Sáng kiến kinh nghiệm dạy học sinh giỏi phần bài tập di truyền của menden

Gồm các phần: 1 Làm cho HS nắm vững kiến thức cơ bản về các thí nghiệm của Menđen lai một cặp tính trạng, lai 2 cặp tính trạng… từ đó HS mới có cơ sở lí luận để giải các loại bài tập.. 2

ĐỀ CƯƠNG

Gồm 4 phần:

I) Đặt vấn đề:

- Nêu mục đích vì sao nghiên cứu chuyên đề này.

- Lí do chọn phần “bài tập di truyền của Menđen” để minh họa.

II/ Giải quyết vấn đề:

Gồm những nội dung cơ bản sau:

A/ Trình bày một số suy nghĩ làm sáng tỏ lí do vì sao chọn chuyên đề này để nghiên cứu.

B/ Nêu các bước khi thực hiện dạy phần “bài tập di truyền của Men đen” nhằm nâng cao chất lượng đội tuyển môn Sinh học Gồm các phần:

1) Làm cho HS nắm vững kiến thức cơ bản về các thí nghiệm của Menđen (lai một cặp tính trạng, lai 2 cặp tính trạng…) từ đó

HS mới có cơ sở lí luận để giải các loại bài tập.

2) Phương pháp giải bài tập:

+ Nêu phương pháp hướng dẫn cho HS cách nhận dạng loại bài tập thuộc qui luật di truyền của Menđen

+ Phương pháp giải bài tập

+ Một số dạng bài tập điển hình dùng để luyện tập

III/ Bài học:

Một số bài học rút ra được khi thực hiện chuyên đề “bài tập di truyền của Men đen” nhằm nâng cao chất lượng đội tuyển môn Sinh học sau một thời gian dạy thử nghiệm

IV/ Kết luận:

Néi dung

Đ ẶT VẤN Đ Ề

Với suy nghĩ khi dạy học sinh giỏi không chỉ dạy kiến thức cho các em mà còn dạy cả phương pháp suy luận, khả năng vận dụng, khả năng kết nối các môn khoa học và cả hướng tư duy khái quát hóa kiến thức Là một GV trực tiếp giảng dạy HSG trong nhiều năm liền tôi nhận thấy rằng việc vận dụng lí thuyết của HS vào giải bài tập là rất khó khăn, đây là một vấn đề rất đáng quan tâm vì nó liên quan trực tiếp đến sự phát triển trí tuệ của cả một thế hệ tương lai

Đặc biệt với phần bài tập di truyền của Menđen, sau nhiều năm tham gia giảng dạy tôi thấy: sau khi đã được học ở chương trình đại trà các qui luật di truyền của Menđen, Morgan rồi nhưng học sinh vẫn chưa phân biệt được bản chất của hiện tượng di truyền liên kết và di truyền phân li độc lập…do vậy khi giải bài tập học sinh hay nhầm lẫn và không xác định được bài toán tuân theo quy luật di truyền nào nên không giải được bài tập

Mặt khác, khi dự giờ đồng nghiệp - một số giáo viên chưa am hiểu sâu sắc lắm về bản chất, ý nghĩa, sự khác nhau của các quy luật do đó khi dạy thường lúng túng, thiếu tự tin và dẫn đến hiệu quả các bài dạy không cao

Những lý do đó đã thôi thúc tôi quan tâm trăn trở, đi sâu nghiên cứu chuyên đề này để tìm biện pháp rèn kỹ năng giải bài tập về các quy luật di truyền của Menđen nhằm nâng cao chất lượng đội tuyển học sinh giỏi và cũng với mong muốn trong các buổi sinh hoạt sư phạm theo chuyên đề của tổ, giáo viên bộ môn Sinh học sẽ hiểu sâu, hiểu đúng về bản chất của các quy luật để nâng cao hơn nữa chất lượng giờ lên lớp

GIẢI QUYẾT VẤN Đ Ề

A/ Vì sao trong luyện thi HSG hiện nay, để nâng cao chất lượng đội tuyển phải chú ý đến việc rèn kĩ năng giải bài tập các quy luật di truyền của Men đ en :

Với những lí do sau:

- Trong chương trình luyện thi HSG nói riêng và chương trình Sinh học đại trà nói chung phần bài tập di truyền của Menđen là một phần khá trừu tượng đối với HS kể cả đối với người dạy Các em HS cũng như một số người dạy cứ quan niệm môn Sinh học chỉ học thuộc lí thuyết là được, các em không chú tâm đến bài tập nên khi học đến tiết bài tập các em thường xem nhẹ

- Mặt khác, thực trạng dạy và học bộ môn Sinh học hiện nay: HS thường đua nhau thi vào các môn Toán, Lí, Hóa…Do vậy HS dự thi môn Sinh học thường

là những HS ít có năng lực tư duy sáng tạo So với lớp 8, kiến thức Sinh học ở lớp 9 khó hơn nhiều do vậy phải chú ý rèn kĩ năng giải các loại bài tập để nâng cao dần năng lực tư duy tích cực của HS trong quá trình tiếp thu kiến thức nói chung

- Ngoài ra với một lí do khiến tôi quan tâm, nghiên cứu đến chuyên đề này vì: nếu HS nắm vững được phương pháp giải bài tập di truyền của Menđen sẽ là kiến thức cơ sở để giải các loại bài tập về di truyền liên kết, di truyền giới tính hoặc di truyền người ở phần sau

B/ Vậy phải dạy như thế nào để HS nắm vững phương pháp giải các dạng bài tập, rèn được kĩ năng, phát triển được khả năng

tư duy tích cực trong quá trình học tập?

Phần I:

Làm cho học sinh nắm vững kiến thức cơ bản về thí nghiệm lai 2 cặp tính trạng của Menđen từ đó HS mới có cơ sở lí luận để giải bài tập:

Trên cơ sở HS đã học thí nghiệm về lai một cặp tính trạng với các dạng bài tập

Vì vậy phần này cho HS nắm lại những kiến thức cơ bản sau:

1) Nội dung định luật ( SGK )

2) Cơ sở tế bào học của định luật:

 Thí dụ :

Men®en tiÕn hµnh lai 2 cÆp tÝnh tr¹ng vÒ mµu h¹t vµ h×nh d¹ng h¹t nh sau:

P: thuần chủng hạt vàng, trơn x TC hạt xanh, nhăn

F1: 100% hạt vàng, trơn

Cho F1 tiếp tục tự thụ phấn F2 có tỉ lệ rút gọn xấp xỉ:

9 vàng trơn : 3 vàng nhăn : 3 xanh trơn : 1 xanh nhăn

 Giải thích :

Gọi gen A (trội) : vàng ; a : xanh

Gọi gen B (trội) : trơn ; b : nhăn

Các cặp gen nói trên nằm trên các cặp NST khác nhau

 Cây đậu hạt vàng trơn có kiểu gen : AABB

Cây đậu hạt xanh nhăn có kiểu gen : aabb

a) Hiện tượng đồng tính ở F 1:

- Trong quá trình giảm phân : do sự phân li độc lập và sự tổ hợp của các NST dẫn đến :

+ Cây đậu thuần chủng hạt vàng , vỏ trơn chỉ tạo 1 loại giao tử duy nhất: AB

+ Cây đậu thuần chủng hạt xanh , vỏ nhăn chỉ tạo 1 loại giao tử duy nhất: ab

- Trong thụ tinh : sự tái tổ hợp của các loại giao tử mang các gen nói trên , chỉ cho một loại hợp tử duy nhất mang gen Aa Bb , do A át a ; B át b nên toàn bộ các cây F1 đều có kiểu hình vàng trơn

b) Hiện tượng phân tính ở F 2 : tỉ lệ xấp xỉ 9 : 3 : 3 : 1

- Trong quá trình giảm phân: do sự phân li độc lập và sự tổ hợp của các NST mang gen dẫn đến F1: AaBb tạo 4 loại giao tử với tỉ lệ ngang nhau:

AB, Ab, aB, ab

- Trong thụ tinh: sự tái tổ hợp của các loại giao tử ở F1 tạo ra 16 tổ hợp với

F2 có 9 kiểu gen và 4 kiểu hình xấp xỉ với tỉ lệ:

9 vàng trơn : 3 vàng nhăn : 3 xanh trơn : 1 xanh nhăn

Sơ đồ lai giải thích: (SGK)

* Trên cơ sở HS đã nắm được nội dung cơ bản của định luật, hướng dẫn cho các em xây dựng công thức ứng dụng cho các định luật Menđen như sau:

Số cặp

tính

trạng

Số loại G

F1

Số tổ hợp

F2

Số kiểu gen F2

Số kiểu hình F2

Tỉ lệ kiểu gen

F2

Tỉ lệ kiểu hình

F2

1

2

3

…

n

2

22

23

…

2n

4

42

43

……

4n

3

32

33

……

3n

2

22

23

……

2n

1: 2: 1 (1: 2: 1)2

(1: 2: 1)3

(1: 2: 1)n

3 : 1 (3 : 1)2

(3 : 1)3

… (3 : 1)n

(Với thế hệ P thuần chủng và các tính trội đều trội hoàn toàn)

3) Điều kiện nghiệm dúng của định luật:

- Tương tự như định luật phân li (có 4 điều kiện) thêm:

- Các cặp gen được xét phải nằm trên cặp NST tương đồng khác nhau

4) Lai phân tích :

- Kết quả lai phân tích cũng như trường hợp lai 1 tính:

a) Nếu Ptc thì con lai đồng tính:

P : AABB ( TC ) x aabb

Gp : AB ab

F1 : AaBb ( kiểu hình đồng tính )

b) Nếu không Ptc thì con lai phân tính:

P: AaBb ( không TC ) x aabb

Gp: AB, Ab , aB , ab ab

F1: AaBb ; Aabb ; aaBb ; aabb

Phân tính với tỉ lệ : 1 : 1 : 1 : 1 = (1 : 1)2

- Nếu cơ thể lai có 3 cặp tính trạng đều có kiểu gen dị hợp thì kết quả lai thường gặp trong phép lai phân tích sẽ là: (1 : 1)3

Từ những kiến thức cơ bản trên HS sẽ vận dụng để giải bài tập

Phần II:

Hướng dẫn cho HS phương pháp giải bài tập và rèn kĩ năng giải bài tập, gồm các bước:

I/ NHẬN DẠNG BÀI TOÁN THUỘC CÁC QUI LUẬT DI TRUYỀN MENĐEN:

Hướng dẫn cho HS nếu đề bài thuộc một trong các trường hợp sau thì bài toán thuộc qui luật di truyền của Menđen

1) Trường hợp1:

Nếu đề bài đã nêu điều kiện nghiệm đúng của định luật Menđen: mỗi tính trạng

do một gen qui định; mỗi gen nằm trên một nhiễm sắc thể hay các cặp gen nằm trên các cặp NST tương đồng khác nhau (đối với lai 2 hay nhiều tính)

2) Trường hợp2:

Nếu đề bài đã xác định tỉ lệ phân ly kiểu hình ở đời con

a) Khi lai một cặp tính trạng (do một cặp gen qui định) cho kiểu hình là một trong các tỉ lệ sau: 100% (đồng tính); 3 : 1; 1 : 2 : 1; 1 : 1

b) Khi lai hai hay nhiều cặp tính trạng cho kiểu hình là một trong các tỉ lệ sau:

(1 : 1)n ; (3 : 1)n ; (1: 2: 1)n ; …

3) Trường hợp3:

Nếu đề bài không xác định tỉ lệ phân ly kiểu hình mà chỉ cho biết một kiều hình nào đó ở con lai:

Khi lai hai cặp tính trạng mà kiểu hình là tỉ lệ một kiểu hình được biết bằng hoặc là bội số của 6,25% (hoặc = ) ; hay khi lai n cặp tính trạng mà từ tỉ lệ của kiểu hình đã biết cho phép xác định được số loại giao tử của bố (hoặc mẹ)

có tỉ lệ bằng nhau và bằng hoặc là ước số của 25%

II/ PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP LAI HAI CẶP TÍNH TRẠNG :

1) Dạng bài toán thuận:

a) Cách giải giống như bài toán thuận của lai một tính

Gồm 3 bước :

+ Qui ước gen

+ Xác định kiểu gen của P

+ Lập sơ đồ lai

b) Ví dụ:

Ở ruồi giấm: hai tính trạng thân xám, lông ngắn trội hoàn toàn so với tính trạng thân đen, lông dài Mỗi gen nằm trên một NST riêng rẽ

Cho giao phối giữa ruồi giấm thuần chủng có thân xám, lông ngắn với ruồi giấm thân đen, lông dài; thu được F1 Tiếp tục cho F1 giao phối với nhau được

F2

Hãy lập sơ đồ lai để xác định tỉ lệ kiểu gen, tỉ lệ kiểu hình của F2

Giải:

(Bước 1):

Theo đề bài, qui ước:

Gen A: thân xám; gen a: thân đen

Gen B: lông ngắn; gen b: lông dài

(Bước 2): Xác định kiểu gen của P

- Ruồi giấm P thuần chủng có thân xám, lông ngắn mang kiểu gen AABB

- Ruồi giấm P có thân đen, lông dài mang kiểu gen aabb

(Bước 3): Lập sơ đồ lai

P: AABB (thân xám, lông ngắn) x aabb (thân đen, lông dài)

Gp: AB ab

F1 : Kiểu gen: AaBb

Kiểu hình: 100% thân xám, lông ngắn

F1 giao phối với nhau:

F1: AaBb x AaBb

GF1 : AB, Ab, aB, ab

F2:

Xám, ngắn Xám, ngắnAABb Xám, ngắnAaBB Xám, ngắnAaBb

Xám, ngắn Xám, dài.AAbb Xám, ngắnAaBb Xám, dài.Aabb

Xám, ngắn Xám, ngắnAaBb đen, ngắnaaBB đen, ngắnaaBb

Xám, ngắn Xám, dài.Aabb đen, ngắnaaBb Đen, dàiaabb

Tỉ lệ kiểu gen F 2 Tỉ lệ kiểu hình F 2

1AABB

2AABb

2AaBB  9 A – B - 9 thân xám, lông ngắn

4AaBb

1AAbb

2Aabb 3 A – bb 3 thân xám, lông dài

1aaBB

2aaBb 3 aa B- 3 thân đen, lông dài

1aabb 1 aabb 1 thân đen, lông dài

2)Dạng bài toán nghịch:

Biết kết quả con lai, tìm kiểu gen của P và lập sơ đồ lai

a)

Cách giải: Gồm các bước :

Bước 1: Qui ước gen

Bước 2: Phân tích từng cặp tính trạng ở con lai Căn cứ kết quả kiểu hình ở con lai để suy ra kiểu gen của P cho mỗi cặp tính trạng

Bước 3: Tổ hợp 2 cặp tính trạng và suy ra kiểu gen của P về 2 cặp tính trạng Bước 4: Lập sơ đồ lai (nếu có yêu cầu)

Lưu ý :

1* Trường hợp 1 :

Ở phép lai 2 cặp tính trạng, nếu tỉ lệ kiểu hình xấp xỉ = (9 : 3 : 3 : 1) hay (56,25% : 18,75% : 18,75% : 6,25%) Đây là tỉ lệ của phép lai 2 tính phân li độc lập được tạo ra từ bố mẹ đều dị hợp về 2 cặp gen (AaBb x AaBb)

2* Trường hợp 2:

Nếu tỉ lệ kiểu hình xấp xỉ : (1 ; 1 ; 1 ; 1) hoặc (25% ; 25% ; 25% ; 25%) Đây là tỉ lệ của phép lai phân tích trong trường hợp cơ thể mang kiểu hình trội

có 2 cặp gen dị hợp (AaBb x aabb)

3* Các phép lai không thuộc 2 trường hợp trên :

Nếu có tỉ lệ : ( ; ; ; ) hoặc : ( 3 ; 3 ; 1 ; 1 )

=> Phép lai có kiểu gen : (AaBb x Aabb) hoặc (AaBb x aaBb)

b) Ví dụ :

Ở lúa: 2 tính trạng thân cao và hạt gạo đục trội hoàn toàn so với tính trạng thân thấp và hạt gạo trong

Trong một phép lai giữa 2 cây, người ta thu được F1 có kết quả như sau :

- 120 cây có thân cao, hạt gạo đục

- 119 cây có thân cao, hạt gạo trong

- 40 cây có thân thấp, hạt gạo đục

- 41 cây có thân thấp, hạt gạo trong

Hãy biện luận để xác định kiểu gen, kiểu hình của P và lập sơ đồ lai Biết 2 cặp tính trạng di truyền độc lập

Hướng dẫn giải:

Ở F1 có tỉ lệ kiểu hình : (120 ; 119 ; 40 ; 41) xấp xỉ ( 3 ; 3 ; 1 ; 1 )

(Bước 1): Theo đề bài , qui ước gen :

A : thân cao ; a : thân thấp

B : hạt gạo đục ; b : hạt gạo trong

(Bước 2): Phân tích từng cặp tính trạng ở con lai F1 :

* Về chiều cao thân cây :

= = => xấp xỉ =

F1 có tỉ lệ 3 trội : 1 lặn của định luật phân li Suy ra 2 cây P đều mang kiểu gen dị hợp : Aa => P : Aa (thân cao) x Aa (thân cao)

* Về hạt:

= = =

F1 có tỉ lệ (1 ; 1) của phép lai phân tích Suy ra:

P : Bb (hạt gạo đục) x bb (hạt gạo trong)

(Bước 3): Tổ hợp 2 cặp tính trạng, suy ra kiểu gen và kiểu hình của 2 cây P là:

- Một cây P mang kiểu gen AaBb có kiểu hình: thân cao, hạt gạo đục

- Một cây P mang kiểu gen Aabb có kiểu hình: thân cao, hạt gạo trong

(Bước 4): Viết sơ đồ lai – Xác định kết quả.

III/ BÀI TẬP VẬN DỤNG:

Dạng 1: Các bài toán thuận

Bài 1:

Ở một loài, hoa đỏ là tính trạng trội không hoàn toàn so với hoa trắng và kiểu gen dị hợp Aa biểu hiện tính trạng trung gian là hoa màu hồng

Ở cặp tính trạng về hình dạng quả, quả tròn là tính trạng trội không hoàn toàn so với quả dài và quả dẹt là tính trạng trung gian do cặp gen Bb qui định

Biết rằng hai cặp tính trạng nói trên di truyền độc lập với nhau

a) Tổ hợp cả 2 cặp tính trạng nói trên, có tất cả bao nhiêu kiểu hình và hãy liệt kê các kiểu hình đó

b) Hãy lập sơ đồ để xác định tỉ lệ kiểu gen, kiểu hình của con ở mỗi trường hợp sau đây:

+ Cây hoa đỏ, quả dài giao phấn với cây hoa trắng, quả tròn

+ Cây hoa hồng, quả dẹt tự thụ phấn

Giải

Theo đề bài, ta qui ước gen:

+ Về màu hoa: Gen A hoa đỏ là tính trạng trội không hoàn toàn so với gen a: hoa trắng ; kiểu gen AA: hoa đỏ, kiểu gen Aa: hoa hồng, aa: hoa trắng

+ Về hình dạng quả:

Gen B: quả tròn là tính trạng trội không hoàn toàn so với gen b: quả dài

kiểu gen BB: quả tròn, kiểu gen Bb: quả dẹt, bb: quả dài

a) Số kiểu hình và liệt kê:

- Xét tính trạng màu hoa có 3 kiểu hình là hoa đỏ, hoa hồng, hoa trắng

- Xét tính trạng hình dạng quả có 3 kiểu hình là quả tròn, quả dẹt, quả dài

- Tổ hợp 2 cặp tính trạng trên có tất cả 3 x 3 = 9 kiểu hình khác nhau theo cách tổ hợp sau:

(hoa đỏ, hoa hồng, hoa trắng)( quả tròn, quả dẹt, quả dài)

Có 9 kiểu hình đó là:

+ Hoa đỏ, quả tròn + Hoa đỏ, quả dẹt

+ Hoa đỏ, quả dài + Hoa hồng, quả tròn

+ Hoa hồng, quả dẹt + Hoa hồng, quả dài

+ Hoa trắng, quả tròn + Hoa trắng, quả dẹt

+ Hoa trắng, quả dài

b) Sơ đồ lai và tỉ lệ kiểu gen, kiểu hình của con:

 Cây hoa đỏ, quả dài giao phấn với cây hoa trắng, quả tròn:

P: Cây hoa đỏ, quả dài x cây hoa trắng, quả tròn

AAbb aaBB

GP: Ab aB

F1: Kiểu gen AaBb

Kiểu hình: 100% hoa hồng, quả dẹt

 Cây hoa hồng quả dẹt tự thụ phấn:

Cây hoa hồng quả dẹt mang kiểu gen AaBb

P: AaBb (hồng, dẹt) x AaBb (hồng, dẹt)

GP : AB, Ab, aB, ab AB, Ab, aB, ab

F1:

Đỏ, tròn AABbĐỏ, dẹt AaBBHồng, tròn AaBbHồng, dẹt

Đỏ, dẹt AAbbĐỏ, dài AaBbHồng, dẹt AabbHồng, dài

Hồng, tròn AaBbHồng, dẹt aaBBtrắng, tròn aaBbtrắng, dẹt

Hồng, dẹt AabbHồng, dài aaBbtrắng, dẹt aabbTrắng, dài

Tỉ lệ kiểu gen F 2 Tỉ lệ kiểu hình F 2

1AABB 1 hoa đỏ, quả tròn

2AABb 2 hoa đỏ, quả dẹt

2AaBB 2 hoa hồng, quả tròn

4AaBb 4 hoa hồng, quả dẹt

1AAbb 1 hoa đỏ, quả dài

2Aabb 2 hoa hồng, quả dài

1aaBB 1 hoa trắng, quả tròn

2aaBb 2 hoa trắng, quả dẹt

1aabb 1 hoa trắng, quả dài

Dạng 2: Các bài toán cho biết tỉ lệ

Bài 1 :

Cho giao phấn giữa 2 cây thuần chủng thu được F1 đồng loạt có kiểu hình giống nhau Tiếp tục cho F1 giao phấn với nhau, F2 thu được kết quả như sau : + 360 cây có quả đỏ, chín sớm

+ 120 cây có quả đỏ, chín muộn

+ 123 cây có quả vàng , chín sớm

+ 44 cây có quả vàng, chín muộn

Cho biết mỗi tính trạng do 1 gen qui định và các gen nằm trên các NST khác nhau

a) Hãy xác định tính trạng trội, lặn và qui ước gen cho cặp tính trạng nói trên? b) Lập sơ đồ lai từ P => F2

Hướng dẫn giải :

a) Xác định tính trạng trội, lặn và qui ước gen

 Phân tích từng cặp tính trạng ở F2 :

+ Về màu quả :

= = = => Xấp xỉ 3 quả đỏ : 1 quả vàng

 F2 có tỉ lệ của định luật phân li 3trội : 1 lặn

 Tính trạng quả đỏ là trội hoàn toàn và tính trạng quả vàng là lặn

Qui ước : Gen A : quả đỏ ; gen a : quả vàng

+ Về thời gian chín của quả :

= = = => Xấp xỉ 3 chín sớm : 1 chín muộn

 F2 có tỉ lệ của định luật phân li 3trội : 1 lặn

 Tính trạng quả chín sớm là trội hoàn toàn và tính trạng quả chín muộn

là lặn

Qui ước : Gen B : quả chín sớm ; gen b : quả chín muộn

b) Sơ đồ lai từ P => F2 :

- F2 có tỉ lệ kiểu hình 360 : 120 : 123 : 41 xấp xỉ 9 : 3 : 3 : 1

- F2 có tỉ lệ của định luật phân li độc lập Suy ra F1 có kiểu gen dị hợp 2 cặp gen AaBb

- F1 đều dị hợp 2 cặp gen Vậy P mang lai phải thuần chủng về 2 cặp gen tương phản và là 1 trong 2 khả năng sau:

P : AABB (quả đỏ, chín sớm) x aabb (quả vàng chín muộn)

P : AAbb (quả đỏ, chín muộn) x aaBB (quả vàng, chín sớm)

+ Sơ đồ lai từ P => F1 : (có 2 trường hợp lai)

+ Sơ đồ lai từ F1 => F2 :

( HS tự viết )

Bài 2 :

Cho biết ở một loài côn trùng, 2 cặp tính trạng về chiều cao chân và độ dài cánh

do gen nằm trên NST thường qui định và di truyền độc lập với nhau