skkn xây dựng phương pháp giải bài tập về cấu trúc di truyền của quần thể nội phối

Phần ĐẶT VẤN ĐỀ Lí chọn đề tài Trong phần di truyền học quần thể thuộc chương trình sách giáo khoa lớp12 bậc Trung học phổ thông, học sinh tiếp cận với kiến thức cấu trúc di truyền quần thể nội phối Chương trình giới thiệu số nội dung quần thể nội phối, em chưa thực khái quát kiến thức cung cấp từ sách giáo khoa Nhằm giúp em có khả tư khái quát nhanh đầy đủ đặc điểm di truyền quần thể nội phối, rèn luyện thêm kĩ kĩ thuật giải nhanh dạng tập quần thể nội phối, thực chuyên đề: “Xây dựng phương pháp giải tập cấu trúc di truyền quần thể nội phối” Mục đích chuyên đề - Giúp học sinh có phương pháp suy luận chứng minh biến đổi cấu trúc di truyền quần thể nội phối - Rút xu hướng biến đổi cấu trúc di truyền quần thể nội phối qua hệ - Rèn luyện tư khoa học kĩ giải tập Phương pháp thực chuyên đề Chúng sử dụng phương pháp quy nạp để lập công thức toán học Nội dung chuyên đề - Xác định biến đổi cấu trúc di truyền quần thể nội phối qua hệ - Xây dựng phương pháp giải tập rút công thức tổng quát để xác định thành phần kiểu gen sau n hệ quần thể nội phối mà hệ xuất phát có cấu trúc di truyền - Một số tập vận dụng -1- Phần NỘI DUNG I Một số khái niệm di truyền học quần thể Khái niệm quần thể Quần thể tập hợp cá thể loài, có nơi sinh sống chung, có chế thích ứng chung với điều kiện sống cụ thể tạo thành hệ thống di truyền thống nhất, có khả trì ổn định cấu trúc có khả tham gia vào biến đổi trình tiến hóa Vốn gen Là tập hợp đầy đủ alen tất gen hình thành trình tiến hóa mà quần thể có thời điểm xác định Dựa vào vốn gen phân biệt quần thể mặt di truyền Tần số alen Tần số alen gen biểu thị tỉ lệ số alen xét tổng số alen gen có quần thể thời điểm xác định II Cấu trúc di truyền quần thể nội phối [Kí hiệu: I (Inbreeding)] Khái niệm quần thể nội phối (I) Quần thể nội phối tượng cá thể quần thể thực vật tự thụ phấn, động vật tự thụ tinh Số kiểu nội phối quần thể Trong quần thể sinh vật lưỡng bội nội phối hệ xuất phát, xét gen với alen A a Trong quần thể có loại kiểu gen là: AA, Aa aa Quần thể gồm kiểu nội phối sau: - AA x AA - Aa x Aa - aa x aa Vậy, số kiểu nội phối = Tổng số kiểu gen quần thể Xu hướng biến đổi thành phần kiểu gen quần thể nội phối Trong quần thể sinh vật lưỡng bội nội phối, hệ xuất phát có 100% thành phần kiểu gen dị hợp Aa Thành phần kiểu gen quần thể nội phối qua hệ thể sau: - Thế hệ xuất phát (I0): 1,00 Aa - Thế hệ thứ (I1): 1/4 AA : 1/2 Aa : 1/4 aa -2- - Thế hệ thứ hai (I2): 3/8 AA : 1/4 Aa : 3/8 aa - Thế hệ thứ ba (I3): 7/16 AA : 1/8 Aa : 7/16 aa Ta thấy rằng, qua hệ nội phối tần số kiểu gen củathể dị hợp bị giảm 1/2 so với hệ liền kề trước, tần số kiểu gen đồng hợp trội tần số kiểu gen đồng hợp lặn Qua n hệ nội phối, thành phần kiểu gen quần thể là: Thế hệ thứ n (In): 1/2(1-1/2n) AA : 1/2n Aa : 1/2(1-1/2n) aa Khi số hệ nội phối tiến đến vô hạn (n→∞) thì: Vậy, quần thể nội phối có đặc điểm sau: + Thành phần kiểu gen quần thể qua hệ biến đổi theo hướng tăng dần tần số kiểu gen đồng hợp giảm dần tần số kiểu gen dị hợp + Quá trình nội phối làm cho quần thể bị phân hóa thành dòng có kiểu gen khác + Các quần thể nội phối tự nhiên qua thời gian dài thường tồn thành dòng chủng + Các quần thể nội phối tự nhiên thường không bị thoái hóa giống chúng hình thành kiểu gen chủng thích nghi với điều kiện môi trường sống cụ thể tác dụng chọn lọc tự nhiên Cấu trúc di truyền quần thể nội phối qua n hệ quần thể hệ xuất phát (I0) có cấu trúc di truyền * Bài tập giả định: Giả sử, quần thể sinh vật lưỡng bội nội phối hệ xuất phát có thành phần kiểu gen 0,4AA : 0,4Aa : 0,2aa Xác định cấu trúc di truyền quần thể sau hệ nội phối - Ta có: I0: 0,4AA : 0,4Aa : 0,2aa Sau hệ nội phối: -3- - I1 = - I = 0,5AA : 0,2Aa : 0,3aa - I2 = - I = 0,55AA : 0,1Aa : 0,35aa -I3 = Vậy, cấu trúc di truyền I3 là: - I = 0,575AA : 0,05Aa : 0,375aa * Xác lập công thức Trong quần thể sinh vật lưỡng bội nội phối, xét gen có alen A a, quần thể có kiểu gen: AA, Aa aa Gọi d0, h0 r0 tần số kiểu gen AA, Aa aa hệ xuất phát Gọi d1, h1 r1 tần số kiểu gen AA, Aa aa hệ thứ Gọi dn, hn rn tần số kiểu gen AA, Aa aa hệ thứ n Gọi , tần số kiểu gen AA, aa tạo nội phối kiểu gen dị hợp Aa Ta có: Cấu trúc di truyền hệ xuất phát, I0: d0AA : h0Aa : r0aa I1 = h1 = h0 = = h0 = (h0-h1) d1 = d0 + r1 = d0 + 1 = d0 + (h0-h1) = r0 + (h0-h1) -4- Vậy, I = [d0+ (h0-h1)]AA : h1Aa : [r0+ (h0-h1)]aa Cứ sau hệ nội phối, thể dị hợp Aa giảm 1/2 so với hệ kế trước, nên ta có: h0 = 2h1 = 4h2 = 8h3 = = 2nhn, suy hn =( )nh0 n = n = (h0-hn) Sau n hệ nội phối, cấu trúc di truyền quần thể là: Aa = hn =( )nh0 AA = d0 + (h0-hn) aa = r0 + (h0-hn) Vậy cấu trúc di truyền hệ In: [d0 + (h0-hn)]AA : [( )nh0]Aa : [r0 + (h0-hn)]aa Một số tập vận dụng Bài tập 1: Khi quan sát quần thể động vật lưỡng bội nội phối.Ở hệ xuất phát có 2000 cá thể có kiểu gen AA, 5000 cá thể có kiểu gen Aa 3000 cá thể có kiểu gen aa Xác định: a Tần số alen thành phần kiểu gen quần thể? b Viết cấu trúc di truyền sau hệ nội phối? Đáp án: a pA = 0,45; qa = 0,65 0,2AA : 0,5Aa : 0,3aa b 0,41875AA : 0,06250Aa : 0,51875aa Bài tập 2: Một quần thể thực vật lưỡng bội nội phối, hệ xuất phát có cấu trúc di truyền: 0,4AA : 0,4Aa : 0,2aa Kiểu gen đồng hợp lặn khả giảm phân phát sinh giao tử Viết cấu trúc di truyền quần thể hệ tiếp theo? Hướng dẫn giải tóm tắt Do kiểu gen aa khả sinh sản, tần số kiểu gen I có khả sinh sản là: 0,5AA :0,5Aa Vậy, cấu trúc di truyền I1: 0,625AA : 0,25Aa : 0,125aa -5- Bài tập 3: Ở loài thực vật, alen A quy định hoa đỏ trội hoàn toàn so với a quy định hoa trắng Cho (P) có kiểu gen Aa tự thụ phấn thu F 1; tiếp tục cho F1 tự thụ phấn thu F2; tiếp tục cho F2 tự thụ phấn thu F3 Biết đột biến xảy ra, số tạo F 1, F2 tự thụ phấn tương đương Hãy xác định tỉ lệ kiểu hình F3? Đáp án: I3: 0,4375AA : 0,125Aa : 0,4375aa Tỉ lệ kiểu hình: 0,5625 hoa đỏ : 0,4375 hoa trắng Bài tập 4: Từ quần thể thực vật ban đầu (P), sau hệ tự thụ phấn thành phần kiểu gen quần thể 0,525AA : 0,050Aa : 0,425aa Biêt quần thể không chịu tác động nhân tố tiến hóa Tính theo lý thuyết, thành phần kiểu gen quần thể (P) bao nhiêu? Đáp án: 0,350AA : 0,400Aa : 0,250aa Bài tập 5: Trong quần thể thực vật lưỡng bội tự thụ phấn, xét gen với alen, alen A quy định hoa đỏ trội hoàn toàn so với alen a quy định hoa vàng Quần thể ban đầu (P) có thành phần kiểu gen 0,25AA : 0,40Aa : 0,35aa Sau ba hệ nội phối không chịu tác động nhân tố tiến hóa Hãy xác định thành phần kiểu gen tỉ lệ kiểu hình F3? Đáp án: F3: 0,425AA : 0,050Aa : 0,525aa Tỉ lệ kiểu hình F3: 0,475 hoa đỏ: 0,525 hoa vàng -6- Phần KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ Kết luận Với nội dung chuyên đề giúp học sinh tiếp cận kiến thức sau: - Các khái niệm di truyền học quần thể - Chứng minh xu hướng biến đổi cấu trúc di truyền quần thể nội phối -Giải thích quần thể nội phối tự nhiên thường tồn thành dòng chủng chúng không xảy tượng thoái hóa giống - Rèn luyện phương pháp kĩ giải tập dạng cụ thể phần tập vận dụng - Rèn luyện khả tư duy, khái quát vấn đề, lập luận logic học tập tinh thần đam mê khoa học Đề nghị - Rút ý nghĩa việc nghiên cứu cấu trúc di truyền quần thể nội phối, có giới quan đắn nhìn nhận tự nhiên, sinh giới - Học sinh rèn luyện thêm phương pháp giải tập tự luận, kĩ thuật thủ thuật giải nhanh tập trắc nghiệm, phát huy tính nhạy bén nhìn nhận nghiên cứu vấn đề Vinh Xuân, ngày 09 tháng 03 năm 2014 Người viết chuyên đề ThS TRẦN CÔNG TIẾN -7- PHẦN ĐÁNH GIÁ VÀ XẾP LOẠI CỦA HỘI ĐỒNG XÉT SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM CỦA TRƯỜNG (Chủ tịch hội đồng xếp loại, ký đóng dấu) Xếp loại: Vinh Xuân, ngày … tháng … năm 2014 CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG PHẦN ĐÁNH GIÁ VÀ XẾP LOẠI CỦA HỘI ĐỒNG XÉT SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM CỦA SỞ GD&ĐT THỪA THIÊN HUẾ -8- -9-