Skkn phương pháp giải nhanh bài tập di truyền học quần thể nhằm nâng cao chất lượng ôn thi tốt ghiệp trung học phổ thông và ôn thi học sinh giỏi môn sinh học lớp 12 ở trường thpt quảng xương 4

1 MỞ ĐẦU 1.1 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 tốt trung học phổ thông theo cấu trúc đề thi học sinh giỏi văn hóa cấp Tỉnh mơn Sinh học có nội dung liên quan tới phần “Di truyền học quần thể” với số điểm không nhỏ, sách giáo khoa cung cấp kiến thức lý thuyết đơn giản Vì vậy, việc xây dựng số công thức giải nhanh liên quan tới tập nội dung có ý nghĩa thiết thực việc rèn luyện tư lôgic, kỹ phân tích đánh giá vấn đề đề đưa ra, từ giúp học sinh giải đáp án nhanh Trong chương trình sinh học lớp 12, thời gian dành cho phần di truyền quần thể ít, có hai tiết lý thuyết (một tiết quần thể giao phối tiết quần thể tự phối), khơng có tiết cho tập, ngược lại đề thi tỉ lệ điểm phần không nhỏ với nhiều dạng tập mở rộng Khối lượng kiến thức nhiều, nhiều tập áp dụng, thời gian hạn hẹp nên giáo viên khó truyền đạt hết cho học sinh, học sinh thường thấy khó khăn, lúng túng gặp tập này, đặc biệt học sinh trường trung học phổ thông vùng sâu, vùng xa Nhiều học sinh vận dụng lý thuyết để giải tập cách mơ hồ, lúng túng, khơng có sở khoa học Bên cạnh em khơng có tâm huyết với môn sinh học môn khoa học tự nhiên khác, số lượng học sinh học khối B Vì để làm rõ điểm cần lưu ý trình giải tập, giúp học sinh yên tâm, tự tin trình làm bài, thay đổi cách nhìn nhận em mơn học nhằm giúp em u thích mơn mạnh dạn chọn đề tài “Phương pháp giải nhanh tập di truyền học quần thể nhằm nâng cao chất lượng ôn thi tốt ghiệp trung học phổ thông ôn thi học sinh giỏi môn Sinh học lớp 12 trường THPT Quảng Xương 4” 1.2 Mục đích nghiên cứu Để học tốt thi tốt kỳ thi với hình thức trắc nghiệm nay, học sinh cần đổi phương pháp học tập làm quen với hình thức thi cử Nếu trước học thi môn sinh học, phần lý thuyết học sinh cần học thuộc nhớ câu, chữ, cịn tốn học sinh phải giải trọn vẹn Nay học sinh lưu ý trước hết đến hiểu bài, hiểu thấu đáo kiến thức học, vận dụng hiểu biết vào việc phân tích, xác định đáp án sai câu trắc nghiệm Đặc biệt câu tập, làm để có kết nhanh xác nhất? Nếu dựa vào phần kiến thức công thức hình thành lớp, gặp dạng tập mở rộng này, học sinh phải tính bước lâu dễ bị nhầm lẫn phải tính tốn nhiều Vì vậy, đề tài giúp học sinh có cách giải nhanh để có đáp án cuối nhiều phương án phải lựa chọn câu hỏi trắc nghiệm Không vậy, từ nội dung đề tài này, giáo viên skkn sử dụng chun đề dạy ơn thi tốt nghiệp trung học phổ thông thi học sinh giỏi văn hóa cấp Tỉnh mơn Sinh học Đề tài trở nên phù hợp cần thiết mà kể từ năm học 2021 – 2022, đề thi học sinh giỏi chuyển sang hình thức trắc nghiệm bám sát nội dung đề thi tốt nghiệp trung học phổ thông 1.3 Đối tượng nghiên cứu Dựa sở kiến thức lý thuyết công thức tính tần số alen, thành phần kiểu gen quần thể trường hợp tự phối giao phối học, đề tài giúp học sinh biết cách hình thành cơng thức tính nhanh tần số alen, thành phần kiểu gen quần thể tự phối quần thể giao phối trường hợp đặc biệt, tính số loại kiểu gen, kiểu hình, kiểu giao phối tối đa có quần thể Nếu khơng hình thành cơng thức mà dựa công thức học, học sinh phải tính qua hệ để chia lại tỉ lệ nên nhiều thời gian dễ nhầm lẫn Vì vậy, nội dung đề tài giúp học sinh hình thành vận dụng cơng thức để giải nhanh tập di truyền học quần thể đề thi 1.4 Phương pháp nghiên cứu 1.4.1 Phương pháp nghiên cứu xây dựng sở lý thuyết Nghiên cứu tài liệu có liên quan đến nội dung đề tài làm sở lý thuyết cho trình làm đề tài 1.4.2 Phương pháp điều tra khảo sát thực tế, thu thập thông tin Điều tra từ học sinh đồng nghiệp nhằm thu thập thông tin, bổ sung cho kết nghiên cứu để tăng độ tin cậy 1.4.3 Phương pháp thống kê, xử lý số liệu Các kết quả, số liệu thu thống kê, xử lý, so sánh nhằm thấy hiệu đề tài nghiên cứu skkn Nội dung 2.1 Cơ sở lý luận Ở phần “ Di truyền học quần thể”, sách giáo khoa đề cập sng mặt lí thuyết, sách tập có tập phần Nếu giáo viên dạy theo sách giáo khoa hướng dẫn sách giáo viên (giáo viên không mở rộng) học sinh khó làm tập phần quần thể Ngược lại với thời gian dành cho phần này, thực tế hầu hết đề thi nội dung phần lại chiếm tỉ lệ nhiều, chủ yếu dạng tập, nhiều tập chí khó, thuộc phần vận dụng cao đề thi Nếu lớp giáo viên khơng có cách dạy riêng cho học sinh học sinh khó có điểm phần thi Chính vậy, giúp học sinh nhận dạng, hình thành vận dụng thành thạo công thức liên quan việc quan trọng, 2.2 Thực trạng vấn đề trước áp dụng phương pháp Trước đây, tập phần “Di truyền học quần thể” đề cập đến, chủ yếu nội dung nhỏ phần tập di truyền rộng lớn Các tài liệu tập trung nhiều vào việc phân loại đưa phương pháp giải dạng tập qui luật di truyền Còn phần di truyền quần thể, tập chủ yếu dạng đơn giản cách xác định tần số alen, thành phần kiểu gen, kiểu hình từ liệu cho trước; xác định cấu trúc di truyền quần thể hệ Fn trường hợp tự phối giao phối; từ cấu trúc di truyền quần thể chứng minh quần thể đạt trạng thái cân hay chưa, qua hệ quần thể đạt trạng thái cân Trong năm gần đây, với đổi cách đề, cách kiểm tra, đánh giá, phần tập di truyền quần thể mở rộng Cụ thể là: xác định cấu trúc di truyền quần thể trường hợp gen gồm nhiều alen, gen thuộc vùng không tương đồng nhiễm sắc thể giới tính X, biểu tính trạng phụ thuộc giới tính; tính số loại kiểu gen kiểu giao phối tối đa có quần thể; xác định cấu trúc di truyền quần thể hệ F xảy chọn lọc, … Tuy nhiên, đề thi học sinh giỏi đề thi tốt nghiệp trung học phổ thông nay, bên cạnh dạng tập cịn có dạng khó xác định cấu trúc di truyền quần thể tự phối hệ F n kiểu gen đồng hợp lặn không sinh sản khơng có khả sống sót, xác định cấu trúc di truyền quần thể ngẫu phối hệ Fn có chọn lọc tự nhiên, đột biến, di- nhập gen, xác định số loại kiểu gen kiểu hình tối đa có đời Nếu khơng giúp học sinh hình thành cơng thức giải nhanh học sinh phải tính qua hệ Mà việc nhiều thời gian dễ bị nhầm lẫn phải tính tốn nhiều Qua q trình giảng dạy, tơi hệ thống lại số dạng tập mở rộng di truyền quần thể để giúp học sinh nhận dạng, phân loại, hình thành cơng thức tổng qt vận dụng giải nhanh xác ví dụ cụ thể 2.3 Các phương pháp giải nhanh tập di truyền học quần thể 2.3.1 Tính tần số alen thành phần kiểu gen quần thể tự phối skkn Bài toán tổng quát: Trong quần thể tự phối xét gen có hai alen A, a nằm cặp nhiễm sắc thể thường , có cấu trúc di truyền hệ xuất phát P là: P: x AA + y Aa + z aa = Tính tần số tương đối alen cấu trúc di truyền quần thể hệ thứ n (Fn) trường hợp sau: * Trường hợp 1: Kiểu gen aa khơng có khả sinh sản (hoặc lý người ta khơng cho cá thể có kiểu gen aa tham gia sinh sản) a Công thức - Giả sử kiểu gen có khả sinh sản, ta xác định cấu trúc di truyền hệ Fn-1, ta Fn-1: [x + Đặt xn-1 = x + (1 - (1 - )] AA + y ); yn-1 = y Aa + [z + ; (1 - zn-1 = z + )] aa = (1 - ) => Fn-1: xn-1 AA + yn-1 Aa + zn-1 aa = - Tần số tương đối alen A, a hệ thứ n là: A= ; a= - Cấu trúc di truyền quần thể hệ thứ n là: Fn: AA + Aa + aa =1 b Chứng minh Do kiểu gen aa khơng có khả sinh sản không tham gia sinh sản nên quần thể có loại kiểu gen AA Aa giảm phân tạo giao tử tham gia sinh sản => Tỉ lệ kiểu gen P tham gia sinh sản viết lại là: P ’: AA + Aa = Vì tần số tương đối (TSTĐ) alen không đổi qua tự phối nên TSTĐ alen F1 là: A = ; a= Tỉ lệ kiểu gen F1 là: AA = = ; Aa = = => Cấu trúc di truyền (CTDT) F1 là: F1: AA + Làm tương tự ta có tỉ lệ kiểu gen F2 là: AA = [ + ]:[ + skkn ]= ; aa = Aa + = aa = Aa = :[ + ]= aa = :[ + ]= Đặt x1 = x + , y1 = ; nhận thấy x1 y1 tỉ lệ kiểu gen AA Aa F1 tất kiểu gen sinh sản bình thường => CTDT quần thể F2 là: F2: AA + Aa + aa = => TSTĐ alen F2 là: A = ; a= Bằng cách làm tương tự ta tính đựợc TSTĐ alen hệ Fn là: A= ; a= => Cấu trúc di truyền quần thể hệ Fn là: Fn: AA + Aa + aa =1 c Ví dụ Ở lồi thực vật tự thụ phấn nghiêm ngặt, gen B quy định thân cao trội hoàn toàn so với b quy định thân thấp; thân thấp tạo giao tử khả thụ tinh Giả sử quần thể ban đầu có thân thấp chiếm 10%; tần số alen B 0,6 Sau hệ tự thụ phấn tỉ lệ kiểu gen kiểu hình quần thể nào? [1] Bài giải: Theo ra, quần thể ban đầu có bb = 0,1; tần số alen B = 0,6 => b = 0,4 => Tỉ lệ kiểu gen Bb = 2.(0,4 – 0,1) = 0,6; BB = – 0,1 -0,6 = 0,3 Giả sử kiểu gen sinh sản bình thường tỉ lệ kiểu gen F3 là: Bb = 0,6/ 23 = 0,075; BB = 0,3 + (0,6 – 0,075): = 0,5625 => bb = 0,3625 Áp dụng công thức trên, ta có tỉ lệ kiểu gen F4 là: BB = = ; Bb = = ; bb = = => Tỉ lệ kiểu hình F4 là: 33 cao: thấp * Trường hợp 2: Kiểu gen aa khơng có khả sống (bị chết giai đoạn phôi, không nảy mầm không nở) skkn a Công thức [1] - Giả sử kiểu gen có khả sinh sản, xác định cấu trúc di truyền hệ Fn, ta Fn: [x + Đặt xn = x + (1 - (1 - ); )] AA + y yn = y ; Aa + [z + (1 - )] aa = zn = z + (1 - ) => Fn: xn AA + yn Aa + zn aa = - Tần số tương đối alen A, a hệ thứ n kiểu gen aa chết là: A= ; a= - Cấu trúc di truyền quần thể hệ thứ n kiểu gen aa chết là: Fn: AA + Aa =1 b Chứng minh Do kiểu gen aa khơng có khả sống nên quần thể có loại kiểu gen AA Aa giảm phân tạo giao tử tham gia sinh sản => Tỉ lệ kiểu gen P tham gia sinh sản viết lại là: P ’: AA + Aa = Tỉ lệ kiểu gen F1 kiểu gen aa sống sót là: AA = x1= = ; Aa = y1= = ; aa = = => Cấu trúc di truyền (CTDT) F1 kiểu gen aa chết là: F1: [  F1 : :( + AA + )] AA + [ :( + )] Aa = Aa =1 Làm tương tự qua hệ, ta có CTDT Fn là: Fn: AA + Aa = c Ví dụ Một quần thể tự thụ phấn có 16 cá thể AA; 48 cá thể Aa; kiểu gen aa gây chết giai đoạn phôi Tính tỉ lệ kiểu gen quần thể F3 [1] Bài giải: Tỉ lệ kiểu gen hệ xuất phát là: AA = 16/64 = 0,25; Aa = 0,75 Giả sử kiểu gen có khả sống sinh sản, ta có tỉ lệ KG F3 là: Aa = 0,75 : 23 = 6/64; AA = 0,25 + (0,75 – 6/64) : = 37/64; aa = 21/64 Vì aa bị chết giai đoạn phơi nên ta có kiểu gen cá thể F3 là: skkn AA = ; Aa = 1- 2.3.2 Tính tần số alen thành phần kiểu gen quần thể ngẫu phối Bài toán tổng quát: Trong quần thể ngẫu phối xét gen có hai alen A, a nằm cặp nhiễm sắc thể thường, có cấu trúc di truyền hệ xuất phát P là: P: p2o AA + 2poqo Aa + qo2aa = Trong đó: po tần số tương đối alen A hệ P qo tần số tương đối alen a hệ P po, qo po +qo = Tính tần số tương đối alen cấu trúc di truyền quần thể hệ thứ n (Fn) trường hợp sau: * Trường hợp 1: Kiểu gen aa khơng có khả sinh sản lý người ta khơng cho cá thể có kiểu gen aa tham gia sinh sản a Công thức - Tần số tương đối alen A, a hệ thứ n: pn = qn= - Cấu trúc di truyền quần thể hệ thứ n là: Fn : b Chứng minh Do kiểu gen aa khơng có khả sinh sản không tham gia sinh sản nên quần thể có loại kiểu gen AA Aa giảm phân tạo giao tử tham gia sinh sản => Tần số tương đối (TSTĐ) alen a: ó = ( Do po + qo = 1) => TSTĐ alen A P’ là: Do tần số tương đối alen A a P ’ tham gia tạo hệ F1 nên TSTĐ A a P’ TSTĐ A, a F1 hay p1 = - ; q1 = Từ ta có CTDT hệ là: F1: p12AA + 2p1q1Aa + q21 aa = Do kiểu gen aa khơng có khả sinh sản không tham gia sinh sản nên quần thể có loại kiểu gen AA Aa giảm phân tạo giao tử tham gia sinh sản Vì CTDT F1 tham gia sinh sản là: F'1: Làm tương tự ta có TSTĐ alen a F'1 là: skkn , thay q1 = vào Ta có, TSTĐ alen a F'1 = Đó TSTĐ alen a hệ thứ Bằng cách làm tương tự ta tính đựợc hệ Fn qn = => pn= (do pn + qn = 1) => CTDT hệ Fn là: c Ví dụ [3] Ví dụ 1: Một quần thể sinh vật có tần số kiểu gen giới sau: ♀: 0,6 AA: 0,2 Aa: 0,2 aa ♂: 0,3 AA: 0,4 Aa: 0,3 aa a Xác định cấu trúc di truyền quần thể trạng thái cân di truyền b Biết rằng, sau đạt trạng thái cân bằng, điều kiện sống thay đổi nên cá thể có kiểu gen aa không sống đến sinh sản (giá trị thích nghi 0), kiểu gen cịn lại có giá trị thích nghi 1,0 Tính tần số alen sau hệ ngẫu phối Bài giải: a Tần số alen giới P là: + ♀: A = 0,6 + 0,2: 2= 0,7 => a = 0,3 + ♂: A = 0,3 + 0,4: = 0,5 => a = 0,5 => Tần số alen quần thể đạt trạng thái cân là: A = (0,7 + 0,5): = 0,6 => a = – 0,6 = 0,4 - Cấu trúc di truyền quần thể trạng thái cân là: (0,6)2AA: 2.0,6.0,4Aa: (0,4)2aa  0,36AA: 0,48Aa : 0,16aa b Áp dụng cơng thức ta có: q5 = => p5 = – 0,1333 = 0,8667 Ví dụ 2: Để làm giảm TSTĐ alen a từ 0,96 xuống 0,03 kiểu gen aa khơng có khả sinh sản cần hệ Bài giải: Theo đề ta có qo = 0,96; qn = 0,03 Áp dụng cơng thức ta có: 0,03 = => n = ≈ 32,29…thế hệ * Trường hợp 2: Kiểu gen aa gây chết giai đoạn phôi bị loại bỏ sau sinh a Công thức - Tần số tương đối alen A, a hệ thứ n: pn = qn = - Cấu trúc di truyền quần thể hệ n là: Fn skkn : b Chứng minh Do kiểu gen aa chết hợp tử chết sinh nên quần thể có loại kiểu gen AA Aa giảm phân tạo giao tử tham gia sinh sản Vì cấu trúc di truyền (CTDT) P trước loại bỏ kiểu gen aa là: P: po2AA + 2poqo Aa + q2oaa = Sau loại bỏ kiểu gen aa CTDT P': Tần số tương đối (TSTĐ) alen a sau loại bỏ aa là: q'o = , TSTĐ alen a P chưa loại bỏ kiểu gen aa => F1 chưa loại bỏ aa có thành phần kiểu gen là: F1: p12AA + 2p1q1Aa+ q12 aa = Sau loại bỏ aa là: F'1: TSTĐ alen a F1 sau loại bỏ kiểu gen aa q1 = Bằng cách lập luận tương tự ta có: TSTĐ alen a Fn là: qn = => pn= - => CTDT quần thể sau loại bỏ kiểu gen aa là: Fn : c Ví dụ Một quần thể giao phối ngẫu nhiên có cấu trúc di truyền hệ ban đầu là: P : 0,49AA + 0,42Aa + 0,09aa = Giả sử từ hệ trở chon lọc tự nhiên loại bỏ hoàn toàn kiểu gen aa vừa sinh Xác định tần số tương đối alen A, a cấu trúc di truyền quần thể sau hệ [3] Bài giải: Theo ta có q0 = 0,3; p0 = 0,7 =>Áp dụng công thức ta có: q9 = = 0,075=>p9 = 0,925 => CTDT hệ là: 0,860465AA + 0,139535Aa = * Trường hợp 3: Đột biến gen theo chiều thuận (alen A bị biến đổi thành a) a Công thức - Tần số tương đối alen A, a hệ thứ n: pn = p0(1-u)n; qn = 1- p0(1-u)n (u tần số đột biến) - Cấu trúc di truyền quần thể hệ n: Fn: [p0(1-u)n ]2AA + 2[p0(1-u)n ][1- p0(1-u)n ]Aa + [1- p0(1-u)n ]2aa = b Chứng minh skkn Ở hệ P sau bị đột biến lượng A u.po Từ suy TSTĐ alen A sau bị đột biến lại là: p o - upo -> Đây TSTĐ alen A F1 Hay p1 = po – upo = po (1-u) => q0 = - po (1-u) Cấu trúc di truyền quần thể hệ thứ là: F1: p21 AA + 2p1q1 Aa + q12aa = Lập luận tương tự ta có: p2 = p1 - up1 thay p1 = po (1-u) vào ta có p2 = po(1-u) - u [po (1-u)]ó p2 = po (1 - u)2 Từ suy ra: pn = p0(1 - u)n Tuy nhiên tự nhiên tần số đột biến u bé (10 -4 ->10-6) coi dần đến 0, mà u -> 1- u = e-u Vì = => 1-u = e-u nên tần số tương đối alen A viết là: pn = p0.e-un ( = lấy mũ trừ n số nguyên dương) Lưu ý: Công thức pn = p0.e-un áp dụng trường hợp tần số đột biến bé (có thể xem gần - tần số đột biến tự nhiên) c Ví dụ Ở loài động vật giao phối lưỡng bội Gen A quy định lơng xám trội hồn tồn so với alen a quy định lơng trắng Một quần thể lồi trạng thái cân di truyền người ta thấy có 16% số cá thể lơng trắng Nếu đột biến thuận ( A->a) với tần số u = 10% sau hệ ngẫu phối số cá thể lông trắng chiếm %? [3] Bài giải: Vì A > a quần thể cân di truyền nên ta có qo2 = 0,16 => qo = 0,4=> p0 = 0,6 + Vì u = 10% nên áp dụng công thức pn = p0.(1- u)n ta được: p 3= p0(1-0,1)3 = 0,6 x 0,93= 0,4374 => q3 = 0,5626=> % số cá thể lông trắng là: q32 = (0,5626)2 = 0,316519, tức gần 32% + Nếu áp dụng công thức pn = p0.e-un ta có: p3 = p0.e-0,1x3 = 0,6.e-0,3 ≈ 0,4445 => q3 = 0,5555 => % số cá thể lông trắng là: q32 = ( 0,5555 )2 ≈ 0,30858 tức gần 31% Như trường hợp việc sử dụng hai cơng thức có sai số 1% * Trường hợp 4: Đột biến theo chiều nghịch (alen a bị biến đổi thành A) a Công thức - Tần số tương đối alen a, A hệ thứ n: qn = q0(1-u)n ; pn = 1- q0(1-u)n (u tần số đột biến) - Cấu trúc di truyền quần thể hệ n: Fn: [1- p0(1-u)n ]2AA + [q0(1-u)n ][1- q0(1-u)n ]Aa + [q0(1-u)n ]2aa = b Chứng minh: tương tự cơng thức phần 2.3 c Ví dụ Xét gen có alen, quần thể ban đầu có TSTĐ alen a 0,4 để tần số gảm 1/2 áp lực trình đột biến theo chiều nghịch (a->A) cần hệ Biết tần số đột biến u = 10-5 [3] 10 skkn Bài giải: Theo ta có qn = 0,2; q0 = 0,4 Vì u = 10-5 bé nên áp dụng cơng thức ta có: => 69.000 hệ * Trường hợp 5: Khi có di nhập gen a Công thức - Tổng quát: Quần thể I có kích thước M cá thể, tần số alen A, a p, q ; quần thể II có kích thước N cá thể, tần số alen A, a r, s  Trong lúc, có x cá thể quần thể I chuyển qua II; y cá thể quần thể II chuyển sang I, thì: - Tần số alen A quần thể I mới: p’ = [p(M-x) +yr]/(M-x+y) - Tần số alen a quần thể I mới: q’ = [q(M-x) +ys]/(M-x+y) - Tần số alen A quần thể II mới: r’ = [r(N-y) +xp]/(N-y+x) - Tần số alen a quần thể II mới: s’ = [s(N-y) +xq]/(N-y+x) - Nếu bên nhập, bên xuất: Nếu quần thể I quần thể nhập nhận y cá thể quần thể xuât II (x=0) Ta gọi quần thể I quần thể hỗn hợp Từ công thức p’ = [p(M-x) +yr]/(M-x+y) ta biến đổi: p’ = (pM +yr)/(M+y) Lưu ý: Trong trường hợp khơng cho biết kích thước quần thể mà cho biết tỉ lệ cá thể nhập cư ta biến đổi để tính p’ sau: p’ = = = = = > p’ = Đặt A= quần thể (trong , ta gọi A lượng biến thiên tần số alen A tỉ lệ cá thể nhập cư quần thể mới) b Chứng minh - Cấu trúc di truyền quần thể I: p2 AA : 2pqAa : q2 aa - Cấu trúc di truyền quần thể II: r2 AA : 2rs Aa : s2 aa - Số cá thể quần thể I chuyển sang II x tương ứng với kiểu gen: Kiểu gen AA = xp2; Kiểu gen Aa = x2pq; Kiểu gen aa = xq2 - Số cá thể quần thể II chuyển sang I y tương ứng với kiểu gen: Kiểu gen AA = yr2; Kiểu gen Aa = y2rs; Kiểu gen aa = ys2 - Số cá thể kiểu gen quần thể + Quần thể I có (M-x+y) cá thể, tương ứng với kiểu gen: (Mp2 - xp2 + yr2) AA : 2(Mpq - xpq + yrs) Aa : (Mq2 - xq2 + ys2) aa + Quần thể II có (N+x-y) cá thể, tương ứng với kiểu gen: (Nr2 - yr2 + xp2) AA : 2(Nrs - yrs + xpq) Aa : (Ns2 - ys2 + xq2) aa - Tần số p’ alen A quần thể I là: p’ = [2(Mp2 - xp2 + yr2) +2(Mpq - xpq + yrs)]/2(M-x+y) = Mp2 - xp2 +yr2 +Mpq - xpq + yrs)/M-x+y = [Mp(p+q) – xp(p+q) +yr(r+s)]/M-x+y = (Mp – xp +yr)/M-x+y  p’ = [p(M-x) +yr]/(M-x+y) 11 skkn - Tần số q’ alen a quần thể I là: làm tương tự ta có q’ = [q(M-x) +ys]/(M-x+y) Ta có p’ + q’ = {[p(M-x) +yr] +[q(M-x) +ys]}/(M-x+y)= 1(Thỏa mãn điều kiện) - Tương tự ta tìm tần số r’ alen A quần thể II là: r’ = [r(N-y) +xp]/(N-y+x); s’ = [s(N-y) +xq]/(N-y+x) c Ví dụ Quần thể I có 1000 cá thể, tần số alen p(A) = 0,7 ; q(a) = 0,3 Quần thể II có 500 cá thể, tần số alen r(A) = 0,4 ; s(a) = 0,6 - Trường hợp 1: Nếu có 100 cá thể quần thể I nhập cư vào quần thể II 50 cá thể quần thể II nhập cư vào quần thể I tần số alen quần thể hỗn hợp bao nhiêu? - Trường hợp 2: Nếu có 50 cá thể quần thể II nhập cư vào quần thể I tần số alen quần thể hỗn hợp bao nhiêu? [3] Bài giải: - Trường hợp 1: Tần số alen A quần thể I mới: p’ = [p(M-x) +yr]/(M-x+y) = [0,7(1000-100) + (50 x 0,4)]/(1000-100+50) = (630 + 20)/950 = 0,6842 * Tần số alen a quần thể I mới: q’ = [q(M-x) +ys]/(M-x+y) = [0,3(1000-100) + (50 x 0,6)]/(1000-100+50) = (270 + 30)/950 = 0.3157 * Tần số alen A quần thể II mới: r’ = [r(N-y) +xp]/(N-y+x) [0,4(500-50) + (100 x 0,7)]/(500-50+100) = (180 + 70)/450 = 0,5555 * Tần số alen a quần thể II mới: s’ = [s(N-y) +xq]/(N-y+x) [0,6(500-50) + (100 x 0,3)]/(500-50+100) = (270 + 30)/450 = 0,4445 - Trường hợp 2: p’ = (pM +yr)/(M+y) = [(0,7 x 1000)+(50 x 0,4)]/(1000+50) = 0,6857 => q’= - 0,6857 = 0,3143 2.3.3 Tính số loại kiểu gen tối đa có thể đột biến * Trường hợp 1: Cơ thể tam bội tam nhiễm a Công thức [1] Xét gen có n alen nằm cặp nhiễm sắc thể thường số kiểu gen có thể tam bội (3n) tam nhiễm (2n+1) gen là: b Chứng minh - Số KG đồng hợp (chứa alen giống nhau) là: n - Số KG dị hợp chứa alen giống alen khác (A 1A1A2, A1A1A3, ) là: n.(n-1) - Số KG dị hợp chứa alen khác là: => Số KG tối đa có là: c Ví dụ Ở lồi có NST 2n = 10, cặp NST chứa gen có alen Nếu lồi xuất thể ba thể tam bội số KG tối đa tìm thấy thể ba thể tứ bội bao nhiêu? [1] Bài giải: 12 skkn - Số KG tối đa có thể tam nhiễm là: - Số KG tối đa có thể tam bội là: * Trường hợp 2: Cơ thể tứ bội tứ nhiễm a Cơng thức [1] Xét gen có n alen nằm cặp nhiễm sắc thể thường số kiểu gen có thể tứ bội (4n) tứ nhiễm (2n+2) gen là: b Chứng minh - Số KG đồng hợp (chứa alen giống nhau) là: n - Số KG dị hợp chứa alen giống alen khác (A 1A1A1A2, A1A1A1A3, ) là: n.(n-1) - Số KG dị hợp chứa alen giống alen lại giống (A1A1A2A2, A1A1A3A3, )là: - Số KG dị hợp chứa alen giống nhau, alen lại khác (A1A1A2A3, A1A1A3A4, ) là: - Số KG dị hợp chứa al4n khác là: => Số KG tối đa có là: (Mở rộng: Nếu xét tất NST tính riêng cho cặp NST (vận dụng công thức cho trên) sau lấy tích KG tất cặp số trường hợp xảy ra) c Ví dụ Ở lồi có NST 2n = 12 Trong quần thể ngẫu phối lồi có xuất số cá thể tứ nhiễm Tính số KG tối đa có quần thể [1] Bài giải: - Số KG có cá thể lưỡng bội là: - Số KG có cá thể tứ nhiễm là: Vậy tổng số KG có quần thể là: 46656 + 699840 = 746496 2.3.4 Tính số loại kiểu hình tối đa có quần thể ngẫu phối a Cơng thức * Trường hợp 1: Xét gen có n alen nằm cặp nhiễm sắc thể thường, alen trội trội hoàn toàn (A1> A2> A3> … > An) - Vì alen trội trội hồn tồn nên alen tương ứng với kiểu hình Cụ thể là: kiểu gen A1A1, A1A2, A1A3, …, A1An tương ứng với kiểu hình A1; kiểu gen A2A2, A2A3, …, A2An tương ứng với kiểu hình A 2; kiểu gen A3A3, A3A4, …, A3An tương ứng với kiểu hình A3; … cịn kiểu gen AnAn tương ứng với kiểu hình An 13 skkn - Vậy số kiểu hình tối đa có quần thể gen số alen = n * Trường hợp 2: Xét gen có n alen nằm cặp nhiễm sắc thể thường, có p alen có tính đồng trội (pB3 >B4; gen III có alen, C1> C2 > C3 > C4; gen IV có alen: D1 = D2 = D3 = D4 > D5 Gen I gen II nằm cặp NST thường, gen III nằm NST X đoạn không tương đồng với Y Gen IV nằm NST Y đoạn không tương đồng với X Số kiểu hình số kiểu gen tối đa có quần thể lơcut nói A 528 kiểu hình 630 kiểu gen B 360 kiểu hình 1080 kiểu gen C 440 kiểu hình 540 kiểu gen D 160 kiểu hình 630 kiểu gen Bài giải: - Số kiểu hình tối đa (khơng xét tới giới tính) là: - Số kiểu gen tối đa là: => Đáp án B Ví dụ 2: Quan hệ trội, lặn alen gen sau: gen I, A = A2 >A3; gen II, B1 > B2 > B3 > B4; gen III, C1 = C2 = C3 = C4 > C5 Gen I II nằm cặp NST thường, gen III nằm NST X đoạn không tương đồng với Y Số kiểu gen kiểu hình nhiều có quần thể lơcut nói A 1560; 88 B 560; 88 C 1560; 176 D 560; 176 Bài giải: - Số KG tối đa là: - Số KH tối đa (không xét tới giới tính) là: => Đáp án C 2.3.5 Tính số loại kiểu gen đời P mang gen nằm cặp nhiễn sắc thể thường * Trường hợp 1: Khi P mang cặp gen dị hợp a Công thức Xét n lôcut gen cặp nhiễm sắc thể thường, gen có hai alen, alen trội trội hồn tồn Cho hai thể dị hợp tất gen lai với Biết tằng không xảy đột biến xảy hốn vị gen Ta có: - Số loại kiểu gen qui định kiểu hình trội n tính trạng F1 là: - Số loại kiểu gen qui định kiểu hình trội m tính trạng (m Tổng số loại KG tối đa qui định KH trội n tính trạng là: Số loại KG qui định kiểu hình trội m tính trạng số n tính trạng bao gồm: - Số KG mang m cặp gen đồng hợp trội là: - Số KG mang cặp dị hợp là: - Số KG mang cặp gen dị hợp là: - Số KG mang cặp gen dị hợp là: - Số KG mang cặp gen dị hợp là: - Làm tương tự số KG mang n cặp gen dị hợp là: => Tổng số loại KG tối đa qui định KH trội m tính trạng là: Biến đổi tương tự ta công thức: c Ví dụ [2] Ở lồi thực vật, cho biết gen qui định tính trạng, alen trội trội hồn tồn Xét lơcut gen nằm nhóm gen liên kết, lơcut có hai alen Cho chủng có kiểu hình trội tính trạng giao phấn với có kiểu hình lặn tính trạng, thu F Cho F1 tự thụ phấn thu F2 Biết khơng xảy đột biến xảy hốn vị gen, Theo lí thuyết, F2 có tối đa loại kiểu gen qui định kiểu hình trội tính trạng? A 122 B 160 C 142 D 128 Bài giải: 16 skkn Áp dụng công thức ta có số loại KG tối đa là: => Đáp án A * Trường hợp 2: Khi P mang kiểu gen a Cơng thức * Trường hợp 1: Nếu giới đực tạo a loại giao tử, giới tạo b loại giao tử (các loại giao tử hai giới khác nhau) số loại KG tối đa F1 là: a.b * Trường hợp 2: Nếu hai giới tạo n loại giao tử giống số loại KG tối đa F1 là: * Trường hợp 3: Nếu giới đực tạo a loại giao tử, giới tạo b loại giao tử, có n loại giao tử giống hai giới (n a, b) số loại KG tối đa F1 là: b Chứng minh - Nếu giới đực tạo a loại giao tử, giới tạo b loại giao tử, loại giao tử hai bên khác tổ hợp loại giao tử đực với loại giao tử tạo nên kiểu gen khác => Số loại KG tối đa tạo F1 là: a.b - Nếu n loại giao tử giống hai giới tạo ra: + Số loại KG đồng hợp là: n + Số loại KG dị hợp là: => Số loại KG tối đa tạo F1 là: - Nếu giới đực tạo a loại giao tử, giới tạo b loại giao tử, có n loại giao tử giống hai giới (n a, b) giới đực có a – n loại giao tử khác giới cái, giới có b – n loại giao tử khác giới đực Vì ta có: + Số loại KG tạo từ loại giao tử khác là: (a - n).b + n.(b – n) + Số loại KG tạo từ loại giao tử giống là: => Số loại KG tối đa tạo là: Mà nên c Ví dụ [2] Nếu gen nhiễm sắc thể liên kết khơng hồn tồn, cho phép lai (PL) sau: PL1: PL2: PL3: PL4: Có nhận định sau đời phép lai trên? (1) PL1 có số loại kiểu gen tối đa F1 78 (2) PL2 có số loại kiểu gen tối đa F1 72 (3) PL3 có số loại kiểu gen tối đa F1 58 (4) PL4 có số loại kiểu gen F1 A B C D Bài giải: Áp dụng công thức trên, ta có: 17 skkn - Ở PL1: + Cặp: Aa x Aa -> F1 có kiểu gen (AA, Aa, aa) + Cặp: , bên tạo đủ loại giao tử, bên tạo loại giao tử giống với bên nên số loại KG F1 là: => Số loại KG tối đa F1 PL1 là: 3.26 = 78 => (1) - Ở PL2: + Cặp: Aa x AA -> F1 có kiểu gen (AA, Aa) + Cặp: , hai bên tạo loại giao tử giống nên số loại KG F1 là: => Số loại KG tối đa F1 PL2 là: 2.36 = 72 => (2) - Ở PL3: , bên tạo đủ 16 loại giao tử, bên loại giao tử giống với bên nên số loại KG F1 là: - Ở PL4: => (3) , bên tạo loại giao tử, bên tạo loại giao tử có loại giao tử giống bên (abDe, abde) nên số loại KG F1 là: => (4) => Đáp án C 2.4 Hiệu sáng kiến kinh nghiệm học sinh, với thân, đồng nghiệp hoạt động giáo dục nhà trường Nội dung đề tài đề cập đến phương pháp giải dạng tập mở rộng, nâng cao hệ thống tập di truyền quần thể Thực tế, q trình ơn luyện học sinh giỏi ôn thi tốt nghiệp THPT trường THPT Quảng Xương năm gần đây, với phần kiến thức, tổ môn xây dựng thành dạng chuyên đề Phần di truyền học quần thể xây dựng thành chuyên đề chi tiết gồm lý thuyết hệ thống tập, từ dạng đơn giản có đề thi tốt nghiệp dạng nâng cao đề thi học sinh giỏi Với cách làm thu số kết sau: 2.4.1 Đối với học sinh Trước đây, chưa áp dụng đề tài trình giảng dạy học sinh thường lúng túng đề thi có dạng tập Đối với học sinh có lực học trung bình không làm mà chọn đáp án cách ngẫu nhiên (nếu đề trắc nghiệm) bị điểm thi học sinh giỏi (nếu đề tự luận) Đối với học sinh có lực học tư tính qua hệ nên niều thời gian cho dạng tập Sau nội dung đề tài áp dụng, nhận thấy học sinh có thêm phương pháp giải nhanh hiệu để làm tập phần di truyền học quần thể Các em làm nhanh xác tập quần thể đề thi năm trước Ngồi cịn giúp học sinh rèn luyện khả tư sáng tạo, rèn luyện kĩ phân tích tìm lời giải kĩ trình bày Đồng thời góp phần bổ sung, nâng cao kiến thức cho học sinh, giúp học sinh tự tin gặp tốn khó cơng việc khó sống, từ hình thành thân em tính kiên trì sáng tạo công việc 18 skkn 2.4.2 Đối với thân Thực đề tài giúp tự tin hơn, chủ động kiến thức trước học sinh dạy mảng kiến thức di truyền học quần thể Nhờ nghiên cứu đề tài xây dựng chuyên đề dạy học mà tơi có lối tư phương pháp hay để dạy tốt phần kiến thức liên quan Ngoài ra, hoạt động nghiên cứu đúc rút sáng kiến kinh nghiệm giúp cho tơi có thêm kinh nghiệm giảng dạy, kinh nghiệm nghiên cứu tài liệu nhằm nâng cao trình độ chun mơn, nghiệp vụ sư phạm thân, sở ban đầu cho hoạt động nghiên cứu khoa học 2.4.3 Đối với đồng nghiệp Sáng kiến kinh nghiệm tài liệu để đồng nghiệp trường tham khảo nghiên cứu từ định hình phương pháp dạy học phần tập di truyền học quần thể Trên sở sáng kiến kinh nghiệm này, đồng nghiệp tiếp tục xây dựng chuyên đề dạy học khác để có thêm tài liệu phục vụ cho q trình giảng dạy, ôn thi tốt nghiệp THPT ôn luyện học sinh giỏi, nâng cao chất lượng giáo dục đại trà giáo dục mũi nhọn trường THPT Quảng Xương năm 2.4.4 Đối với hoạt động giáo dục nhà trường Trong năm học 2021 - 2022, áp dụng đề tài để dạy ôn thi tốt nghiệp THPT ôn luyện học sinh giỏi Kết cho thấy có tiến rõ rệt so với năm học trước Mặc dù số lượng học sinh theo học môn Sinh giảm nhiều nguyên nhân, việc tổ chức ôn tập cho em khó khăn so với môn học khác với thay đổi cách dạy mang lại kết bước đầu Điểm trung bình mơn Sinh tính dựa vào điểm thi tất em dự thi tổ hợp tự nhiên tăng lên so với năm học trước tăng qua lần thi khảo sát, đặc biệt em theo học khối B Tỉ lệ học sinh có điểm 5,0 giảm, có nhiều học sinh đạt điểm từ 7,0 trở lên ln có học sinh đạt điểm từ 9,0 trở lên Còn thi học sinh giỏi có bước tiến lớn Trong năm học 2021 -2022, năm học có hình thức thi trắc nghiệm, nội dung thi bám sát đề thi tốt nghiệp trung học phổ thông, với việc áp dụng đề tài vào giảng dạy, môn Sinh học có học sinh đạt giải Nhất, học đạt giải Nhì học sinh đạt giải Ba Đây năm mà trường THPT Quảng Xương có giải Nhất học sinh giỏi mơn Sinh, năm đạt thứ hạng cao ôn thi học sinh giỏi kể từ thành lập trường tới Với kết bước đầu cho thấy tính thiết thực đề tài hoạt động giảng dạy Trên thực tế, nội dung đề tài phát triển, mở rộng thành chuyên đề dạy học lớn với nhiều dạng tập di truyền quần thể để thân đồng nghiệp sử dụng trình giảng dạy Việc xây dựng chuyên đề dạy học giúp giáo viên chủ động kiến thức, đồng thời có dạng tập phong phú để cung cấp cho học sinh làm quen luyện tập Nhờ đó, em tự tin kì thi đạt kết tốt 19 skkn KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 3.1 Kết luận - Tùy đối tượng học sinh mà có cách triển khai dạng tập nêu khác Nếu học sinh có lực học trung bình cần em nhớ cơng thức vận dụng vào ví dụ cụ thể, từ giải nhanh câu trắc nghiệm Cịn học sinh có lực học ơn thi học sinh giỏi giáo viên hướng dẫn để em chứng minh công thức đưa ra, từ rèn luyện tư lơgic, khả trình bày tự luận - Việc xây dựng chuyên đề dạy học với dạng tập cụ thể để sử dụng ôn thi tốt nghiệp THPT ôn luyện học sinh giỏi phù hợp cần thiết xu đổi giáo dục Nó giúp giáo viên có hội để trao đổi, học hỏi chia sẻ kiến thức với đồng nghiệp trình giảng dạy - Được trực tiếp ôn thi tốt nghiệp THPT ôn luyện học sinh giỏi hội để giáo viên không ngừng học tập, nghiên cứu tài liệu, trao đổi kinh nghiệm với đồng nghiệp nhằm nâng cao lực chun mơn Đây nhiệm vụ khó khăn, vất vả, trường bãi ngang ven biển với phần lớn học sinh chưa thực say mê học tập, nhiệm vụ đầy vinh quang 3.2 Kiến nghị - Mỗi cán giáo viên cần nâng cao lực tự học, tự bồi dưỡng để trau dồi chuyên môn, tiếp cận dạng kiến thức so với trước để bổ sung cho học sinh trình giảng dạy nhằm giúp em chủ động, tự tin trước kì thi - Các tổ, nhóm chun môn cần tăng cường đổi nội dung sinh hoạt tổ chuyên môn theo hướng nghiên cứu học, xây dựng thành chuyên đề dạy học để dạy ôn thi tốt nghiệp THPT ôn luyện đội tuyển học sinh giỏi - Bộ Sở giáo dục đào tạo cần đạo chặt chẽ nhà trường chủ động xây dựng chương trình dạy học cho phù hợp khối lớp đối tượng học sinh Phần di truyền học quần thể cần xây dựng thêm tiết tập tiết học lý thuyết lâu Có thể ý kiến tơi cịn mang tính địa phương, chưa phù hợp với quan điểm, đối tượng dạy học địa phương khác Tơi mong nhận đóng góp ý kiến tất đồng nghiệp để nâng cao chất lượng giáo dục nói chung chất lượng dạy học trường THPT Quảng Xương nói riêng XÁC NHẬN CỦA THỦ Thanh Hóa, ngày 12 tháng 05 năm 2022 TRƯỞNG ĐƠN VỊ Tôi xin cam đoan SKKN viết, khơng chép nội dung người 20 skkn khác Phạm Thị Hải Lý 21 skkn ... chuyên đề dạy ôn thi tốt nghiệp trung học phổ thông thi học sinh giỏi văn hóa cấp Tỉnh mơn Sinh học Đề tài trở nên phù hợp cần thi? ??t mà kể từ năm học 2021 – 2022, đề thi học sinh giỏi chuyển sang... học có hình thức thi trắc nghiệm, nội dung thi bám sát đề thi tốt nghiệp trung học phổ thông, với việc áp dụng đề tài vào giảng dạy, môn Sinh học có học sinh đạt giải Nhất, học đạt giải Nhì học. .. học sinh đạt giải Ba Đây năm mà trường THPT Quảng Xương có giải Nhất học sinh giỏi môn Sinh, năm đạt thứ hạng cao ôn thi học sinh giỏi kể từ thành lập trường tới Với kết bước đầu cho thấy tính thi? ??t