh mù màu bệnh máu khó đơng bệnh nam giới có không? Tại sao?” Sinh học 12 nâng cao (sách giáo viên) hướng dẫn trả lời: “ Sai, bệnh mù màu bệnh máu khó đơng khơng biểu nam giới mà biểu nữ giới hơn” Trả lời khơng hồn tồn thỏa mãn câu hỏi nêu Vì: - Chưa chứng minh (lý giải) bệnh mù màu nữ nam ? - Tại lại tồn quan niệm bệnh mù màu bệnh máu khó đơng bệnh nam giới ? Để làm rõ câu hỏi sử dụng kiến thức cân gen nằm NST giới tính X đoạn không tương đồng với Y Trường hợp gen nằm NST X, quần thể giao phối có kiểu gen: ♀: Có kiểu gen: XAXA; XAXa ; XaXa ♂: Có kiểu gen: XAY; XaY Cấu trúc di truyền giới cái: DXAXA+H XAXa +R XaXa = Cấu trúc di truyền giới đực có dạng: R XAY+S XaY Nếu tần số tương đối giới giống hệ ngẫu phối cấu trúc di truyền quần thể có dạng: Giới cái: p2 XAXA+2pq XAXa +q2 XaXa = Giới đực: p XAY+q XaY LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Sáng kiến kinh nghiệm năm học 2013 - 2014 Cấu trúc không thay đổi hệ trường hợp khơng có áp lực chọn lọc, đột biến, di nhập gen Với nội dung kiến thức này, sử dụng tập sau để làm rõ câu hỏi Bài tập 1: Một quần thể người gồm 20000 người, có nữ bị máu khó đơng Hãy xác định số nam bị máu khó đơng Biết quần thể trạng thái cân bằng, gen gây bệnh gen lặn nằm NST giới tính X đoạn không tương đồng (tỷ lệ nam nữ 1:1) Bài giải: Bệnh máu khó đơng gen lặn nằm NST giới tính X quy định Quy ước XA quy định kiểu hình bình thường, Xa quy định kiểu hình máu khó đơng Tỷ lệ nam : nữ người xấp xỉ 1:1, tính theo lý thuyết số nữ quần thể 10 000 người, số nam 10 000 người Vì quần thể trạng thái cân bằng, tần số tương đố alen giới đực giới giống nên cấu trúc di truyền giới nữ có dạng: p2 XAXA+2pq XAXa +q2 XaXa = Tỷ lệ nữ giới bị bệnh quần thể là: a a = q = 0,02; p = 0,98 Tần số tương đối alen giới nam là: q = 0,02; p = 0,98 = 0,02 tỷ lệ kiểu hình máu khó đơng nam giới = 0,02 tỷ lệ kiểu gen XaY số nam giới bị bệnh máu khó đơng quần thể là: 0,02 10000 = 200 (người) Ý nghĩa tập: Bài tập cho thấy số nam bị bệnh lớn gấp 50 lần số nữ bị bệnh Bệnh máu khó đơng có nam nữ Qua tập, học sinh rút kết luận: - Bệnh máu khó đơng xuất nam nữ - Tỷ lệ xuất bệnh máu khó đông nam cao tỷ lệ xuất bệnh nữ - Tỷ lệ phân li kiểu hình không đồng đều ở giới LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Sáng kiến kinh nghiệm năm học 2013 - 2014 - Nói bệnh máu khó đơng bệnh đàn ơng khơng - Nói bệnh máu khó đơng bệnh đàn ơng quần thể dể gặp đàn ơng bị bệnh số lượng đàn ông bị bệnh nhiều so với số nữ bị bệnh nhiều lần Bài tập (Đề thi Olimpic môn Sinh học) Chọn câu trả lời đúng nhất các phương án A,B,C,D Trong hịn đảo biệt lập có 5800 người sống, có 2800 nam giới Trong số có 196 nam bị mù màu xanh đỏ Kiểu mù màu alen lặn m nằm NST giới tính X Kiểu mù màu khơng ảnh hưởng đến thích nghi cá thể Khả có phụ nữ đảo bị mù màu xanh đỏ bao nhiêu? A – 0,99513000 B 0,073000 C (0,07 x 5800)3000 D 3000 x 0,0056 x 0,99442999 Bài giải: Vì đảo biệt lập nên cấu trúc di truyền quần thể trạng thái cân XM gen quy kiểu hình bình thường, X m gen quy định bệnh mù màu đỏ lục, cấu trúc di truyền quần thể có dạng: Giới cái: p2 XMXM+2pq XMXm +q2 XmXm = Giới đực: p XMY+q XmY + Nam mù màu có kiểu gen XmY chiếm tỷ lệ q = 0,07 XaXa = 0,0049 Xác suất để Xác suất để người nữ bị bệnh 0,0049 q2 người nữ không bị bệnh – 0,0049 = 0,9951 Số lượng nữ đảo 5800-2800=3000 Xác suất để 3000 người nữ không bị bệnh (0,9951)3000 Vì biến cố có người nữ bị bệnh biến cố đối biến cố 3000 người nữ khơng bị bệnh Xác suất để có người nữ bị bệnh là: LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Sáng kiến kinh nghiệm năm học 2013 - 2014 – 0,99513000 Đáp án đúng: A Ý nghĩa tập: Xác suất nữ bị bệnh 0,0049 nhỏ so với xác suất nam giới bị bệnh 0,07 Bài tập cho thấy trường hợp tính trạng gen lặn nằm NST giới tính X quy định, xác suất gặp nữ bị bệnh nhiều so với nam giới, tỷ lệ phân li kiểu hình không đồng đều ở giới Kết luận: Sử dụng tập củng cố nội dung kiến thức quan trọng phần di truyền liên kết với giới tính: - Trong trường hợp gen nằm X khơng có alen tương ứng Y tỷ lệ phân li kiểu hình khác giới đực giới cái, - Tỷ lệ xuất kiểu hình lặn giới đực cao tỷ lệ xuất kiểu hình lặn giới II Sử dụng cơng thức tính tần số tương đối alen thành phần kiểu gen trường hợp tần số tương đối alen giới khác để khắc sâu kiến thức lý thuyết trạng thái cân quần thể Giả sử tần số tương đối của các alen ở thế hệ xuất phát sau: ♀: p(A) = pi; q(a) = qi ♂: p(A) = pj; q(a) = qj Ta có: pj XA qjXa Y pi XA pi pj XA XA pi qj XA Xa pi XA Y qiXa pj qi XA Xa qi qjXa Xa qiXa Y Cấu trúc di truyền : ♀: pi pj XA XA +[ pi qj+ pj qi] XA Xa + qi qjXa Xa ♂: pi XA Y + qiXa Y Tần số tương đối alen hệ thứ nhất, thuộc giới sau: LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Sáng kiến kinh nghiệm năm học 2013 - 2014 ♀: p’1 = (pi+pj); q1’ = (qi+qj) ♂: p1” = pi; q1” = qi Nhận xét: Qua hệ ngẫu phối tần số tương đối alen giới đực tần số tương đối alen giới hệ trước đó, tần số tương đối alen giới tổng tần số tương đối alen của giới đực và giới cái hệ trước p'♂,q'♂ (con) = p,q (mẹ) p'♀,q'♀ (con) = (p♂ + p♀), (q♂ + q♀), - Quần thể tiến tới trạng thái cân di truyền tần số tương đối alen hai giới tiến tới tần số alen chung, hay chênh lệch tần số alen hai giới tiến tới Ta có: Ở hệ xuất phát: p♀ - p♂ = pi - pj q♀ - q♂ = qi - qj Ở hệ thứ nhất: p♀ - p♂ = p’1 - p’’1 = (pi+pj) - pi = (pj - pi) q♀ - q♂ = q’1 - q’’1 = (qi+qj) - qi = (qj - qi) + Như vậy, sau hệ chênh lệch tần số hai giới giảm tiến tới – quần thể đạt trạng thái cân Bài tập: Trong quần thể người, thành phần kiểu gen hai giới sau: ♀: 0,2XAXA : 0,6XAXa : 0,2XaXa ♂: 0,2XAY : 0,8XaY Quần thể cân di truyền chưa? Nếu chưa sau hệ giao phối tự quần thể đạt trạng thái cân di truyền Bài giải: LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Sáng kiến kinh nghiệm năm học 2013 - 2014 - Quần thể chưa cân di truyền Vì: + Tần số alen hai giới chưa nhau: ♀: p(A) = 0,5; q(a) = 0,5 ♂: p(A) = 0,2; q(a) = 0,8 + Quần thể cân tần số tương đối alen hai giới bằng: pA = pA♂ + pA♀ = (p♂ + 2p♀)/3 = 0,4  qa = - pA = 0,6 - Quần thể đạt cân di truyền sau số hệ là: Để đơn giản xét giá trị PA: + Sau hệ giao phối tự do: p’’A♂ = 0,5 p’A♀ = (p♂ + p♀) = = 0,35 => Quần thể chưa cân + Sau n hệ: Lập bảng ta có: Thế 0,35 0.425 0,3875 0,40625 0,396875 0,4015625 0,39921875 hệ p♂ 0,2 0,5 p♀ 0,5 0,35 0,425 0,3875 0,40625 0,396875 0,4015625 0,39921875 0,400390625 Như hệ thứ quần thể xem trạng thái cân di truyền Ý nghĩa lý thuyết: Công thức định luật Hardy – Weinberg cho thấy ở quần thể giao phối cấu trúc di truyền đã ở trạng thái cân bằng thì trạng thái cân bằng được trì không đổi qua các thế hệ kế tiếp Các kết quả nghiên cứu trước đã khẳng định: - Trong trường hợp gen nằm NST thường: LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Sáng kiến kinh nghiệm năm học 2013 - 2014 * Nếu quần thể ngẫu phối thế hệ xuất phát có thành phần kiểu gen không cân bằng, tần số tương đối alen ở bằng ở giới thì sẻ cân bằng ở thế hệ kế tiếp * Nếu quần thể ngẫu phối thế hệ xuất phát có tần số tương đối alen ở không bằng ở giới, thế hệ kế tiếp tần số tương đối các alen bằng thành phần kiểu gen chưa ở trạng thái cân bằng và chuyển về trạng thái cân bằng ở thế hệ tiếp theo Bài tập này cho thấy, trường hợp gen nằm X ở đoạn không tương đồng, tần số tương đối các alen có xu hướng chuyển về trạng thái cân bằng chậm III Kết thu Trong năm liên tục 2010-2011, 2011 -2012 2013 - 2014 tiến hành dạy học sinh theo ’’kinh nghiệm sử dụng công thức giải tập phần di truyền quần thể để khắc sâu nội dung lí thuyết’’ em giải tốt tập, câu hỏi lí thuyết thuộc dạng đề thi đại học, đề thi học sinh giỏi Trong năm đó, có nhiều học sinh đậu vào trường đại học khối B như: Học viện quân y, Đại học Y học cổ truyền trung ương, Đại học Y Thái Bình, Đại học Y vinh,… có học sinh đạt giải học sinh giỏi cấp tỉnh, giải máy tính cầm tay khu vực LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Sáng kiến kinh nghiệm năm học 2013 - 2014 PHẦN III: KẾT LUẬN Trên kinh nghiệm sử dụng số cơng thức có sẵn để minh họa khắc sâu nội dung lí thuyết phần di truyền học mà áp dụng hiệu q trình dạy học sinh ơn thi đại học, ơn thi học sinh giỏi Qua kết nghiên cứu bước đầu lý thuyết thực nghiệm cho phép rút kết luận sau: Để học sinh có khả vận dụng kiến thức mức độ cao cách linh hoạt thì: Phải cho học sinh nắm vững khái niệm bản, nội dung trọng tâm phần Hình thành cho học sinh kĩ liên hệ kiến thức phần giải vấn đề nảy sinh Đồng thời thân giáo viên phải khơng ngừng bồi dưỡng chun mơn, tìm phương pháp, kinh nghiệm giảng dạy hay, phù hợp với đối tượng học sinh để giúp học sinh nắm vấn đề cách triệt để Đề tài phù hợp với tinh thần đổi phương pháp giảng dạy đối tượng học sinh LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Sáng kiến kinh nghiệm năm học 2013 - 2014 Bảo Yên, ngày 25 tháng năm 2014 Nguyễn Thị Cương DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO Nguyễn Thành Đạt, Phạm Văn Lập, Đặng Hữu Lanh (2008), Sinh học 12 – Ban bản, Nxb Giáo dục Đề thi Olympic Quốc tế, 2007, 2008, 2009, http/violet.vn Vũ Đức Lưu (1998), Bài tập di truyền hay khó, Nxb Giáo dục Đỗ Lê Thăng (2001), Di truyền học quần thể, Nxb Đại học Quốc gia Hà Nội Vũ Văn Vụ, Nguyễn Như Hiền, Vũ Đức Lưu, Trịnh Đình Đạt, Chu Văn Mẫn, Vũ Trung Tạng (2008), Sách giáo khoa sinh học 12 – Ban nâng cao, Nxb Giáo dục LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Sáng kiến kinh nghiệm năm học 2013 - 2014 MỤC LỤC Mục lục Phần I: MỞ ĐẦU I Lí chọn đề tài II Mục đích ý nghĩa đề tài III Nhiệm vụ nghiên cứu IV Đối tượng phạm vi nghiên cứu V Phương pháp nghiên cứu Phần II: NỘI DUNG CHƯƠNG CƠ SỞ LÍ LUẬN CỦA ĐỀ TÀI I Các đặc trưng quần thể II Cấu trúc di truyền quần thể ngẫu phối III Sự cân quần thể với gen nằm nhiễm sắc thể giới tính LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Sáng kiến kinh nghiệm năm học 2013 - 2014 CHƯƠNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU Phần III: KẾT LUẬN 13 TÀI LIỆU THAM KHẢO 14 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ... 2014 tiến hành dạy học sinh theo ’? ?kinh nghiệm sử dụng công thức giải tập phần di truyền quần thể để khắc sâu nội dung lí thuyết? ??’ em giải tốt tập, câu hỏi lí thuyết thuộc dạng đề thi đại học,... khắc sâu nội dung lý thuyết Mợt sớ kinh nghiệm đó trình bày đề tài ? ?Kinh nghiệm phương pháp giải tập phần di truyền quần thể để khắc sâu nội dung lí thuyết? ?? II Mục đích ý nghĩa đề tài -... học sinh nắm vững nâng cao kiến thức, nâng cao kĩ giải tập di tuyền học quần thể từ khắc sâu, mở rộng nội dung lí thuyết phần di truyền học quần thể - Rèn luyện tư lôgic kỹ phân tích đánh giá vấn