(SKKN HAY NHẤT) một số kinh nghiệm trong việc hệ thống hoá các bài toán hoán vị gen

Sở Gd-Đt Thanh Hoá Trờng THPT Thạch Thành Họ tên: Nguyễn Gia Thạch Tổ chuyên môn : Hoá -Sinh Chức vụ: Giáo viên-NTCM Đơn vị công tác: Trờng THPT Thạch Thành đề tài : Một số kinh nghiệm việc hệ thống hoá toán hoán vị gen Phần I Đặt vấn đề I LI DO CHON Đề tài Thực tế giảng dạy môn sinh học trờng THPT thân nhận thấy phần kiến thức hoán vị gen nội dung hay nhng khã, häc sinh thËm chÝ lµ mét số đồng nghiệp lúng túng việc tiếp cận nhận dạng, phân loại giải toán hoán vị gen, dạng tập hoán vị gen thờng xuyên có đề thi đại học, đề thi học sinh giỏi Việc phân loại , giải nhanh GV: Nguyễn Gia Thạch LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Së Gd-§t Thanh Hoá Trờng THPT Thạch Thành toán hoán vị gen có ý nghĩa việc nâng cao thành tích học tập phát triển t cho học sinh Thời gian gần số đồng nghiệp, đà nghiên cứu vấn đề này, chia sẻ kinh nghiệm diễn đàn chuyên môn nh đồng chí Nhung ( THPT Nh Thanh), đ/c Hải( THPT Hàm Rồng) Các SKKN đồng chí có nét độc đáo cách tiếp cận toán hoán vị gen, thân đọc đề tài đà học hỏi đợc nhiều điều Tuy nhiên theo SKKN đề xuất cách tiÕp cËn ë mét sè khÝa c¹nh, cha cã tÝnh tổng quát Đề tài hoán vị gen vấn đề khó nhiên phạm vi chơng trình THPT vấn đề rộng Theo cần xây dựng xây dựng cách tiếp cận, giải toán hoán vị gen có hệ thống để thuận tiện cho việc ôn luyện cho học sinh chia sẻ với đồng nghiệp Vì vy mạnh dạn giới thiêu đề tài Một số kinh nghiệm việc hệ thống hoá toán hoán vị gen GV: Ngun Gia Th¹ch LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Sở Gd-Đt Thanh Hoá Trờng THPT Thạch Thành II CƠ Sở KHOA HọC -Trong trình giảm ph©n tạo giao tử kỳ trước giảm ph©n I cã tượng tiếp hợp hai NST kÐp cặp tương đồng, cã thể xảy tượng trao i on tng ng gia hai crômatít khác ngun gây nên hin tng hoán v gen -Tn số hoán v gen (f) th hin lc liên kt gia gen NST - Các gen NST có xu hớng kt vi la chu yếu Nên tần số hoán vị không vợt 50% ( f 50% ) -Tần số ho¸n vị gen thể khoảng c¸ch tương i gia gen NST: gen nm cng xa tn s hoán v gen cng ln v ngc li gen nm gn tn s hoán v gen cng nh Phần II GiảI vấn đề GV: Nguyễn Gia Thạch LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Sở Gd-Đt Thanh Hoá Trờng THPT Thạch Thành A.Tổng quát dạng hoán vị gen chơng trình sinh học phổ thông * DạngI: Hai cặp gen cặp NST + Bài toán liên quan đến phép lai phân tích(Fa) + Bài toán liên quan đến phép tạp giao (F2) - Hoán vị hai bên, kiểu gen giống nhau( Cùng dị hợp đều, dị hợp chéo - Hoán vị bên( Bên liên kết hoàn toàn phải dị hợp đều) - Hoán vị hai bên kiểu gen khác nhau( Một bên dị hợp bên dị hợp chéo) - Hoán vị gen đồng thời trội không hoàn toàn - Hoán vị gen NST giới tính ( gen lặn NST X) GV: Nguyễn Gia Thạch LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Sở Gd-Đt Thanh Hoá Trờng THPT Thạch Thành - Trờng hợp đặc biệt: hoán vị bên, hai bên dị hợp chéo f=40% cho tỉ lệ kiểu hình 1:2:1 tơng tự liên kết gen hoàn toàn - Trờng hợp cho tØ lƯ c¬ thĨ mang tÝnh tréi, mét tính lặn *Dạng II: Ba cặp gen hai cặp NST quy định cặp tính trạng + Bài toán liên quan đến phép lai phân tích(Fa) + Bài toán liên quan đến phép tạp giao (F2) *Dạng III: Ba cặp gen hai cặp NST quy định tính tr¹ng ( tÝnh tr¹ng thø nhÊt di trun theo quy luật tơng tác gen, tính trạng lại tính trạng đơn gen , cặp NST quy định tính trạng liên kết với hai cặp kiểu tơng tác tính trạng thứ *Dạng IV GV: Ngun Gia Th¹ch LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Sở Gd-Đt Thanh Hoá Trờng THPT Thạch Thành Trờng hợp có nhiều ba cặp gen có hai cặp gen nằm cặp nhiễm sắc thể liên kết không hoàn toàn * Dạng V : Ba cặp gen cặp NST + Trao đổi chéo đơn (Tại hai chỗ không lúc) + Trao đổi chéo kép (Tại hai chỗ lúc không lúc) GV: Nguyễn Gia Thạch LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Së Gd-§t Thanh Hoá Trờng THPT Thạch Thành B cách nhận dạng, tính tần số hoán vị gen, tỉ lệ kiểu hình I DạngI:Hai cặp gen cặp NST Tính tần số hoán vị gen thông qua lai phân tích * Nhận dạng: Đời xuất loại kiểu hình chia thành nhóm: loại kiểu hình có tỉ lệ lớn nhau, hai loại kiểu hình có tỉ lệ nhỏ +Tần số hoán vị= tổng số( tổng tỉ lệ ) kiểu hình có tỉ lệ nhỏ Tổng số đời lai phân tích +kiĨu h×nh bè mĐ (P): - NÕu nhãm cã tØ lệ kiểu hình nhỏ khác P thể dị hợp P dị hợp đều( ) - Nếu nhãm cã tØ lƯ kiĨu h×nh nhá gièng P th× thể dị hợp P dị hợp chéo ( ) GV: Ngun Gia Th¹ch LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Sở Gd-Đt Thanh Hoá Trờng THPT Thạch Thành Tính tần số hoán vị qua phép tạp giao (F2) a Hoán vị hai bên, kiểu gen giống nhau( Cùng dị hợp đều, dị hợp chéo) * Nhận dạng: Nếu toán cho từ P-> F1 -> F2 kiểu gen thể dị hợp chọn làm bố mẹ phải giống nhau, toán cho lai có kiểu hình trội với đời thu đợc loại kiểu hình với tỉ lệ khác 9:3:3:1( Nếu tách xét riêng tính trạng tỉ lệ phân li 3:1) Ngoài đề cho thêm kiện: - Mäi diƠn biÕn NST cđa tÕ bµo sinh tinh tế bào trứng nh giảm phân -Mäi diƠn biÕn NST cđa tÕ bµo sinh no·n vµ tế bào sinh hạt phấn nh giảm phân -Mọi diễn biến NST tế bào sinh giao tử đực tế bào sinhgiao tử nh giảm phân - Hoán vị gen ( trao đổi chéo) xảy hai bên bố mẹ * Cách tính tần số hoán vị gen: - Cả bố mẹ sinh giao tử ab víi tØ lƯ b»ng (m%) GV: Ngun Gia Th¹ch LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Së Gd-Đt Thanh Hoá Trờng THPT Thạch Thành -Dựa vào tỉ lệ thể mang hai tính trạng lặn (k%) cã kiÕu gen cã tØ lÖ b»ng m ab x m ab - Ta có m= bậc hai k * Nếu m>25% kiểu gen bố mẹ dị hợp tần số hoán vị gen f = 100%- 2m * NÕu mF2 b.Nếu tỉ lệ thấp hạt dài thu đợc 1% Xác định tần số hoán vị gen tỉ lệ kiểu hình lại Tóm tắt cách giải a - Đây dạng hoán vị gen bên, kiểu gen gièng - m = 20% < 25% ->F1 dÞ hợp chéo - F= 40% GV: Nguyễn Gia Thạch 10 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Së Gd-§t Thanh Hoá Trờng THPT Thạch Thành Nếu F1 lai phân tích thu đợc tỉ lệ kiểu hình là: - 47,5% chuột lông trắng dài - 27,5% chuột lông trắng ngắn - 2,5% chuột lông nâu dài - 22,5% chuột lông nâu ngắn Giải thích kết lập sơ đồ lai phân tích Biết gen quy định tính trạng nằm tren NST thờng kích thớc lông cặp gen quy định Tóm tắt cách giải - Xét tính trạng màu sắc lông: trắng : nâu = 13 : Đây tỉ lệ phù hợp với quy luật tơng tác gen, kiểu át chế, bên dị hợp cặp gen AaBb Sơ ®å lai: AaBb x AaBb -> F2 thu ®ỵc A-B- Lông trắng A-bb Lông trắng aaB- Lông nâu aabb Lông trắng GV: Nguyễn Gia Thạch 39 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Së Gd-§t Thanh Hoá Trờng THPT Thạch Thành Quy ớc A át chế,quy định màu lông trắng a không át chế, không quy định màu B quy định màu nâu b quy định màu trắng - Xét tính trạng kích thớc lông dài : ngắn = 3:1 Vì cặp gen quy định nên tỉ lệ phù hợp với quy luật phân li Quy ớc: D quy định lông dài d Sơ đồ lai : F2 Dd x quy định lông ngắn Dd 3D- : 1dd ( dài : 1ngắn) -Xét tính trạng F1 dị hợp cỈp gen, F2 cho tØ lƯ 10:3:2: 1=16 tỉ hợp gen(Nh có tợng cặp gen quy định chiều dài lông liên kết hoàn toàn với cặp gen kiểu tơng tác AaBb xét tơng tự mục 8) F1 dị hợp cặp gen Aa Lai ph©n tÝch cho tØ lƯ: 47,5%: 27,5%: 22,5%: 2,5% tỉ lệ tợng hoán vị gen GV: Ngun Gia Th¹ch 40 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Sở Gd-Đt Thanh Hoá Trờng THPT Thạch Thành -Xét kiểu hình lông nâu ngắn F2 đợc tổ hợp từ (aaB-dd) nên có kiểu gen aa Mặt khác lai phân tích nên cá thể lai với F1 đồng hợp lặn nên cho giao tử a bd Nên kiểu gen aa đợc tổ hợp từ 100% a bd 22,5% a Bd Tần số hoán vị f=10%( Sơ đồ lai phù hợp với đề bài) IV Dạng IV Trờng hợp có nhiều ba cặp gen có hai cặp gen nằm cặp nhiễm sắc thể liên kết không hoàn toàn * Nhận dạng: Bài toán cho kiểu gen P, kiểu hình P, Từ số liệu kiểu hình, phân tích cho thấy có nhiều ba cặp gen có hai cặp gen nằm cặp nhiễm sắc thể liên kết không hoàn toàn * Cách giải : Xác địnhkiểu gen P Xác định số loại giao tử cặp NST VÝ dơ: CỈp NST thø nhÊt chøa cỈp gen Bb cho lo¹i giao tư GV: Ngun Gia Th¹ch 41 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Së Gd-Đt Thanh Hoá Trờng THPT Thạch Thành Cặp NST thứ hai chứa cặp gen Aa Dd -Liên kết không hoàn toàn( hoán vị gen) cho loại giao tử - Số loại giao tử xét hai cặp NST tích số loại giao tử cặp, cụ thể trờng hợp xét ë cỈp NST CỈp NST thø ba chøa cặp gen Mm + Số giao tử 2x4x2 = 16 ( viết tơng tự nhân đa thức) ( B , b)( AD, Ad, aD, ad) ( M, m) = B ADM, B Ad m *Tần số hoán vị sơ đồ lai viết tơng tự cách làm mục III * Bài tập áp dụng: ( Trích dẫn từ đề thi học sinh giỏi lớp 12 năm 2011) tằm dâu, tính trạng kén trắng trội lặn so với tính trạng kén vàng chịu kiểm soát ba cặp gen Aa, Ii Cc nhiễm sắc thể số 2, 12 tương ứng Mỗi gen trội A C quy định kén trắng, tổ hợp AC cho kén vàng Gen trội I ức chế hoàn toàn biểu màu vàng kén Gen trội B quy định tằm da khoang, alen b cho tằm da trơn Khoảng cách hai lôcut A B nhiễm sắc thể 20cM Hãy tính tỉ lệ kiểu gen kiểu hình đời (F1) hai phép lai sau: GV: Ngun Gia Th¹ch 42 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Sở Gd-Đt Thanh Hoá Trờng THPT Thạch Thành a) P: iiCc b) P: × ♂ iicc × ♂ iiCc iicc * Tãm t¾t cách giải a) P: G: iiCc ABiC : F1 : x ABic : iiCc abiC : : abic iicc (vàng, khoang) ♂ iicc Abic : iiCc (trắng, trơn) : iicc (vàng, trơn) (trắng, trơn)  25% vàng, khoang : 50% trắng, trơn : 25% vàng, trơn b) P: ♀ G: Abic iicc x ♂ iiCc ABiC = ABic = abiC = abic = 0,2 AbiC = Abic = aBiC = aBic = 0,05 F1 : 0,2 iiCc (kén vàng, da khoang) 0,05 iiCc (kén vàng, da trơn) GV: NguyÔn Gia Th¹ch 43 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Sở Gd-Đt Thanh Hoá Trờng THPT Thạch Thành 0,2 iicc (kén trắng, da khoang) 0,05 iicc (kén trắng, da trơn) 0,2 iiCc (kén vàng, da trơn) 0,05 iiCc (kén trắng, da khoang) 0,2 iicc (kén trắng, da trơn) 0,05 iicc (kén trắng, da khoang) 20%vàng, khoang: 25%vàng, trơn : 30%trắng, khoang : 25%trắng, trơn D¹ng V : Ba cặp gen cặp NST 1.Trao đổi chéo đơn (Tại hai chỗ không lúc) * Nhận dạng: Kết lai phân tích cho loại kiểu hình chia thành nhóm * Cách giải quyết: Nhóm loại kiểu hình chiếm tỉ lệ lớn đợc sinh giao tử liên kết hoàn toàn, nhóm lại sinh hoán vị gen, giá trị phụ thuộc mức độ liên kết chủ yếu khoảng cách chúng quy định( tần số hoán vị đợc tính khoảng cách- Đơn vị Mooc gan) *Bi tập ¸p dơng: GV: Ngun Gia Th¹ch 44 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Sở Gd-Đt Thanh Hoá Trờng THPT Thạch Thành Bài tập1:Khi lai cõy ngụ di hợp tử cặp gen với đồng hợp tử lặn cặp gen F1 thu được: A-B-D - = 113 aabbD- = 64 aabbdd = 105 A-B-dd A-bbD- = 17 aaB-dd = 21 = 70 Hãy xác định trật tự xếp gen NST khoảng cách chúng đơn vị trao đổi chéo *Tãm tắt cách giải: - Kiểu hình: A-B-D-, aabbdd chiếm tỉ lƯ lín nhÊt sinh kiªn kÕt -fAD = (70+64)/390 - fBD= (17+21/390 - TrËt tù c¸c gen: A D B Bµi tËp2 Một cá thể F1 dị hợp cặp gen, kiểu hình thân cao, trịn, hoa đỏ; lai phân tích với cá thể tương ứng thân thấp, dài, hoa vàng thu FB sau: Thân cao, tròn, hoa đỏ: 278 Thân thấp, dài, hoa vàng: 282 Thân cao, dài, hoa đỏ: 165 Thân thấp, tròn, hoa vàng: 155 GV: Ngun Gia Th¹ch 45 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Së Gd-§t Thanh Hoá Trờng THPT Thạch Thành Thõn cao, qu di, hoa vàng: 62 Thân thấp, tròn, hoa đỏ: 58 Xác định nhóm gen liên kết trình tự phân bố gen liên kết NST Trao đổi chéo kép (Tại hai chỗ lúc không lúc) * Nhận dạng: Kết lai phân tích cho loại kiểu hình chia thành nhóm, nhóm gồm loại kiểu hình * Cách giải quyết: - Xác định loại giao tử liên kết hoàn toàn: tạo nhóm kiểu hình có tỉ lệ lớn - Tính tần số trao đổi chéo đơn - Tính tần số trao đổi chéo kép - Tính hệ số trïng hỵp : fkÐp thùc tÕ/ fkÐp lÝ thut ( f kép lí thuyết = tích f đơn) Bài tập áp dụng Khi cho lai thể thực vật chủng: hoa đỏ, dẹt với hoa vàng, tròn chua thu đợc F1 dị hợp cặp GV: Nguyễn Gia Thạch 46 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Së Gd-Đt Thanh Hoá Trờng THPT Thạch Thành gen có kiểu hình hoa đỏ, tròn Đem F lai phân tích, đời thu đợc kết sau: 222 hoa đỏ, dẹt, 26 hoa đỏ, dẹt, chua 212 hoa vàng, tròn, chua 20 hoa vàng, tròn, 52 hoa vàng, dẹt, hoa đỏ, tròn, 54 hoa đỏ, tròn, chua hoa vàng, dẹt, chua - Xác định khoảng cách gen nhiễm sắc thể - Xác định hệ số trùng hợp *Tóm tắt cách giải: - Quy ớc gen: A : hoa đỏ a: hoa vàng B : Quả tròn b: Qu¶ dĐt D : Qu¶ ngät d : Qu¶ chua GV: Ngun Gia Th¹ch 47 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Sở Gd-Đt Thanh Hoá Trờng THPT Thạch Thành Kiểu hình:Hoa đỏ, dẹt, hoa vàng, tròn, chua chiếm tỉ lệ lớn nhÊt sinh kiªn kÕt AbD, aBd - KiĨu hình hoa đỏ tròn, hoa vàng dĐt, chua cã tØ lƯ nhá nhÊt ®ã gen B phảI nằm A D -fAB = (54+ 52+ +6)/600 - fBD= (26 + 20 + +6)/600 - TrËt tù c¸c gen: A a b B D d -fkÐp thùc tÕ =(8+6)/600 - fkÐp lÝ thuyÕt=fAB xfBD -HƯ sè trïng hỵp =fkÐp thùc tÕ / fkÐp lÝ thuyÕt C KẾT LUẬN Mét sè kÕt qu¶ thĨ: GV: Ngun Gia Th¹ch 48 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Sở Gd-Đt Thanh Hoá Trờng THPT Thạch Thành - Thực tế giảng dạy trờng THPT, đặc biệt nội dung ôn thi học sinh giỏi ôn thi đại học, thân nhận thấy việc phân loại để tiếp cận giải cách có hệ thống toán hoán vị gen tỏ hiệu quả, vừa phát triển đợc kĩ t duy, trình bày vấn ®Ị khoa häc, ®ång thêi vÉn cã thĨ gi¶i nhanh toán trắc nghiệm Với cách làm trên, đà định hớng cho học sinh giải triệt để toán cụ thể nh : -Đề thi học sinh giỏi môn sinh 12 Tỉnh Thanh Hoá năm học 2005-2006, câu:7 -Đề thi học sinh giỏi môn sinh 12 Tỉnh Thanh Hoá năm học 2006-2007, câu: -Đề thi học sinh giỏi khối môn sinh 12 Tỉnh Thanh Hoá năm học 209-2010, câu: 10 -Đề thi häc sinh giái khèi m«n sinh 12 cđa TØnh Thanh Hoá năm học 2010-2011, câu: 10 GV: Nguyễn Gia Thạch 49 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Së Gd-Đt Thanh Hoá Trờng THPT Thạch Thành -Đề thi chọn đội tuyển lớp 12 dự thi quốc gia giải toán máy tính cầm tay Tỉnh Thanh Hoá năm học 2008-2009, câu:7, 10 -Đề thi học sinh giỏi máy tính cầm tay khối môn sinh 12 Tỉnh Thanh Hoá năm học 2009-2010, câu:5 -Đề thi học sinh giỏi máy tính cầm tay khối môn sinh 12 Tỉnh Thanh Hoá năm học 2010-2011, câu: -Đề thi học tuyển sinh đại học cao đẳng năm học 2007, câu44 -Đề thi học tuyển sinh đại học cao đẳng năm học 2009, câu: 6, 17 -Đề thi học tuyển sinh đại học cao đẳng năm 2010, câu: 7, 22, 33 2.Bi hc kinh nghiệm: -Trong việc hướng dẫn học sinh giải tập phần qui luật di truyền giáo viên phân dạng xây dựng phương pháp giải chung cho dạng GV: Ngun Gia Th¹ch 50 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Sở Gd-Đt Thanh Hoá Trờng THPT Thạch Thành s thun li cho giỏo viên dạy tiết giải tập, bồi dưỡng học sinh giỏi, nhờ tiết dạy có tính chủ động tạo hứng thú cho học sinh -Học sinh sau tiếp cận với dạng tập phương pháp giải dạng tập tự tin lập luận chặt chẽ , nhờ ú hiu qu bi gii cao hn Trên vài kinh nghiệm thân việc hệ thống hoá toán hoán vị gen, mong nhận đợc ý kiến đóng góp đồng nghiệp bạn đọc Tôi xin chân thành cảm ơn! Ngời viết Ngun Gia Th¹ch GV: Ngun Gia Th¹ch 51 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Sở Gd-Đt Thanh Hoá Trờng THPT Thạch Thành Danh mục tài liệu tham khảo Bộ Giáo dục & Đào tạo Sinh học 12 Nhà xuất Giáo dục, 2008 Bộ Giáo dục & Đào tạo Sách giáo viên Sinh học 12 Nhà xuất Giáo dục, 2008 Đề thi thức tuyển sinh đại học cao đẳng Bộ Giáo dục-Đào tạo qua năm Đề thi thức Sở Giáo dục -Đào tạo Thanh Hoá kì thi học sinh giỏi qua năm GV: Nguyễn Gia Thạch 52 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Sở Gd-Đt Thanh Hoá Trờng THPT Thạch Thành GV: Nguyễn Gia Thạch 53 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ... đợc hoán vị gen xảy ë mét giíi, vÝ dơ ri giÊm chØ x¶y hoán vị giới cáI, tằm dâu xảy hoán vị giới đực đề cho loài phảI khai thác theo hớng hoán vị gen bên cho kết * Cách tính tần số hoán vị gen: ... Sở Gd-Đt Thanh Hoá Trờng THPT Thạch Thành * Nếu m>25% kiểu gen thể có hoán vị dị hợp tần số hoán vị gen f = 100%- 2m * Nếu m