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

S I D C LÀO CAI TRƢỜNG THPT SỐ BẢO YÊN VỀ P ƢƠ U P ÁP Ả T PP TRU Ề T Ể ĐỂ KHẮC SÂU NỘI DUNG LÍ THUYẾT Giáo viên: Nguyễn Thị Cương Tổ chun mơn: Hóa - sinh Bảo Yên 2013 - 2014 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Sáng kiến kinh nghiệm năm học 2013 - 2014 PH N I: MỞ Đ U 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 ản 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 HP 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 ột số kinh nghiệm trình bày đề tài “Kinh nghiệm phương pháp gi i tập ph n di truyền qu n 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 lôgic kỹ phân tích đánh giá vấn đề học sinh III Nhiệm vụ nghiên cứu - ưa số ví dụ minh họa cách sử dụng cơng thức iết để khắc sâu kiến thức lý thuyết phần di truyền liên kết giới tính LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Sáng kiến kinh nghiệm năm học 2013 - 2014 - ưa ài tập áp dụng cách sử dụng công thức iết để mở rộng lí thuyết trạng thái cân quần thể V Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu * ối 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 Phƣơng pháp nghiên cứu * Phương pháp nghiên cứu lí thuyết: - ọc 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, ài 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 PH N II: NỘI DUNG C ƢƠ CƠ SỞ LÍ LU N CỦA ĐỀ TÀI Các đặc trƣng 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 hồn 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 =  ịnh luật hacđi van ec * 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( khơng có chọn lọc tự nhiên ) - Không xảy đột biến ,nếu có tần số đột biến thuận tần số đột biến nghịch - Khơng có di - nhập gen LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Sáng kiến kinh nghiệm năm học 2013 - 2014 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 ố 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♀ = 3 (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 khơng 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 C ƢƠ 2: ẾT QUẢ NGHIÊN CỨU I Sử dụng cơng thức tính tần số tƣơng đối alen thành phần kiểu gen trƣờng hợp tần số tƣơng 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 ệnh mù màu ệnh máu khó đơng ệnh nam giới có khơng? ại sao?” Sinh học 12 nâng cao (sách giáo viên) hướng dẫn trả lời: “ Sai, ệnh mù màu ệnh máu khó đơng khơng iểu nam giới mà iểu nữ giới hơn” rả lời khơng hồn tồn thỏa mãn câu hỏi nêu ì: - Chưa chứng minh (lý giải) ệnh mù màu nữ nam ? - ại lại tồn quan niệm ệnh mù màu ệnh máu khó đơng ệnh nam giới ? ể làm rõ câu hỏi sử dụng kiến thức cân gen nằm NST giới tính X đoạn khơng tương đồng với Y rường 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 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 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Sáng kiến kinh nghiệm năm học 2013 - 2014 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 khơng 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 ình 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 ần số tương đối alen giới nam là: q = 0,02; p = 0,98 tỷ lệ kiểu gen XaY tỷ lệ kiểu hình máu khó đơng nam giới = 0,02 số nam giới ị ệnh = 0,02 máu khó đơng quần thể là: 0,02 10000 = 200 (người) Ý nghĩa tập: Bài tập cho thấy số nam ị ệnh lớn gấp 50 lần số nữ ị ệnh Bệnh máu khó đơng có nam nữ Qua ài tập, học sinh rút kết luận: - Bệnh máu khó đơng xuất nam nữ - ỷ lệ xuất ệnh máu khó đông nam cao tỷ lệ xuất ệnh nữ - ỷ lệ phân li kiểu hình khơng đồng giới - Nói ệnh máu khó đông ệnh đàn ông không - Nói ệnh máu khó đơng ệnh đàn ơng quần thể dể gặp đàn ơng ị ệnh số lượng đàn ông ị ệnh nhiều so với số nữ ị ệnh nhiều lần LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Sáng kiến kinh nghiệm năm học 2013 - 2014 ài tập ( ề thi limpic môn Sinh học) Chọn câu trả lời 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: ì đảo biệt lập nên cấu trúc di truyền quần thể trạng thái cân XM gen quy kiểu hình ình thường, Xm 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 ị ệnh 0,0049 q2 người nữ không ị ệnh – 0,0049 = 0,9951 Số lượng nữ đảo 5800-2800=3000 Xác suất để 3000 người nữ khơng ị ệnh (0,9951)3000 ì iến cố có người nữ ị ệnh iến cố đối iến cố 3000 người nữ không ị ệnh – 0,99513000 Xác suất để có người nữ ị ệnh là: áp 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 khơng đồng giới LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Sáng kiến kinh nghiệm năm học 2013 - 2014 Kết luận: Sử dụng tập củng cố nội dung kiến thức quan trọng phần di truyền liên kết với giới tính: - rong 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 tƣơng đối alen thành phần kiểu gen trƣờng hợp tần số tƣơng đối alen giới khác để khắc sâu kiến thức lý thuyết trạng thái cân quần thể iả sử tần số tương đối alen 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: ♀: 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 giới đực giới hệ trước LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Sáng kiến kinh nghiệm năm học 2013 - 2014 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: hệ xuất phát: p♀ - p♂ = pi - pj q♀ - q♂ = qi - qj 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 ằng di truyền chưa? Nếu chưa sau hệ giao phối tự quần thể đạt trạng thái cân di truyền Bài giải: - Quần thể chưa cân ằng di truyền Vì: + Tần số alen hai giới chưa ằng 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♀ = 3 (p♂ + 2p♀)/3 = 0,4  qa = - pA = 0,6 - Quần thể đạt cân di truyền sau số hệ là: LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Sáng kiến kinh nghiệm năm học 2013 - 2014 ể đơn giản xét giá trị PA: + Sau hệ giao phối tự do: p’’A♂ = 0,5 p’A♀ = (p♂ + p♀) = 0,  0,5 = 0,35 => Quần thể chưa cân ằng + Sau n hệ: Lập bảng ta có: hế 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 ý thuyết: Công thức định luật Hardy – ein erg cho thấy quần thể giao phối cấu trúc di truyền trạng thái cân ằng trạng thái cân ằng trì khơng đổi qua hệ Các kết nghiên cứu trước khẳng định: - Trong trường hợp gen nằm NS thường: * Nếu quần thể ngẫu phối hệ xuất phát có thành phần kiểu gen khơng cân ằng, tần số tương đối alen ằng giới s cân ằng hệ * Nếu quần thể ngẫu phối hệ xuất phát có tần số tương đối alen khơng ằng giới, hệ tần số tương đối alen ằng thành phần kiểu gen chưa trạng thái cân ằng chuyển trạng thái cân ằng hệ Bài tập cho thấy, trường hợp gen nằm X đoạn không tương đồng, tần số tương đối alen có xu hướng chuyển trạng thái cân ằng chậm LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Sáng kiến kinh nghiệm năm học 2013 - 2014 III Kết thu đƣợc Trong năm liên tục 2010-2011, 2011 -2012 2013 - 2014 tiến hành dạy học sinh theo ’’kinh nghiệm sử dụng công thức giải ài 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 rong năm đó, có nhiều học sinh đậu vào trường đại học khối B như: Học viện quân y, Y hái Bình, ại học Y học cổ truyền trung ương, ại học ại 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 ẾT U PH N III: rên kinh nghiệm sử dụng số công 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, ôn thi học sinh giỏi Qua kết nghiên cứu ước đầu lý thuyết thực nghiệm cho phép rút kết luận sau: ể học sinh có khả vận dụng kiến thức mức độ cao cách linh hoạt thì: Phải cho học sinh nắm vững khái niệm ản, nội dung trọng tâm phần Hình thành cho học sinh kĩ liên hệ kiến thức phần giải vấn đề nảy sinh ồng thời thân giáo viên phải không 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 ề tài phù hợp với tinh thần đổi phương pháp giảng dạy đối tượng học sinh B o Yên, ngày 25 tháng năm 2014 Nguyễn Thị Cương LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Sáng kiến kinh nghiệm năm học 2013 - 2014 DANH C HA KH Nguyễn hành ạt, Phạm ăn ập, ặng Hữu Lanh (2008), Sinh học 12 – Ban ản, Nxb Giáo dục ề thi Olympic Quốc tế, 2007, 2008, 2009, http/violet.vn ũ ức ưu (1998), Bài tập di truyền hay khó, Nxb Giáo dục ỗ ê hăng (2001), Di truyền học quần thể, Nx ại học Quốc gia Hà Nội ũ ăn ụ, Nguyễn Như Hiền, ũ ức ưu, rịnh ình ạt, Chu ăn ẫn, ũ rung ạng (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 Đ U I Lí chọn đề tài II Mục đích ý nghĩa đề tài III Nhiệm vụ nghiên cứu ối tượng phạm vi nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Phần II: NỘI DUNG C ƢƠ CƠ SỞ LÍ LU N CỦA ĐỀ TÀI Các đặc trưng ản quần thể 4 II Cấu trúc di truyền quần thể ngẫu phối III Sự cân quần thể với gen nằm nhiễm sắc thể giới tính C ƢƠ ẾT QUẢ NGHIÊN CỨU Phần III: KẾT LU N 13 TÀI LI U THAM KHẢO 14 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ... đặc biệt khắc sâu nội dung lý thuyết ột số kinh nghiệm trình bày đề tài ? ?Kinh nghiệm phương pháp gi i tập ph n di truyền qu n 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 lôgic kỹ phân tích đánh giá vấn... sách tập Sinh học thuộc chương trình HP 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 không sử dụng có hiệu để