TÀI LIỆU đầy đủ PHẦN QT

TRƯỜNG THPT PHÚ RIỀNG TỔ: SINH - CN TÀI LIỆU LUYỆN THI MÔN SINH 12 Chuyên đề: QUẦN THỂ Họ, tên học sinh: I Khái quát quần thể Khái niệm Quần thể tập hợp cá thể loài, sống khoảng không gian xác định, vào thời điểm xác định có khả sinh để trì nòi giống Đặc trưng di truyền quần thể Có vốn gen đặc trưng Vốn gen quần thể, thể tần số alen thành phần kiểu gen quần thể - Tần số alen: Tỉ lệ số lượng alen tổng số alen thuộc lôcut quần thể hay tỉ lệ phần trăm số giao tử mang alen quần thể thời điểm xác định - Tần số kiểu gen: Tỉ lệ cá thể có kiểu gen tổng số cá thể quần thể II Hai dạng quần thể Quần thể tự phối (tự thụ phấn, giao phối gần) - Khái niệm: Tự thụ phấn thụ phấn xảy nên tế bào sinh dục đực có kiểu gen - Một số công thức Xét hai trường hợp với gen gồm alen A a Trường hợp 1: Quần thể ban đầu có 100% Aa với n: số hệ tự phối thì: Tỉ lệ kiểu gen Aa =      n 2  ; Tỉ lệ kiểu gen AA = aa =   1−  n    2  Trường hợp 2: Quần thể ban đầu có dạng: xAA + yAa + zaa = qua n hệ tự phối Lúc này, tỉ lệ kiểu gen AA, Aa, aa là: Aa =      n 2  × y ; AA = x + y  1 − n  2  ; aa = z + y  1 − n  2  - Kết luận: Cấu trúc di truyền quần thể tự phối biến đổi qua hệ theo hướng giảm dần tỉ lệ thể dị hợp, tăng dần tỉ lệ thể đồng hợp Kết quần thể phân hoá thành dòng có kiểu gen khác Quần thể ngẫu phối - Khái niệm: Hiện tượng cá thể lựa chọn giao phối với hoàn toàn ngẫu nhiên - Đặc điểm di truyền + Các cá thể giao phối tự với + Quần thể giao phối đa dạng kiểu gen kiểu hình + Quần thể ngẫu phối trì tần số kiểu gen khác quần thể không đổi qua hệ điều kiện định - Định luật Hacđi – Vanbec + Nội dung: Trong điều kiện định, tần số tương đối alen thành phần kiểu gen quần thể ngẫu phối trì ổn định qua hệ + Gen nằm nhiễm sắc thể thường Khi xảy ngẫu phối, quần thể đạt trạng thái cân theo định luật Hacđi – Vanbec Khi thoả mãn đẳng thức: p2AA + pqAa + q2aa = Trong đó: p: tần số alen A q: tần số alen a p2: tần số kiểu gen AA 2pq: tần số kiểu gen Aa q2: tần số kiểu gen aa + Gen nằm nhiễm sắc thể giới tính X A X A X A X a X a X a X AY Đối với locut nhiễm sắc thể giới tính X có alen có năm kiểu gen: , , , , X aY Các cá thể có alen nhiễm sắc thể X xét phạm vi giới tần số kiểu gen A X X A X AX a X aX a , , tính giống trường hợp alen nhiễm sắc thể thường, có nghĩa tần số kiểu gen trạng thái cân Hacdi – Vanbec là: X AX a X aX a X AX A 2 p + 2pq +q = X aY X AY Các cá thể đực có alen X nên tần số kiểu gen giới đực p +q =1 (Khi xét phạm vi giới đực) Vì tỉ lệ đực : 1: nên tỉ lệ kiểu gen giới tính phải giảm nửa xét phạm vi toàn quần thể, trạng thái cân quần thể Hacdi – Vanbec, công thức tính kiểu gen liên quan đến locut gen nhiễm sắc thể X (vùng không tương đồng) gồm alen là: X aY X AX a X AX A X aX a X AY 2 0.5p + pq + 0.5q + 0.5p + 0.5q = - Điều kiện nghiệm định luật: + Quần thể phải có kích thước lớn + Các cá thể quần thể phải giao phối với cách ngẫu nhiên + Không có tác động chọn lọc tự nhiên (các cá thể có kiểu gen khác có sức sống khả sinh sản nhau) + Không có đột biến (đột biến không xảy xảy tần số đột biến thuận phải tần số đột biến nghịch) + Quần thể phải cách li với quần thể khác (không có di – nhập gen quần thể) - Ý nghĩa: Khi quần thể trạng thái cân bằng, biết tần số cá thể có kiểu hình lặn, ta tính tần số alen lặn, alen trội thành phần kiểu gen quần thể ngược lại III Một số công thức - Với dạng tập mà đề cho trước cấu trúc di truyền quần thể theo tần số tương đối kiểu gen là: xAA + yAa + zaa = ta áp dụng công thức tính tần số tương đối alen A a y y pA = x + ; qa = z + - Với dạng tập mà đề cho số lượng cá thể mang kiểu gen tương ứng XAA + YAa + Zaa = 1, ta cần áp dụng công thức tính tần số alen dựa vào số lượng alen từ cá thể sau : pA = 2X + Y 2N ; qa = 2Z + Y 2N Với N = X +Y + Z - Quần thể xAA + yAa + zaa = trạng thái cân di truyền thỏa mãn công thức: + Nếu  y x.z =   → 2 Quần thể cân  y x.z ≠   → 2 IV Những điểm lưu+ ýNếu hoàn thành tậpthể quần Quần chưathể cân 1) Lưu ý 1: Tổng tần số kiểu gen quần thể luôn 100% Từ đưa ba kết luận: → Kết luận thứ nhất: Khi có chọn lọc tự nhiên: cá thể có kiểu gen gây chết không sinh sản phải viết lại cấu trúc quần thể cho tổng tần số kiểu gen quần thể luôn 100% Ví dụ: Nếu quần thể ban đầu có tần số kiểu gen là: 0,2 AA : 0,3 Aa : 0,5 aa Nếu cá thể aa khả sinh sản thì: Viết lại cấu trúc di truyền quần thể: 0,2 = 0,4 0,2 + 0,3 Tần số thể đồng hợp (AA) = 0,3 = 0,6 0,2 + 0,3 Tần số thể dị hợp (Aa) = Cấu trúc di truyền quần thể: 0,4 AA + 0,6 Aa = Đối với quần thể ngẫu phối có tác động chọn lọc tự nhiên, yêu cầu viết cấu trúc di truyền qua nhiều hệ cần áp dụng công thức để rút ngắn thời gian làm bài: q0 qn = + n.q0 Với: q0: tần số alen a hệ (P0) qn: tần số alen a hệ n → Kết luận thứ hai: Dù quần thể nội phối hay ngẫu phối tổng tần số kiểu gen quần thể luôn 100% Vậy: hoàn thành tập liên quan đến đặc trưng quần thể xét: + Bước 1: Xác định dạng quần thể nội phối hay ngẫu phối (thường có đề bài) + Bước 2: Sử dụng xác, vận dụng linh hoạt, sáng tạo công thức → Kết luận thứ ba: Khi quần thể có nhiều hai alen tuân theo định luật Hacđi -Vanbec Ví dụ: Một quần thể ngẫu phối; gen có alen A,a,a1; đó: (pA + qa+ ra1)2 = HƯỚNG DẪN CỤ THỂ Bài 1: Ở quần thể thực vật, thấy gen A quy định hoa màu đỏ, alen a quy định hoa màu trắng Quần thể khởi đầu có cấu trúc P: 350 AA : 140Aa : 910 aa Hãy xác định tỉ lệ kiểu gen quần thể hệ F3 hai trường hợp sau: a) Các cá thể quần thể tự thụ phấn b) Các cá thể quần thể giao phấn Biết đột biến, cá thể sống phát triển bình thường Hướng dẫn: Viết lại cấu trúc di truyền quần thể: P: 0,25 AA : 0,1 Aa : 0,65 aa a) Nếu cá thể quần thể tự thụ phấn qua ba hệ n Aa = 1  ÷ 2 AA = x + aa = z + y = 0,1 ×     = 0,0125 2  y  0,1   − = , 25 + − = 0,29375    2n   23  0,1   y  − = 0,69375 3 1 − n  = 0,65 +  2    b) Nếu cá thể quần thể giao phấn qua ba hệ: p A = 0,25 + 0,1 = 0,3 a q = 1- 0,3 = 0,7 → Cấu trúc di truyền qua ba hệ ngẫu phối: p2AA + pqAa + q2aa = → 0,09 AA + 0,42 Aa + 0,49 aa = Bài 2: Khi khảo sát hệ nhóm máu IA ; IB ; IO quần thể người trạng thái cân thành phố có 14500 dân, đó: nhóm máu A: 3480 người ; nhóm máu B: 5075 người ; nhóm máu O: 145 người a) Xác định tần số tương đối alen quy định nhóm máu cấu trúc di truyền quần thể người b) Có người có nhóm máu A trạng thái đồng hợp Hướng dẫn: a) Xác định tần số tương đối alen: Gọi p tần số alen I A ; q tần số alen IB ; Gọi r tần số alen IO Ta có: pA + qB + rO = 145 = 0,01 14500 r= → r = 0,1 ; mà p2+ 2pr = 0,24 → p = 0,4 → q = 0,5 b) Số người có nhóm máu A trạng thái đồng hợp: p2 × 14500 = (0,4)2 × 14500 = 2320 2) Lưu ý 2: Quần thể 2n: tế bào sinh dưỡng nhiễm sắc thể tồn thành cặp nên gen tồn thành cặp Từ đưa kết luận: Nếu toán cho nhiều cặp gen quy định cặp tính trạng khác nhau, ta phải xét riêng cặp tính trạng quần thể sau xét chung tính trạng quần thể Khi đó: - Dù gen có hai hay nhiều alen kiểu gen viết cặp - Tổng tần số alen gen Lưu ý: Nguyên tắc: Giữa cặp nhiễm sắc thể sử dụng phép nhân Dựa vào nhận xét trên, yêu cầu học sinh hoàn thành tập điền khuyết sau: Dạng 1: Gen nằm nhiễm sắc thể thường, phân li độc lập - Một gen có m alen Vậy quần thể có: + Số kiểu gen đồng hợp: m m( m − 1) + Số kiểu gen dị hợp: m(m + 1) + Số kiểu gen tối đa: - Hai gen: gen có m alen, gen hai có n alen Vậy quần thể có: + Số kiểu gen đồng hợp: m.n + Số kiểu gen dị hợp: m(m − 1) n(n − 1) × 2 + Số kiểu gen tối đa: m(m + 1) n(n + 1) × 2 Dạng 2: Gen nằm nhiễm sắc thể thường, liên kết - Hai gen: gen có m alen, gen hai có n alen nằm cặp nhiễm sắc thể Vậy quần thể có: + Số kiểu gen đồng hợp: m.n + Số kiểu gen dị hợp: m.n(m.n − 1) m.n(m.n + 1) + Số kiểu gen tối đa: Dạng 3: Gen nằm vùng tương đồng nhiễm sắc thể giới tính X Y Vậy: Khi gen nằm nhiễm sắc thể giới tính dạng XX, XY thì: Số kiểu gen tối đa = số kiểu gen XX + số kiểu gen XY Với: - Số kiểu gen XX (giống nhiễm sắc thể thường) = - Số kiểu gen XY = (số alen X × số alen Y) m(m + 1) HỆ THỐNG KIẾN THỨC VẬN DỤNG Bài 1: Một quần thể loài thực vật có tỉ lệ kiểu gen quần thể sau: 0,35 AABb + 0,25 Aabb + 0,15 AaBB + 0,25 aaBb =1 Xác định cấu trúc di truyền quần thể sau hệ giao phấn ngẫu nhiên Hướng dẫn: - Tách riêng cặp tính trạng, ta có: P: 0,35 AA + 0,40 Aa + 0,25 aa = 0,15 BB + 0,60 Bb + 0,25 bb = - Tần số alen: A = 0,55 ; a = 0,45 B = 0,45 ; b = 0,55 - Tần số kiểu gen F1 ,F2 ,…F5 không đổi bằng: 0,3025 AA + 0,4950 Aa + 0,2025 aa = 0,2025 BB + 0,4950 Bb + 0,3025 bb = - Vậy tần số kiểu gen chung: (0,3025 AA+ 0,4950 Aa + 0,2025 aa) × (0,2025 BB + 0,4950 Bb + 0,3025 bb) = Bài 2: Ở loài động vật xét lôcut I gồm alen, lôcut II gồm alen, lôcut III gồm alen, lôcut IV gồm alen Hãy Số kiểu gen tối đa quần thể trường hợp sau: a) Trường hợp 1: Các lôcut nằm cặp nhiễm sắc thể thường khác b) Trường hợp 2: Lôcut I lôcut II nằm cặp nhiễm sắc thể thường, lôcut III lôcut IV nằm nhiễm sắc thể giới tính X alen tương ứng Y (Trích đề thi giáo viên giỏi THPT; Năm học: 2012 - 2013 tỉnh Vĩnh Phúc) Hướng dẫn: a) Số kiểu gen tối đa lôcut, áp dụng công thức 2( + 1) 3(3 + 1) m(m + 1) 2( + 1) 3(3 + 1) locut I: ; locut II: ; locut III: ; locut IV: Vì lôcut nằm cặp nhiễm sắc thể thường khác nhau, nên phân li độc lập, cặp nhiễm sắc thể sử dụng phép nhân: 2(2 + 1) 3(3 + 1) 2(2 + 1) 3(3 + 1) × × × = 324 b) Số kiểu gen hai giới quần thể Vì: lôcut I lôcut II nằm cặp nhiễm sắc thể thường → lôcut I lôcut II liên kết với Lôcut III lôcut IV nằm nhiễm sắc thể giới tính X alen tương ứng Y → Lôcut III lôcut IV liên kết với Giữa hai cặp nhiễm sắc thể (Cặp nhiễm sắc thể thứ chứa gen I, II; cặp nhiễm sắc thể thứ hai chứa gen II, IV) ta sử dụng phép nhân: - Trên cặp nhiễm sắc thể thường:  m.n(m.n + 1)   2.3(2.3 + 1)   = 21    2 = - Trên cặp nhiễm sắc thể giới tính:  m.n(m.n + 1)   2.3(2.3 + 1)  + m.n  =  + 2.3 = 27  2    → Số kiểu gen tối đa: 21 × 27 = 567 Bài 3: Trong quần thể giao phối, xét ba gen: gen I có alen; gen II có alen, hai gen nằm cặp nhiễm sắc thể thường; gen III có alen nằm cặp nhiễm sắc thường khác Xác định số kiểu gen tối đa quần thể (Trích: Đề thi học sinh giỏi lớp 12, Năm học: 2012 - 2013 tỉnh Vĩnh Phúc) Hướng dẫn: - Trên cặp nhiễm sắc thể thường thứ nhất:  m.n(m.n + 1)   2.3(2.3 + 1)      = 21 2 = - Trên cặp nhiễm sắc thể thường thứ hai:  m(m + 1)   4(4 + 1)    =   = 10 Và hai cặp nhiễm sắc thể sử dụng phép nhân: → Số kiểu gen tối đa: 21×10 = 210 Bài 4: (ĐH 2012) Trong quần thể loài động vật lưỡng bội, xét lôcut có ba alen nằm vùng tương đồng nhiễm sắc thể giới tính X Y Biết không xảy đột biến, theo lí thuyết, số loại kiểu gen tối đa lôcut quần thể A 15 B C D 12 Hướng dẫn: Một lôcut có ba alen nằm vùng tương đồng nhiễm sắc thể giới tính X Y, áp dụng công thức: m(3m + 1) 3(3.3 + 1) = = 15 2 Bài 5: (ĐH 2013) Ở loài động vật, xét hai lôcut gen vùng tương đồng nhiễm sắc thể giới tính X Y, lôcut I có alen, lôcut II có alen Trên nhiễm sắc thể thường, xét lôcut III có alen Quá trình ngẫu phối tạo quần thể loài tối đa loại kiểu gen ba lôcut trên? A 570 B 270 C 180 D 210 Hướng dẫn: - Hai lôcut gen vùng tương đồng nhiễm sắc thể giới tính X Y, Lôcut I có alen, lôcut II có alen → số kiểu gen tối đa: m.n( m.n + 1) 2.3(2.3 + 1) + m.n = + 6.6 = 57 2 - Trên nhiễm sắc thể thường, xét lôcut III có alen → số kiểu gen tối đa: m(m + 1) 4(4 + 1) = = 10 2 Và hai cặp nhiễm sắc thể sử dụng phép nhân: → Số loại kiểu gen tối đa: 57×10 = 570 HẾT— KHI TẦN SỐ ALEN Ở GIỚI KHÔNG BẰNG NHAU Bài 1: Giả sử quần thể động vật ngẫu phối có tỉ lệ kiểu gen: - Ở giới cái: 0,36 AA : 0,48 Aa : 0,16 aa - Ở giới đực: 0,64 AA : 0,32 Aa : 0,04 aa a) Xác định cấu trúc di truyền quần thể trạng thái cân b) Sau quần thể đạt trạng thái cân di truyền, điều kiện sống thay đổi, cá thể có kiểu gen aa trở nên khả sinh sản Hãy xác định tần số alen quần thể sau hệ ngẫu phối - Tần số alen quần thể trạng thái cân di truyền: PA = 1/2 (0,6 + 0,8) = 0,7; qa = 0,3 - Cấu trúc di truyền quần thể trạng thái cân bằng: 0,49 AA : 0,42 Aa : 0,09 aa - Tần số alen sau hệ ngẫu phối, cá thể aa không đóng góp gen vào quần thể (gen a từ cá thể aa bị đào thải): Áp dụng công thức qa = q0/(1 + nq0) = 0,3 /(1 + 0,3) = 0,12; PA = 0,88 Bài 2: Một quần thể động vật, xét gen gồm alen NST thường A a Tần số tương đối alen A phần đực quần thể ban đầu 0,6 Qua ngẫu phối quần thể đạt trạng thái cân di truyền với cấu trúc sau: 0,49AA : 0,42Aa : 0,09aa a) Xác định tần số tương đối alen A a phần quần thể ban đầu b) Quá trình ngẫu phối diễn quần thể ban đầu cấu trúc di truyền quần thể hệ nào? a) Tần số tương đối alen A a phần quần thể ban đầu: - Ở trạng thái cân di truyền, tần số alen quần thể : p(A) = 0,49 + 0, 42:2= 0,7 ; q(a) = 0,3 - Ở quần thể ban đầu, phần đực có tần số alen p(A) = 0,6 Æ q(a) = 0,4 - Suy phần quần thể ban đầu có tần số alen : p(A) = x 0,7 – 0,6 = 0,8; q(a)= 1,0 – 0,8 = 0,2 Bài Tần số tương đối alen A phần đực quần thể ban đầu 0,6 Qua ngẫu phối quần thể đạt trạng thái cân di truyền với cấu trúc sau: 0,49AA : 0,42Aa : 0,09aa Xác định tần số alen A alen a phần quần thể ban đầu Quần thể cân có: + Tần số alen A: pA = 0,7 + Tần số alen a: qa = 0,3 - Quần thể ban đầu: + Ở phần đực: Tần số alen A = 0,6; Tần số alen a = – 0,6 = 0,4 + Ở phần cái: Gọi x tần số alen → (1 - x) tần số alen a Khi ngẫu phối, tần số kiểu gen: 0,6A 0,4ª xA 0,6xAA 0,4xAa (1-x)a 0,6(1 - x)Aa 0,4(1 - x)aa Ta có: 0, 4x + 0, ( − x ) pA = 0,6x + → x = 0,8 Vậy, quần thể ban đầu: Ở phần cái, tần số alen A : 0,8 tần số alen a : 0,2 = 0,7 Bài 4: Một quần thể động vật, hệ xuất phát (P) có thành phần kiểu gen giới 0,1 AA : 0,2 Aa : 0,7 aa; giới đực 0,36 AA : 0,48 Aa : 0,16 aa Biết quần thể không chịu tác động nhân tố tiến hóa Sau hệ ngẫu phối hệ F A đạt trạng thái cân di truyền B có kiểu gen dị hợp tử chiếm tỉ lệ 56% C có kiểu gen đồng hợp tử trội chiếm tỉ lệ 16% D có kiểu gen đồng hợp tử lặn chiếm tỉ lệ 28% − − − − Gọi p, q s, t lần lược tần số alen A a giới đực giới Xét giới cái: p = 0,2; q = 0,8 Xét giới đực: s = 0,6; t = 0,4 Cấu trúc di truyền quần thể F1 là: psAA: (pt + qs)Aa: qtaa, từ đó:  Tỷ lệ đồng hợp tử trội: ps = 0,2 x 0,6 = 0,12 (1)  Tỷ lệ KG dị hợp: pt + qs = 0,2 x 0,4 + 0,8 x 0,6 = 0,56 (2)  Quần thể không đạt TTCB (3)  Tỷ lệ đồng hợp tử lặn: qt = 0,8 x 0,4 = 0,32 (4) − Qua ta thấy (2) thoả Bài 5: Một quần thể loài động vật, xét locut gen có hai alen A a Ở hệ xuất phát (P), giới đực có 860 cá thể, có 301 cá thể có kiểu gen AA, 129 cá thể có kiểu gen aa Các cá thể đực Bài 5: giao phối ngẫu nhiên với cá thể quần thể Khi quần thể đạt tới trạng thái cân thành phần kiểu gen quần thể 0,49AA : 0,42Aa : 0,09aa Biết rằng, tỉ lệ đực quần thể : Nhận định sau nói quần thể trên? A Ở hệ (P), tần số alen a giới chiếm tỉ lệ 20% B Ở F1 số cá thể có kiểu gen dị hợp chiếm tỉ lệ 46% C Quần thể đạt tới trạng thái cân hệ F1 D Ở F1 số cá thể có kiểu gen đồng hợp lặn chiếm tỉ lệ 9% Khi cân bằng: A = = 0,7 ⇒ a = 0,3 Ở P: giới đực: AA = = 0,35; Aa = = 0,5 ⇒ A = 0,6; a = 0,4 ⇒ Ở giới P: 0,7 – 0,6 = 0,8; a = 0,2 Quần thể đạt cân sau hệ ngẫu phối Ở F1: Aa = 0,6 0,2 + 0,4 0,8 = 0,44 = 44%; aa = 0,4 HẾT 0,2 = 0,08 = 8%