Phương pháp giải nhanh các bài tập sinh học để đưa vào giảng dạy phần các quy luật di truyền

I ĐẶT VẤN ĐỀ Trong chương trình sinh học phổ thơng, phần kiến thức Di truyền chiếm vị trí quan trọng Nắm cách chắn kiến thức phần này, học sinh có kiến thức sở Di truyền học, sở khoa học quan trọng để Học sinh vận dụng để giải vấn đề thực tiễn sống đặt Để giảng dạy tốt phần kiến thức việc lên lớp lí thuyết, người giáo viên cịn phải sủ dụng cơng cụ quan trọng thơng qua giải tốn Ở trường phổ thơng nói chung, đa số Học sinh cịn gặp nhiều khó khăn tìm hiểu kiến thức vận dụng tốn học để làm tập quy luật Di truyền Theo qui định nay, đề thi tốt nghiệp THPT gồm 40 câu, câu phải hoàn thành khoảng 1,5 phút; đề thi tuyển sinh đại học gồm 50 câu, câu phải hoàn thành khoảng 1,8 phút Điều đặt yêu cầu cao kỹ giải tập Với lí trên, qua thực tế giảng dạy tơi thấy việc tìm tịi phương pháp giải nhanh tập sinh học để đưa vào giảng dạy phần quy luật di truyền cần thiết Vì vậy, tơi chọn đề tài “ phương pháp giải nhanh tập di truyền” để làm sáng kiến kinh nghiệm cho thân II NỘI DUNG Giải nhanh dạng tập tương tác gen cộng gộp Ví dụ 1: Màu sắc hạt lúa mì kết tương tác gen phân li độc lập ( từ màu trắng đến dạng hồng, đỏ đỏ thẫm) Mỗi gen có alen alen trội có khả điều khiển tổng hợp sắc tố màu đỏ alen lặn cho màu trắng Hạt đỏ thẫm đồng hợp trội gen, hạt trắng đồng hợp alen lặn gen Tất kiểu hình kết tổ hợp khác alen Hãy xác định tỉ lệ kiểu hình F2 từ bố mẹ sau đây: P aabbcc x AABBCC Trắng Đỏ thẫm Bài giải * Phương pháp thông thường P aabbcc x AABBCC Trắng Đỏ thẫm F1: AaBbCc (Đỏ) F2 có tỉ lệ kiểu sau: + Kiểu hình gồm alen trội : AABBCC = (1/4)3 =1/64 + Kiểu hình gồm 5alen trội : AaBBCC, AABbCC, AABBCc chiếm tỉ lệ =3.1/2.1/4.1/4= 6/64 +Kiểu hình gồm alen trội chiếm tỉ lệ :u hình gồm alen trội chiếm tỉ lệ :m alen trội chiếm tỉ lệ :i chiếm tỉ lệ :m tỉ lệ : lệ : : KG aaBBCC AAbbCC AABBcc Tæng =15/64 Tỉ lệ (1/4) =1/64 (1/4)3=1/64 (1/4)3=1/64 KG AaBbCC AaBBCc AABbCc Tỉ lệ 1/2.1/2.1/4=4/64 1/2.1/2.1/4=4/64 1/2.1/2.1/4=4/64 + Kiểu hình gồm alen trội chiếm tỉ lệ :u gen gồm alen trội chiếm tỉ lệ :m alen trội chiếm tỉ lệ :i chiếm tỉ lệ :m tỉ lệ : lệ : KG AaBbCc AABbcc AAbbCc Tỉ lệ (2/4)3=8/64 1/4.2/4.1/4=2/64 1/4.2/4.1/4=2/64 KG AaBBcc AabbCC aaBBCc aaBbCC Tỉ lệ 1/2.1/4.1/4=2/64 1/2.1/4.1/4=2/64 1/2.1/4.1/4=2/64 1/4.2/4.1/4=2/64 Tổng=20/64 Tương tự ta có: + Kiểu gen gồm alen trội chiếm tỉ lệ=15/64 + Kiểu gen gồm alen trội chiếm tỉ lệ=6/64 + Kiểu gen khơng có alen trội chiếm tỉ lệ=1/64 Theo giả thuyết trường hợp tương tác cộng gộp alen trội tỉ lệ KH trường hợp này=tỉ lệ KG: 1/64 trắng : 6/64 hồng nhạt : 15/64: hồng : 20/64 đỏ nhạt : 15/64 đỏ : 6/64 đỏ đậm : 1/64 đỏ thẫm Nhận xét: Phương pháp dài dịng, nhiều thời gian, khó hiểu * Phương pháp giải nhanh Theo màu sắc hạt lúa mì có độ đậm tăng dần theo số gen trội cặp hay khác cặp KG Như vậy, tỉ lệ KH số tổ hợp chứa số gen trội Ta dễ dàng tính tỉ lệ KH F2 theo bảng sau: KG gen gen gen gen gen gen gen trội trội trội trội trội trội trội C06 C16 C26 C36 C46 C56 C66 15/64 20/64 15/64 6/64 Hồng Đỏ nhạt Đỏ Đỏ đậm Cơng thức tính Tỉ lệ 1/64 KH Trắng 6/64 Hồng nhạt 1/64 Đỏ thẫm Nhận xét : Phương pháp ngắn gọn, dễ hiểu, xác Tính nhanh tỉ lệ phân li phép lai hai hay nhiều tính trạng di truyền độc lập 2.1 Qui tắc - Sự có mặt KH đời cho thấy có gen - KG bố mẹ xác định dựa vào tỉ số đơn gen đời - Cho biết có gen khơng liên kết với tính trội lặn hồn tồn, tỉ số phân li 9:3:3:1 đời con, phép lai thể di hợp kép ( AaBb x AaBb) - Tỉ số phân li 3:3:1:1 đời cho biết có gen, gen dị hợp tử bố mẹ, gen dị hợp bên bố (hoặc mẹ) đồng hợp tử lặn bên - Sự có mặt nhóm KH đời với tỉ lệ tương đương (1:1:1:1) cho biết có gen phép lai thể dị hợp tử kép với thể đồng hợp tử lặn, bên bố, mẹ có cặp gen đồng hợp lặn - Xác suất để nhận KG KH cụ thể tích xác suất riêng - Nguyên tắc nhân xác suất áp dụng để tính tỉ lệ cho phép lai nào, chí với phép lai có alen gây chết 2.2 Ví dụ Biết A :Cây cao B: Hạt vàng C: Vỏ trơn a: Cây thấp b: Hạt xanh c: Vỏ nhăn Xét phép lai : P AaBbCc x A aBbCc Tính xác suất để nhận có: a Thân cao, hạt vàng, trơn b Thân thấp, hạt xanh, nhăn c Thân cao, hạt xanh, trơn Bài giải  Phương pháp thông thường Bạn lập bảng Punnett tính theo bảng, dài nhiều thời gian ma trận với 64 ô phức tạp  Phương pháp giải nhanh a xác suất để nhận tính trạng trội 3/4 Do xác suất để nhận có tính trội : 3/4.3/4.3/4=27/64 b Xác suất để xuất tính trạng lặn 1/4 Do xác suất để nhận có tính trạng lặn :1/4.1/4.1/4=1/64 c Xác suất để nhận tính trạng thấp 1/4, hạt màu xanh 1/4 hạt trơn 3/4 Do tích xác suất :1/4.1/4.3/4=3/64 Tính nhanh tần số trao đổi chéo 3.1 Ví dụ: lồi động vật, xét cặp gen dị hợp tử liên kết khơng hồn tồn, người ta xác định khoảng cách cặp gen là10cM (centiMorgan) Hãy xác định tỉ lệ tế bào sinh tinh xảy trao đổi chéo NST tổng số tế bào sinh tinh thực giảm phân Bài giải  Phương pháp thông thường - Theo giả thuyết tần số trao đổi chéo cặp gen 10%, nghĩa 100 giao tử đực tạo có 10 giao tử có hoán vị gen - xét 100 tế bào sinh tinh, ta thấy: + qua giảm phân cho 400 tinh trùng, tương ứng với số có 40 giao tử hoán vị gen( giao tử tái tổ hợp) + để có 40 giao tử hốn vị gen phải có 20 tế bào sinh tinh có xảy trao đổi đoạn giảm phân Vậy tỉ lệ tế bào sinh tinh xảy trao đổi chéo NST giảm phân 20/100=20%  Phương pháp giải nhanh Để có tần số trao đổi chéo 50%, 100% số tế bào sinh tinh xảy trao đổi chéo Vậy, tần số trao đổi chéo 10% tương ứng với tỷ lệ tế bào sinh tinh có xảy trao đổi chéo 20% Nhận xét: Cách giải nhanh, ngắn gọn áp dụng tốt làm trắc nghiệm 3.2 Một số qui tắc di truyền liên kết * Các tính trạng xác định gen liên kết hoàn tồn ln di truyền * Liên kết gen hoàn toàn làm giảm số KG KH đời lai Ngược lại, trao đổi chéo gen làm tăng số KG KH hệ sau * Tỉ lệ loại giao tử mang gen liên kết nhau, tỉ lệ giao tử mang gen hốn vị ln nhỏ tỉ lệ giao tử mang gen liên kết * Nếu phép lai phân tích, xuất hai lớp KH có tần số lớn hai lớp KH có tần số bé nhau, có gen liên kết khơng hồn tồn * Phép lai hai tính cho tỉ lệ phân li KH 3:1 chứng tỏ gen liên kết hoàn toàn bố mẹ dị hợp tử * Phép lai hai tính cho tỉ lệ phân li KH 1:2:1 chứng tỏ hai gen liên kết hoàn toàn bố mẹ dị hợp tử đối * Phép lai phân tích tính cho tỉ lệ phân li KH khác 1:1:1:1, tần số hai nhóm KH giống bố mẹ lớn 50% cho thấy hai gen liên kết khơng hồn tồn cá thể đem lai phân tích dị hợp tử * Phép lai phân tích hai tính trạng cho tỉ lệ phân li KH khác 1:1:1:1, tần số hai nhóm KH khác bố mẹ lớn 50% cho thấy hai gen liên kết khơng hồn tồn cá thể đem lai phân tích dị hợp tử đối * Trong phép lai liên quan đến gen dị hợp tử, lớp KH tạo thành từ trao đổi chéo kép ln có tần số nhỏ Xác định nhanh qui luật di truyền 4.1 Dạng tập Người ta tiến hành ni lồi chim nịi sau: -Phép lai 1: Cho chim lông đỏ chủng lai với chim lông nâu chủng, F1-1 đồng loạt chim lơng tím Cho F1-1 giao phối với nhau, F2-1 gồm 136 lơng tím: 44 lơng đỏ: 46 lông nâu: 15 lông vàng -Phép lai 2: Cho chim trống lơng tím-có đốm lai với chim mái lông nâu-không đốm, thu F1-2 gồm : 59 lơng tím- có đốm: 61 lơng nâu-có đốm: 20 lơng đỏ- có đốm: 20 lơng vàng- có đốm -Phép lai 3: Cho chim trống lơng đỏ –khơng đốm lai với chim mái lơng nâu-có đốm, F1-3 phân tính theo tỉ lệ: 1chim trống lơng tím-có đốm: chim mái lơng tím khơng đốm: chim trống lơng đỏ –có đốm chim mái lơng đỏ –khơng đốm: chim trống lơng nâu-có đốm: chim mái lông nâu –không đốm chim trống lông vàng -có đốm: chim mái lơng vàng-khơng đốm Hãy xác định qui luật di truyền chi phối tính trạng KG chim bố, mẹ phép lai Biết tính trạng có đốm không đốm cặp gen qui định Bài giải 1/ Giải thích phép lai - P chủng, F2 có 16 kiểu tổ hợp F1 dị hợp tử cặp gen phân li độc lập, qui ước AaBb tương ứng với KH lơng tím - F2-1 có tỉ lệ rút gọn 9:3:3:1 tương ứng với A-B- (tím): A-bb (đỏ nâu) : aaB-(nâu đỏ): 1aabb (vàng) - Ta qui ước: A-bb (lông đỏ), aaB-(lông nâu), cặp gen phân li độc lập tương tác bổ trợ với nhau, gen A B bổ trợ cho lơng tím; cặp gen lặn aa bb bổ trợ với cho lông vàng, gen trội A qui định lông đỏ, gen trội B qui định lông nâu - P1 chủng lông đỏ lông nâu, nên KG P1 Aabb x aaBB 2/ Giải thích phép lai a- Xét tính trạng màu sắc lơng: + F1-2 có tỉ lệ 3:3:1:1 F 1-2 có kiểu tổ hợp giao tử ( x2), chim mái P2 lơng nâu (aaB-) cho tối đa loại giao tử, KG aaBb Chim trống P2 lơng tím cho loại giao tử, phù hợp với KG AaBb + F1-3 phân tính : lơng tím: lơng nâu: lơng đỏ : lơng vàng, F 1-3 có kiểu tổ hợp giao tử, P có KH lơng đỏ (A-bb) lông nâu (aaB-), nên bên phảI cho loại giao tử P3 có KG : Trống lông đỏ Aabb x mái lông nâu aaBb b- Xét tính trạng đốm lơng ( cặp gen qui định): + phép lai cho thấy P2 : ♂ có đốm x ♀ khơng đốm suy F 1-2 đồng tính có đốm, tính trạng có đốm trội hồn tồn so với tính trạng khơng đốm Qui ước gen: D : có đốm ; d : không đốm + F1-3 KH đốm không đốm phân bố không đực cái, đồng thời có tượng di truyền chéo Suy gen qui định tính trạng nằm NST giới tính X khơng có alen tương ứng Y + Như vậy, KG P2 phải là: : ♂ có đốm XDXD ; ♀ không đốm XdY KG P3 phải : ♂ không đốm XdXd ; ♀ có đốm XDY c- Xét di truyền đồng thời cặp tính trạng + Tỉ lệ KH F1-2 F1-3 tích tỉ lệ phân li tính trạng: -F1-2 : 3: 3: 1: 1= (3: 3: 1: 1) x - F1-3 : 1: 1: 1: 1: 1: 1: 1: = ( 1: 1: 1: 1) x (1: 1) Qua ta thấy cặp tính trạng di truyền độc lập, cặp gen qui định màu lông nằm NST thường, cặp gen qui định tính trạng đốm lơng nằm NST giới tính X Ta xác định KG: Của P2 là: ♂ lơng tím –có đốm AaBb XDXD ; ♀ lông nâu-không đốm aaBb XdY Của P3 là: ♂ lông đỏ –không đốm Aabb XdXd ; ♀ lơng nâu-có đốm aaBb XDY 4.2 Dạng tập Khi lai thể dị hợp tử cặp gen, gen qui định tính trạng, F có KH phân tính với tỉ lệ khác 9:3:3:1, chứng tỏ gen qui định tính trạng liên kết khơng hồn tồn Trường hợp 1: Nếu tỉ lệ nhóm KH lặn > 6,25% (> 1/16) KG thể dị hợp tử đem lai dị hợp Trường hợp 2: Nếu tỉ lệ nhóm KH lặn < 6,25% (