Phân dạng và phương pháp giải bài tập sinh học phần tiến hoá tham khảo

Như vậy, quá trình đột biến đã xảy ra một áp lực biến đổi cấu trúc di truyền của quần thể.. Áp lực của quá trình đột biến biểu hiện ở tốc độ biến đổi tần số tương đối của các alen bị đột

http://shpt.info

Download tài liệu học tập, xem bài giảng tại : http://diendan.shpt.info 1

PHÂN DẠNG VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP TIẾN HÓA

Giả sử1 locut có hai alen A và a Trên thực tế có thể xảy ra các trường hợp sau:

Gen A đột biến thành gen a (đột biến thuận) với tần số u A u a.Chẳng hạn, ở thế hệ xuất phát tần số tương đối của alen A là po Sang thế hệ thứ hai có u alen A bị biến đổi thành a do đột biến Tần số alen A ở thế hệ này là: p1 = po – upo = po(1-u)

Sang thế hệ thứ hai lại có u của số alen A còn lại tiệp tục đột biến thành a Tần số alen A ơ thế

hệ thứ hai là: P2 = p1 – up1 = p1(1-u) = po(1-u)2

Vậy sau n thế hệ tần số tương đối của alen A là: pn = po(1-u)n

Từ đó ta thấy rằng: Tần số đột biến u càng lớn thì tần số tương đối của alen A càng giảm nhanh

Như vậy, quá trình đột biến đã xảy ra một áp lực biến đổi cấu trúc di truyền của quần thể Áp lực của quá trình đột biến biểu hiện ở tốc độ biến đổi tần số tương đối của các alen bị đột biến

Alen a cũng có thể đột biến thành A (đột biến nghịch) với tần số v

a v A

+ Nếu u = v thì tần số tương đối của các alen vẫn được giữ nguyên không đổi

+ Nếu v = 0 và u > 0 → chỉ xảy ra đột biến thuận

+ Nếu u ≠ v; u > 0, v > 0 → nghĩa là xảy ra cả đột biến thuận và đột biến nghịch Sau một thế

hệ, tần số tương đối của alen A sẽ là:

p1 = po – upo + vqo

Kí hiệu sự biến đổi tần số alen A là ∆p

Khi đó ∆p = p1 – po = (po – upo + vqo) – po = vqo - upo

Tần số tương đối p của alen A và q của alen a sẽ đạt thế cân bằng khi số lượng đột biến A→ a

và a → A bù trừ cho nhau, nghĩa là ∆p = 0 khi vq = up Mà q = 1- p

→ up = v(1 – p) ↔ up + vp = v ↔

v u

u q v u

v p

http://shpt.info

Download tài liệu học tập, xem bài giảng tại : http://diendan.shpt.info 2

- Dạng 2: Biết số lượng alen và số lượng các alen đột biến → xác định tần số đột biến gen thuận và nghịch

- Dạng 3: Biết tần số đột biến thuận và nghịch, tổng số cá thể → Xác định số lượng đột biến

BÀI TẬP CÓ LỜI GIẢI

Bài 1: Một quần thể động vật 5.104 con Tính trạng sừng dài do gen A quy định, sừng ngắn do gen a quy định Trong quần thể trên có số gen A đột biến thành a và ngược lại, với số lượng bù trừ nhau Tìm số đột biến đó Biết A đột biến thành a với tần số v, với u = 3v = 3.10-3

Giải:

Gọi : p là tần số của alen A và q là tần số của alen a

-Tổng số alen trong quần thể: 5.104 x 2 = 105 (alen)

-Tần số alen trội, lặn khi có cân bằng mới được thiết lập:

+Tần số alen a : qa = 3

3

uv  v u = 0,75 +Tần số alen A : pA = 1- 0,75 = 0,25

-Số lượng mỗi alen trong quần thể:

+Số lượng alen A là: 0,25 105 = 2,5.104

+Số lượng alen a là: 0,75 105 = 7,5.104

-Số lượng đột biến thuận bằng đột biến nghịch và bằng

3.10-3 x 2,5.104 = 75 (alen) hoặc 10-3 x 7,5.104 = 74 (alen)

BÀI TẬP TỰ LUYỆN

Bài 2:Quần thể ban đầu có 1000000 alen A và a Tốc độ đột biến của alen A là 3.10-5, còn của alen a là

10-5 Khi cân bằng thì quần thể có số lượng của từng alen là bao nhiêu?

Cho biết không tính áp lực của các nhân tố khác làm biến đổi cấu trúc di truyền của quần thể?

Trong một quần thể gồm 2.105 alen Tần số alen a bằng 25% Khi quần thể có 7 alen A bị đột biến thành a và 11 alen a đột biến thành A thì tần suất đột biến trong mỗi trường hợp bằng bao nhiêu?

Bài 3: Trong một quần thể có 106 cá thể Tần số alen a = 15 % Trong quần thể có 5 alen A bị đột biến thành a và 7 alen a đột biến thành A thì tần số đột biến trong mỗi trường hợp bao nhiêu Giả thiết quần thể ban đầu cân bằng

Bài 4: Giả sử 1 lôcut có 2 alen A và a, thế hệ ban đầu có tần số tương đối của alen A là p0 Quá trình đột biến làm cho A → a với tần số u = 10-5

a) Để p0 giảm đi

2

1 phải cần bao nhiêu thế hệ?

b) Từ đó em có nhận xét gì về vai trò của quá trình đột biến trong tiến hoá?

Giải

a)Vì đột biến diễn ra theo chiều thuận, nên ta có:

pn = po (1- u)n

http://shpt.info

Download tài liệu học tập, xem bài giảng tại : http://diendan.shpt.info 3

trong đó: pn: tần số alen trội (A) ở thế hệ pn; po: tần số alen trội (A) ở thế hệ po ; u: tốc độ đột biến theo chiều thuận; n: số thế hệ

Bài 5:1.a) Thế nào là áp lực của quá trình đột biến?

b) Giả thiết đột biến thuận (A  a) với tần số u, đột biến nghịch (a  A) với tần số v

- Nếu v = 0 và u > 0 sẽ làm cho tần số A giảm dần Qui ước tần số alen A ở thế hệ khởi đầu là p0, hãy lập công thức tính tần số pn của alen A sau n thế hệ

- Nếu u > v > 0, thì tần số tương đối của các alen A và a sẽ đạt cân bằng khi nào? Khi đó tần số tương đối của alen A và alen a được tính như thế nào?

Giải

a) Sự ảnh hưởng của số lượng đột biến đến tỉ lệ các kiểu gen và tần số các alen trong quần thể gọi là áp lực của quá trình đột biến

b) * Nếu v = 0 và u > 0

- Tần số của alen A ở thế hệ p1 là: p1 = p0 – u.p0 = p0(1-u) (1)

- Tần số của alen A ở thế hệ p2 là: p2 = p1 – u.p1 = p1(1-u) (2)

- Thay (1) vào (2) ta có: p2 = p0(1-u).(1-u) = p0(1-u)2

 Sau n thế hệ, tần số của alen A là: pn = p0(1-u)n

1

* Nếu u > v > 0, thì tần số tương đối của các alen A và a sẽ đạt cân bằng khi số lượng đột biến thuận và nghịch bù trừ cho nhau (tức là v.qa = u.pA)

Khi đó tstđ của các alen được tính như sau:

v.q = u.p mà p = 1- q; do đó v.q = u(1-q)  v.q = u – u.q

 v.q + u.q = u  qa = u/u+v Tương tự ta có: pA = v/u+v

II/ NHÂN TỐ TIẾN HÓA DI – NHẬP GEN

- p là tần số tương đối của gen A ở quần thể nhận

- P là tần số tương đối của gen A ở quần thể cho

- M là tỷ lệ số cá thể nhập cư

- p lượng biến thiên về tần số alen trong quần thể nhận

Có thể tổng quát như sau:

p1(q1): tần số A(a) của QT được nhập cư trước thời điểm nhập cư

p2(q2): tần số A(a) của QT đến nhập cư

Bài 1 (3,0 điểm)

1 a) Thế nào là áp lực của quá trình đột biến?

b) Giả thiết đột biến thuận (A  a) với tần số u, đột biến nghịch (a  A) với tần số v

- Nếu v = 0 và u > 0 sẽ làm cho tần số A giảm dần Qui ước tần số alen A ở thế hệ khởi đầu là p0, hãy lập công thức tính tần số pn của alen A sau n thế hệ

- Nếu u > v > 0, thì tần số tương đối của các alen A và a sẽ đạt cân bằng khi nào? Khi đó tần số tương đối của alen A và alen a được tính như thế nào?

p = M (P - p)

http://shpt.info

Download tài liệu học tập, xem bài giảng tại : http://diendan.shpt.info 4

2 a) Nêu các hình thức di-nhập gen phổ biến ở các nhóm sinh vật: dương xỉ và nấm, thực vật có hoa, động vật ở nước thụ tinh ngoài, lớp thú

b) Cho biết tần số tương đối của alen A ở quần thể Y là 0,8; ở quần thể X là 0,3 Số cá thể của quần thể Y là 1600, số cá thể nhập cư từ quần thể X vào quần thể Y là 400 Hãy xác định tần số py của

alen A trong quần thể Y ở thế hệ tiếp theo sau khi di-nhập

Giải:

a) Sự ảnh hưởng của số lượng đột biến đến tỉ lệ các kiểu gen và tần số các alen trong quần thể gọi là áp lực của quá trình đột biến

b) * Nếu v = 0 và u > 0

- Tần số của alen A ở thế hệ p1 là: p1 = p0 – u.p0 = p0(1-u) (1)

- Tần số của alen A ở thế hệ p2 là: p2 = p1 – u.p1 = p1(1-u) (2)

- Thay (1) vào (2) ta có: p2 = p0(1-u).(1-u) = p0(1-u)2

 Sau n thế hệ, tần số của alen A là: pn = p0(1-u)n

1

* Nếu u > v > 0, thì tần số tương đối của các alen A và a sẽ đạt cân bằng khi số lượng đột biến thuận và nghịch bù trừ cho nhau (tức là v.qa = u.pA)

Khi đó tstđ của các alen được tính như sau:

v.q = u.p mà p = 1- q; do đó v.q = u(1-q)  v.q = u – u.q

 v.q + u.q = u  qa = u/u+v Tương tự ta có: pA = v/u+v

- Sau một thế hê, lượng biến thiên tần số tương đối của alen A trong quần thể nhận Y là:

p = 0,2 (0,3 – 0,8) = - 0,1 Như vậy, tần số tương đối của alen A trong quần thể nhận giảm xuống còn: pY = 0,8 – 0,1 =0,7

Bài 2: Tần số tương đối của gen A ở quần thể I là 0,8; của quần thể II là 0,3.Tốc độ di- nhập gen A

từ quần thể (II) vào quần thể (I) là 0,2 Tính lượng biến thiên tần số tương đối của gen A

Một quần thể ban đầu gồm những cá thể có kiểu gen AA như vậy quần thể chỉ có alen A Quần thể

có thêm alen mới a do quá trình đột biến A → a xảy ra trong nội bộ quần thể hoặc đã nhận được a

du nhập từ một quần thể khác tới thông qua sự phát tán của giao tử hay sự di cư của các cá thể có mang đột biến a Sự du nhập của đột biến cũng là một nguyên nhân làm thay đổi vốn gen của quần thể

Khi đó tần số mới của a sau khi xảy ra sự du nhập gen có thể tính theo công thức:

q1= n.qn+m.qm

qn là tần số alen a trước khi có du nhập

qm là tần số alen a trong bộ phận mới du nhập

n và m là tỉ lệ so sánh kích thước của quần thể và của bộ phận du nhập(n+m=1)

Đối với những quần thể lớn thì sự du nhập đột biến không ảnh hưởng đáng kể tới sự thay đổi cấu trúc di truyền của quần thể

Bài 3:Trong một quần thể có 16% mắt xanh, 20% số người di cư đến quần thể chỉ có 9% số

người mắt xanh Giả sử mắt xanh do gen lặn quy định thuộc nhiễm sắc thể thường Tính tần số alen mắt xanh của quần thể mới?

Lời giải:

http://shpt.info

Download tài liệu học tập, xem bài giảng tại : http://diendan.shpt.info 5

Gọi a là gen quy định kiểu hình mắt xanh

Vì quần thể ngẫu phối nên

Sự du nhập của gen lặn a vào quần thể làm cho quần thể có tần số alen a là

q1= n.qn+m.qm

qn là tần số alen a trước khi có du nhập = 0,4

qm là tần số alen a trong bộ phận mới du nhập = 0,3

n và m là tỉ lệ so sánh kích thước của quần thể và của nhóm du nhập, theo bài giá trị n = 0,8 và m

= 0,2

Thay các giá trị vào biểu thức ta có tần số alen mắt xanh của quần thể mới là

q1= 0,8.0,4 + 0,2.0,3 = 0,38

Bài 4: a) Nêu các hình thức di-nhập gen phổ biến ở các nhóm sinh vật: dương xỉ và nấm, thực vật

có hoa, động vật ở nước thụ tinh ngoài, lớp thú

b) Cho biết tần số tương đối của alen A ở quần thể Y là 0,8; ở quần thể X là 0,3 Số cá thể của quần thể Y là 1600, số cá thể nhập cư từ quần thể X vào quần thể Y là 400 Hãy xác định tần số py của

alen A trong quần thể Y ở thế hệ tiếp theo sau khi di-nhập

Bài 5: Một con sông có hai quần thể ốc sên: quần thể lớn (quần thể chính) ở phía trên và quần thể nhỏ

nằm ở cuối dòng trên một hòn đảo (quần thể đảo) Do nước chảy xuôi nên ốc chỉ di chuyển được từ quần thể chính đến quần thể đảo mà không di chuyển ngược lại

Xét một gen gồm hai alen: A và a Ở quần thể chính có pA =1, quần thể đảo có pA= 0,6

Do di cư, quần thể đảo trở thành quần thể mới, có 12% số cá thể là của quần thể chính

a Tính tần số tương đối của các alen trong quần thể mới sau di cư

b Quần thể mới sinh sản Vì một lí do nào đó xảy ra quá trình đột biến: A  a, với tốc độ là

0,3% Không có đột biến ngược

- Tính tần số tương đối của các alen ở thế hệ tiếp theo của quần thể mới

Giải:

a - Ta có: Quần thể chính có pA= 1, quần thể đảo: pA= 0,6

Quần thể chính di cư đến quần thể đảo và chiếm 12% quần thể mới Vậy quần thể đảo chiếm 88% trong quần thể mới

- Quần thể mới ở đảo (sau di cư) có tần số tương đối của các alen là:

Câu 5: Xét một gen có 2 alen A và alen a Một quần thể sóc gồm 180 cá thể trưởng thành sống ở một

vườn thực vật có tần số alen A là 0,9 Một quần thể sóc khác sống ở khu rừng bên cạnh có tần số alen này là 0,5 Do thời tiết mùa đông khắc nghiệt đột ngột 60 con sóc trưởng thành từ quần thể rừng di cư sang quần thể vườn thực vật để tìm thức ăn và hòa nhập vào quần thể sóc trong vườn thực vật

a)Tính tần số alen A và alen a của quần thể sóc sau sự di cư được mong đợi là bao nhiêu?

http://shpt.info

Download tài liệu học tập, xem bài giảng tại : http://diendan.shpt.info 6

b)Ở quần thể sóc vườn thực vật sau sự di cư, giả sử tần số đột biến thuận (Aa) gấp 5 lần tần

số đột biến nghịch (aA) Biết tần số đột biến nghịch là 10-5 Tính tần số của mỗi alen sau một thế hệ tiếp theo của quần thể sóc này

c)Giả sử tần số alen (a) của quần thể sóc sống ở quần thể rừng là 0,2575 và 0,5625 ở quần thể hỗn hợp(sau nhập cư), cho biết tốc độ nhập cư là 0,1 Tính tần số của alen (a) ở quần thể sóc ở vườn thực vật ban đầu?

a) Ở quần thể vườn thực vật số cá thể sóc mang alen A là: 180 x 0,9=162 cá thể

Ở quần thể rừng số cá thể sóc mang alen A di cư sang quần thể vườn thực vật là:

1 điểm

Bài 6: Cho 2 QT 1 và 2 cùng loài,kích thước QT 1 gấp đôi QT 2 QT 1 có TS alen A=0,3, QT 2 có TS

alen A=0,4 Nếu có 10% cá thể của QT 1 di cư qua QT 2 và 20% cá thể của QT 2 di cư qua QT 1 thì

TS alen A của 2 QT 1 và 2 lần lượt là:

Bài 7:Một QT sóc sống trong vườn thực vật có 160 con có TS alen B = 0,9 Một QT sóc khác sống

trong rừng bên cạnh có TS alen này là 0,5 Do mùa đông khắc nghiệt đột ngột, 40 con sóc trưởng thành

từ QT rừng chuyển sang QT sóc vườn tìm ăn và hòa nhập vào QT vườn, TS alen B sau sự di cư này là bao nhiêu ?

Giải:Xét QT ban đầu: Số allele B là: 0.9.160.2 = 288 ; số allele b là: (1-0,9).160.2 = 32

Xét nhóm cá thể nhập cư: Số allele B = số allele a = 0,5.40.2 = 40

QT vườn sau nhập cư: Số allele B = 288+40 = 328 ; số allele b = 40+32=72

TS allele B trong QT sau nhập cư là: 328/(328+72) = 0,82

http://shpt.info

Download tài liệu học tập, xem bài giảng tại : http://diendan.shpt.info 7

Bài 8: Trong một quần thể bướm gồm 900 con, tần số alen quy định cấu tử chuyển động nhanh của

một enzim là 0,7 và tần số len quy định cấu tử chuyển động chậm là 0,3 Có 90 con bướm từ quần thể này nhập cư đến một quần thể có q= 0,8 Tần số alen của quần thể mới là

A p= 0,7; q= 0,3 B p= 0,25; q= 0,75 C p= 0,75; q= 0,25 D p= 0,3; q= 0,7

Giải: số lượng cá thể ban đầu của QT được nhập =900, SL cá thể của QT xuất cư khong cần thiết mà chỉ cần SL cá thể xuất cư và tần số alen ta có

p = (N1p1 + N2p2)/(N1 + N2) = (90.0,7 + 900.0,2)/(90+900) = 0,245 = 0,25 →q = 0,75

Một cách giải khác với dạng bài này

Bài 9: Trong 1 quần thể bướm gồm 900 con, tần số alen (p) quy định tính trạng tác động nhanh của enzim là 0,6 và tần số alen (q) quy đinh tác động chậm là 0,4 90 con bướm từ quần thể khác

di cư vào quần thể này và bướm di cư có tần số alen quy định tác động chậm enzim là 0,8 Tính tần số alen của quần thể mới

361080





=0,56

III/ NHÂN TỐ TIẾN HÓA GIAO PHỐI KHÔNG NGẪU NHIÊN

(THÊM GIAO PHỐI NGẪU NHIÊN)

1 Cơ sở lí luận:

Ngẫu phối không hoàn toàn là quần thể vừa ngẫu phối vừa nội phối Nội phối làm tăng tỷ lệ đồng hợp tử bằng với mức giảm tỷ lệ dị hợp tử Nội phối có thể làm thay đổi tần số kiểu gen, nhưng không làm thay đổi tần số alen.Tần số các thể đồng hợp tử cao hơn lý thuyết là kết quả của nội phối

Nếu trong một quần thể có f cá thể nội phối thì tần số các kiểu gen bằng

(p 2 + fpq)AA + (2pq – 2fpq)Aa + (q 2 + fpq)aa

Hệ số nội phối được tính bằng:

1- [(tần số dị hợp tử quan sát được)/(tần số dị hợp tử theo lý thuyết)]

Hay bằng (tần số dị hợp tử theo lý thuyết – tần số dị hợp tử quan sát được)/tần số dị hợp tử theo lý thuyết

2 Các dạng bài tập

BÀI TẬP TỰ LUYỆN

Bài 1: Trong một quần thể yến mạch hoang dại, tần số đồng hợp tử trội, dị hợp tử và đồng hợp tử lặn

tương ứng là: 0,67; 0,06 và 0,27 Hãy tính hệ số nội phối trong quần thể

Giải

Tần số các alen: p = 0,67 + (1/2)(0,6) = 0,7; q = 1 – 0,7 = 0,3

Tần số dị hợp tử theo lý thuyết: 2pq = 2(0,3)(0,7) = 0,42

Hệ số nội phối = 1 – (0,06/0,42) = 0,86

http://shpt.info

Download tài liệu học tập, xem bài giảng tại : http://diendan.shpt.info 8

Bài 2: Một quần thể có tần số alen A là 0,6 Giả sử ban đầu quần thể đang đạt trạng thái cân bằng di

truyền Sau một số thế hệ giao phối thấy tần số kiểu gen aa là 0,301696 Biết trong quần thể đã xảy ra nội phối với hệ số là 0,2 Tính số thế hệ giao phối?

Giải

Tần số alen a là 0,4 Do quần thể đạt trạng thái cân bằng nên cấu trúc của quần thể là: 0,301696AA+ 0,48Aa + 0,16aa = 1 Sau một số thế hệ giao phối, tần số aa là: 0,301696 => Tần số kiểu gen aa tăng là:

Bài 3 : Một quần thể ngẫu phối có tần số các alen như sau: p(A) = 0,7; q(a) = 0,3.Giả sử quần thể ban

đầu đang đạt trạng thái cân bằng di truyền Sau 3 thế hệ giao phối cấu trúc di truyền của quần thể như sau: 0,65464 AA + 0,09072 Aa + 0,25464 aa = 1 Biết rằng đã xảy ra hiện tượng nội phối Tính hệ số nội phối?

* Trường hợp giao phối có lựa chọn: sẽ làm cho tỉ lệ kiểu gen và tần số alen sẽ bị thay đổi qua

các thế hệ

Ví dụ:

Bài 4: Ở quần thể cá đạt trạng thái cân bằng Hacđi – Vanbec có tỉ lệ cá màu xám : cá màu đỏ

= 1:24 Nếu xảy ra hiện tượng giao phối có lựa chọn (chỉ có những con cùng màu mới giao phối với nhau) qua 2 thế hệ Xác định thành phần kiểu gen của quần thể ở thế hệ thứ hai Biết gen quy định màu đỏ là trội hoàn toàn so với màu xám, gen nằm trên nhiễm sắc thể thường

Lời giải:

Gọi A quy định màu đỏ, a quy định màu xám và tần số của alen A là p, tần số của alen a là q

Vì quần thể ở trạng thái cân bằng nên q2 = 1/25 → q = 0,2 ; p = 1-0,2 = 0,8

Cấu trúc di truyền của quần thể là: 0,64 AA + 0,32 Aa + 0,04 aa = 1

Quần thể xảy ra giao phối có lựa chọn sau 2 thế hệ:

P: (màu đỏ ×màu đỏ)0,96

= (0,6667 AA : 0,3333 Aa) × (0,6667 AA : 0,3333 Aa) 0,96

→ F1: (0,6666 AA : 0,2667 Aa : 0,0267 aa)

P: (màu xám x màu xám)0,04 = (aa x aa) 0,04 → F1: 0,04 aa

Thế hệ F1 thu được là (0,6666 AA : 0,2667 Aa : 0,0667 aa)

F1x F1: (màu đỏ x màu đỏ)0,9333

= (0,7142 AA : 0,2858 Aa) × (0,7142 AA : 0,2858 Aa) 0,9333

→ F2: (0,6856 AA : 0,2286 Aa : 0,0190 aa)

F1x F1: (màu xám x màu xám)0,0667 → F2:0,0667 aa

Vậy cấu trúc di truyền quần thể F2: (0,6856 AA : 0,2286 Aa : 0,0857 aa)

Bài 5:Có 1 đột biến lặn trên NST thường làm cho mỏ dưới của gà dài hơn mỏ trên Những con gà như vậy mổ được ít thức ăn nên yếu ớt Những chủ chăn nuôi thường phải liên tục loại chúng khỏi đàn Khi cho giao phối ngẫu nhiên 100 cặp gà bố mẹ mỏ bình thường, thu được 1500 gà con, trong đó có 15 gà biểu hiện đột biến trên Giả sử không có đột biến mới xảy ra, hãy cho biết có bao nhiêu gà bố mẹ dị

Bài 6:Một QT ở TTCB về 1 gen gồm 2 alen A và a, trong đó P(A) = 0,4 Nếu quá

trình chọn lọc đào thải những cá thể có KG aa xảy ra với áp lực S = 0,02 CTDT của QT sau khi xảy ra

áp lực chọn lọc:

A 0,1612 AA: 0,4835 Aa: 0,3551 aa B 0,16 AA: 0,48 Aa: 0,36 aa

C 0,1613 AA: 0,4830 Aa: 0,3455 aa D 0,1610 AA: 0,4875 Aa: 0,3513 aa GIẢI:Tan so KG AA=0,4^2=0,16

Aa=2*0,4*0,6=0,48

aa=0,6^2=0,36

qu á trình chọn lọc đào thải những cá thể có KG aa xảy ra với áp lực S = 0,02

aa=0,36-0,02*0,36=0,3528

sau chon loc Tan so KG aa=0,3528/(0,16+0,48+0,3528)=0,3551

IV/ NHÂN TỐ TIẾN HÓA CHỌN LỌC TỰ NHIÊN

1 Cơ sở lí luận:

a Giá trị thích nghi và hệ số chọn lọc

Mặt chủ yếu của chọn lọc tự nhiên là sự phân hoá khả năng sinh sản tức là khả năng truyền gen cho thế hệ sau Khả năng này được đánh giá bằng hiệu suất sinh sản, ước lượng bằng con số trung bình của một cá thể trong một thế hệ

So sánh hiệu suất sinh sản dẫn tới khái niệm giá trị chọn lọc hay giá trị thích nghi (giá trị chọn lọc hay giá trị thích ứng), kí hiệu là w), phản ánh mức độ sống sót và truyền lại cho thế hệ sau của một kiểu gen (hoặc của một alen)

Ví dụ: kiểu hình dại trội (AA và Aa để lại cho đời sau 100 con cháu mà kiểu hình đột biến lặn (aa) chỉ để lại được 99 con cháu, thì ta nói giá trị thích nghi của alen A là 100% (wA = 1) và giá trị thích nghi của các alen a là 99% (wa = 0,99)

Sự chênh lệch giá trị chọn lọc của 2 alen (trội và lặn) dẫn tới khái niệm hệ số chọn lọc (Salective coeffcient), thường kí hiệu là S

Hệ số chọn lọc phản ánh sự chênh lệch giá trị thích nghi của 2 alen, phản ánh mức độ ưu thế của các alen với nhau trong quá trình chọn lọc

Như vậy trong ví dụ trên thì thì S = wA – wa = 1 – 0,99 = 0,01

+ Nếu wA = wa → S = 0, nghĩa là giá trị thích nghi của alen A và a là bằng nhau và tần số tương đối của alen A và a trong quần thể sẽ không đổi

+ Nếu wA = 1, wa = 0 → S=1, nghĩa là các cơ thể có kiểu gen aa bị đào thải hoàn toàn vì đột biến a gây chết hoặc bất dục ( không sinh sản được)

http://shpt.info

Download tài liệu học tập, xem bài giảng tại : http://diendan.shpt.info 10

Như vậy, giá trị của S càng lớn thì tần số tương đối của các alen biến đổi càng nhanh hay nói cách khác, giá trị của hệ số chọn lọc (S) phản ánh áp lực của chọn lọc tự nhiên

b Chọn lọc alen chống lại giao tử hay thể đơn bội

- Giả sử trong 1 quần thể chỉ có 2 loại giao tử là A và giao tử mang alen a

- Nếu CLTN chống lại giao tử mang mang alen a với hệ số chọn lọc S => Giá trị thích nghi Wa

= 1 - S

+ Tần số alen A trước chọ lọc: p

+ Tổng tần số các giao tử trước chọn lọc: p + S

+ Tổng tần số các giao tử sau chọn lọc: p + q(1 - S) = p + (1 - p)(1 - S) = p + 1 - S - p + Sp = 1 - S(1 - p) = 1 - Sq

+ Tần số alen sau chọn lọc = Tần số alen trước chọn lọc/ Tổng tần số alen sau chọn lọc

Spq Sq

Sqp p p p p p Sq

Sq q qS q q Sq

S q q q q

1

)1

1

c Chọn lọc chống lại alen trội và alen lặn ở cơ thể lưỡng bội:

1 Xét trường hợp chọn lọc chống lại alen lặn:

p

2

Sq-1

2pq

2 2

Sq-1

S)-(1q

1

-) (

Sq - 1

http://shpt.info

Download tài liệu học tập, xem bài giảng tại : http://diendan.shpt.info 11

2 2 2

2 2

1

Sq-1Sq

1Sq

1

-Spq Spq

p p p p p p



- Tổng số alen a sau chọn lọc:

2 2

2 2 2 2

2 2

2 1

Sq-1

)1(Sq

1Sq

1

-)1()1(Sq

1

-)1

q pq

- Tốc độ biến đổi tần số alen a sau chọn lọc:

2 2

3 2

1

Sq-1

)1(Sq

1

-q Sq Sq

q Sq q q q

(Giá trị âm vì chọn lọc chống lại alen a)

d Số thế hệ cần thiết để thay đổi tần số gen a từ q ở thế hệ khởi đầu thành q n :

Trường hợp S = 1

-

q

q q

q Sq q

1

-) 1 ( Sq

1

-) 1 (

2 2

1

- Các thế hệ kế tiếp 0,1,2, ,n

0 0

0 0

0 0

0 0

0

0 0 0

0 3 0 0

0 0 0 0

0 0 0 0

1

1 2 0

0 1

11

.)

1.()

1.(

1

;31

;211

211

11

11

;1

q q q q

q q n q

q q q n q

q q

n q q q n

nq

q q q

q q q q q

q q q

q q q q q

q q q

q q

n n

n

n n

n n

Bài tập: Nếu QTGP ở trạng thái cân bằng ,xét một gen với tần số A=(p 0 ); a=(q 0 ) với p 0 + q 0 = 1, hệ

số chọn lọc s =1.Sự thay đổi tần số các alen qua các thế hệ sẽ như thế nào?

http://shpt.info

Download tài liệu học tập, xem bài giảng tại : http://diendan.shpt.info 12

Nếu QTGP ở trạng thái cân bằng và tần số A=(p0); a=(q0) với p0 + q0 = 1, hệ số chọn lọc( s =1) thì :

Tần số alen trội và lặn sau n thế hệ chịu sự chọn lọc là:

e Sự cân bằng giữa đột biến và chọn lọc:

Sự cân bằng áp lực chọn lọc và áp lực đột biến sẽ đạt được khi số lượng đột biến xuất hiện thêm bù trừ cho số lượng đột biến bị chọn lọc loại trừ đi

* Trường hợp 1: Alen đột biến trội tăng lên với tần số u và chịu tác động của áp lực chọn lọc S Thế cân bằng các alen trong quần thể đạt được khi số lượng alen đột biến xuất hiện bằng số alen A bị đào thải đi, hoặc tần số các alen đột biến A xuất hiện phải bằng tần số alen A bị đào thải đi, tức là:

u = p.S → p = u

S Nếu S = 1 → p = u nghĩa là A gây chết Lúc này tần số kiểu hình

xuất hiện ra cũng biểu thị đột biến

* Trường hợp 2: Các alen đột biến lặn tăng Nếu các alen lặn không ảnh hưởng đến kiểu hình dị hợp một cách rõ rệt, thì chúng được tích luỹ trong quần thể cho đến lúc có thể biểu hiện ra thể đồng hợp Thế cân bằng đạt được khi tần số alen xuất hiện do đột biến bằng tần số alen bị đào thải đi mà cá thể bị đào thải có kiểu gen aa chiếm tỉ lệ là q2 → tần số alen a bị đào thải là: q2 S

Vậy quần thể cân bằng khi: u = q2 S → q2 = u q u

2 Các dạng bài tập

BÀI TẬP CÓ LỜI GIẢI

Bài 1: Một quần thể ở trạng thái cân bằng về 1 gen có 2 alen A, a Trong đó tần số p = 0,4 Nếu quá

trình chọn lọc đào thải những cơ thể có kiểu gen aa xảy ra với áp lực S = 0,02 Hãy xác định cẩu trúc

di truyền của quần thể sau khi xảy ra chọn lọc

Giải:

- Quần thể cân bằng di truyền, nên ta có: pA + qa = 1 → qa = 1 – 0,4 = 0,6

- Cấu trúc di truyền của quần thể cân bằng là:

(0,4)2AA + 2(0,4 x 0,6)Aa + (0,6)2aa = 1 → 0,16AA : 0,48Aa : 0,36aa

-Sau khi chọn lọc thì tỉ lệ kiểu gen aa còn lại là: 0,36 (1 – S) = 0,36(1 – 0,02) = 0,3528 Mặt khác, tổng

tỉ lệ các kiểu gen sau chọn lọc là: 0,16 + 0,48 + 0,36(1 – S) = 0,9928

- Vậy cấu trúc di truyền của quần thể khi xảy ra chọn lọc là:

Bài 2: Trên một quần đảo biệt lập có 5800 người sống, trong dó có 2800 nam giới trong số này có 196

nam bị mù màu xanh đỏ Kiểu mù màu này là do 1 gen lặn r nằm trên NST X kiểu mù màu này không ảnh hưởng tới sự thích nghi của cá thể Khả năng có ít nhất 1 phụ nữ của hòn đảo này bị mù màu xanh

đỏ là bao nhiêu?

Giải

Gọi p là tần số alen A (p +q = 1; p, q > 0); q là tần số alen a

Cấu trúc di truyền ở nam: pXAY + qXaY = 1

a) Xác định cấu trúc di truyền của quần thể ở trạng thái cân bằng

b) Sau khi quần thể đạt trạng thái cân bằng di truyền, do điều kiện sống thay

đổi, những cá thể có kiểu gen aa trở nên không có khả năng sinh sản Hãy xác định tần số các alen của quần thể sau 5 thế hệ ngẫu phối

Bài 4: Trong 1 quần thể thực vật lưỡng bội sống 1 năm ở trên đảo, tần số alen năm 1999 là p(A) = 0,90

và q(a) = 0,10 Giả sử rằng quần thể đó có 50 cây vào thời điểm năm 2000 vậy khả năng alen a bị mất

đi (nghĩa là p(A) = 1) do ngẫu phối giữa năm 1999 và 2000 là bao nhiêu?

Bài 5: Để làm giảm tần số của alen a từ 0.98 xuống 0.04 chỉ do tác động của chọn lọc pha lưỡng bội

thì cần bao nhiêu thế hệ biết không có ảnh hưởng của đột biến và các yếu tố khác ngoài chọn lọc và hệ

số chọn lọc đối với KH lặn là S = 1

GIẢI

Ta hiểu là quá trình CL ở đây xảy ra trong QT ngẫu phối đã có sự cân bằng

Gọi tần số alen lặn ở thế hệ ban đầu là q0 , ở thế hệ n là qn

Ta có:

n = 1/qn – 1/q0 = 1/0,04 – 1 / 0,98 ≈ 24