cách giải nhanh một số dạng bài tập thuộc quy luật hoán vị gen trong chương trình sinh học 12

A - ĐẶT VẤN ĐỀ I – Lời mở đầu: Cơng đổi hồn tồn giáo dục cấp học mà Đảng Nhà nước đặt đạt thành công định Công đổi liên quan đến nhiều lĩnh vực như: đổi chương trình, đổi sách giáo khoa, đổi thiết bị dạy học, đổi phương pháp dạy học Tuy nhiên, đổi có đem lại hiệu hay khơng phụ thuộc nhiều vào người giáo viên, người trực tiếp thể tinh thần đổi môn học, học Môn Sinh học môn khoa học thực nghiệm, nghiên cứu sống thể sinh vật nhiều cấp độ khác Chương trình Sinh học 12 kiến thức vừa nhiều, vừa khó, lại trừu tượng thời lượng cho chương trình lại khơng nhiều Học sinh nắm lí thuyết việc vận dụng lí thuyết vào giải tập nhiều hạn chế Vậy nên người giáo viên ln phải nghiên cứu, tìm tịi tìm cách dạy học hiệu giúp học sinh tiếp thu kiến thức dễ hơn, u thích mơn học Khi dạy quy luật hốn vị gen chương trình Sinh học 12, nhận thấy học sinh lúng túng việc nhận dạng giải tập Đây dạng tập khó, thường xuyên gặp đề thi: thi tốt nghiệp, thi đại học, thi học sinh giỏi, thi giải toán sinh học máy tính casio Đặc biệt với hình thức thi trắc nghiệm đề thi đại học, học sinh phải làm 50 câu trắc nghiệm vòng 90 phút Trung bình câu giải thời gian 1,8 phút Vì vậy, học sinh khơng phải nắm vững kiến thức, thành thạo phương pháp giải tập mà đòi hỏi linh hoạt, sáng tạo cách giải cho nhanh xác Do đó, q trình dạy học, giáo viên cần giúp học sinh đưa cách giải ngắn gọn, dễ hiểu phù hợp với hình thức thi trắc nghiệm Là giáo viên, với tâm niệm vừa dạy, vừa học vừa đúc rút kinh nghiệm có sáng kiến nhỏ: “ Cách giải nhanh số dạng tập thuộc quy luật hoán vị gen chương trình Sinh học 12” Với sáng kiến tơi hy vọng giúp học sinh vận dụng lí thuyết vào giải tập thuộc quy luật hoán vị gen nhanh thành thạo hơn, giúp giáo viên đạt hiệu cao dạy quy luật II – Thực trạng vấn đề nghiên cứu: Thực trạng Trong q trình dạy mơn Sinh học khối 12 tơi nhận thấy theo phân phối chương trình thời lượng dành cho quy luật có tiết lí thuyết (gồm liên kết gen hốn vị gen) tiết tập chung cho tất quy luật di truyền khác Các sách tham khảo chưa đề cập nhiều đến cách giải tập thuộc quy luật cách giải cịn khó hiểu.Trong đề thi đại học, kiến thức quy luật di truyền nói chung quy luật hốn vị gen nói riêng chủ yếu dạng tập vận dụng Các tập thuộc quy luật di truyền hốn vị gen thường khó, đa dạng phức tạp Với cách giải truyền thống thường khơng cịn phù hợp với dạng đề thi trắc nghiệm Nhiều học sinh khơng định hình cách giải Có em định hình cách giải cịn lúng túng Có em biết cách giải cách giải cịn máy móc dài dịng, chưa biết vận dụng linh hoạt, chưa trọng tâm thường tốn nhiều thời gian dễ nhầm lẫn Kết hiệu thực trạng: Qua thực tế dạy học năm học trước nhận thấy đa số em học sinh thường “sợ” gặp toán thuộc quy luật hoán vị gen Ở lớp áp dụng cách dạy học cũ 12A4, 12A5, 12A7 qua kiểm tra thấy 20% khơng nhận dạng tốn thuộc quy luật này, 80% giải tập bản, 10% giải tập nâng cao cách giải dài, tốn nhiều thời gian Từ thực trạng để việc dạy học đạt hiệu cao mạnh dạn đưa “cách giải nhanh số dạng tập thuộc quy luật hốn vị gen chương trình sinh học 12” với mong muốn cung cấp cho học sinh sở để giải tốt toán liên quan đến quy luật hoán vị gen B – GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ I Biện pháp tổ chức thực hiện: Giúp học sinh nắm vững sở tế bào học quy luật hốn vị gen - Vì số lượng gen tế bào nhiều số cặp nhiễm sắc thể tương đồng, nên cặp nhiễm sắc thể tương đồng có nhiều cặp gen alen phân bố, cặp gen phân bố nhiễm sắc thể vị trí định gọi lơcút - Trong q trình giảm phân tạo giao tử kỳ trước lần giảm phân I có tượng tiếp hợp hai nhiễm sắc thể kép cặp tương đồng nên xảy tượng trao đổi đoạn tương ứng hai crômatit khơng nguồn, gây nên tượng hốn vị gen - Tần số hoán vị gen (f) thể lực liên kết gen nhiễm sắc thể, nói chung gen nhiễm sắc thể có xu hướng liên kết chặt chẽ nên tần số hoán vị gen khơng vượt q 50% - Tần số hốn vị gen thể khoảng cách tương đối gen nhiễm sắc thể: gen nằm xa tần số hoán vị gen lớn ngược lại gen nằm gần tần số hốn vị gen nhỏ - Cơng thức tính tần số hốn vị gen (f): Tần số hốn vị tính theo cơng thức sau: f = (số giao tử hốn vị / tổng số giao tử tạo thành) × 100% Hướng dẫn học sinh nhận dạng toán thuộc quy luật hoán vị gen Để giải tập thuộc quy luật di truyền nói chung quy luật hốn vị gen nói riêng, học sinh phải thành thạo kỹ nhận dạng toán Một toán thuộc quy luật hốn vị gen thường có dấu hiệu nhận biết sau: - Do hoán vị gen làm tăng xuất biến dị tổ hợp nên số kiểu hình đời lai số loại kiểu hình quy luật phân li độc lập (với số gen tương ứng) tỷ lệ khác quy luật phân li độc lập Số kiểu hình = 2n Tỷ lệ kiểu hình khác (3:1)n - Nếu phép tạp giao thể dị hợp cặp gen (nằm cặp nhiễm sắc thể) kết cho loại kiểu hình đơi khác tỷ lệ 9:3:3:1 - Nếu phép lai phân tích thể dị hợp cặp gen quy định cặp tính trạng kết cho loại kiểu hình đơi khác tỷ lệ : : : Xây dựng cách giải số dạng tập thường gặp Dạng Tính tỷ lệ loại kiểu hình đời lai (Xét tốn liên quan đến cặp gen nằm cặp nhiễm sắc thể thường, trội lặn hồn tồn Nếu tốn liên quan đến nhiều cặp nhiễm sắc thể ta xét cặp sau nhân kết trường hợp riêng kết cần tìm) Thơng thường, phương pháp truyền thống để tìm tỷ lệ kiểu hình đời xác định tần số hoán vị gen viết sơ đồ lai Tuy nhiên cách thường dài thời gian, không phù hợp với đề thi trắc nghiệm Có thể giải cách khác nhanh sau: a Đề chưa cho biết tần số hốn vị: Các phép tạp giao có xảy hốn vị bên hai bên ln cho tối đa loại kiểu hình: loại kiểu hình mang hai tính trạng trội, loại kiểu hình mang tính trội tính trạng lặn loại kiểu hình mang hai tính trạng lặn - Gọi x tỷ lệ kiểu hình mang tính trạng trội (Kí hiệu: A-B-) - y tỷ lệ kiểu hình mang tính trạng trội thứ nhất.(aaB-) - z tỷ lệ kiểu hình mang tính trạng trội thứ hai.(A-bb) - t tỷ lệ kiểu hình mang tính trạng lặn.(aabb) Ta có : %A-B- + %A-bb = x + z = %A-(B- + bb) = %(A-) × (1) %A-bb- + %aabb = = z +t = %bb(A- + aa) = %bb × (2) (1) – (2) = %(A-B-) – %(aabb) = x – t = %(A-) - %bb → Xét tỷ lệ cặp tính trạng riêng rẽ đời con: * Nếu: %(A-):%aa = 3:1; %(B-): %bb = 3:1 ⇒ x – t =75% - 25% = 50% ⇒ x = 50% + t * Nếu %(A-):%aa = 3:1; %(B-): %bb = 1:1 ⇒ x – t =75% - 50% = 25% ⇒ x = 25% + t Thông thường học sinh hay gặp toán lai F dị hợp hai cặp gen tự thụ giao phối gần Vậy trường hợp ta có cơng thức chung sau - Tỷ lệ kiểu hình mang tính trạng lặn = t - Tỷ lệ kiểu hình mang tính trạng trội = 50% +t - Tỷ lệ kiểu hình mang tính trạng trội = 25% - t Ta xét số ví dụ : Ví dụ 1: Ở lồi thực vật, hai cặp gen Aa Bb qui định cặp tính trạng tương phản, giá trị thích nghi alen nhau, tính trội trội hoàn toàn Khi cho P chủng khác giao phấn thu F Cho F1 giao phấn, F2 có tỉ lệ kiểu hình lặn tính trạng chiếm 4% Q trình phát sinh giao tử đực diễn Theo lí thuyết, tỉ lệ kiểu hình trội tính trạng là: A 38% B 54% C.42% D 19% Giải: Học sinh áp dụng cơng thức tính nhanh: Tỷ lệ kiểu hình trội tính trạng = 50% + 4% = 54% ⇒ Chọn đáp án: B (Bài tập giải cách phân tích tỷ lệ giao tử thể mang tính trạng lặn, tìm kiểu liên kết tần số hoán vị thể bố, mẹ sau viết sơ đồ lai, tìm tỉ lệ kiểu hình đề yêu cầu Tuy nhiên cách nhiều thời gian, học sinh dễ bị nhầm, không phù hợp với dạng tập trắc nghiệm.) Ví dụ 2: Ở loài thực vật: A - quăn trội hoàn toàn so với a – thẳng; B- hạt đỏ trội hoàn toàn so với b – hạt trắng Khi lai hai thứ chủng loài quăn, hạt trắng với thẳng, hạt đỏ với F1 Cho F1 giao phấn với thu 20 000 cây, có 4800 quăn, hạt trắng Số lượng thẳng, hạt trắng A 1250 B 400 C 240 D 200 Giải - Từ giả thiết, ta tính tỉ lệ quăn, hạt trắng: %(A-bb) = 4800/20000 = 0,24= 24% ⇒ Tỉ lệ kiểu hình thể mang tính trạng lặn (lá thẳng, hạt trắng) %(aabb) = 25% - 24% = 1% ⇒ Số lượng thẳng hạt trắng là: 1% × 20 000 = 200 (cây) ⇒ Đáp án D b Đề cho biết tần số hoán vị:f Phương pháp quen thuộc để giải tập từ tần số hoán vị học sinh viết sơ đồ lai Từ sơ đồ lai xác định tất tỷ lệ kiểu hình đời Tuy nhiên cách làm lãng phí thời gian dễ nhầm lẫn Thay phải viết sơ đồ lai, học sinh làm theo bước sau đơn giản nhiều - Tính tỷ lệ giao tử hoán vị, giao tử liên kết Tỷ lệ giao tử hoán vị = f/2 Tỷ lệ giao tử liên kết = 50% – f/2 - Nhân tỷ lệ giao tử hình thành nên kiểu gen với Ví dụ 1: Ở lồi thực vật A: quy định thân cao; a: quy định thân thấp B: quy định hoa đỏ; b: quy định hoa trắng Hai gen nằm cặp nhiễm sắc thể Cho thân cao hoa đỏ (AB/ab) lai với thân cao, hoa đỏ (Ab/aB) Hoán vị gen xảy hai giới với tần số f = 20% Xác định tỉ lệ kiểu hình hệ sau Giải: Từ tần số hốn vị ta tính tỉ lệ giao tử tính tỉ lệ thể mang kiểu hình lặn, sau áp dụng cách làm mục 1: - Tỉ lệ giảo tử hoán vị = f/2 = 20%/2 = 10% - tỉ lệ giao tử liên kết = 50% - f/2 = 50% - 10% = 40% - Tỉ lệ thân thấp, hoa đỏ (ab/ab) F1 = 10%.40% = 4% - Tỉ lệ cao, hoa đỏ = 50% + 4% = 54% - Tỉ lệ cao hoa trắng = thấp, hoa đỏ = 25% - 4% = 21% Ví dụ 2: Ở loài thực vật, gen A quy định thân cao trội hoàn toàn so với a quy định thân thấp B quy định hoa tím trội hồn tồn so với b quy định hoa trắng D quy định hoa đỏ trội hoàn toàn so với d quy định hoa vàng E quy định trịn trội hồn tồn so với e quy định dài Tính theo lí thuyết, phép lai: AB DE AB DE × trường hợp giảm phân bình thường, trình tạo giao tử ab de ab de xảy hoán vị gen thể bố, mẹ B b với tần số 20%; E e với tần số 40% cho F1 có kiểu hình thân cao, hoa tím, đỏ, trịn chiếm tỷ lệ: A.18,75% B 38,94% C 30,25% D.56,25% Giải : Bài tập liên quan đến cặp tính trạng nằm cặp nhiễm sắc thể nên ta tách riêng cặp nhiễm sắc thể để tính cho đơn giản - Cặp 1: AB/ab × AB/ab; f1 = 20% % Thân cao, hoa tím = %(A-B-) = 50% + %aabb = 50% + 40%.40% = 66% - Cặp 2: DE/de × DE/de; f2 = 40% % Quả đỏ, tròn = %(D-E-) = 50% + %ddee = 50% + 30%.30% = 59% ⇒ Tỷ lệ F1 cần tìm: 66%.59% = 38,94% ⇒ Đáp án B Dạng Xác định kiểu gen bố, mẹ, tính tần số hốn vị gen Dạng toán thường liên quan đến cặp gen nằm cặp nhiễm sắc thể thường, F1 dị hợp, F2 thu loại kiểu hình khác tỉ lệ 9: 3: 3: Có nhiều cách tính tần số hốn vị gen: - Nếu từ kiện tốn tính tỷ lệ loại giao tử f = tỉ lệ giao tử sinh trao đổi chéo - Nếu đề cho phép lai phân tích thì: f = tỉ lệ thể mang kiểu hình thấp - Trong trường hợp tốn phức tạp, khơng thể tính tần số hốn vị cách thơng thường em thường lập phương trình từ kiện tốn Tuy nhiên cách thường dài, có bước thừa, lãng phí thời gian.Ở tơi xin đưa cách tính tần số hốn vị dựa việc phân tích tỷ lệ giao tử từ thể có kiểu hình mang tính trạng lặn - Gọi t tỉ lệ thể mang tính trạng lặn (ab/ab), ta phân tích t thành tích thừa số khác: t = m.n + Nếu m n > 25% ⇒ giảo tử ab hai bên bố mẹ giao tử liên kết P liên kết thuận Hoán vị xảy hai bên thể bố, mẹ f1 = × (50% - m); f2 =2 × (50% - n) (m n) + Nếu m (hoặc n) = 25% ⇒ hoán vị xảy bên bố mẹ Bên xảy hốn vị liên kết đối, thể cịn lại liên kết thuận f = × m (hoặc n) + Nếu m n < 25% ⇒ Hoán vị xảy bên P liên kết đối f1 = × m; f2 = × n (m n) + Nếu m>25%; n