skkn phương pháp xác định kiểu gen, kiểu giao phối trong quần thể thpt yên định

CƠ SỞ DI TRUYỀN HỌC CỦA SỐ KIỂU GEN, KIỂU HÌNH CỦA QUẦN THỂ: - Khái niệm quần thể: là tập hợp các cá thể cùng loài, chung sống trong khoảng không gian xác định, tồn tại qua thời gian nh

II Mục đích nghiên cứu

III Đối tượng, thời gian nghiên cứu

IV Phương pháp nghiên cứu

PHẦN 2: NỘI DUNG

I Cơ sở di truyền học của

II Các dạng bài tập cơ bản

II.1 Phương pháp xác định kiểu gen trên NST thường

II.2 Phương pháp xác định kiểu gen trên NST giới tính

II.3 Bài tập tổng hợp

II.4 Phương pháp xác định kiểu giao phối

II.5 Bài tập tự giải

III Kết quả

PHẦN 3: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

Tài liệu tham khảo

12223344448101317192021

PHẦN I – ĐẶT VẤN ĐỀ

I LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI:

Trong chương trình sinh học THPT, kiến thức cơ bản của chươngtrình tập trung trong vấn đề thi tốt nghiệp và thi tuyển sinh tập trungtrong phần sinh học lớp 12, trong đó phần di truyền học là nội dung cơbản nhất Khi học về di truyền học, phần hiện nay chưa thực sự đượcquan tâm nhiều, nhưng trong đề thi tốt nghiệp hoặc thi tuyển sinh năm

nào cũng có câu hỏi đó là phần “xác định kiểu gen, kiểu giao phối

nhiều nhất trong quần thể” Làm thế nào để xác định được số kiểu gen,

kiểu giao phối trong các trường hợp khác nhau? Đó là câu hỏi màkhông phải học sinh nào cũng có thể trả lời được

Kì thi tuyển sinh đại học của những năm gần đây khi chuyểnsang hình thức thi trắc nghiệm, kiến thức của chương trình rất rộng, sốlượng câu hỏi nhiều (50 câu hỏi trong thời gian làm bài 90 phút, trungbình mỗi câu hỏi chỉ là 1,8 phút), do đó yêu cầu với học sinh phải cónhững phương pháp giải bài tập làm sao đó đáp ứng được khoảng thờigian nhất định, trong đó có những bài tập trong đề thi rất khó và dài,nếu trước kia thi bằng hình thức tự luận thì bài tập đó phải chiếmkhoảng 1 – 1,5 điểm trong bài thi

Với yêu cầu như vậy, trong quá trình giảng dạy, quá trình ôn tậpcho học sinh thi tuyển sinh, tôi trăn trở rất nhiều, tìm ra những phươngpháp, cách giải làm sao đó để học sinh vẫn có thể nắm được bản chấtcủa vấn đề và giải hay tìm ra được đáp án một cách chính xác và nhanhnhất

Xuất phát từ những lí do trên và thực tế giảng dạy của bản thântrong suốt thời gian công tác từ khi ra trường (từ năm 2003 đến nay) vànhất là thời gian giảng dạy tại trường THPT Yên Định I, tôi quyết định

viết sáng kiến kinh nghiệm với để tài: “Phương pháp xác định kiểu gen, kiểu giao phối trong quần thể”

II MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU:

- Đối với giáo viên: có cái nhìn tổng quát hơn về việc giảng dạyphần di truyền quần thể đồng thời bổ sung thêm những hạn chế về kiếnthức và phương pháp mà sách giáo khoa và sách giáo viên chưa có thểđáp ứng được Có cái nhìn rộng hơn về hình thức thi tự luận và trắcnghiệm

- Đối với học sinh: hiểu được bản chất của các công thức xácđịnh kiểu gen, kiểu giao phối, tính toán và áp dụng một cách linh hoạttrong thi cử để có kết quả cao, đồng thời có hứng thú và yêu thích mônSinh học

III ĐỐI TƯỢNG VÀ THỜI GIAN NGHIÊN CỨU:

III.1 Đối tượng nghiên cứu:

- Học sinh lớp 12A3, 12A4, năm học 2011 – 2012

- Học sinh lớp 12A4 và 12A9 năm học 2012 – 2013

- Học sinh trong lớp ôn thi tuyển sinh năm học 2011 – 2012

- Học sinh trong lớp ôn thi tuyển sinh năm học 2012 – 2013

III.2 Thời gian nghiên cứu:

- Thực hiện trong bài kiểm tra 1 tiết ở học kì I năm học 2011 –

2012 và năm học 2012 – 2013

- Tiến hành kiểm tra trắc nghiệm đối với các lớp ôn thi tuyểnsinh trong năm học 2011 – 2012 và năm học 2012 – 2013

IV PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU:

- Tiến hành kiểm tra trắc nghiệm ở các lớp trên trong phần trắcnghiệm của đề kiểm tra một tiết với những nội dung tương tự nhautrong 2 năm học 2011 – 2012 và 2012 – 2013

- Tiến hành kiểm tra kiến thức trắc nghiệm trong các lớp ôn thituyển sinh trong 2 năm học 2011 – 2012 và 2012 – 2013

PHẦN II – NỘI DUNG

I CƠ SỞ DI TRUYỀN HỌC CỦA SỐ KIỂU GEN, KIỂU HÌNH CỦA QUẦN THỂ:

- Khái niệm quần thể: là tập hợp các cá thể cùng loài, chung sống trong

khoảng không gian xác định, tồn tại qua thời gian nhất định, giao phốivới nhau sinh ra thế hệ sau

- Đặc trưng di truyền học của quần thể:

+ Mỗi quần thể có vốn gen đặc trưng Vốn gen là toàn bộ cácalen của tất cả các alen trong quần thể Vốn gen bao gồm những kiểugen riêng biệt, được biểu hiện thành kiểu hình nhất định

+ Mỗi quần thể được đặc trưng bởi tần số alen, các kiểu gen, kiểuhình

- Quần thể giao phối (ngẫu phối): các cá thể trong quần thể giao phốivới nhau một cách ngẫu nhiên

- Quần thể giao phối nổi bật ở đặc điểm đa hình Quá trình giao phối lànguyên nhân làm cho quần thể đa hình về kiểu gen, dẫn đến sự đa hình

về kiểu hình Các cá thể trong quần thể chỉ giống nhau ở nét cơ bản,chúng sai khác về nhiều chi tiết

- Trong quần thể giao phối thì số gen trong kiểu gen của cá thể rất lớn,

số gen có nhiều alen không phải là ít, vì thế quần thể rất đa hình, khó

tìm được 2 cá thể giống hệt nhau (trừ trường hợp sinh đôi cùng trứng).

- Trong mỗi phương pháp xác định kiểu gen, kiểu giao phối tối đa trongquần thể, tôi đưa ra các bước như sau:

+ Xác định số cặp gen quy định tính trạng

+ Xác định số cặp NST chứa các gen

+ Áp dụng công thức xác định kiểu gen, kiểu giao phối trongtừng trường hợp xảy ra

II CÁC DẠNG BÀI TẬP CƠ BẢN

II.1 Phương pháp xác định kiểu gen trong quần thể giao phối khi gen trên NST thường.

II.1.1 Trường hợp một gen có nhiều alen nằm trên NST thường.

- Một gen có nhiều alen (n alen) trên NST thường Số kiểu gen tối đatrong quần thể là: n( n2 1)

- Trong đó: số kiểu gen đồng hợp là: n

Số kiểu gen dị hợp là:

2

) 1 ( n n

Ví dụ 1: Một gen có 4 alen nằm trên NST thường Xác định số kiểu

gen, kiểu gen đồng hợp, kiểu gen dị hợp nhiều nhất trong quần thể

Hướng dẫn

- Số kiểu gen tối đa trong quần thể: 4(41) = 10

- Số kiểu gen đồng hợp tối đa trong quần thể: 4.

- Số kiểu gen dị hợp tối đa trong quần thể: 4(42 1) = 6

Ví dụ 2: Ở người gen quy định nhóm máu có 3 alen IA, IB và IO Trong

đó IA và IB đồng trội Xác định số kiểu gen, kiểu gen đồng hợp, kiểugen dị hợp tối đa trong quần thể

Hướng dẫn

- Số kiểu gen tối đa trong quần thể: 3(321) = 6

- Số kiểu gen đồng hợp tối đa trong quần thể: 3

- Số kiểu gen dị hợp tối đa trong quần thể: 3(32 1) = 3

II.1.2 Trường hợp có nhiều gen, mỗi gen có nhiều alen cùng trên một cặp NST thường.

- Khi trên một cặp NST tương đồng có đồng thời nhiều gen, mỗi gen cónhiều alen Ta xem như trên cặp NST đó có một gen (M) mà số alencủa gen (M) này bằng tích số alen của các gen hợp thành

- Công thức: giả sử gen 1 có n alen, gen 2 có m alen Cả 2 gen này cùngnằm trên một cặp NST thường Xem như trên cặp NST này có một gen

mà số alen của gen là nm Số kiểu gen tối đa trong quần thể là:

2

) 1 (nm

nm

Ví dụ 1: gen 1 có 2 alen, gen 2 có 3 alen Cả hai gen cùng nằm trên 1

cặp NST thường Xác định số kiểu gen tối đa trong quần thể về cả 2alen trên

Hướng dẫn

Xem như trên cặp NST đó có 1 gen có 2.3 = 6 alen

Số kiểu gen tối đa về cả 2 alen trên: 6(621) = 21 hoặc 2.3(22.31)

=21

Ví dụ 2: gen 1 có 2 alen, gen 2 có 3 alen, gen 3 có 4 alen Cả 3 gen đều

nằm trên một cặp NST thường Xác định số kiểu gen tối đa trong quầnthể

Hướng dẫn

Xem như trên cặp NST đó có 1 gen có 2.3.4 = 24 alen

Số kiểu gen tối đa về cả 2 alen trên:

2

) 1 24 (

24 

=300 hoặc 2.3.4(22.3.41) =300

Ví dụ 3 (tốt nghiệp 2011): Ở người, tính trạng thuận tay phải hay thuận

tay trái do một gen có 2 alen nằm trên NST thường quy định, tính trạngtóc quăn hay thẳng do một gen có 2 alen nằm trên NST thường khác

quy định Trong trường hợp không xảy ra đột biến mới, tính theo líthuyết, số loại kiểu gen tối đa có thể có về 2 tính trạng trên trong quầnthể người là:

- Số kiểu gen tối đa chung = tích số kiểu gen tối đa ở từng cặp NST

Ví dụ 1: Gen 1 có 2 alen, gen 2 có 3 alen, gen 3 có 4 alen Xác định số

kiểu gen tối đa trong các trường hợp sau:

a 3 cặp gen nằm trên 3 cặp NST thường tương đồng khác nhau

b 3 cặp gen nằm trên 1 cặp NST thường tương đồng

c 3 cặp gen nằm trên 2 cặp NST thường tương đồng

Hướng dẫn

a Khi 3 cặp gen nằm trên 3 cặp NST thường Số kiểu gen tối đatrong quần thể được xác định bằng tích số kiểu gen tối đa trên từng cặpNST Cụ thể: 2(221) 3(321) 4(421) = 180

b Khi 3 cặp gen nằm trên 1 cặp NST thường Xem như trên cặpNST thường đó có 1 gen mà số alen của gen này là: 2.3.4 = 24 alen Sốkiểu gen tối đa trong quần thể là: 24(242 1) = 300

hoặc

2

) 1 4 3 2 ( 4 3

=300

c Khi 3 cặp gen nằm trên 2 cặp NST thường Lúc này sẽ xảy ra 2 cặpgen nằm trên một cặp NST thường, một cặp gen còn lại sẽ nằm trên cặp

NST thường còn lại Có 3 trường hợp xảy ra (trường hợp nào sẽ cho số

kiểu gen nhiều nhất).

- Trường hợp 1: gen 1 và gen 2 cùng trên 1 cặp NST thường, gen 3 trêncặp NST thường còn lại Số kiểu gen tối đa trong quần thể là:

2

) 1 3 2 ( 3

2

) 1 4 (

4 

= 210

- Trường hợp 2: gen 1 và gen 3 cùng trên 1 cặp NST thường, gen 2 trêncặp NST thường còn lại Số kiểu gen tối đa trong quần thể là:

) 1 4 2 ( 4

.2(221) = 234

Như vậy trường hợp 3 (gen 2 và gen 3 cùng trên 1 cặp NSTthường, gen 1 trên cặp NST thường còn lại) sẽ cho số kiểu gen trongquần thể nhiều nhất là 234

Ví dụ 2: Gen 1 có 3 alen, gen 2 có 5 alen, gen 3 có 7 alen Xác định số

kiểu gen tối đa trong các trường hợp sau:

a 3 cặp gen nằm trên 3 cặp NST thường tương đồng khác nhau

b 3 cặp gen nằm trên 1 cặp NST thường tương đồng

c 3 cặp gen nằm trên 2 cặp NST thường tương đồng

Hướng dẫn

a Khi 3 cặp gen nằm trên 3 cặp NST thường Số kiểu gen tối đatrong quần thể được xác định bằng tích số kiểu gen tối đa trên từng cặpNST Cụ thể:

2

) 1 3 (

3 

2

) 1 5 (

5 

2

) 1 7 (

105 

= 5565 hoặc 3.5.7(32.5.71) =5565

c Khi 3 cặp gen nằm trên 2 cặp NST thường Lúc này sẽ xảy ra 2cặp gen nằm trên một cặp NST thường, một cặp gen còn lại sẽ nằm trên

cặp NST thường còn lại Có 3 trường hợp xảy ra (trường hợp nào sẽ

cho số kiểu gen nhiều nhất).

- Trường hợp 1: gen 1 và gen 2 cùng trên 1 cặp NST thường, gen 3 trêncặp NST thường còn lại Số kiểu gen tối đa trong quần thể là:

2

) 1 5 3 ( 5

.3(321) = 3780

Như vậy trường hợp 3 (gen 2 và gen 3 cùng trên 1 cặp NSTthường, gen 1 trên cặp NST thường còn lại) sẽ cho số kiểu gen trongquần thể nhiều nhất là 3780

Kết luận: Qua 2 ví dụ trên, ta thấy rằng nếu có 3 cặp gen, mỗi

gen có nhiều alen thì:

- Số kiểu gen nhiều nhất khi cả 3 cặp gen cùng nằm trên 1 cặp NSTthường

- Nếu 3 cặp gen nằm trên 2 cặp NST thường thì số kiểu gen nhiều nhấttrong quần thể xảy ra khi 2 cặp gen có nhiều alen cùng nằm trên 1 cặpNST, gen có ít alen nhất nằm trên cặp NST còn lại

Do đó khi gặp trường hợp trên học sinh không nhất thiết phải xéttất cả các trường hợp để xác định số kiểu gen tối đa trong quần thể, màchỉ cần xem dữ kiện đề bài và thay số vào 1 trong 2 trường hợp trên(kết luận trên đúng với trường hợp có nhiều gen)

II.2 Phương pháp xác định kiểu gen trong quần thể giao phối khi gen trên NST giới tính.

II.2.1 Kiến thức cơ bản.

- NST giới tính có sự khác biệt nhau giữa giới tính đực và cái Gồm cácdạng XX, XY và XO

có trên NST X, có những đoạn gen chỉ có trên NST Y)

+ Cặp NST giới tính XO (thực ra NST giới tính chỉ có một chiếc

X, nên số kiểu gen chỉ bằng số alen có trên gen)

II.2.2 Phương pháp giải bài tập:

- Trường hợp 1: một gen có nhiều alen (n alen) nằm trên vùng không

tương đồng của NST giới tính X (không có alen tương ứng trên Y)

Số kiểu gen tối đa trong quần thể là: n n n

2

) 1 (

Trong đó: n( n2 1) tương ứng kiểu gen dạng XX

n tương ứng kiểu gen dạng XY.

Ví dụ 1: Bệnh mù màu do đột biến gen lặn trên NST giới tính X quy

định (không có alen tương ứng trên Y) Xác định số kiểu gen tối đa cóthế có về bệnh trên trong quần thể người

Hướng dẫn

Áp dụng công thức: n n n

2

) 1 (

2

) 1 2 ( 2





= 5

Ví dụ 2: Ở một loài động vật (đực XX, cái XY), xét 1 gen có 4 alen

nằm trên vùng không tương đồng của NST giới tính X Xác định số

kiểu gen tối đa trong quần thể, số kiểu gen tối đa ở giới tính đực cà giớitính cái.

Hướng dẫn

- Số kiểu gen tối đa trong quần thể: n n n

2

) 1 (

hay 4(421) +4 = 14

- Số kiểu gen tối đa ở giới tính đực (XX):

2

) 1 ( n n

=

2

) 1 4 (

4 

= 10

- Số kiểu gen tối đa ở giới tính cái (XY): n = 4.

- Trường hợp 2: một gen có nhiều alen (n alen) nằm trên vùng không

tương đồng của NST giới tính Y (không có alen tương ứng trên X)

Do gen chỉ có trên NST giới tính Y, nên chỉ có giới tính có cặp NST

XY mới biểu hiện thành kiểu hình và số kiểu gen tối đa trong quần thểlà: n (giới tính có cặp NST XX không mang gen nên số kiểu gen chứaalen trên bằng 0)

Ví dụ 1: Ở một loài động vật, xét một gen có 2 alen nằm trên vùng

không tương đồng của NST giới tính Y (không có alen tương ứng trênX) Xác định số kiểu gen tối đa trong quần thể

Hướng dẫn

Do gen trên vùng không tương đồng của NST giới tính Y nên chỉ giới

XY mới chứa gen Số kiểu gen tối đa trong quần thể = n = 2

- Trường hợp 3: một gen có nhiều alen (n alen) nằm trên vùng tương

đồng của NST giới tính X, Y

Do gen có trên NST giới tính X và Y, nên gen quy định tính trạng có ở

cả 2 giới tính XX, XY Đặc biệt ở giới tính XY không chỉ kiểu gen bìnhthường mà còn trật tự sắp xếp các gen trên X và Y

Công thức: n( n2 1) + n2Trong đó: Kiểu gen dạng XX là: n( n2 1)

Kiểu gen dạng XY là: n2

Ví dụ 1: Ở một loài động vật (đực XY, cái XX), xét một gen gồm 5

alen nằm trên vùng tương đồng của NST giới tính X, Y Xác định sốkiểu gen tối đa trong quần thể, số kiểu gen tối đa có thể có ở từng giớitính

Hướng dẫn

- Số kiểu gen tối đa trong quần thể

2

) 1 ( n n

+ n2 hay 5(521) + 52 = 40

- Số kiểu gen tối đa có thể có ở cá thể đực (XY): n2 = 52 = 25

- Số kiểu gen tối đa có thể có ở cá thể cái (XX): n( n2 1) = 5(521) 15

Ví dụ 2 (tuyển sinh ĐH năm 2012) : Trong quần thể của một loài động

vật lưỡng bội, xét một lôcut có ba alen nằm trên vùng tương đồng củanhiễm sắc thể giới tính X và Y Biết rằng không xảy ra đột biến, theo líthuyết, số loại kiểu gen tối đa về lôcut trên trong quần thể là:

+ n 2 hay 3(321) + 32 = 15

- Trường hợp 4: gen thứ nhất có n alen nằm trên vùng không tương

đồng của NST giới tính X (không có alen tương ứng trên NST giới tínhY), gen thứ hai có m alen nằm trên vùng không tương đồng của NSTgiới tính Y (không có alen tương ứng trên NST giới tính X) Số kiểugen tối đa trong quần thể: n( n2 1) + n.m.

Trong đó: Kiểu gen dạng XX là: n( n2 1)

Kiểu gen dạng XY là: n.m.

Ví dụ 1: Trong quần thể của một loài động vật lưỡng bội, xét lôcut thứ

nhất có hai alen nằm trên vùng không tương đồng của nhiễm sắc thểgiới tính X (không có alen tương ứng trên NST giới tính Y), xét lôcutthứ hai có ba alen nằm trên vùng không tương đồng của nhiễm sắc thểgiới tính Y (không có alen tương ứng trên NST giới tính X) Biết rằngkhông xảy ra đột biến, theo lí thuyết, xác định số loại kiểu gen tối đa vềlôcut trên trong quần thể trên

- Xác định số kiểu gen tối đa trên mỗi cặp NST

- Số kiểu gen tối đa chung = tích số kiểu gen tối đa trên từng cặpNST

Ví dụ 1 ( Đại học năm 2010): Ở một quần thể ngẫu phối, xét hai gen:

Gen thứ nhất có 3 alen, nằm trên đoạn không tương đồng của nhiễm sắcthể giới tính X; Gen thứ hai có 5 alen, nằm trên nhiễm sắc thể thường.Trong trường hợp không xảy ra đột biến, số loại kiểu gen tối đa về cảhai gen trên có thể được tạo ra trong quần thể này là

Số kiểu gen tối đa trong quần thể: 15.9 = 135

Hoặc: số kiểu gen tối đa trong quần thể: 5(521).   3

2

) 1 3 ( 3

= 135(đáp án D)

Ví dụ 2 (Đại học năm 2011): Trong quần thể của một loài thú, xét hai

lôcut: lôcut một có 3 alen là A1, A2 và A3; lôcut hai có 2 alen là B và b

Cả hai lôcut đều nằm trên đoạn không tương đồng của nhiễm sắc thểgiới tính X và các alen của hai lôcut này liên kết không hoàn toàn Biếtrằng không xảy ra đột biến, tính theo lí thuyết, số kiểu gen tối đa về hailôcut trên trong quần thể này là

= 21

- Số kiểu gen trên cặp NST giới tính XY: 3.2 = 6

Vậy số kiểu gen tối đa trong quần thể: 21 + 6 = 27 (đáp án B)

Ví dụ 3: Gen thứ nhất có 3 alen, gen thứ 2 có 5 alen (cả 2 gen trên cùng

nằm trên NST giới tính X không có alen tương ứng trên NST Y) Xácđịnh số kiểu gen tối đa có thể được tạo thành trong quần thể trên

Hướng dẫn

- Trên NST dạng XX:

2

) 1 5 3 ( 5

= 120

- Trên NST dạng XY: 3.5 = 15

Vậy tổng số kiểu gen tối đa trong quần thể: 120 + 15 = 135

Ví dụ 4: Gen A có 5 alen, gen D có 2 alen, cả hai gen này cùng nằm

trên NST X (không có alen tương ứng trên Y) Gen B nằm trên NST Y(không có alen trên X) có 7 alen Số loại kiểu gen tối đa được tạo ratrong quần thể là bao nhiêu?