Trong đề thi môn sinh học trong các kì thi tuyển sinh đại học của Bộ Giáo dục và Đào tạo mỗi năm thì phần bài tập hoán vị gen luôn xuất hiện và đóng vai trò quan trọng trong phần bài tập định lượng. Tôi xin giới thiệu đến quí thầy cô và các em học sinh về phương pháp giải nhanh các dạng bài tập về phần hoán vị gen.
Trang 1PHẦN I: MỞ ĐẦU
1 ĐẶT VẤN ĐỀ
Trong các bài tập về qui luật di truyền thì qui luật di truyền hoán vị gen là một trongnhững dạng bài tập vừa đa dạng, vừa phức tạp và thường ra trong các đề thi tuyển sinh vàocác trường đại học, tốt nghiệp THPT
Mặc khác theo phân phối chương trình sinh học số tiết giải bài tập không nhiều vàthường ra bài tập cụ thể, rời rạc, chưa có tính hệ thống, do đó phần lớn học sinh tại trườngTHPT còn lúng túng trong phương pháp giải bài tập, nếu không nói quá một số em hầu nhưkhông thể làm được các bài tập về dạng này
Qua thực tế giảng dạy tôi nhận thấy rằng cần phân dạng và phương pháp giải các bài tậphoán vị gen là rất cần thiết, góp phần mở cho các em kiến thức để hiểu sâu sắc bản chất của
qui luật hoán vị gen Vì vậy tôi chọn đề tài “Phân dạng và phương pháp giải bài tập hoán
vị gen trong sinh học 12”
3 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU
Tìm hiểu các dạng bài tập căn bản và nâng cao về hoán vị gen trong các sách tham khảo,các đề thi tốt nghiệp THPT và đề thi đại học các năm gần đây, các bài tập trên internet, cácbài báo đã đăng trên tạp chí sinh học ngày nay (biology today)
Tìm hiểu các phương pháp giải hay và ngắn gọn để giải quyết nhanh bài toán hoán vịgen
Trang 2PHẦN II: PHẦN NỘI DUNG
1 CƠ SỞ LÍ LUẬN
Vì số lượng gen trong tế bào bao giờ cũng nhiều hơn số cặp NST tương đồng, nên trêncặp NST tương đồng bao giờ củng có nhiều cặp gen alen phân bố, mỗi cặp gen phân bố trênNST tại một vị trí nhất định gọi là lôcút
Trong quá trình giảm phân tạo giao tử ở kì trước 1 của giảm phân lần thứ nhất có hiệntượng tiếp hợp giữa hai crômatit khác nguồn của hai NST kép của cặp tương đồng Trongmột số trường hợp có sự trao đổi chéo giữa các crômatit khác nguồn dẫn đến các gen tươngtứng cũng thực hiện trao đổi cho nhau, nên gây nên hiện tượng hoán vị gen
Khi thực hiện giảm phân tạo giao tử, đại đa số các tế bào giảm phân bình thường chỉ chocác giao tử liên kết, chỉ một số tế bào tham gia giảm phân là xảy ra hoán vị gen tạo ra sốlượng giao tử hoán vị gen và giao tử liên kết bằng nhau Xu hướng chủ yếu là các gen liênkết nên tần số hoán vị gen luôn nhỏ hơn hoặc bằng 50%
Tần số hoán vị gen (f), là tổng tỉ lệ giao tử có trao đổi chéo, phản ánh lực liên kết giữacác gen trên NST
Tần số hoán vị gen thể hiện khoảng cách tương đối giữa các gen trên NST, các gen nằmcàng xa nhau thì tần số hoán vị gen càng lớn và ngược lại các gen nằm gần nhau thì tần sốhoán vị gen càng nhỏ Qui ước 1% tần số hoán vị gen bằng 1cM (xenti Morgan)
Số giao tử sinh ra do hoán vị gen
TSHVG (f) = x 100%
Tống số giao tử được sinh ra
Số tế bào sinh dục đi vào giảm phân có xảy ra trao đổi chéoTSHVG (f) = x 100%
2 x Tống số tế bào sinh dục đi vào giảm phân
Tổng số cá thể sinh ra do hoán vị gen (tỉ lệ bé) trong phép lai phân tích
TSHVG (f) = x 100%
Tống số cá thể sinh ra trong phép lai phân tích
Trang 32 CƠ SỞ THỰC TIỄN
Ở phần này sách giáo chủ yếu tập trung về mặt lí thuyết, thời gian dành cho kiến thứchạn chế, sách bài tập có rất ít bài tập về phần này Nếu giáo viên dạy theo sách giáo khoa vàhướng dẫn của sách giáo viên (giáo viên không mở rộng) thì không một học sinh nào có thểlàm được một bài tập về hoán vị gen
Ngược lại với thời gian dành cho phần này, thực tế trong hầu hết các đề thi nội dungphần này lại chiếm tỉ lệ nhiều, đều dưới dạng bài tập, nhiều bài tập thậm chí rất khó Nếu ởlớp giáo viên không có cách dạy riêng cho học sinh của mình thì khó mà học sinh có đượcđiểm của phần thi này
Với những thực tiễn ở trên để làm đúng và nhanh nhất những câu bài tập hoán vị genhọc sinh có phương pháp giải nhanh Vậy làm thế nào để giải nhanh
- Nắm được dạng toán
- Thuộc công thức, các hệ số
-Thế và tính thật nhanh
Làm thế nào để học sinh có được kỹ năng ở trên Trừ những học sinh có khả năng tự học
tự nghiên cứu còn đa số các học sinh phải nhờ thầy cô giáo mới có được kỹ năng đó Vớinhũng thực tế đó đỏi hỏi giáo viên có những phương pháp nghiên cứu nhất định Tôi đãthành lập công thức và đưa ra
3 NHỮNG GIẢI PHÁP ĐƯỢC THỰC HIỆN
3.1 DẠNG 1: TÌM SỐ LOẠI, THÀNH PHẦN GEN GIAO TỬ VÀ TỈ LỆ GIAO TỬ 3.1.1 Trên một nhóm gen liên kết (các cặp gen nằm trên cùng một cặp NST)
- Gọi x là tần số hoán vị gen
+ Tỉ lệ của giao tử hoán vị gen = 2
x
+ Tỉ lệ của giao tử liên kết =
1 2
x
= 0,5
Trang 4- Tìm tỉ lệ giao tử trên từng nhóm gen liên kết
- Tỉ lệ giao tử chung của các nhóm gen liên kết bằng tích tỉ lệ giao tử trên từng nhóm genliên kết
* Ví dụ: Cho cá thể có kiểu gen
BD Aa
bd ( f = 20%)
+ Giao tử trên từng nhóm gen liên kết
1 1 ( ; )(0, 4 ;0, 4 ;0,1 ;0,1 )
2A 2a BD bd Bd bD+ Số kiểu giao tử = 2 x 4 = 8; trong đó, số kiểu giao tử liên kết gen = 2 x 2 = 4, sốkiểu giao tử hoán vị gen= 2 x 2 = 4
+ Tỉ lệ giao tử
1
0, 4 0, 2 2
ABD x
; tỉ lệ giao tử
1 0,1 0,05 2
Trang 63.1.3 Số loại giao tử khi một tế bào giảm phân có xảy ra sự trao đổi chéo.
* Ví dụ 1: Một tế bào sinh tinh có kiểu gen
Giải:
Xác định tần số Hoán vị gen:
- Số hạt phấn được hình thành từ 1000 tế bào sinh hạt phấn là: 4.1000 = 4000
- Nếu 1 tế bào sinh hạt phấn xảy ra hoán vị gen sẽ cho hai loại giao tử với tỉ lệ mỗi loại giao
tử là:
+giao tử liên kết = giao tử hoán vị gen =
12
Vì vậy từ 100 tế bào sinh hạt phấn xảy ra hoán vị gen thì số hạt phấn xảy ra hoán vị gen là:
Trang 7A 10% AD: 10% ad: 40%Ad: 40%aD B 40% AD: 40% ad: 10%Ad: 10%aD
C 30% AD: 30% ad: 20%Ad: 20%aD D 20% AD: 20% ad: 30%Ad: 30%aD
Câu 2: Xét tổ hợp gen
Ab Dd
aB , nếu tần số hoán vị gen là 18% thì tỉ lệ phần trăm các loạigiao tử hoán vị của tổ hợp gen này là (đề đại học, 2008)
A ABD = ABd = abD = abd = 4,5% B ABD = ABd = abD = abd = 9,0%
C ABD = Abd = aBD = abd = 4,5% D ABD = Abd = aBD = abd = 9,0%.
Câu 3 Cho biết một cơ thể khi giảm phân cho 4 loại giao tử với tỷ lệ như sau:
Ab aB 30%; AB ab 20% Kiểu gen của cơ thể trên là:
Câu 4 Cơ thể P dị hợp các cặp gen tạo ra loại giao tử ABD với tỉ lệ bằng 15% Kiểu gen
của cơ thể P nói trên là:
Câu 6: (CĐ 2011) Giả sử một tế bào sinh tinh có kiểu gen aB Ab Dd giảm phân bình thường
và có hoán vị gen giữa alen B và b Theo lí thuyết, các loại giao tử được tạo ra từ tế bào này là:
A ABD; ABd; abD; Abd hoặc AbD; Abd; aBd; aBD
B ABD; AbD; aBd; abd hoặc ABd; Abd; aBD ; abD
C ABD; abd hoặc ABd; abD hoặc AbD; aBd
D abD; abd hoặc ABd; ABD hoặc AbD; aBd
ĐA: 1B, 2A, 3C, 4B, 5D, 6B
Trang 83.2 DẠNG 2: CHO KIỂU GEN CỦA P XÁC ĐỊNH KẾT QUẢ PHÉP LAI
1 Qui luật khi cho bố mẹ dị hợp 2 cặp gen
* Phương pháp
P (Aa, Bb) x (Aa, Bb)
- Khi cho bố mẹ dị hợp 2 cặp gen lai với nhau Bất kể là liên kết đồng (
AB
ab ) lai với nhau,
hoặc liên kết đối (
Ab
aB ) lai với nhau, hoặc một bên liên kết đồng lai với một bên liên kết đối.Bất kể là hoán vị một bên, hoặc hoán vị hai bên với tần số giống nhau, hoặc hoán vị hai bênvới tần số khác nhau thì ta có:
ab , hoán vị gen xảy ra ở cả hai bên với tần số f = 20%.
a Tìm tỉ lệ kiểu hình A-B-, A-bb
b Tìm tỉ lệ kiểu gen
AB
ab ,
Ab aB
A-bb = A-bb + aabb = 25%
aaB-aaB- + aabb = 25%
A-B- + A-bb = 75%
A-B- + aaB- = 75%
Trang 10a Tỉ kiểu hình lặn aabb có tổ hợp mang gen lặn là
ab
ab = 0, 4ab từ bố x 0, 4ab từ mẹ = 0,16.+ Tỉ lệ kiểu hình A-bb = aaB- = 0,25 – 0,16 = 0,09 = 9%
* Ví dụ: Cho phép lai P:
AB
ab (f = 20%)x
Ab ab
a Tìm tỉ lệ kiểu hình
Trang 11A-B-b Tìm tỉ lệ kiểu gen
Ab ab
Giải
+ Cách tổ hợp giao tử từ bố và mẹ (0, 4BD;0, 4 ;0,1bd Bd;0,1bD)(0,5Ab;0,5 )ab
a Tỉ lệ kiểu gen
A-B-+ Cách tổ hợp giao tử để được kiểu hình trên như sau:
(0, 4AB;0, 4 ;0,1 ;0,1 )(0,5ab Ab aB Ab;0,5 )ab
+ Tỉ lệ kiểu hình A-B- = 0,4 x 0,5 + 0,4 x 0,5 + 0,1 x 0,5 = 0,45 = 45%
b Tỉ lệ kiểu gen
Ab ab
+ Cách tổ hợp để được tổ hợp gen trên
Câu 1 Trong trường hợp các tính trạng di truyền trội hoàn toàn và cả bố và mẹ đều có hoán
vị gen với tần số 40% thì ở phép lai x , kiểu hình mang hai tính trạng trội có tỷ lệ:
Câu 2 Cơ thể dị hợp 2 cặp gen qui định 2 cặp tính trạng lai phân tích có xảy ra hoán vị với
tần số 25% thì tỉ lệ kiểu hình ở con lai là:
A 75% : 25% B 37,5% : 37,5% : 12,5% : 12,5%
C 25% : 25% : 25% : 25% D 42,5% : 42,5% : 7,5% : 7,5% Câu 3 Một loài thực vật gen A quy định cây cao, gen a- cây thấp; gen B quả đỏ, gen b- quả
trắng Cho cây cao, quả đỏ dị hợp tử giao phấn với cây thấp, quả vàng Gen A và gen Bcách nhau 40 cM, tỉ lệ kiểu hình ở F1 là
aB
Ab
ab AB
Trang 12A 30% cây cao, quả đỏ: 30% cây thấp, quả trắng: 20%cây cao, quả trắng: 20% câythấp, quả đỏ.
B 40% cây cao, quả đỏ: 40% cây thấp, quả trắng: 10%cây cao, quả trắng: 10% câythấp, quả đỏ
C 10% cây cao, quả đỏ: 10% cây thấp, quả trắng: 40%cây cao, quả trắng: 40% câythấp, quả đỏ
D 20% cây cao, quả đỏ: 20% cây thấp, quả trắng: 30%cây cao, quả trắng: 30% câythấp, quả đỏ
Câu 4 Cặp bố mẹ đem lai có kiểu gen
AB Ab
ab aB Cho biết mỗi gen quy định một tính trạng,
các tính trạng trội đều trội hoàn toàn, hoán vị gen xảy ra ở cả hai bên bố mẹ với tần số bằng
20% Phát biểu nào sau đây không đúng về tỷ lệ phân ly kiểu hình ở đời con?
A Tỷ lệ lệ kiểu hình giống bố mẹ là 46%
B Tỷ lệ biến dị tổ hợp là 46%.
C Kiểu hình lặn về hai tính trạng chiếm tỉ lệ 4%
D Kiểu hình trội về một tính trạng và lặn về tính trạng kia chiếm tỉ lệ 0,42%
ĐA: 1C, 2B, 3A, 4A
3.3 DẠNG 3: TÍNH TẦN SỐ HOÁN VỊ GEN
3.3.1 Trong phép lai phân tích
Tổng số cá thể sinh ra do hoán vị gen (tỉ lệ bé) trong phép lai phân tích.TSHVG (f) = x 100%
Tống số cá thể sinh ra trong phép lai phân tích
3.3.2 Trong các phép lai khác
TSHVG = Tổng tỉ lệ giao tử mang gen hoán vị
- Ta dựa vào kiểu hình đồng hợp lặn aabb có kiểu gen là
Trang 13* Nếu x < 25% thì ablà giao tử hoán vị, suy ra kiểu gen của P là
Ab aB
* Nếu x > 25% thì ablà giao tử liên kết gen, suy ra kiểu gen của P là
+ Nếu a không khai phương được thì hoán vị gen một bên (bố hoặc mẹ)
* Nếu x > 25% thì ablà giao tử liên kết, suy ra kiểu gen của P là
3.3.3 Cách nhận định qui luật hoán vị gen
- Ta tách riêng từng cặp tính trạng để xác định kiểu gen của P cho từng cặp tính trạng.Sau đó, ta tổ hợp kiểu gen ở từng cặp tính trạng lại ta được kiểu gen P chung cho các cặptính trạng
- Nếu P (Aa, Bb) x (Aa, Bb) ở F1 thu được 4 kiểu hình khác tỉ lệ 9: 3: 3: 1
- Nếu P (Aa, Bb) x (Aa, bb hoặc aaBb) ở F1 thu được 4 loại kiểu hình khác tỉ lệ 3: 3:1: 1
- Nếu P (Aa, Bb) x (aa, bb) ở F1 thu được F1 4 loại kiểu hình khác tỉ lệ 1: 1: 1: 1
BÀI TẬP ÁP DỤNG
Câu 1: Cho cây dị hợp về hai cặp gen tự thụ phấn, đời con F1 có 4 loại kiểu hình với tỉ lệ: 51% cây cao, hoa đỏ: 25% cây cao, hoa trắng: 24% cây thấp, hoa đỏ: 1% cây thấp, hoa trắng (Cho biết mỗi cặp tính trạng do một cặp gen quy định) Tần số hoán vị gen là:
Câu 2: (Đề TSCĐ 2008) Cho giao phối 2 dòng ruồi giấm thuần chủng thân xám, cánh dài
và thân đen, cánh cụt thu được F1 100% thân xám, cánh dài Tiếp tục cho F1 giao phối với nhau được F2 có tỉ lệ 70,5% thân xám, cánh dài: 20,5% thân đen, cánh cụt: 4,5% thân xám, cánh cụt: 4,5% thân đen, cánh dài Tần số hoán vị gen ở ruồi cái F1 trong phép lai này là
ab AB
ab AB
ab AB
Trang 14Câu 3: Ở một loài thực vật, alen A quy định thân cao, alen a quy định thân thấp; alen B quy
định quả tròn, alen b quy định quả dài; các cặp gen này cùng nằm trên 1 cặp NST thường Lai phân tích cây thân cao, quả tròn thu được F1: 35% cây thân cao, quả dài; 35% cây thân thấp, quả tròn; 15% cây thân cao, quả tròn; 15% cây thân thấp, quả dài Kiểu gen và tần số hoán vị gen của P là
A AB ab ; f=15% B AB ab f=30% C aB Ab f=15% D aB Ab f=30%
Câu 4: (Đề TSĐH 2008) Ở một loài thực vật, gen A quy định thân cao trội hoàn toàn so với
gen a quy định thân thấp, gen B quy định quả tròn trội hoàn toàn so với gen b quy định quả dài Các cặp gen này nằm trên cùng một cặp nhiễm sắc thể Cây dị hợp tử về 2 cặp gen giao phấn với cây thân thấp, quả tròn thu được đời con phân li theo tỉ lệ: 310 cây thân cao, quả tròn : 190 cây thân cao, quả dài : 440 cây thân thấp, quả tròn: 60 cây thân thấp, quả dài Chobiết không có đột biến xảy ra Tần số hoán vị giữa hai gen nói trên là
Câu 5: Ở một loài thực vật, A quy định hoa kép là trội hoàn toàn so với a quy định hoa đơn;
BB quy định hoa đỏ, Bb quy định hoa hồng, bb: quy định hoa trắng Cho cây hoa kép, màu hồng giao phấn với nhau thu được F1 có kiểu hình phân ly theo tỷ lệ 42% cây hoa kép, màu hồng; 24% cây hoa kép, màu trắng; 16% cây hoa đơn, màu đỏ; 9% cây hoa kép, màu đỏ; 8% cây hoa đơn, màu hồng; 1% cây hoa đơn, màu trắng Biết mỗi gen quy định một tính trạng và mọi diễn biến NST trong tế bào sinh hạt phấn và tế bào sinh noãn đều giống nhau Kiểu gen của cây bố mẹ trong phép lai trên là
A aB Ab x Ab
aB A AB ab x AB
ab C AaBb x AaBb D AABb x AaBb
Câu 6: Ở ruồi giấm A: quy định tính trạng thân xám, a: quy định thân đen; B: quy định
cánh dài, b: quy định cánh cụt Các gen cùng nằm trên một cặp NST tương đồng Tiến hành lai phân tích ruồi cái dị hợp 2 cặp gen thu được F1 gồm 41% thân xám, cánh cụt; 41% thân đen, cánh dài; 9% thân xám, cánh dài; 9% thân đen cánh cụt Kiểu gen của ruồi cái đem lai
và tần số hoán vị là
Trang 15A AB ab ; f=18% B aB Ab f=18% C AB ab f=9% D aB Ab f=9%
Câu 7: (ĐH 2010) Lai hai cá thể đều dị hợp về 2 cặp gen (Aa và Bb) Trong tổng số các cá
thể thu được ở đời con, số cá thể có kiểu gen đồng hợp lặn về cả 2 cặp gen trên chiếm tỉ lệ 4% Biết 2 cặp gen này cùng nằm trên 1 cặp NST thường và không có đột biến xảy ra Kết luận nào sau đây về kết quả của phép lai trên là không đúng?
A Hoán vị gen đã xảy ra ở cả bố và mẹ với tần số 20%
B Hoán vị gen đã xảy ra ở cả bố và mẹ với tần số 16%
C Hoán vị gen chỉ xảy ra ở bố hoặc mẹ với tần số 16%
D Hoán vị gen đã xảy ra ở cả bố và mẹ với tần số 40%
ĐA: 1C, 2D, 3B, 4D, 5A, 6B, 7B
3.4 DẠNG 4: TRAO ĐỔI CHÉO KÉP VÀ LẬP BẢNG ĐỒ DI TRUYỀN
Cho P (Aa,Bb,Dd) x (aa, bb, dd)
3.4.1 Xác định các gen cùng nằm trên cùng 1 cặp NST và có hoán vị gen tại một điểm
* Phương pháp
Nếu ở đời F1 xuất hiện 4 loại kiểu hình có hai lớp kiểu hình, lớp 1 có 2 kiểu hình chiếm tỉ lệ cao, lớp 2 có 2 kiểu hình chiếm tỉ lệ thấp Suy ra, 3 cặp gen nằm trên cùng 1 cặp NST và có hoán vị gen xảy ra tại một điểm
Dựa vào kiểu hình chúng ta nhận xét những tính trạng nào luôn đi kèm với nhau suy
ra các gen nào liên kết với nhau
Trang 16a: thân thấp b: hoa trắng d: vị chuaKiểu gen của F1 (Aa, Bb, Dd) x (aa, bb, dd)
Ở FB thu 4 kiểu hình chia ra hai lớp, lớp 1 có hai kiểu hình chiếm tỉ lệ cao, lớp 2 có hai kiểu hình chiếm tỉ lệ thấp Suy ra, 3 cặp gen nằm trên cùng một cặp NST
Hoa đỏ luôn đi với vị ngọt, hoa trắng luôn đi vị chua suy ra B và D liên kết, b và d liên kết; cặp gen Aa liên kết không hoàn toàn Bb
Kiểu gen của F1 = ABD abd , tần số hoán vị gen f = 10% + 10% = 20%
3.4.2 Xác định 3 cặp gen nằm trên 2 cặp NST tương đồng và có sự hoán vị gen xảy ra.
* Ví dụ:
Xét 3 gen liên kết ở ngô: +/b, +/lg, +/v Một phép lai phân tích giữa thể dị hợp tử về 3 gen
và thể đồng hợp tử lặn tạo ra thế hệ con như sau
Giải
Ở P (+/b, +/lg, +/v) x (b/b, lg/lg, v/v) ở FB thu 8 loại kiểu hình chia ra hai lớp, lớp 1 có 4kiểu hình chiếm tỉ lệ cao, lớp 2 có 4 kiểu hình chiếm tỉ lệ thấp Suy ra, 3 cặp gen nằm trên 2cặp NST tương đồng và liên kết gen không hoàn toàn
Trang 17- Xét tổ hợp tính trạng (+/b, +/v) ở FB thu tỉ lệ 1: 1: 1: 1, suy ra +/b và +/v phân li độc lập
- Xét tổ hợp tính trạng (+/v, +/lg) ở FB thu tỉ lệ 4: 4: 1: 1, suy ra +/v và +/lg liên kết khônghoàn toàn
- Xét tổ hợp tính trạng (+/b, +/lg) ở FB thu tỉ lệ 1: 1: 1: 1, suy ra +/b và +/lg phân li độc lập
- Kiểu gen của P là + ++bvlg¿¿ x bvlg bvlg
- Tần số hoán vị gen là f =50+50+50+50
1000 =0,2 = 20%
3.4.3 Xác định 3 cặp gen nằm trên cùng một cặp NST và có trao đổi chéo kép.
* Phương pháp
- Ở FB thu được 8 loại kiểu hình khác nhau chia ra 4 lớp, lớp 1 có 2 kiểu hiểu hình chiếm tỉ
lệ cao nhất, lớp 2 có 2 kiểu hình chiếm tỉ lệ cao, lớp 3 có hai kiểu hình chiếm tỷ lệ thấp, lớp
4 có 2 kiểu hình chiếm tỷ lệ thấp nhất
- Các bước xác định kiểu gen của P
Bước 1: Dựa vào 2 lớp KH lớn nhất (Lớp KH ko do TĐC) ta suy ra các alen trên NST
tương đồng
Bước 2: Từ 2 lớp KH nhỏ nhất (do TĐC kép) => gen nào nằm giữa, xác định trật tự các
alen trên NST tương đồng
Bước 3: Tính tần số trao đổi chéo tại điểm thứ nhất, trao đổi chéo tại điểm thứ hai, trao đổi
chéo kép
Cho kiểu gen P
ABD abd
+ Trao đổi chéo ở điểm thứ nhất Abd = aBD =