Báo cáo phương pháp giải một số dạng bài tập di truyền học quần thể

Để thực hiện nhiệm vụ của việc đổi mới chương trình sách giáo khoa sinh họclớp 12, trong đó có đổi mới phương pháp kiểm tra, đánh giá học sinh theo hìnhthức trắc nghiệm, giáo viên phải h

PHẦN I MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn chuyên đề

Trong chương trình sinh học phổ thông, di truyền học là một phần rất quan trọng, chiếm 50% thời lượng của chương trình sinh học lớp 12 Trong phần cơ chế di truyền và biến dị ở các cấp độ phân tử, tế bào, cá thể, quần thể thì di truyền quần thể rất phức tạp và trừu tượng đối với học sinh Làm thế nào để họcsinh có thể tiếp thu, hiểu và vận dụng được các kiến thức của di truyền quần thể

để giải bài tập một cách đơn giản nhất ? Đó là vấn đề đặt ra cho mỗi giáo viên dạy môn sinh học

Để thực hiện nhiệm vụ của việc đổi mới chương trình sách giáo khoa sinh họclớp 12, trong đó có đổi mới phương pháp kiểm tra, đánh giá học sinh theo hìnhthức trắc nghiệm, giáo viên phải hướng dẫn học sinh tính nhanh kết quả của cácbài tập di truyền quần thể giúp các em thực hiện nhanh chóng các bài kiểm tratheo hình thức trắc nghiệm, đồng thời giúp các em phát triển được tư duy lôgic

Để học tốt và thi tốt các kỳ thi với hình thức trắc nghiệm như hiện nay học

sinh cần đổi mới phương pháp học tập và làm quen với hình thức thi cử Nếutrước đây học và thi môn sinh học, học sinh cần học thuộc và nhớ từng câu,từng chữ hoặc đồi với bài toán học sinh phải giải trọn vẹn các bài toán Nay họcsinh lưu ý trước hết đến sự hiểu bài, hiểu thấu đáo các kiến thức cơ bản đã họcvận dụng những hiểu biết đó vào việc phân tích, xác định nhận biết các đáp ánđúng sai trong các câu trắc nghiệm Đặc biệt đối với các câu bài tập làm thế nào

để có được kết quả nhanh nhất? Đó là câu hỏi lớn đối với tất cả các giáo viên.Trước thực tế đó đòi hỏi mỗi giáo viên cần xây dựng cách dạy riêng của mình.Ngoài khó khăn đã nêu, cả giáo viên và học sinh còn gặp phải khó khăn hơnnữa đó là:

Chương trình sinh học lớp 12 thời gian dành cho phần bài tập quần thể giaophối và quần thể tự phối rất ít nhưng ngược lại trong các đề thi tỉ lệ điểm củaphần này không nhỏ (đối với đề thi tốt nghiệp 2 câu, đối với thi đại học 3 câu.Theo cấu trúc đề thi của bộ 2011) Khối lượng kiến thức nhiều, nhiều bài tập ápdụng, trong khi đó thời gian hạn hẹp giáo viên khó có thể truyền đạt hết cho học

sinh Do đó mỗi giáo viên có cách dạy riêng cho mình.Với tôi khi dạy phần nàytôi thường thống kê một số công thức cơ bản và phương pháp giải những dạngbài tập đó Tôi hướng dẫn các em vận dụng lí thuyết tìm ra công thức và cáchgiải nhanh để các em hiểu bài sâu hơn và làm bài trong các lần kiểm tra cũngnhư thi cử đạt hiệu quả Sau đây là một số công thức và phương pháp giải cácdạng bài tập tôi đã thống kê để dạy trên lớp.

Xuất phát từ những lý do như trên cùng với kinh nghiệm thực tế công tác tôi

đã chọn đề tài nghiên cứu “ Phương pháp giải một số dạng bài tập di truyền học quần thể”, mong muốn góp một phần nhỏ vào việc nâng cao chất lượng

quá trình dạy, học phần di truyền học quần thể ở các trường THPT Chuyên

2 Mục đích

Giúp học sinh giải nhanh một số dạng bài tập phần di truyền học quần thểphục vụ cho các bài kiểm tra, các kì thi tốt nghiệp, kì thi đại học và học sinhgiỏi các các cấp

Giúp học sinh thực sự hiểu bài, hiểu thấu đáo các kiến thức cơ bản đã học vậndụng những hiểu biết đó vào việc phân tích, xác định nhận biết các đáp án đúngsai trong các câu trắc nghiệm Đặc biệt đối với các câu bài tập làm thế nào để cóđược kết quả nhanh nhất

Ngoài ra, qua phần này học sinh sẽ rút ra một phương pháp luận trong việcnghiên cứu một vấn đề khác, một môn học khác, từ đó giúp học sinh có conđường tư duy trong quá trình nghiên cứu và học tập

3 Đóng góp đối với việc nâng cao chất lượng quan lý, dạy và học của chuyên đề

- Việc vận dụng các công thức toán học để hướng dẫn học sinh tính nhanh kếtquả của các bài tập di truyền quần thể đã giúp các em thực hiện nhanh chóngcác bài kiểm tra theo hình thức trắc nghiệm, đồng thời giúp các em phát triểnđược tư duy lôgic Thông qua việc sử dụng toán học vào quá trình học tập mônsinh học giúp học sinh thấy được mối liên hệ chặt chẽ giữa các môn học, từ đóhọc sinh có ý thức học đều các môn học

- Sau khi thực hiện phương pháp học để giải nhanh các bài tập di truyền quần thể, học sinh sẽ tìm ra cách học các phần khác của môn sinh nói riêng và các môn khoa học cơ bản nói chung, nguyên tắc học là phải hiểu bản chất của vấn

đề, phải đi từ dễ đến khó, không được đốt cháy giai đoạn

- Thông qua đề tài, các cơ sở giáo dục có thể căn cứ vào tình hình thực tiễn của nhà trường có thể vận dụng một cách linh hoạt các giải pháp có tính khả thi nhằm nâng cao hiệu quả quá trình dạy và học ở cơ sở

- Làm tài liệu tham khảo cho các giáo viên sinh học tại các trường THPT trong tỉnh tham khảo và vận dụng linh hoạt

- Đề tài đã được bản thân tôi vận dụng vào thực tế dạy và học trong trường THPT Chuyên Bắc Ninh và đã có hiệu quả rõ rệt trong năm học vừa qua

PHẦN II NỘI DUNG CHƯƠNG 1: CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA PHƯƠNG PHÁP GIẢI MỘT SỐ

DẠNG BÀI TẬP DI TRUYỀN HỌC QUẦN THỂ

1 Cơ sở lý luận

Trong chương trình sinh học 12, chương “ Di truyền học quần thể” theo tôi đây

là chương khó dạy còn với học sinh thì đây là chương khó học, khó hiểu và cảkhó nhớ Vì vậy làm thế nào để học sinh hiểu được là không dễ dàng chút nào.Với thời gian trên lớp thì quá ít mà nội dung kiến thức nhiều, khó mang tính líthuyết đơn thuần, do đó giáo viên khó truyền đạt hết cho học sinh nếu không cónhững nghiên cứu cụ thể

+ Ngược lại với thời gian dành cho phần này rất ngắn, thực tế trong hầu hết các

đề thi nội dung phần này lại chiếm tỉ lệ nhiều, đều dưới dạng bài tập, nhiều bàitập thậm chí rất khó Nếu ở lớp giáo viên không có cách dạy riêng cho học sinhcủa mình thì khó mà học sinh có được điểm của phần thi này

+ Với những thực tiễn ở trên để làm đúng và nhanh nhất những câu bài tập quầnthể học sinh có phương pháp giải nhanh Vậy làm thế nào để giải nhanh

pháp nghiên cứu nhất định để giúp các em dễ dàng làm được các câu trắc

nghiệm phần quần thể dưới dạng bài tập

CHƯƠNG 2: THỰC TRẠNG VẤN ĐỀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI MỘT SỐ

BÀI DI TRUYỀN HỌC QUẦN THỂ Ở TRƯỜNG THPT

Như trên tôi đã phân tích thực trạng tại tất cả các trường THPT trong cả nước nói chung là trong chương trình sinh học 12 phần bài tập di truyền học quần thể

là rất khó đối với học sinh riêng bài tập quần thể ngẫu phối lại là dạng bài mới đối với học sinh Vì trong chương trình chỉ trang bị lý thuyết, không có tiết rèn luyện bài tập, ngay cả trong sách bài tập sinh học 12 dạng toán quần thể tự phối cũng như quần thể giao phối có rất ít bài tập Mà trong những năm gần đây, phần toán quần thể Bộ giáo dục Đào tạo thường hay ra đề thi tốt nghiệp, thi đại học, thi học sinh giỏi do đó học sinh rất dễ gặp khó khăn, lúng túng khi gặp những bài tập này, đặc biệt đối với học sinh các trường THPT ở vùng sâu, vùng

xa phần lớn học sinh có lực học trung bình thì việc giáo viên hướng dẫn giải bàitập vô cùng vất vả nhưng hiệu quả đạt được không cao Nhiều học sinh vận dụng lý thuyết để giải bài tập một cách mơ hồ, lúng túng, không có cơ sở khoa học

CHƯƠNG 3: GIẢI PHÁP KHẢ THI NHẰM NÂNG CAO KĨ NĂNG GIẢI

MỘT SỐ BÀI TẬP DI TRUYỀN HỌC QUẦN THỂ

- Giáo viên phải yêu cầu học sinh nắm vững lý thuyết, khái niệm quần thể tự

phối, quần thể giao phối, thể đồng hợp trội, thể đồng hợp lặn, thể dị hợp, kiểu gen, kiểu hình, alen, kiến thức di truyền

- Trên cơ sở đó giáo viên giúp học sinh xây dựng các công thức cơ bản dùng cho quần thể ngẫu phối và quần thể tự phối

- Giáo viên phải phân loại được các dạng bài tập và cùng với học sinh đưa ra phương pháp giải mỗi dạng bài tập này

- Cuối cùng giáo viên tung các bài tập của mỗi dạng để học sinh luyện tập

Cụ thể sau khi học sinh đã nắm vững lý thuyết thì giáo viên cần tiến hành những công việc sau:

A Xây dựng một số công thức cơ bản dùng cho quần thể ngẫu phối và quần thể tự phối:

1 Một số công thức dùng cho quần thể ngẫu phối

- Gọi d là tần số tương đối của thể đồng hợp trội AA

- Goi h là tần số tương đối của thể dị hợp Aa

- Gọi r là tần số tương đối của thể đồng hợp lặn aa

- Trong đó d + h + r =1

Cấu trúc di truyền của quần thể được viết theo trật tự d, h, r ví dụ:0,25; 0,5; 0,25

- Gọi p là tần số tương đối của alen A

- Gọi q là tần số tương đối của alen a

2 Một số công thức dùng cho quần thể tự phối:

*Quần thể tự phối có thành phần kiểu gen của thể hệ P ban đầu như sau: xAA +yAa + zaa

Quần thể P Sau n thế hệ tự phối thành phần kiểu gen thay đổi như sau

Tỷ lệ thể đồng hợp trội AA trong quần thể Fn là

AA = x +

2

y 2

1 y

1 y

1 y

1 y

B Phương pháp giải một số dạng bài tập cơ bản.

1 Bài tập về quần thể ngẫu phối

- Chú ý đề dạng này thường có 2 kiểu: Kiểu 1 cho số lượng cá thể của tất cả kiểu hình có trong quần thể Kiểu 2 chỉ cho tổng số cá thể và số cá thể mang kiểu hình lặn hoặc trội.

Dạng 3:

-Cho số lượng kiểu hình xác định tần số tương đối của các alen.

Dạng 4:

Từ tần số tương đối của các alen tìm cấu trúc di truyền quần thể.

b.Cách giải các dạng bài tập ở trên

b1 Dạng 1:

Từ cấu trúc di truyền quần thể chứng minh quần thể đã đạt trạng thái cân bằng hay không, qua bao nhiêu thế hệ quần thể đạt trạng thái cân bằng: Cách giải 1:

- Gọi p là tần số tương đối của alen A

- Gọi q là tần số tương đối của alen a

p+q = 1 Cấu trúc di truyền của quần thể khi đạt trạng thái cân bằng:

p 2 AA + 2pqAa + q 2 aa

Như vậy trạng thái cân bằng của quần thể phản ánh mối tương quan sau:

p 2 q 2 = (2pq/2) 2

Xác định hệ số p 2 , q 2 , 2pq

Thế vào p 2 q 2 = (2pq/2) 2 quần thể cân bằng

Thế vào p 2 q 2 ≠ (2pq/2) 2 quần thể không cân bằng

Cách giải 2:

Từ cấu trúc di truyền quần thể tìm tần số tương đối của các alen

Có tần số tương đối của các alen thế vào công thức định luật

Nếu quần thể ban đầu đã cho nghiệm đúng công thức định luật (tức trùng công thức định luật) suy ra quần thể cân bằng

Nếu quần thể ban đầu đã cho không nghiệm đúng công thức định luật (tức không trùng công thức định luật) suy ra quần thể không cân bằng

Bài 1:

Các quần thể sau, quần thể nào đã đạt trạng thái cân bằng

QT1: 0,36AA; 0,48Aa; 0,16aa

QT2: 0,7AA; 0,2Aa; 0,1aa

Giải:

Cách giải 1:

QT1: 0.36AA; 0.48Aa; 0.16aa

-Gọi p là tần số tương đối của alen A

-Gọi q là tần số tương đối của alen a

Quần thể đạt trạng thái cân bằng khi thoả mãn p2AA + 2pqAa + q2 aa = 1

và khi đó có được p2 q2 = (2pq/2)2

Ở quần thể 1 có p2 = 0.36 , q2 = 0.16, 2pq = 0.48

0.36 x 0.16 = (0.48/2)2 vậy quần thể ban đầu đã cho là cân bằng

Cách giải 2:

QT2: 0,7AA; 0,2Aa; 0,1aa

-Gọi p là tần số tương đối của alen A

-Gọi q là tần số tương đối của alen a

p = 0,7 + 0,1 q = 0.1 +0.1

Quần thể đạt trạng thái cân bằng khi thoả mãn p2AA + 2pqAa + q2 aa

Tức 0,82 AA + 2.0,8.0,2Aa + 0,22 aa ≠ 0,7AA + 0,2Aa + 0,1aa vậy quần thểkhông cân bằng

Bài 2:Quần thể nào trong các quần thể dưới đây đạt trạng thái cần bằng

Quần thể Tần số kiểu gen AA Tần số kiểu gen Aa Tần số kiểu gen

Quần thể 3: Nếu cân bằng thì p2 q2 = (2pq/2)2 =>0 x 1 = (0/2)2 => quần thểcân bằng.

Quần thể 4: Nếu cân bằng thì p2 q2 = (2pq/2)2 =>0,2 x 0,3 ≠ (0,5/2)2 => quầnthể không cân bằng

Bài 3: Cho biết các quần thể có tỷ lệ kiểu gen như sau:

PI: 45% AA : 40% Aa : 15% aa

PII: 39% AA : 52% Aa : 9% aa

PIII: 65% AA : 0% Aa : 35% aa

1 Tính tần số của mỗi alen ở mỗi quần thể

2 Hãy cho biết quần thể nào ở trạng thái cân bằng ?

3 Nếu trong mỗi quần thể đều xảy ra quá trình giao phối tự do, hãy xác địnhcấu trúc di truyền của mỗi quần thể ở thế hệ tiếp theo sẽ như thế nào?

4 Giả sử số lượng cá thể của mỗi quần thể ở F1 đều là 2000 thì số cá thể ở mỗikiểu gen là bao nhiêu?

Tần số của alen a = 0,35

3 Xác định quần thể cân bằng

Nhận thấy cả 3 quần thể đều có tần số của mỗi alen giống nhau

Nếu gọi p và q lần lượt là tần số của mỗi alen A và a thì cấu trúc di truyền củamỗi quần thể ở trạng thái cân bằng phải là

p2 AA : 2pq Aa : q2 aa

<=> (0,65)2AA: 2(0,65)0,35 Aa : (0,35)2 aa

<=> 0,4225 AA : 0,455 Aa : 0,1225 aa

Vậy cả 3 quần thể PI, PII , PIII đều không ở trạng thái cân bằng

4 nếu xảy ra giao phối tự do

Quần thể F 1 – IIIở trạng thái cân bằng

4 Số cá thể của mỗi kiểu gen ở F1

Cấu trúc di truyền của 3 quần thể giống nhau nên số lượng cá thể ở mỗi kiểugen F1 của cả 3 quần thể đều giống nhau:

- Kiểu gen AA = 0,4225 x 2000 = 845

- Kiểu gen Aa = 0,455 x 2000 = 910

Câu 1.Trong các quần thể sau, quần thể nào không ở trạng thái cân bằng?

A 25% AA : 50% Aa : 25% aa B 64% AA : 32% Aa: 4% aa

C 72 cá thể có kiểu gen AA, 32 cá thể có kiểu gen aa, 96 cá thể có kiểu gen Aa

D 40 cá thể có kiểu gen đồng hợp trội, 40 cá thể có kiểu gen dị hợp, 20 cá thể

A 0,525AA : 0,150Aa : 0,325aa B 0,7AA : 0,2Aa : 0,1aa

C 0,36AA : 0,24Aa : 0,40aa D 0,36AA : 0,48Aa : 0,16aa.

Cấu trúc di truyền của quần thể

-Tỷ lệ kiểu gen đồng trội = số lượng cá thể do kiểu gen đồng trội qui định/Tổng số cá thể của quần thể

-Tỷ lệ kiểu gen dị hợp = số cá thể do kiểu gen dị hợp quy định/ Tổng số cá thể của quần thể

-Tỷ lệ kiểu gen đồng lặn = Số cá thể do kiểu gen lặn quy định/ Tổng số cá thể của quần thể.

- Kiểu 2: chỉ cho tổng số cá thể và số cá thể mang kiểu hình lặn hoặc trội Cách giải:

* Nếu tỷ lệ kiểu hình trội=> kiểu hình lặn = 100% - Trội.

* Tỷ lệ kiểu gen đồng lặn = Số cá thể do kiểu gen lặn quy định/ Tổng số cá thể của quần thể.

- Từ tỷ lệ kiểu gen đồng lặn => Tần số tương đối của alen lặn tức tần số của

q => Tần số tương đối của alen trội tức tần số p.

- Áp dụng công thức định luật p 2 AA + 2pq Aa + q 2 aa = 1 => cấu trúc di truyền quần thể.

b Quần thể đạt trạng thái cân bằng với điều kiện nào?

c Xác định cấu trúc di truyền của quần thể khi đạt trạng thái cân bằng?

(0,7A:0,3a) x (0,7A:0,3a) <=> 0,49AA + 0,42Aa + 0,09aa

Với cấu trúc trên quần thể đạt trạng thái cân bằng vì thoả mãn

(0,9)2 AA + 2(0,7 x 0,3) Aa + (0,3)2 aa

Bài 2:

Một quần thể sóc có số lượng như sau 1050 con lông nâu đồng hợp, 150 conlông nâu dị hợp, 300 con lông trắng, màu lông do một gen gồm 2 alen qui định.Tìm tần số tương đối của các alen?

Giải:

Tính trạng lông nâu là trội do A quy định (Vì lông nâu có cả kiểu gen đồng hợptrội, cả kiểu gen dị hợp)

- Gọi p tần số tương đối của alen B

- q tần số tương đối alen b

Chú ý giải nhanh:

quần thể đạt trạng thái cân bằng aa = 9% = q2 => q = a = o,3 => p = A= 0,7

Bài 5: quần thể người có tần số người bị bạch tạng 1/10000 Giả sử quần thể

Câu 6: Trong một quần thể cân bằng có 90% alen ở lôcus Rh là R Alen còn lại

là r Cả 40 trẻ em của quần thể này đến một trường học nhất định Xác suất đểtất cả các em đều là Rh dương tính là bao nhiêu?

Giải nhanh:

Tần số tương đối của alen R = p= 0,9 => tần số alen r = q = 0,1

Rh dương có kiểu gen RR, Rr tần số của 2 nhóm kiểu gen trên là

Bài 8:

Ở cừu, lông dài do gen D qui định , lông ngắn do gen d qui định Khi kiểm tramột đàn cừu người ta phát hiện cừu lông ngắn chiếm tần số 1% Hãy cho biếttần số của cừu lông dài thuần chủng, cừu lông dài trong đàn cừu ấy?

Các câu trắc nghệm

Câu 1: Giả sử một quần thể giao phối ở trạng thái cân bằng di truyền có

10000 cá thể, trong đó 100 cá thể có kiểu gen đồng hợp lặn (aa), thì số cá thể

có kiểu gen dị hợp (Aa) trong quần thể sẽ là

A 9900 B 900 C 8100 D 1800

Câu 2: Một quần thể động vật tại thời điểm thống kê có 75 AA: 28 Aa: 182 aa,

các cá thể giao phối tự do cấu trúc di truyền của quần thể khi đó là

A 0,7 AA: 0,1 Aa: 0,2aa B 0,36 AA: 0,48 Aa: 0,16 aa

C 0,09 AA: 0,42 Aa: 0,49 aa D 0,25 AA: 0,1 Aa: 0,65 aa

Bài 1: Quần thể ngẫu phối có thành phần kiểu gen đạt trạng thái cân bằng với 2

loại kiểu hình là hoa đỏ(do B trội hoàn toàn quy định) và hoa trắng(do b quyđịnh) Tỷ lệ hoa đỏ 84% Xác định tần số tương đối của các alen?

Giải:

-Theo cách giải ở trên cấu trúc di truyền của quần thể là: 0,36BB + 0,48Bb +0,16bb

-Tần số tương đối của alen B = x + 2y = 0,36 + 0,248 = 0,6

-Tần số tương đối của alen b = z + 2y = 0,16 + 0,248= 0,4