Tôi xin được trình bày những suy nghĩ và việc làm của mình trong những năm học vừa qua với đề tài "Phát triển năng lực giải quyết vấn đề của học sinh thông qua các dạng bài tập di truyền
Trang 11 MỞ ĐẦU
1.1 Lý do chọn đề tài
Trong quá trình dạy học sinh học cũng như các bộ môn khác ở trường phổthông, nhiệm vụ quan trọng là pháp triển tư duy cho học sinh Sinh học là mônkhoa học thực nghiệm và lý thuyết, vì thế bên cạnh việc nắm vững lý thuyết, ngườihọc còn phải biết vận dụng linh hoạt sáng tạo kiến thức thu được thông qua hoạtđộng thực nghiệm, thực hành, giải bài tập Việc giải bài tập sinh học không nhữnggiúp rèn luyện kỹ năng vận dụng, đào sâu, mở rộng kiến thức đã học mà còn có tácdụng phát triển năng lực tư duy tích cực, độc lập sáng tạo, năng lực quan sát, rènluyện kĩ năng sinh học cho học sinh, giúp các em nâng cao hứng thú học tập Chính
vì thế, việc giải bài tập sinh học ở trường phổ thông giữ một vai trò quan trọngtrong việc dạy và học sinh học, đặc biệt là việc sử dụng hệ thống câu hỏi và bài tập
có sử dụng phương pháp dạy học theo hướng dạy học tích cực
Do đó việc nghiên cứu hệ thống các câu hỏi và bài tập trong dạy học sinhhọc, đặc biệt là các bài tập cần có kỹ năng lôgic nhằm giúp cho học sinh phát triểnnăng nhận thức và tư duy, góp phần đào tạo con người theo định hướng đổi mớigiáo dục của Đảng là sự cần thiết
Việc nghiên cứu các vấn đề về bài tập sinh học đã có nhiều tác giả quan tâm
và cũng có nhiều công trình được áp dụng ở các mức độ khác nhau, đề tài về ditruyền hoán vị gen được nhắc đến nhưng chưa nhiều và có hệ thống Đặc biệt từnăm học 2021-2022 Sở GD& ĐT Thanh Hóa tổ chức thi HSG lớp 12 bằng hìnhthức thi TNKQ Tôi xin được trình bày những suy nghĩ và việc làm của mình trong
những năm học vừa qua với đề tài "Phát triển năng lực giải quyết vấn đề của học sinh thông qua các dạng bài tập di truyền hoán vị gen dùng ôn thi học sinh giỏi và thi tốt nghiệp THPT ".
- Rèn luyện phương pháp chuyên môn và kiến thức chuyên sâu cho bản thângiáo viên
Trang 21.3 Đối tượng nghiên cứu: Dùng để ôn thi tốt nghiệp cho học sinh lớp 12
và thi học sinh giỏi cấp Tỉnh tại trường THPT Quảng Xương II
1.4 Phương pháp nghiên cứu
- Nghiên cứu về phương pháp dạy và học của GS Trần Bá Hoành, Bài tập ditruyền của Vũ Đức Lưu…
- Nghiên cứu cấu trúc đề thi của các kỳ thi chọn học sinh giỏi cấp Tỉnh và đềthi tốt nghiệp THPT (đề chính thức, đề minh họa)
- Kết hợp giữa cơ sở lí luận và phương pháp phân tích, tổng hợp lí thuyết,phương pháp thống kê thực nghiệm
Trang 32 NỘI DUNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM
2.1 Cơ sở lý luận
- Hoán vị gen có thể giải thích bằng sự trao đổi chéo của 2 trong 4 cromatitcủa cặp NST kép ở kì trước lần phân bào I trong giảm phân
- Hoán vị gen phụ thuộc vào giới tính:
+ Đa số các loài hoán vị gen xảy ra trong cả quá trình phát sinh giao tử đực
và quá trình phát sinh giao tử cái
+ Một số loài ( ruồi giấm ) hoán vị gen xảy ra trong quả trình phát sinh giao
-Tần số hoán vị gen thể hiện khoảng cách tương đối giữa các gen trên NST:các gen nằm càng xa nhau thì tần số hoán vị gen càng lớn và ngược lại các gen nằmgần nhau thì tần số hoán vị gen càng nhỏ
- Hoán vị gen là hiện tượng trong quá trình giảm phân hình thành giao tử, ởmột số tế bào, khi các nhiễm sắc thể tương đồng tiếp hợp với nhau, giữa chúng xảy
ra hiện tượng trao đổi đoạn NST dẫn tới các gen đổi chỗ cho nhau
- Tần số hoán vị gen được tính bằng tỉ lệ phần trăm số cá thể có tái tổ hợpgen, hay tỉ lệ giữa số giao tử hoán vị trên tổng số giao tử
- Nếu 1 tế bào sinh tinh có 2 cặp gen dị hợp khi giảm phân hình thành tinhtrùng xảy ra hiện tượng trao đổi chéo thì sẽ tạo ra 4 giao tử, trong đó có 2 giao tửliên kết và 2 giao tử hoán vị tần số hoán vị gen lúc này f = 1/2 = 50%
- Nếu có nhiều tế bào cùng tiến hành quá trình giảm phân nhưng do xuhướng chủ yếu của các gen là liên kết nên chỉ có 1 số ít tế bào xảy ra trao đổi chéo.Lúc này số lượng giao tử liên kết lớn hơn số lượng giao tử hoán vị dẫn tới tần sốhoán vị gen nhỏ hơn 50%
- Biết được tần số hoán vị giữa 2 gen đồng nghĩa với việc biết được khoảngcách tương đối của 2 gen trên bản đồ di truyền và tỉ lệ ( hay số lượng tế bào thamgia giảm phân ) đã xảy ra trao đổi chéo
- Trong toán hoán vị gen, kết quả 1 phép lai về số lượng và tỉ lệ mỗi loại kiểuhình phụ thuộc vào kiểu gen của cá thể đem lai, tần số hoán vị gen và hiện tượng
Trang 4trao đổi chéo xảy ra ở 1 bên hay 2 bên bố, mẹ Do vậy , muốn xác định được tỉ lệkiểu gen, kiểu hình của 1 phép lai có xảy ra hoán vị thì phải biết kiểu gen của cá thểđem lai, tần số hoán vị gen
- Dạng toán hoán vị gen đơn giản là dạng cho đầy đủ số loại kiểu hình ở đờilai nên việc xác định tần số hoán vị gen và kiểu gen của cá thể mang lai rất đơngiản.Tuy nhiên, dạng toán hoán vị gen mà đề bài cho tỉ lệ của 1 loại kiểu hình, yêucầu xác định kiểu gen của thế hệ bố, mẹ, xác định tần số hoán vị gen lại là 1 dạngkhó
Trường hợp đơn giản nhất dạng này là đề bài cho biết tỉ lệ kiểu hình lặn, lặn(aa,bb) Có thể xác định tần số hoán vị gen và kiểu gen của bố mẹ bằng cách sau:
Tỉ lệ kiểu hình mang 2 tính trạng lặn (aa,bb ) = tỉ lệ giao tử ab bên cá thể đực x tỉ lệgiao tử ab bên cá thể cái Xác định được tỉ lệ giao tử ab có thể xác định được giao
tử ab là giao tử liên kết hay giao tử hoán vị từ đó suy ra được kiểu gen của cá thểmang lai và tần số hoán vị gen
2.2 Thực trạng giải bài tập di truyền hoán vị gen dùng ôn thi học sinh giỏi và thi tốt nghiệp THPT trường THPT Quảng Xương 2 hiện nay
Trong các bài tập về quy luật di truyền thì quy luật di truyền hoán vị gen làmột trong những dạng bài tập vừa đa dạng, vừa phức tạp,và thường ra trong các đềthi học sinh giỏi và tuyển sinh vào các trường Đại học-Cao đẳng hàng năm Quanhiều năm giảng dạy ôn thi học sinh và ôn thi đại học, cao đẳng tôi nhận thấy:
- Một thực tế cho thấy đa số học sinh không có hứng thú với các bài tập hoán
vị gen thậm chí cả một số câu hỏi lí thuyết, khi gặp về bài toán hoán vị gen trongcác đề thi đại học, cao đẳng học sinh thường bỏ qua với tâm lý nếu còn thời gian thìlàm mà hết thời gian thì thôi, điều đó chứng tỏ các em chưa nắm chắc kiến thức cơbản, chưa biết cách vận dụng và chưa có phương pháp làm bài tập hoán vị gen Đa
số học sinh không đủ tự tin để đối mặt với phần này
- Khi trả lời các câu hỏi có liên quan đến hoán vị gen thường hay sai sót,thậm chí không làm được bài tập, nếu có làm được thì thời gian chi phí cho loại bàinày thường nhiều hơn so với các dạng bài khác
- Trong suy nghĩ của đa số học sinh cho rằng đây là phần toán khó nên cũngkhông chịu khó tìm tòi, tự học để vượt qua mà đa số với tâm lý là ngại đối mặt rồinghĩ rằng mất vài câu hoán vị gen cũng chưa ảnh hưởng nhiều đến số điểm nênbuông xuôi
Trang 5Vì vậy là giáo viên trực tiếp giảng dạy môn sinh và thực hiện nhiệm vụ giảngdạy, ôn thi đại học, cao đẳng cho học sinh tôi thấy rất nguy hiểm với lối suy nghĩ
đó, nó tạo ra một tâm lý dây chuyền về việc ngại học môn sinh ảnh hưởng rấtnhiều đến chất lượng thi vào các trường đại, cao đẳng của chính các em, trước thựctrạng như trên khi giảng dạy tôi đã chủ động đưa ra một số biện pháp cải tiến đểkhắc phục những tồn tại đó
2.3 Các giải pháp đã sử dụng để giải quyết vấn đề về “Phân dạng và phương pháp tính tần số hoán vị gen các bài toán hoán vị gen thường gặp trong kì thi học sinh giỏi và đại học, cao đẳng ”
2.3.1 Những giải pháp chung:
*Giáo viên xây dựng môi trường học tập thân thiện:
Sự thân thiện của giáo viên là điều kiện cần để những biện pháp giảng dạyđạt hiệu quả cao Giáo viên tạo sự gần gũi, cảm giác an toàn đối với học sinh đểcác em bày tỏ những khó khăn trong học tập, trong cuộc sống của bản thân mình,xây dựng cho các em lòng yêu thích bộ môn Sinh học và ý nghĩa thực tế khi học
bộ môn Sinh học.
Bên cạnh đó, giáo viên phải là người đem lại cho các em sự kính trọng thầy
cô, tìm hiểu về tâm tư nguyện vọng của các em, quan tâm giúp đỡ học sinh yếu,kém sử dụng phương pháp kiểm tra, giảng dạy phù hợp đối tượng học sinh, vì saocác em lại học yếu môn học của mình
* Giáo viên phân loại các đối tượng học sinh:
Giáo viên cần xem xét, phân loại học sinh học yếu môn Sinh học đúng vớinhững đặc điểm vốn có của các em để lựa chọn biện pháp giúp đỡ phù hợp vớiđặc điểm chung và riêng của từng em Một số khả năng thường hay gặp ở các emlà: Không yêu thích môn Sinh học vì là môn tự nhiên nhiều khi kiến thức vẫn khô
khan, khó học.
Ngoài ra giáo viên xây dựng phương pháp hướng dẫn học sinh về học tập ởnhà, học những nội dung dung gì, phương pháp học tập như thế nào là có hiệu quảnhất, cách học thuộc các kiến thức khái niệm, các sơ đồ…
*Giáo dục ý thức học tập cho học sinh:
Giáo viên phải giáo dục ý thức học tập của học sinh tạo cho học sinh sựhứng thú trong học tập môn Sinh học 12, từ đó sẽ giúp cho học sinh có ý thứcvươn lên
Trang 6Bên cạnh đó, giáo viên phải tìm hiểu từng đối tượng học sinh về hoàn cảnhgia đình và nề nếp sinh hoạt, khuyên nhủ học sinh về thái độ học tập, tổ chức cáctrò chơi, chương trình ngoại khóa có lồng ghép việc giáo dục học sinh về ý thứchọc tập tốt và ý thức vươn lên trong học tập, làm cho học sinh thấy tầm quantrọng của môn học Đồng thời, giáo viên phải phối hợp với gia đình giáo dục ýthức học tập của học sinh
2.3.2 Phương pháp cụ thể: Các phân dạng và phương pháp giải các dạng bài tập chỉ xét các gen nằm trên NST thường, trội hoàn toàn
a Các dạng bài toán liên quan đến phép lai phân tích(Fa)
* Lai phân tích là phép lai giữa cá thể có kiểu hình trội chưa biết kiểu gen với kiểuhình lặn đã biết kiểu gen để xác định kiểu gen của kiểu hình trội
Dạng 1: Cho biết các kiểu hình ở đời con :
- Số cá thể hình thành do trao đổi chéo có tỉ lệ ít (<25%)
- Khi xét các gen liên kết với nhau trên một NST
Trường hợp 1: Cho biết kiểu hình của P :
+ Nếu số lượng cá thể F1, có kiểu hình khác P, chiếm tỉ lệ ít thì cơ thể dị hợp tử có
AB
ab ).+ Nếu số lượng cá thể F1, có kiểu hình giống P, chiếm tỉ lệ ít thì cơ thể dị hợp tử cókiểu gen dị hợp tử chéo (
Ab
aB )
* Phương pháp xác định tần số hoán vị gen( TSHVG) như sau:
Tổng số cá thể sinh ra do hoán vị gen (tỉ lệ ít) trong phép lai phân tích.TSHVG (f) = x 100%
Tống số cá thể sinh ra trong phép lai phân tích
Ví dụ (Trích đề thi tuyển sinh Đại học) :Ở 1 loài thực vật :Hoa đỏ (A) trội
hoàn toàn so hoa trắng (a); Thân cao (B) trội hoàn toàn so thân thấp (b) các cặpgen đều nằm trên NST thường Lai cây hoa đỏ, thân cao với cây hoa trắng, thânthấp.Kết quả thu được ở F1: 88 cây đỏ, cao, 92 cây trắng, thấp, 11 cây đỏ, thấp, 9cây hoa, trắng cao Biết rằng không có đột biến xảy ra, tần số hoán vị gen và kiểu
Giải:
+ Đỏ : trắng = 1:1 -> P: Aa x aa
Trang 7+ Cao : thấp = 1:1 -> P: Bb x bb.Bước 2: Xét đồng thời 2 cặp tính trạng:F1 = (1Đỏ : 1Trắng )(1Cao : 1Thấp) = 1:1:1:1 khác với tỉ lệ đề bài, chứng tỏ cặpgen này cùng nằm trên một cặp NST tương đồng và có hiện tượng liên kết genkhông hoàn toàn Vì lai phân tích: TSHVG = {(11+9):(92+88+11+9)}x100% =10%
Cây hoa đỏ, thân thấp và cây hoa trắng, thân cao ở F1 có tỉ lệ ít và kiểu hình khác P-> kiểu gen của cây hoa đỏ, thân cao ở P là
AB
ab Cây hoa trắng, thân thấp làab/ab
Trường hợp 2 : Không cho biết kiểu hình của P :
Khi xét các gen liên kết với nhau ta dựa vào kiểu hình lặn (ab/ab) ở đời con:
- Nếu có tỉ lệ lớn (>25%) thì cơ thể dị hợp tử có kiểu gen dị hợp tử đều (
* Phương pháp xác định tần số hoán vị gen( TSHVG) như sau:
Tổng số cá thể sinh ra do hoán vị gen (tỉ lệ ít) trong phép lai phântích
TSHVG (f) = x
100% Tổng số cá thể sinh ratrong phép lai phân tích
Ví dụ (Trích đề thi tuyển sinh Đại học): Ở một loài thực vật:tròn (A) , bầu
dục (a); ngọt (B) ,chua (b) các cặp gen đều nằm trên NST thường Cho F1 dị hợp 2cặp gen giao phấn với một cây khác thu được F2 tỉ lệ kiểu hình như sau: 15 câytròn, ngọt; 15 cây bầu dục, chua; 5 cây tròn, chua; 5 cây bầu dục, ngọt Biết rằngkhông có đột biến xảy ra, tần số hoán vị gen và kiểu gen đem lai là ?
Trang 8Bước 3 : Tần số hoán vị gen = (5+5):(15+15+5+5) x100% = 25% Tỉ lệ cây bầudục, chua ở F2 có tỷ lệ lớn(>25%) và F1dị hợp2 cặp gen -> kiểu gen F1:
AB
ab
Dạng 2: Tính tần số hoán vị khi cho biết tỉ lệ kiểu hình lặn.
* Phương pháp xác định tần số hoán vị gen( TSHVG) như sau:
Ta có: %(ab/ab) = % giao tử ab x 100% giao tử ab
- % giao tử ab > 25% là giao tử liên kết -> TSHVG = 100% - 2 x %ab
- % giao tử ab < 25% là giao tử hoán vị -> TSHVG = %ab x 2
Chú ý: Khi không có tỉ lệ các kiểu hình ở thế hệ lai mà chỉ có tỉ lệ kiểu hình
lặn, ta biện luận quy luật liên kết gen không hoàn toàn bằng cách tỉ lệ kiểu hình lặnkhác 6,25% ( đối với quy luật di truyền phân li độc lập ) và khác 25% ( đối với quyluật di truyền liên kết gen hoàn toàn) xét với một gen quy định một tính trạng vàtrội lặn hoàn toàn, các gen nằm trên NST thường
Ví dụ (Trích đề thi tuyển sinh Đại học):
Ở một loài thực vật khi cho một cây hạt trơn-vàng giao phấn với 1 cây hạt xanh thu được F1: 100% trơn - vàng Cho F1 lai phân tích, ở đời lai phân tích thuđược 40% hạt nhăn-xanh Cho biết 1 gen quy định một tính trạng, không xảy ra độtbiến Tính theo lý thuyết, tần số hoán vị gen là?
Giải: F1: 100% hạt trơn-vàng Theo đề 1 gen quy định một tính trạng -> hạt
trơn-vàng là những tính trạng trội và P thuần chủng.Bước 1: Qui ước gen: alen A: trơn, alen a: nhăn; alen B: vàng, alen b: xanh.Bước 2: P thuần chủng -> F1 dị hợp 2 cặp gen: Aa, Bb
AB ab
Dạng 3 : Tính tần số hoán vị khi cho biết tỉ lệ kiểu hình mới khác P
Phương pháp chung: Xác định tỉ lệ giao tử của P -> TSHVG
Ví dụ(Trích đề thi tuyển sinh Đại học) : Ở cà chua: A: thân cao , a: thân
thấp; B: quả tròn, b: quả bầu dục Tiến hành 2 phép lai riêng rẽ giữa 2 cây cà chua
Trang 9thân cao, quả tròn với cà chua thân thấp, quả bầu dục Kết quả phân tích kiểu hình
ở thế hệ lai nhận được từ 2 phép lai trên cho thấy bên cạnh 2 kiểu hình của các cây
bố mẹ còn xuất hiện 2 kiểu hình mới là những cây cà chua thân cao, quả bầu dục vàthân thấp, quả tròn Mỗi kiểu hình mới ở phép lai 1 chiếm 10% và phép lai 2 chiếm
Giải: - 2 phép lai đều là lai phân tích Ở F1 xuất hiện 4 kiểu hình chứng tỏ cây
cao-tròn ở P cho 4 loại giao tử Nếu là di truyền phân li độc lập thì tỉ lệ F1 =1:1:1:1->quy luật di truyền là HVG Kiểu gen thấp - bầu dục có kiểu gen ab/ab chỉcho giao tử ab -> Kiểu gen của 2 kiểu hình mới ở F1 là: Cây cao-bầu dục:
Ab
ab vàcây thấp-tròn: aB/ab
*Phép lai 1: Tỉ lệ 2 kiểu hình mới
Ab
ab =
aB
ab = 10%+10%
*Phép lai 2: tỉ lệ 2 kiểu hình mới
AB
ab =
aB
ab = 40%+
TSHVG = 100% - 2.40% = 20%
b Các dạng bài toán liên quan đến phép lai tự thự phấn hoặc tạp giao hoặc giao phối trường hợp ở thế hệ lai xuất hiện 4 kiểu hình:
Phương pháp chung:
Trang 10Bước 1: Quy ước gen Dựa vào dữ kiện bài toán cho quy ước gen( nếu có).
Bước 2: Xác định quy luật di truyền chi phối:
+ Xét tỉ lệ riêng từng cặp tính trạng
+ Xét tỉ lệ chung của F suy ra quy di truyền chi phối
Bước 3: Phương pháp xác định tần số hoán vị gen( TSHVG) như sau
Cách 1: Tần số HVG(p) = (số giao tử HV/ tổng số giao tử tạo thành) x 100% Cách 2: Từ tỉ lệ phân tính ở thế hệ lai( thường căn cứ vào tỉ lệ % KH mang hai tính
trạng lặn) tỉ lệ giao tử liên kết( hoặc tỉ lệ giao tử hoán vị) KG của cá thể đemlai
Cụ thể : %(ab/ab) = % giao tử ab x % giao tử ab
Tỉ lệ giao tử ab bằng nhau thì hoán vị gen xảy ra ở 2 giới
Tỉ lệ giao tử ab khác nhau thì hoán vị gen xảy ra ở 1 giới
- % giao tử ab > 25% là giao tử liên kết -> TSHVG = 100% - 2 x %ab
- % giao tử ab < 25% là giao tử hoán vị -> TSHVG = %ab x 2
Bước 4:Xác định tỉ lệ KH ở thế hệ lai:
-Dựa vào dự kiện bài biện luận xác định KG của P
-Lập sơ đồ lai tỉ lệ phân tính KH ở thế hệ lai
Chú ý: +Nếu P chứa 2 cặp gen dị hợp tử thụ phấn mà F1 có kiểu hình lặn chiếm
tỉ lệ nhỏ hơn 6,25% thì hoán vị gen xảy ra ở cả hai bên bố , mẹ và kiểu gen của P
Ví dụ ( Trích đề thi tuyển sinh đại học): Cho những cây cà chua F1 có cùng
KG với KH cây cao, quả đỏ tự thụ phấn F2 thu được tỉ lệ phân tính kiểu hình:50,16% cao, đỏ : 24,84% cao, vàng : 24,84% thấp, đỏ : 0,16% thấp, vàng.. Cho biết
1 gen quy định một tính trạng Biết rằng không có đột biến xảy ra, tần số hoán vị