Xác định số kiểu gen của quần thể giao phối ngẫu nhiên

Xác định Kiểu gen trong quần thể giao phối ngẫu nhiên . Bản chất gen kiểu gen tổ hợp tự do của các gen tính đa dạng kiểu gen kiểu hình của quần thể giao phối ngẫu nhiên.Bài tập vận dụng xác định kiểu gen của quần thể giao phối ngẫu nhiên

 Sở Giáo dục và Đào tạo tỉnh : Thanh Hóa

 Phòng Giáo dục và Đào tạo : Thiệu Hóa

 Trường THPT Lê Văn Hưu

 Địa chỉ : Thiệu Vận , Thiệu Hóa , Thanh Hóa

 Điện Thoại:

 Email :

 Nhóm học sinh :

1

2

3

MỤC LỤC

Trang

việc giải quyết tình huống

D/Thuyết minh tiến trình giải quyết tình huống 8

 Thuật ngữ sử dụng trong bài viết Thuật ngữ Giá trị

QTGPNN Quần thể giao phối ngẫu nhiên

Tên tình huống :

Xác định số

kiểu gen của

quần thể giao

phối ngẩu

nhiên.

A/ Mục tiêu

- Vận dụng kiến thức về xác định kiểu gen của QT giao phối ngẫu nhiên để giải quyết một số bai toán về xác định kiểu gen của QT giao phối ngẫu nhiên làm tăng khả năng tư duy,đồng thời rèn luyện kĩ năng tính nhanh

- Hiểu bản chất của kiều gen,gen, tồ hợp tự do cùa các gen với nhau và tại sao giải thích được tính đa dạng về KG và KH của QTGPNN

B/Tổng quan về nghiên cưu liên quan đến việc giải quyết tình huống

1 Kiến thức sinh học

a Mối quan hệ giữa gen và số kiểu gen được tạo ra:

- Gen quy định tính trạng

- Gen có thể có nhiều alen (r≥ 2)

- Alen năm trên NST tại vị trí nhất định

- Trong tế bào NST luôn tồn tại thành từng cặp tương đồng(trừ giao tử) nên kiểu gen phải có hai NST của cặp

- Trong tế bào tồn tại hai loại nhiểm sắc thể đó là NST thường(giống nhau ở hai giới) và NST giới tính(khác nhau ở hai giới)

- Một NST thường mang gen có alen tương ứng trên NST thương còn lại của cặp

- Gen có alen nằm trên NST X nhưng lại có alen tương ứng nằm trên NST Y(giống trên NST thường),hoặc gen có alen trên X không có alen tương ứng năm trên Y,hay gen có alen nằm trên Y không có alen tương ứng năm trên X

- Hai giới phải có số kiểu gen khác nhau:Trong đó giới XX cách tính số loại kiểu gen giống cách tính số loại kiểu gen của NST thường còn giới

XY số loại kiểu gen tạo ra bằng số NST X tổ hợp với NST Y tạo ra

- Các dạng tính toán số kiểu gen được tạo ra

+Mỗi gen nằm trên một căp NST khác nhau +Nhiều gen cùng nằm trên cùng một NST

- Gen nằm trên NST giới tính

+Gen có alen nằm trên NST Y không có alen tương ứng nằm trên NST X

+Một gen có alen nằm trên NST X không có alen tương ứng nằm trên NST Y, gen còn lại có alen nằm trên NST Y không có alen tương ứng nằm trên NST X

- Cách tính số loại kiểu gen được tạo ra

+Áp dụng công thức sách giáo khoa sinh học lớp 12:

+ Số loại kiểu gen =

2

n

r r 

 Trong đó r là số alen thuộc một gen,n là số gen khác nhau trong đó các gen phân li độc lập

2.Kiến thức toán học

 Tập hợp tất cả trường hợp xảy ra của phép thử gọi là không gian mẫu kí hiệu Ω

 Biến cố xung khắc là hai biến cố không đồng thời xảy ra trong một phép thử :

B A

  

 Biến cố độc lập với nhau nếu việc xảy ra hay không xảy ra biến cố này không làm thay đổi việc xảy ra của biến cố kia và ngược lại

B A

  

 Tổ hợp là cách chọn những phần tử từ 1 nhóm lớn hơn mà không phân biệt thứ tự

r

C

r n r

C/Giải pháp giải quyết tình huống

Ví Dụ 1: Trong một quần thể,xét hai gen nẳm trên hai cặp NST khác nhau.Cho gen thứ nhất có hai alen,gen thứ hai có bốn alen.hãy xác định số kiểu gen có thể tạo ra từ hai gen trên

Bài Làm

Áp dụng công thức: ( 1)

2

n

r r

  ta có:

Số loại kiểu gen do gen thứ nhất tạo là: 2(2 1) 3

2   (KG)

Số loại kiểu gen do gen thứ hai tạo ra là: 4(4 1) 10

2   (KG)

Vì hai gen nằm trên hai NST khác nhau nên chúng phân li độc lập(hai biến cố độc lập).nên số kiểu gen được tạo ra từ hai gen trên là : 3 10   30 (KG)

Ví Dụ 2:Trong một quần thể,xét hai gen cùng nằm trên một NST.Gen thứ nhất

có ba alen,gen thứ hai có bốn alen.hãy xác đinh số kiểu gen có thể được tạo ra từ hai gen trên

Bài Làm

Số NST đơn mà hai gen trên tạo ra là: 3 4   12 (KG)

Gọi A là biến cố kiểu gen dược tạo ra từ hai NST khác nhau : 2

12

A C

Gọi B là biến cố kiểu gen được tạo ra từ hai NST giống nhau là: 1

12

B C

Do A,B là hai biến cố xung khắc nên số kiểu gen được tạo ra từ hai gen trên là:

1 2

12 12 78

Ví Dụ 3:Trong một quần thể,xét ba gen trong đó gen thứ nhất có ba alen nằm trên môt NST,gen thứ hai có hai alen và gen thứ ba có ba alen,hai gen này cùng nằm trên cùng một NST khác.Xác định số kiểu gen có thể được tạo tạo ra từ ba gen trên

Bài Làm

Gọi A là biến cố kiểu gen được tạo ra từ gen thứ nhất :  A 6 (KG)

Ta lại có:Số NST đơn do gen hai và gen ba tạo ra là: 2 3   6 (KG)

Gọi C là biến cố kiểu gen được tạo ra từ hai NST giống nhau:  C 6 (KG)

Vì hai biến cố C,B xung khắc nên số kiểu gen tạo ra từ 3 gen trên là:

15 6 21

BC

   

Mặt khác biến cố A độc lập với biến cố B và C nên số kiểu gen có thể được tạo

ra từ ba gen trên là :   (15 6)   126

VÍ DỤ 4:Trong một quần thể,xét một gen có 2 alen nằm trên NST X không có alen tương ứng nằm trên NST Y.xác định số kiểu gen có thể được tạo ra từ gen trên là

Bài Làm

Gọi A là số kiểu gen tạo ra trên giới XX

Gọi B là số kiểu gen tạo ra trên giới XY

Ta có  A 3(KG)

Số loại NST X được tạo ra là hai NST,số loại NST Y được tạo ra là một NST

2

B C

Do A,B là hai biến cố xung khắc nên      (KG)

VÍ DỤ 5:Trong một QT,xét hai gen trong đó gen thứ nhất có hai alen nằm trên NST X không có alen tương ứng nằm trên NST Y và gen thứ hai có ba alen nằm trên NST Y không có alen tương ứng trên NST X.Tính số kiểu gen có thể được tạo ra từ hai gen trên

Bài Làm

Gọi A là số KG được tạo ra trên giới XX

Goi B là số KG được tạo ra trên giới XY

Ta có:  A 3(KG)

Mặt khác: Số loại NST X được tạo ra là hai NST,Số loại NST Y được tạo ra là

ba NST nên ta có: 1 1

2 3 6

B C C

Do A,B là hai biến cố độc lập nên số kiểu gen có thể được tạo ra từ hai gen trên là:       A B 6 3 18 (KG)

VÍ DỤ 6 : Trong một QT,xét năm gen trong đó gen thư nhất có hai alen nằm trên một cặp NST thường;gen thứ hai có hai alen và gen thứ ba có bốn alen cùng nằm trên cùng một NST thường khác;gen thứ tư có ba alen nằm trên NST X không chứa alen tương ứng trên NST Y và gen thứ năm có hai nằm trên NST Y không chứa alen tương ứng nằm trên NST X.Xác định số kiểu gen có thể được tạo ra từ năm gen trên

Bài Làm

Gọi A là biến cố KG được tạo ra từ gen thứ nhất nên  A 3(KG)

Số NST đơn tạo ra từ gen thứ hai và gen thứ ba là: 2 4 8(KG)

Gọi B là biến cố KG được tạo ra từ hai NST khác nhau nên 2

8 28

B C

Gọi C là biến cố KG được tạo ra từ hai NST giống nhau nên 1

8 8

C C

Do B,C là hai biến cố xung khắc nên:      BC B C 28 8   36(KG)

Goi D là số kiểu gen tạo ra trên giới XX

Goi E là số kiểu gen tạo ra trên giới XY

Nên ta có :  D 6(KG)

Số loại NST X được tạo ra là ba NST,số loai NST Y được tạo ra là hai NST

1 1

3 2 6

E C C

Nên số kiểu gen đươc tạo ra từ năm gen trên là:

      (KG)

D/Thuyết minh tiến trình giải quyết tình huống :

- Trên đây là một vài ví dụ cụ thể cho tình huống đã đua ra nhằn áp dụng và phát hiện những phương pháp mới khi xác định số kiểu gen có thể tạo ra từ một hoặc nhiều gen.từ đó đưa ra những phân tích,lập

luận,cách giải hay,sáng tạo,ngắn gọn,dễ hiểu.mà nền tảng kiến thức cần

sử dụng nhiều nhất là kết hợp giữa môn sinh học và môn toán học.khi

đã nắm vững kiến thức sinh học về gen di truyền cùng với kiến thưc toán học đã học thi bài tập nào về xác định kiểu gen trong QTGPNN

- Khi gặp bất kì bài toán về xác định kiểu gen trong QTGPNN nào trước tiên cần đọc,phân tích đề và khai thác được tất cả dữ liệu đề bài cho sau

đó nhận dạng bài toán.Các dạng bài toán thương gặp là:về một hay nhiều gen nằm trên các NST khác nhau;hai gen hay nhiều gen cùng nằm trên một NST;gen có nhiều alen nằm trên NST X không có alen tương ứng nằm trên NST Y và ngươc lại;hoặc các dạng bài toán tổng hợp

VÍ DỤ 1:Bài toán thuộc dạng hai gen nằm trên hai NST khác nhau

- Đây là bài toán cơ bản và sử dụng công thưc tinh kiểu gen:

- Nếu đề bài cho hai hay nhiều gen thì cần vận dụng kiến thức để xác định số kiểu gen

VÍ DỤ 2: Bài toán thuộc dạng 2 hay nhiều gen cùng nằm trên 1 NST

- Đây không phải là bài toán cơ bản nên ta không thể tính như bài một

- Phân tích bài toán thấy hai gen độc lập với nhau và có thể tìm kiểu gen

do mỗi gen được tạo ra là hai biến cố độc lập với nhau sử dụng tổ hợp

để xác định tổng số kiểu gen được tạo ra là phương pháp thích hợp

VÍ DỤ 3: Bài toán thuộc dạng tổng hợp gen

Các gen đọc lập với nhau vì thế có thể sử dụng toán tổ hợp để xây dựng các biến

cố có liên quan cụ thể như sau :

- Gen thứ nhất hoàn toàn độc lập nên gọi A là biến cố kiểu gen được tạo ra

- Gen thứ hai và thứ ba không xảy ra đồng thởi nên :

+ Gọi B là biến cố kiểu gen được tạo ra từ hai nhiễm sắc thể giống nhau + Gọi C là biến cố kiểu gen tạo ra từ hai nhiểm sắc thể khác nhau

- Sau đó sử dụng phương pháp tính biến cố xung khắc và biến cố đọc lập để xác định số kiểu gen có thể tạo ra

VÍ DỤ 4: Bài toán thuộc dạng gen có alen nằm trên NST X không có alen tương ứng nằm trên NST Y

- Phương pháp thích hợp để giải là sử dụng toán tổ hợp , gọi các biến cố là

số kiểu gen được tạo ra trên giới XX và giới XY

- Vì 2 biến có xung khắc nên ta cộng hai lực lượng  với nhau ta được tổng

số kiểu gen được tạo ra

VÍ DỤ 5: Bài toán thuộc dạng tổng hợp gồm tất cả các loại gen có alen nằm trên NST Y không có alen nằm trên NST X và ngược lại

- Sử dụng toán tổ hợp để giải quyết bài toán trên xác định số kiểu gen được tạo ra trên giới XX , xác định số kiểu gen được tạo ra ở giới XY

- Xác định các biến cố xung khắc và biến cố độc lập rồi sử dụng toán học để tìm số kiểu gen cố thể được tạo ra

VÍ DỤ 6: Bài toán thuộc dạng tổng hợp nhiều gen gồm các gen nằm trên NST thường và gen nằm trên NST giới tính

- Với bài toán này ta gọi biến cố thích hợp cho mỗi gen sau đó sử dụng mối liên quan giữa biến cố xung khắc và biến cố độc lập để giải ra kết quả

E Ý nghĩa của việc giải quyết tình huống :

- Giúp tính nhanh , chính xác , ngắn gọn và dễ hiểu

- Thấy được tính đa dạng kiểu hình kiểu gen của quần thể

- Dự đoán số biến dị tổ hợp được tạo ra , cung cấp vốn gen cho chọn giống

và nghiên cứu khoa học

- Vận dụng kiến thức của toán để làm các bài tập xác định kiểu gen của QTGBNN từ đó tăng khả năng linh hoạt của học sinh trong việc sử dụng kiến thức liên môn để giải quyết một vấn đề thực tiễn nảy sinh