PHÂN DẠNG VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP TIẾN HÓA (Chủ yếu là các bài tập liên quan đến bài 37 SGK nâng cao: Các nhân tố tiến hóa) I/ NHÂN TỐ TIẾN HÓA ĐỘT BIẾN 1. Cơ sở lí luận: Đột biến làm cho mỗi gen phát sinh ra nhiều alen (A đột biến A 1, A 2, A 3 A n ) và đây chính là nguồn nguyên liệu sơ cấp cho quá trình tiến hoá. 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 p o . 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: p 1 = p o – up o = p o (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: P 2 = p 1 – up 1 = p 1 (1-u) = p o (1-u) 2 Vậy sau n thế hệ tần số tương đối của alen A là: p n = p o (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: p 1 = p o – up o + vq o Kí hiệu sự biến đổi tần số alen A là ∆p Khi đó ∆p = p 1 – p o = (p o – up o + vq o ) – p o = vq o - up o 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 2. Các dạng bài tập - Dạng 1: Biết tỉ lệ kiểu hình → xác định tần số alen, tần số phân bố kiểu gen và trạng thái cân bằng của quần thể sau khi xảy ra đột biến. - 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 5.10 4 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: 5.10 4 x 2 = 10 5 (alen) -Tần số alen trội, lặn khi có cân bằng mới được thiết lập: +Tần số alen a : q a = 3 3 u v u v v u = 0,75 +Tần số alen A : p A = 1- 0,75 = 0,25 -Số lượng mỗi alen trong quần thể: +Số lượng alen A là: 0,25 . 10 5 = 2,5.10 4 +Số lượng alen a là: 0,75 . 10 5 = 7,5.10 4 -Số lượng đột biến thuận bằng đột biến nghịch và bằng. 3.10 -3 x 2,5.10 4 = 75 (alen) hoặc 10 -3 x 7,5.10 4 = 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 2.10 5 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 10 6 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 p 0 . Quá trình đột biến làm cho A → a với tần số u = 10 -5 . a) Để p 0 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: p n = p o (1- u) n trong đó: p n : tần số alen trội (A) ở thế hệ p n ; p o : tần số alen trội (A) ở thế hệ p o ; u: tốc độ đột biến theo chiều thuận; n: số thế hệ. => 2 1 p o = p o (1- 10 -5 ) n <=> 0,5 = (1-10 -5 ) n <=> ln0,5 = ln (1-10 -5 ).n => n = 5 ln0,5 ln(1 10 ) ≈ 69.000 thế hệ. b) Nhận xét về vai trò của quá trình đột biến trong tiến hóa: gây áp lực không đáng kể cho quá trình tiến hóa. 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 p 0 , hãy lập công thức tính tần số p n 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 t ần 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 p 1 là: p 1 = p 0 – u.p 0 = p 0 (1-u) (1) - Tần số của alen A ở thế hệ p 2 là: p 2 = p 1 – u.p 1 = p 1 (1-u) (2) - Thay (1) vào (2) ta có: p 2 = p 0 (1-u).(1-u) = p 0 (1-u) 2 . Sau n thế hệ, tần số của alen A là: p n = p 0 (1-u) n . 1. * Nếu u > v > 0, thì tần số tương đối của các alen A và a sẽ đạt cân bằng khi s ố lượng đột biến thuận và nghịch bù trừ cho nhau (tức là v.q a = u.p A ). 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 q a = u/u+v Tương tự ta có: p A = 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: p(A) =(mp 1 + np 2 ) : (m+n) q(a) =(mq 1 + nq 2 ) : (m+n) = 1 - p Với : m: tổng số cá thế của QT được nhập cư trước thời điểm nhập cư n: số cá thể đến nhập cư p 1 (q 1 ): tần số A(a) của QT được nhập cư trước thời điểm nhập cư p 2 (q 2 ): 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. p = M (P - p) - 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 p 0 , hãy lập công thức tính tần số p n 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? 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 p y 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 t ần số các alen trong quần thể gọi là áp lực của quá trình đột biến. 1. b) * Nếu v = 0 và u > 0 - Tần số của alen A ở thế hệ p 1 là: p 1 = p 0 – u.p 0 = p 0 (1-u) (1) - Tần số của alen A ở thế hệ p 2 là: p 2 = p 1 – u.p 1 = p 1 (1-u) (2) - Thay (1) vào (2) ta có: p 2 = p 0 (1-u).(1-u) = p 0 (1-u) 2 . Sau n thế hệ, tần số của alen A là: p n = p 0 (1-u) n . * Nếu u > v > 0, thì tần số tương đối của các alen A và a sẽ đạt cân bằng khi s ố lượng đột biến thuận và nghịch bù trừ cho nhau (tức là v.q a = u.p A ). 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 q a = u/u+v Tương tự ta có: p A = v/u+v a) Các hình thức di-nhập gen: - Dương xỉ và nấm: phát tán bào tử - Thực vật bậc cao: phát tán hạt phấn, quả, hạt - Động vật ở nước thụ tinh ngoài: di cư c ủa các cá thể, phát tán giao tử theo nước - Lớp thú: sự di cư của các cá thể. b) - Tốc độ di nhập gen: m = 400/(1600 + 400) = 0,2 2. - Sau một thế hê, lượng biến thiên tần số tương đ ối của alen A trong quần thể nhận Y là: p = 0,2 (0,3 – 0,8) = - 0,1. Như vậy, tần số tương đ ối của alen A trong quần thể nhận giảm xuống còn: p Y = 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. Lời giải: Tỉ lệ số cá thể nhập cư, lượng biến thiên tần số gen A trong quần thể nhận (I) là: ∆p = 0,2(0,3-0,8) = - 0,1. Giá trị này cho thấy tần số A trong quần thể nhận (I) giảm đi 0,1. . PHÂN DẠNG VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP TIẾN HÓA (Chủ yếu là các bài tập liên quan đến bài 37 SGK nâng cao: Các nhân tố tiến hóa) I/ NHÂN TỐ TIẾN HÓA ĐỘT BIẾN 1. Cơ sở. Các dạng bài tập - Dạng 1: Biết tỉ lệ kiểu hình → xác định tần số alen, tần số phân bố kiểu gen và trạng thái cân bằng của quần thể sau khi xảy ra đột biến. - Dạng 2: Biết số lượng alen và. 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 5.10 4