Vận dụng một số phép toán giúp học sinh giải nhanh các dạng bài tập trắc nghiệm về di truyền quần thể

Vận dụng số phép tốn giúp học sinh giải nhanh dạng tập trắc nghiệm di truyền quần thể Vận dụng số phép tốn giúp học sinh giải nhanh dạng tập trắc nghiệm di truyền quần thể A PHẦN MỞ ĐẦU Đổi phương pháp dạy học, thực dạy học dựa vào hoạt động tích cực, chủ động học sinh với tổ chức hướng dẫn mực giáo viên nhằm phát triễn tư độc lập, sáng tạo hình thành phương pháp nhu cầu tự học, bồi dưỡng hứng thú học tập, tạo niềm tin niềm vui học tập Nâng cao chất lượng giáo dục phổ thơng nói chung, chất lượng mơn sinh học nói riêng nhiệm vụ cấp thiết người thầy giáo Một u cầu dạy học sinh học giáo viên phải tìm giải pháp phù hợp nhằm nâng cao tính tích cực, chủ động, độc lập học sinh, từ nâng cao hiệu q trình tiếp thu, lĩnh hội kiến thức hình thành kĩ năng, giải vấn đề cách sáng tạo có hiệu Trong chương trình sinh học phổ thơng, khối lớp 12 học sinh học di truyền quần thể (Chương III – Phần Di truyền học) Đây phần khó phức tạp đòi hỏi tư cao nên khó nhớ, khó hiểu đặc biệt khó vận dụng kiến thức học để giải tập Thực tế có nhiều tài liệu đề cập đến cách giải dạng tập di truyền quần thể Tuy nhiên, hiệu việc hướng dẫn cho học sinh vận dụng phương pháp giải phù hợp với dạng tập cụ thể nhiều hạn chế, đặc biệt tập trắc nghiệm Học sinh chưa hiểu hết tầm quan trọng mối liên hệ hữu mơn học, đặc biệt tốn học sinh học Điều dẫn đến việc hiểu vận dụng kiến thức học cách máy móc rập khn, thiếu tính hệ thống theo kiểu học tập chưa phải học nắm phương pháp giải dạng tập Đại đa số học sinh chưa có kĩ giải tập trắc nghiệm dạng Bắt đầu từ năm học 2006 – 2007, thi mơn sinh học làm theo hình thức trắc nghiệm Đề thi trắc nghiệm cấu trúc số câu nhiều theo nhóm chủ đề, rải khắp nội dung chương trình, học sinh cần phải học tồn nội dung mơn học Kiến thức nhiều khơng có phương pháp học tập đúng, với thói quen Thạc só : NGUYỄN QUYẾT Trang Vận dụng số phép tốn giúp học sinh giải nhanh dạng tập trắc nghiệm di truyền quần thể “học vẹt, học tủ” thiếu khả tư kết học tập thấp dẫn đến thiếu tự tin, thiếu tích cực hứng thú học tập Vì việc tìm mối liên quan phép tốn dạng tập cụ thể, tìm cách giải phù hợp cho dạng tập, giúp học sinh dễ hiểu, dễ nhớ, giải cách nhanh gọn đáp ứng với việc kiểm tra thi theo hình thức trắc nghiệm Qua tạo hứng thú niềm tin học tập, góp phần nâng cao hiệu việc dạy học mơn sinh học nhà trường việc làm cần thiết Từ thực tiễn giảng dạy kinh nghiệm thân, tơi viết đề tài : “Vận dụng số phép tốn giúp học sinh giải nhanh dạng tập trắc nghiệm di truyền quần thể” trao đổi đồng nghiệp với mong muốn góp phần nâng cao chất lượng giảng dạy sinh học nhà trường Giúp em học sinh hiểu dễ nhớ, làm tốt tập trắc nghiệm có liên quan đến di truyền quần thể Thạc só : NGUYỄN QUYẾT Trang Vận dụng số phép tốn giúp học sinh giải nhanh dạng tập trắc nghiệm di truyền quần thể B PHẦN NỘI DUNG I THỰC TRẠNG VẤN ĐỀ - Bài tập di truyền quần thể tương đối đa dạng, phức tạp, đòi hỏi tư cao, khó lại liên quan nhiều đến tốn học Thực tế, phần đơng học sinh chưa nắm cách giải nên khơng giải - Di truyền quần thể tương đối khó theo phân phối chương trình sinh học 12, di truyền quần thể có thời lượng giảng dạy tiết cho phần lí thuyết, khơng có tiết tập Điều đòi hỏi người thầy giáo phải đầu tư nhiều cho việc tìm giải pháp nhằm giúp học sinh nắm kiến thức vận dụng để giải dạng tập Trong đa phần giáo viên lúng túng việc tìm phương pháp phù hợp để giải tập chưa hệ thống hóa cách giải tập di truyền quần thể để giúp học sinh dễ dàng làm dạng tập - Hiện nay, mơn sinh học kiểm tra thi theo hình thức trắc nghiệm Thời gian làm theo hình thức trắc nghiệm thách thức lớn học sinh; đòi hỏi em phải khẩn trương, tiết kiệm thời gian; phải vận dụng nhanh kiến thức, kĩ để nhanh chóng định chọn phương án trả lời Trong học sinh chưa có kĩ giải tập trắc nghiệm liên quan đến phần di truyền quần thể Điều ảnh hưởng khơng nhỏ đến kết thi học sinh Với thực trạng nêu khơng tìm giải pháp thích hợp để khắc phục nhiều ảnh hưởng đến kết giảng dạy nhà trường, ảnh hưởng đến kết thi tốt nghiệp THPT kết thi tuyển vào trường Đại học Cao đẳng học sinh II CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ GIẢI PHÁP THỰC HIỆN Bài tập trắc nghiệm di truyền quần thể tự phối 1.1 Cơ sở lý thuyết - Quần thể tự phối điển hình quần thể thực vật tự thụ phấn, động vật lưỡng tính tự thụ tinh - Q trình tự phối làm cho quần thể phân thành dòng có kiểu gen khác Thạc só : NGUYỄN QUYẾT Trang Vận dụng số phép tốn giúp học sinh giải nhanh dạng tập trắc nghiệm di truyền quần thể - Cấu trúc di truyền quần thể biến đổi qua hệ theo hướng giảm dần tỷ lệ dị hợp tử tăng dần tỷ lệ đồng hợp tử, khơng làm thay đổi tần số tương đối alen - Cấu trúc di truyền quần thể qua n hệ tự phối : (với : d + h + r = 1) P : dAA + hAa + raa = Qua n hệ tự phối, thành phần kiểu gen quần thể Fn : dAA  dAA raa  raa hAa  Aa = (1/2)nh AA = aa = Fn : (d +  (1/ 2)n h  (1/ 2) n  (1/ 2) n h )AA + (1/2)nhAa + (r + h )aa = 2 1.2 Vận dụng để giải tập 1.2.1 Trường hợp hệ xuất phát gồm cá thể có kiểu gen đồng hợp Cấu trúc di truyền quần thể qua hệ khơng thay đổi Ví dụ : Cấu trúc di truyền quần thể ban đầu sau : 1AA : 1aa Nếu quần thể tự thụ phấn cấu trúc di truyền quần thể sau hệ : A 0,25AA : 0,50Aa : 0,25aa C 0,5AA : 0,5aa B 0,375AA : 0,25Aa : 0,375aa D 0,0625AA : 0,875Aa : 0,0625aa Hướng dẫn giải Quần thể ban đầu gồm cá thể có kiểu gen đồng hợp nên cấu trúc di truyền quần thể ln khơng đổi qua hệ cho tự thụ phấn 1AA : 1aa = 0,5AA : 0,5aa  Chọn C 1.2.2 Trường hợp hệ xuất phát gồm cá thể có kiểu gen dị hợp Cứ sau hệ tỷ lệ kiểu gen dị hợp giảm 1/2  sau n hệ tỷ lệ thể dị hợp Aa = (1 / 2)n Khi tỷ lệ kiểu gen đồng hợp AA = aa =  (1/ 2) n Ví dụ : Ở cà chua, cho biết A – đỏ, a – vàng Giả sử quần thể cà chua hệ xuất phát gồm tồn đỏ dị hợp Khi cho quần thể tự thụ phấn liên tiếp, tính theo lý thuyết tỷ lệ kiểu hình thu F3 A 50% đỏ : 50% vàng Thạc só : NGUYỄN QUYẾT Trang Vận dụng số phép tốn giúp học sinh giải nhanh dạng tập trắc nghiệm di truyền quần thể B 56,25% đỏ : 43,75% vàng C 75% đỏ : 25% vàng D 100% đỏ Hướng dẫn giải - Cấu trúc di truyền quần thể ban đầu P : 100%Aa - Ở F3 : Aa = ( )3 = 0,125 AA = aa =  0,125 = 0,4375 - Tỷ lệ kiểu hình F3 : Cây đỏ (AA, Aa) = 0,4375 + 0,125 = 0,5625 Cây vàng (aa) = 0,4375  Chọn B 1.2.3 Trường hợp hệ xuất phát có loại kiểu gen : đồng hợp dị hợp - Chuyển P cấu trúc di truyền : dAA + hAa + raa = (d + h + r = 1) - Chỉ thực phép tính với kiểu gen dị hợp : hAa Aa = (1/2)nh = (u)  AA = aa = h u = (v) - Cấu trúc di truyền quần thể Fn : (d + v)AA + uAa + (r + v)aa = Ví dụ : Một quần thể đậu Hà Lan hệ thứ có cấu trúc di truyền : 0,3AA + 0,3Aa + 0,4aa = Khi cho tự thụ phấn liên tiếp đến hệ thứ tư, thành phần kiểu gen quần thể A 0,48125AA : 0,0375Aa : 0,48125aa B 0,440625AA : 0,01875Aa : 0,540625aa C 0,1450AA : 0,3545Aa : 0,5005aa D 0,43125AA : 0,0375Aa : 0,53125aa Hướng dẫn giải - Chỉ thực tính tốn kiểu gen dị hợp lưu ý từ hệ thứ đến hệ thứ tư, quần thể trải qua hệ tự thụ liên tiếp nên ta có : Aa = ( )3 x0,3  0,0375 AA = aa = 0,3  0,0375  0,13125 - Thành phần kiểu gen quần thể hệ thứ tư : (0,3 + 0,13125)AA + 0,0375Aa + (0,4 + 0,13125)aa = 0,43125AA + 0,0375Aa + 0,53125aa =  Chọn D Thạc só : NGUYỄN QUYẾT Trang Vận dụng số phép tốn giúp học sinh giải nhanh dạng tập trắc nghiệm di truyền quần thể Ví dụ : (Câu 24 - Mã đề 357 - Đề thi tuyển sinh Đại học năm 2011) 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 Cho quần thể khơng chịu tác động nhân tố tiến hóa khác, tính theo lí thuyết, thành phần kiểu gen (P) là: A 0,400AA : 0,400Aa : 0,200aa B 0,250AA : 0,400Aa : 0,350aa C 0,350AA : 0,400Aa : 0,250aa D 0,375AA : 0,400Aa : 0,225aa Hướng dẫn giải - Ở F3 có Aa = (1/2)3h = 0,05  P có Aa = 0,4 - Tỷ lệ đồng hợp tăng thêm : AA = aa = (0,4 – 0,05)/2 = 0,175 - Suy P có : + AA = 0,525 – 0,175 = 0,35 + aa = 0,425 – 0,175 = 0,25  Chọn C Ví dụ : Quần thể ban đầu có hoa màu hồng (Aa), hoa trắng (aa) Ở hệ, quần thể thấy có 0,3125% hoa màu hồng Quần thể ban đầu trãi qua hệ tự thụ phấn liên tiếp? A hệ B hệ C hệ D hệ Hướng dẫn giải - Cấu trúc di truyền P : 0,4Aa + 0,6aa = - Tỷ lệ hoa màu hồng (Aa) quần thể Fn : (1/ 2)n x0,  0,3125%  n =  Chọn A 1.2.4 Trường hợp có kiểu gen khơng có khả sinh sản (hoặc chết) - Loại bỏ kiểu gen khơng có khả sinh sản, sau tính tỷ lệ kiểu gen lại cho tổng - Thực tính tốn trường hợp Ví dụ : (Câu 15 - Mã đề 980 - Đề thi tuyển sinh Đại học năm 2008) Một quần thể thực vật tự thụ phấn có tỉ lệ kiểu gen hệ P là: 0,45AA : 0,30Aa : 0,25aa Cho biết cá thể có kiểu gen aa khơng có khả sinh sản Tính theo lí thuyết, tỉ lệ kiểu gen thu F1 là: A 0,525AA : 0,150Aa : 0,325aa Thạc só : NGUYỄN QUYẾT B 0,36AA : 0,24Aa : 0,40aa Trang Vận dụng số phép tốn giúp học sinh giải nhanh dạng tập trắc nghiệm di truyền quần thể C 0,36AA : 0,48Aa : 0,16aa D 0,7AA : 0,2Aa : 0,1aa Hướng dẫn giải - Thành phần kiểu gen P có khả sinh sản : 0,45AA + 0,30Aa = 0,75  0,6AA + 0,4Aa = - Khi cho tự thụ phấn F1 thu : Aa = (1/2)0,4 = 0,2 AA = 0,6 + (0,4 – 0,2)/2 = 0,7 aa = (0,4 – 0,2)/2 = 0,1  Chọn D Bài tập trắc nghiệm di truyền quần thể ngẫu phối 2.1 Cơ sở lý thuyết - Quần thể ngẫu phối xem đơn vị sinh sản lồi tự nhiên Quần thể ngẫu phối bật đặc điểm đa hình Q trình ngẫu phối ngun nhân làm cho quần thể đa hình kiểu gen, dẫn đến đa hình kiểu hình - Theo định luật Hacđi – Vanbec, thành phần kiểu gen tần số tương đối alen quần thể ngẫu phối trì ổn định qua hệ điều kiện định Định luật Hacđi – Vanbec thể đẳng thức : p2AA + 2pqAa + q2aa = - Một quần thể xem trạng thái cân di truyền tỷ lệ kiểu gen (còn gọi thành phần kiểu gen) quần thể tn theo đẳng thức - Cách tính tần số kiểu gen : Số cá thể có kiểu hình tương ứng với kiểu gen / Tổng số cá thể - Cách tính tần số tương đối alen : P : dAA + hAa + raa = p(A) = d  (d + h + r = 1) h h q(a) =  r = – p 2 (p + q = 1) - Cách viết cấu trúc di truyền quần thể ngẫu đạt trạng thái cân + Tìm tần số tương đối alen + Bình phương tổng tần số tương đối alen (pA + qa)2 = p2(AA) + 2pq(Aa) + q 2(aa) = - Cách xét xem quần thể cho có trạng thái cần di truyền hay chưa? P : dAA + hAa + raa = h Nếu d.r = ( )2 Thạc só : NGUYỄN QUYẾT  (d + h + r = 1) P cân Trang Vận dụng số phép tốn giúp học sinh giải nhanh dạng tập trắc nghiệm di truyền quần thể h Nếu d.r  ( )2  P chưa cân 2.2 Vận dụng để giải tập 2.2.1 Trường hợp gen quy định tính trạng gồm alen (gen nằm NST thường) Ví dụ : (Câu 27 - Mã đề 980 - Đề thi tuyển sinh Đại học năm 2000) Ở lồi thực vật, gen trội A - đỏ, alen lặn a - vàng Một quần thể lồi trạng thái cân di truyền có 75% số đỏ 25% số vàng Tần số tương đối alen A a quần thể A 0,2A 0,8a B 0,4A 0,6a C 0,5A 0,5a D 0,6A 0,4a Hướng dẫn giải - Khi quần thể trạng thái cân di truyền tỷ lệ vàng (aa) aa = q2  q(a) = 25% = 0,5 - Suy p(A) = – 0,5 = 0,5  Chọn C Ví dụ : Cho P có thành phần kiểu gen 30AA : 10Aa : 10aa Khi cho giao phối ngẫu nhiên, đến F3 cấu trúc di truyền quần thể A 0,49AA : 0,42Aa : 0,09aa B 0,6875AA : 0,025Aa : 0,2875aa C 0,6AA : 0,2Aa : 0,2aa D 0,09AA : 0,42Aa : 0,49aa Hướng dẫn giải - Chuyển P cấu trúc chung : 0,6AA + 0,2Aa + 0,2aa = - Tìm tần số alen : p(A) = 0,6 + 0,2/2 = 0,7, q(a) = – 0,7 = 0,3 - Cấu trúc di truyền quần thể F3 : (0,7A + 0,3a)2 = 0,49AA : 0,42Aa : 0,09aa  Chọn A Ví dụ : Quần thể sau trạng thái cân di truyền? A 0,42 AA : 0,48Aa : 0,10aa B 0,01AA : 0,18Aa : 0,81aa C 0,36 AA : 0,39Aa : 0,25aa D 0,49AA : 0,50Aa : 0,01aa Hướng dẫn giải - Tính d.r (h/2)2 , sau so sánh chúng (đối với phương án) - Trường hợp phương án B thu kết : 0,01 x 0,81 = (0,18/2)2 = 0,081  Chọn B Ví dụ : (Câu 37 - Mã đề 864 - Đề thi tuyển sinh Đại học năm 2010) Thạc só : NGUYỄN QUYẾT Trang Vận dụng số phép tốn giúp học sinh giải nhanh dạng tập trắc nghiệm di truyền quần thể Một quần thể ban đầu có cấu trúc di truyền là: 0,6AA : 0,4Aa Sau hệ ngẫu phối, người ta thu đời 8000 cá thể Tính theo lí thuyết, số cá thể có kiểu gen dị hợp đời A 2560 B 320 C 7680 D 5120 Hướng dẫn giải - Tìm tần số alen : p(A) = 0,  0,  0,8 qa = – 0,8 = 0,2 - Tỷ lệ cá thể có kiểu gen di hợp (Aa) = 2pq = 2(0,8)(0,2) = 0,32 - Số cá thể có kiểu gen dị hợp đời : 0,32 x 8000 = 2560  Chọn A Ví dụ : (Câu 12 - Mã đề 980 - Đề thi tuyển sinh Đại học năm 2008) Một quần thể giao phối trạng thái cân di truyền, xét gen có hai alen (A a) người ta thấy số cá thể đồng hợp trội nhiều gấp lần số cá thể đồng hợp lặn Tỉ lệ phần trăm số cá thể dị hợp quần thể A 18,75% B 56,25% C 37,5% D 3,75% Hướng dẫn giải - Từ cấu trúc di truyền quần thể trạng thái cân : AA = p2 aa = q2 - Ta có hệ phương trình : p2 = 9q2 p + q =  p = 0,75 q = 0,25 - Tỉ lệ % số cá thể dị hợp quần thể : Aa = 2pq = 2(0,75)(0,25) = 0,375  Chọn C Ví dụ : (Câu 19 - Mã đề 357 - Đề thi tuyển sinh Đại học năm 2011) Trong quần thể thực vật giao phấn, xét lơcut có hai alen, alen A quy định thân cao trội hồn tồn so với alen a quy định thân thấp Quần thể ban đầu (P) có kiểu hình thân thấp chiếm tỉ lệ 25% Sau hệ ngẫu phối khơng chịu tác động nhân tố tiến hóa, kiểu hình thân thấp hệ chiếm tỉ lệ 16% Tính theo lí thuyết, thành phần kiểu gen quần thể (P) là: A 0,45AA : 0,30Aa : 0,25aa B 0,25AA : 0,50Aa : 0,25aa C 0,30AA : 0,45Aa : 0,25aa D 0,10AA : 0,65Aa : 0,25aa Hướng dẫn giải - Sau hệ ngẫu phối quần thể đạt trạng thái cân di truyền  Tỷ lệ kiểu hình thân thấp (aa) = q2 = 16%  q(a) = 0,4 - Tần số q(a) hệ xuất phát = (h/2) + r = (0,3/2) + 0,25 = 0,4  Chọn A Thạc só : NGUYỄN QUYẾT Trang Vận dụng số phép tốn giúp học sinh giải nhanh dạng tập trắc nghiệm di truyền quần thể 2.2.2 Trường hợp gen quy định tính trạng gồm nhiều alen (gen nằm NST thường) - Số kiểu gen tạo từ gen có x alen = ( x  1) x - Tỷ lệ kiểu gen đồng hợp bình phương tần số alen Tỷ lệ kiểu gen dị hợp lần tích tần số alen - Từ giả thiết đề cho thiết lập phương trình hệ phương trình để giải Ví dụ : (Câu 47 - Mã đề 980 - Đề thi tuyển sinh Đại học năm 2008) Ở người, gen quy định màu mắt có alen (A a), gen quy định dạng tóc có alen (B b), gen quy định nhóm máu có alen (IA, IB IO) Cho biết gen nằm cặp nhiễm sắc thể thường khác Số kiểu gen tối đa hình thành từ gen nói quần thể người A 24 B 64 C 10 D 54 Hướng dẫn giải - Số kiểu gen quy định màu mắt = (2  1)2 3 - Số kiểu gen quy định dạng tóc = (2  1)2 3 - Số kiểu gen quy định nhóm máu = 3(3  1) 6 - Số kiểu gen tối đa tạo từ gen nói quần thể người : x x = 54  Chọn D Ví dụ : Một quần thể người, thống kê thấy có 45% số người có nhóm máu A 4% số người có nhóm máu O Cho quần thể trạng thái cân di truyền Tỷ lệ số người có nhóm máu B quần thể A 30% B 21% C 25,5% D 20%B Hướng dẫn giải - Tỷ lệ nhóm máu O (IOIO) = r2 = 0,04  r(IO) = 0,04 = 0,2 - Tỷ lệ nhóm máu A (IAIA , IAIO) = p + 2pr = 0,45 Giải phương ta p(IA) = 0,5  q(IB) = – (0,5 + 0,2) = 0,3 - Tỷ lệ nhóm máu B (IBIB , IBIO) = q2 + 2qr Thạc só : NGUYỄN QUYẾT Trang 10