Phương pháp bài tập di truyền lớp 12

MỘT VÀI PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP DI TRUYỀN HỌC QUẦN THỂ SINH HỌC 12 Phần I : Lí chọn đề tài Trong chương trình sinh học 12 phần tập quần thể khó học sinh Vì chương trình trang bị lí thuyết, khơng có tiết rèn luyện tập, sách tập sinh học 12 dạng toán quần thể tự phối quần thể giao phối tập Mà năm gần đây,phần toán quần thể Bộ giáo dục Đào tạo thường hay đề thi tốt nghiệp, thi đại học, thi học sinh giỏi… học sinh dễ gặp khó khăn, lúng túng gặp tập này, đặc biệt học sinh trường THPT vùng sâu, vùng xa, phần lớn học sinh phần lớn học sinh có lực trùng bình yếu việc giáo viên hướng dẫn giải tạo vô vất vả hiệu đạt không cao Nhiều học sinh vận dụng lý thuyết để giải tập cách mơ hồ, lúng túng, không sở khoa học Để làm rõ điểm cần lưu ý trình giải tập, học sinh yên tâm, tự tin q trình làm bài, tơi mạnh dạn đưa số phương pháp giải phần tập quần thể tự phối quần thể giao phối cho học sinh yếu học sinh trung bình trường THPT Mặc dù có nhiều cố gắng song chắn có nhiều thiếu sót, mong góp ý chân thành bạn đồng nghiệp Phần II – Nội dung A Quần thể tự phối Cơ sở khoa học : Phần tập quần thể tự phố dạng tập hồn tồn mới, địi hỏi học sinh phải hiểu rõ sở khoa học để vận dụng vào giải tập Trong học sinh trường vùng sâu, vùng xa nhận thức lí thuyết chưa vững, phải có số phương pháp để giải tập cho học sinh dễ hiểu, dễ nhớ, vận dụng phát huy khả độc lập suy nghĩ trình học tập Nội dung cụ thể : 2.1 Kinh nghiệm giải tập tự phối * Để giải tập phần yêu cầu học sinh phải nắm vững lí thuyết, khái niệm quần thể tự phối, quần thể giao phối, thể đồng hợp trội, thể đồng hợp lặn, thể dị hợp, kiểu gen, kiểu hình, alen, kiến thức di truyền * Vận dụng lí thuyết để giải số tập quần tự phối 2.2 Các phương pháp giải Nếu gọi x thể đồng hợp trội (AA) Nếu gọi y thể dị hợp (Aa) Nếu gọi z thể đồng hợp lặn (aa) Gọi n số hệ tự phối Cấu trúc di truyền quần thể có dạng : xAA: yAa : zaa ( với x + y + z = ) a) Dạng thứ I : Quần thể ban đầu có kiểu gen : * Nếu quần thể ban đầu có kiểu gen có loại - Loại kiểu gen AA : Khi tự thụ phấn cho dòng chủng trội - Loại kiểu gen aa : Khi tự thụ phấn cho dòng chủng lặn - Loại kiểu gen Aa : + Nếu quần thể tự phối ban đầu có kiểu gen dị hợp : n Tỉ lệ dị hợp = ( ) n Tỉ lệ đồng hợp = - ( ) n: số hệ tự phối VD1 : Ở quần thể thực vật hệ P0 có 100% thể dị hợp kiểu gen Aa bắt buộc tự tự tụ qua hệ có tỉ lệ dị hợp thể đồng hợp Giải 1 n Áp dụng công thức : Tỉ lệ dị hợp ( ) n Tỉ lệ đồng hợp : - ( ) Vậy tỉ lệ thể dị hợp, đồng hợp, hệ theo bảng sau: Tỉ lệ Tỉ lệ % thể đồng hợp (Aa) Tỉ lệ % thể dị hợp (AA+aa) Thế hệ P0 % ( ) 100% = 100% P1 1   ( )1 100% = 50% − ( )1  100% = 50%  2   P2 1   ( ) 100%= 25% − ( )  100% = 75%  2   P3 1 3  ( ) 100% = 12,5% − ( ) 100% = 87,5%  2  b) Dạng thứ : Nếu quần thể ban đầu có kiểu gen AA Aa AA; Aa, aa Aa aa ta đưa dạng tổng quát: xAA : yAa : zaa = tự phôi qua n hệ : y thể dị hợp (Aa) = ( ) y − ( )n y Thể đồng hợp trội (AA)= x + 2 y − ( )n y Thể đồng hợp lăn (aa) = z + 2 VD1 : Một quần thể thực vật có số lượng cá thể với tỉ lệ đồng hợp trội (AA) Chiếm 50%, tỉ lệ dị hợp (Aa) chiếm 50% Nếu cho tự thụ qua hệ tỉ lệ dị hợp trội, đồng hợp trội, thể đồng hợp lặn % GIẢI 3 - Tỉ lệ dị hợp Aa = ( ) y = ( ) 50% = 6,25% 2 1 50% − ( ) 50% = 71,75% - Tỉ lệ đồng hợp trội AA = x + y - ( ) y = 50% + 2 50 − ( ) 50% = 21,875% 2 VD : Một quần thể thể động vật có 70% thể dị hợp ( Aa), 20% thể đồng hợp lặn (aa) cho tự phụ phấn qua lớp hệ tỉ lệ % thể động hợp trội, thể dị hợp, đồng hợp lặn % - Tỉ lệ đồng hợp lặn aa = z + y - ( ) y = + GIẢI 1 y − ( )5 y 70% − ( )5 70% - Tỉ lệ thể đồng hợp trội AA = x+ 2 =0+7 = 33,90625% 5 - Tỉ lệ dị hợp Aa = ( ) y = ( ) 70% = 2,1875% 2 1 y − ( ) y 70% − ( ) 70% - Tỉ lệ thể dị hợp aa = z + + 63,90625% 2 = 30% = 2 VD3: Một quần thể thực vật hệ ban đầu có 25% kiểu gen AA,50% kiểu gen AA, 50% kiểu gen Aa, 25% kiểu gen lặn aa cho tự thụ phấn bắt buộc qua hệ tỉ lệ thể dị hợp, thể đồng hợp trội, đồng hợp lặn % Giải - Tỉ lệ thể dị hợp Aa = ( ) 50% = 6,25% 50% − ( ) 50% - Tỉ lệ thể đồng hợp trội AA = 25% + = 46,875% 2 50% − ( ) 50% - Tỉ lệ thể đồng hợp lặn aa = 25% + = 46,875% B Dạng tập giao phối tự ngẫu nhiên I Cơ sở khoa học Dạng sách giáo khoa sinh học 12 tập sinh học 12 hồn tồn khơng có cơng thức hay tập tiết phân phối chương trình khơng có tiết dùng để luyện tập giải dạng tập Mà năm gần đây, thi tốt nghiệp, hay thi đại học Bộ giáo dục cho tập phần này, mà học sinh trường THPT vùng sâu, vùng xa đa phần học sinh yếu, việc giáo viên hướng dẫn giải tập dạng thường gặp khó khăn mà hiệu lại khơng cao, phải có phương pháp để giải tập dạng cho học sinh dễ hiểu, dễ nhớ, dễ vận dụng phát huy khả tự lực độc lập tư sáng tạo lĩnh hội tri thức II Nội dung cụ thể 1.Kinh nghiệm giảng dạy phần tập quần thể giao phối loại tập yêu cầu học sinh phải nắm vững khái niệm quần thể tự phối, quần thể giao phối đặc trưng mặt di truyền quần thể, định luật Hacđi - Vanbéc, phương pháp chứng minh định luật, kiến thức di truyền học Các phương pháp giải * Một số quy ước Gọi P tần số alen A với p+q = (PA + qa)2 = Gọi q tần số alen a Ở quần thể giao phối trạng thái cân di truyền phù hợp với công thức : P2Aa: q2aa = Gọi N tổng số cá thể quần thể Gọi D tỉ lệ số cá thể đồng hợp trội : AA Gọi H tỉ lệ số cá thể đồng hợp lặn : aa Gọi R tỉ lệ số cá thể dị hợp : Aa 2.1 Dạng thứ : Cách tính tần số alen quần thể : * Để tính tần số alen quần thể biết tỉ lệ kiểu hình tỉ lệ kiểu gen dạng số lớn ta nên đưa dạng tỉ lệ phần trăm dạng thập phân để dễ tính áp dụng cơng thức tổng quát : P2 AA : 2pqAa = 2D + R 2N H +R q= 2N a) Hai alen nằm NST thường a.1 Trội hoàn toàn: Thí dụ A trội hồn tồn so với a Nếu hai alen trội hồn tồn cá thể có kiểu gen đồng hợp AA hay dị hợp Aa có kiểu hình trội Như khơng thể tính số cá thể trội có kiểu gen AA hay Aa Mà mang tính trạng lặn biết chắn kiểu gen aa cá thể man tính trạng lặn để tính tần số gen Nếu quần thể có cân kiểu gen Tần số kiểu gen aa q2 q = aa p = 1-q VD Trong quần thể thực vật cân di truyền có 20.000 có 450 thân thấp Biết A quy định cao, a quy định thấp Hãy xác định tần số tương đối alen Bài giải 450 Lúa thân thấp có kiểu gen aa = x 100% = 0,0225 20000 Vậy q2(aa) = 0,0225 q(a) = 0,0225 = 0,15 P(A) = 1-0,15 = 0,85 a.2 Trội khơng hồn tồn : Dạng cần biết tỉ lệ kiểu hình ta biết tỉ lệ kiểu gen, tính tần số ta áp dụng công thức VD : Ở bị, kiểu gen AA quy định bị lơng đen, aa quy định bị lơng trắng, Aa quy định bị lơng lang trắng đen Một quần thể bị gồm có 108 lông đen, 48 lông trắng, 144 lơng lang trắng đen Tính tần số alen A a quần thể bị nói Giải Cấu trúc di truyền quần thể bò : P : 108 AA : 144Aa : 48 aa= 300 0,36AA : 0,48Aa : 0,16aa= D + R x0,36 + 0,48 = = 0,6 2 Áp dụng công thức P(A) = H + R x0,16 + 0,48 = = 0,4 q(a) = 2N b Hai alen nằm NST giới tính b.1 Trội lặn hoàn toàn *Ở đa số loài động vật đực tao tử mang alen NST X biểu thành tính trạng cần số cá thể, quần thể để tính tần số gen (với điều kiện tần số alen giới đực ) VD : Ở ruồi giấm gen A quy định mắt đỏ trội hoàn toàn so với a quy định mắt trắng, gen liên kết với nhiễm sắc thể giới tính X khơng có alen Y Một quần thể ruồi giấm có : 250 ruồi đực mắt trắng, 250 con đực mắt đỏ, 250 mắt đỏ chủng, 250 mắt đỏ dị hợp tìm tần số alen quần thể Giải Theo giả thiết ta có : - 250 đực mắt trắng có kiểu gen Xa Y có 250alen Xa - 250 mắt đỏ dị hợp có kiểu gen AAXa có 250 alen XA 250 alen Xz - 250 đực mắt đỏ có kiểu gen XAY có 250 alen XA Cách tính tần số p,q : p= -250 mắt đỏ chủng có kiểu gen XA XA có 500 alen XA Vậy tổng số alen quần thể : 500alen Xa +1000alen XA =1500 Tần số alen a quần thể : 500/1500 = 0,03 Tần số alen A quần thể : 1000/1500 = 0,67 b.2 Trội khơng hồn tồn Dạng thường có nhiều kiểu gen kiểu hình số gen liên kết NST giới tính X khơng có alen Y nên đực cần alen biểu thành kiểu hình VD : Ở loài mèo nhà, cặp gen D,d quy định màu lơng nằm t rên nhiễm sắc thể giới tính X (DD : lông đen; dd; lông vàng;Dd : tham thể ) Trong quần thể mèo Đôn người ghi số liệu kiểu sau: Loại Đen Vàng Tham thể Tổng số Mèo đực 311 42 353 Mèo 277 54 338 Tính tần số alen điều kiện cân Giải Quy ước gen : XDXD: Lông đen D D d Mèo đực X Y : Lômg đen Mèo X X : Tam thể XdY : Lông vàng XdXd : Lông vàng Gọi p tần số alen D,q tần số alen d : p = x Số mèo đen + Số mèo + tam thể + số mèo đực đen x số mèo + số mèo đực p= 2x số mèo vàng + số mèo tam thể + số mèo đực vàng 2x số mèo + số mèo đực Tổng số alen D kiểu gen mèo đen mèo đực đen : 311+ 2(227) + 54 = 919 Tổ số alen quần thể : 353 + 2(338)= 1029 Do : Tần số alen D : 919 : 1029 = 0,893 Tần số alen d : 1-0,893 = 0,107 2.2 Dạng thứ : + Biết số tương đối alen, xác định cấu trúc di truyền quần thể, tỉ lệ kiểu hình : + Chứng minh cấu trúc quần thể cân hay chưa cân di truyền / Cách giải : + Lập bảng tổ hợp giao tử đực theo tần số tương đối cho ta suy kết tần số di truyền tần số kiểu hình + Trạng thái cân quần thể biểu thị Pq ) qua tương quan : p2p2 = ( + Điều kiện để quần thể đạt trạng thái cân di Truyền : Cho ngâu phấn đến lúc tần số tương đối alen khơng đổi Ví dụ : Trong quần thể giao phối : A quy định ngọt, a quy định chua Viết cấu trúc di truyền quần thể xác định tỉ lệ kiểu hình cho biết trạng thái cân di truyền quần thể trường hợp sau : a) Quần thể : có A= 0,9, a = 0,1 b) Quần thể : có a = 0,2 Giải a) P1 (pA + qa) x (PA + qa) F1 : P (AA) + 2pq(Aa) + q2(aa) =1 0,81AA+ 0,18Aa + 0,1aa= Tỉ lệ kiểu hình quần thể : 99% 1% chua Cấu trúc di truyền quần thể cân : 0,18 ) = 0,0081 0,81 x 0,01 = ( b) Tương tự, ta có đáp số : - Cấu trúc di truyền quần thể : 0,64AA + 0,32Aa + 0,04aa = - Tỉ lệ kiểu hình quần : 96% : 4% chua - Quần thể đạt trạng thái cân di truyền Ví dụ : Lúc đạt trạng thái cân di truyền quần thể có tần số tương đối alen A= 0,6 ; quần thể có tần số tương đối alen a = 0,3 Quần thể có tỉ lệ cá thể dị hợp tử cao cao %? Giải - Xét, quần thể : Tần số tương đối P(A) = 0,6 q(a) =1-0,6 = 0,4 Cấu trúc di truyền quần thể : 0,36 AA + 0,48Aa + 0,16aa= - Xét quần thể : Tần số tương đối q(a) = 0,3 PA=1-0,3=0,7 Cấu trúc di truyền quần thể : 0,49AA +0,42Aa +0,09aa=1 Vậy tỉ lệ dị hợp tử quần thể cao quần thể : 0,48-0,42= 0,06= 6% Ví dụ3 : Cho quần thể giao phối có cấu trúc di truền sau : Quần thể : 0,6AA + 0,2Aa + 0,2 aa Quần thể :0,225 AA _ 0,0550Aa : 0,7225aa a) Quần thể đạt trạng thái cân di truyền b) Muốn quần thể chưa cân di truyền đạt trạng thái cân di truyền phải có điều kiện ? Lúc cấu trúc di truyền quần thể ? Giải a) Quần thể :Chưa cần di truyền : 0,2 0,6 x 0,2 # ( ) 0,12 # 0,01 Quần thể đạt cân di truyền : 0,2250 ) = 0,01625625 0,0225x 0,7225 = ( b) - Muốn quần thể đạt trạng thái cân di truyền ta cho ngẫu phối 0,2 - Tần số tương đối alen quần thể : p(A)= 0,6 + = 0,7 q(a) = 1-0,7=0,3 Kết ngẫu phối : 0,49AA + 0,42Aa+ 0,02a = PHẦN III KẾT LUẬN Những phương pháp giải tập di truyền quần thể dễ áp dụng không thời gian, không cần đồ dùng cần phương tiện dạy học phức tạp, có tác dụng rèn luyện kĩ giải tập cho học sinh tốt Từ nâng cao tỉ lệ học sinh trung bình giỏi, giảm bớt tỉ lệ học sinh yếu Trên số phương pháp tập quần thể thân sử dụng trình dạy học đạt kết khả quan Tuy nhiên phải vào đối tượng giảng dạy để xem xét, cân nhắc có nên áp dụng phương pháp để giảng dạy trực tiếp cho đối tượng học sinh trực tiếp hay khơng Chính tơi mong muốn q thầy đồng nghiệp góp ý kiến chân thành để phương pháp đạt hiệu cao TÀI LIỆU THAM KHẢO Sách giáo khoa sinh học 12 Sách tập sinh học 12 tác giả Lê Thị Thảo ( NXB GD ) Bài tập tự luận trắc nghiệm sinh học 12 Huỳnh Quốc Thành (NXBGD) Một số đề nghi tốt nghiệp năm MỤC LỤC Phần I : từ trang đến trang Phần II : từ trang đến trang Phần III : từ trang 8đến trang 8 ... loại tập yêu cầu học sinh phải nắm vững khái niệm quần thể tự phối, quần thể giao phối đặc trưng mặt di truyền quần thể, định luật Hacđi - Vanbéc, phương pháp chứng minh định luật, kiến thức di truyền. .. trúc di truền sau : Quần thể : 0,6AA + 0,2Aa + 0,2 aa Quần thể :0,225 AA _ 0,0550Aa : 0,7225aa a) Quần thể đạt trạng thái cân di truyền b) Muốn quần thể chưa cân di truyền đạt trạng thái cân di truyền. .. truyền phải có điều kiện ? Lúc cấu trúc di truyền quần thể ? Giải a) Quần thể :Chưa cần di truyền : 0,2 0,6 x 0,2 # ( ) 0 ,12 # 0,01 Quần thể đạt cân di truyền : 0,2250 ) = 0,01625625 0,0225x 0,7225