SKKN sáng kiến kinh ngiệm hướng dẫn học sinh tìm hiểu sự thay đổi vốn gen của quần thể dưới áp lực của các nhân tố tiến hóa

22 455 0
SKKN sáng kiến kinh ngiệm hướng dẫn học sinh tìm hiểu sự thay đổi vốn gen của quần thể dưới áp lực của các nhân tố tiến hóa

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

Thông tin tài liệu

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HÓA TRƯỜNG THPT TRIỆU SƠN SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM HƯỚNG DẪN HỌC SINH TÌM HIỂU SỰ THAY ĐỔI VỐN GEN CỦA QUẦN THỂ DƯỚI ÁP LỰC CỦA CÁC NHÂN TỐ TIẾN HÓA Người thực hiện: Đặng Văn Sáu Chức vụ: Giáo viên SKKN thuộc lĩnh vực: Sinh học THANH HÓA NĂM 2013 PHẦN MỘT : ĐẶT VẤN ĐỀ I LỜI MỞ ĐẦU Chương trình Sinh học cấp THPT gồm phần : - Phần : Giới thiệu chung giới sống - Phần hai : Sinh học tế bào - Phần ba : Sinh học vi sinh vật - Phần bốn : Sinh học thể - Phần năm : Di truyền học - Phần sáu : Tiến hóa - Phần bảy : Sinh thái học Theo ý kiến phản hồi học sinh nhiều khóa học cho thấy: phần Tiến hóa học sinh cho khó Học sinh "sợ" phần tập khó, khó tiếp thu, mà là phần có tập nhiều lí thuyết, lại khó nhớ Có nhiều vấn đề lí thuyết mang tính trừu tượng, lại khô khan (không có cốt truyện hấp dẫn tình tiết li kì truyện ngắn hay tiểu thuyết) Vì để học sinh cảm thấy có hứng thú học tập môn Sinh học nói chung phần Tiến hóa nói riêng, định chọn đề tài II THỰC TRẠNG CỦA VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU Nhân tố tiến hóa nhân tố làm thay đổi vốn gen quần thể (tần số tương đối alen, thành phần kiểu gen) Liên quan đến thay đổi vốn gen quần thể áp lực nhân tố tiến hóa, sách giáo khoa Sinh học 12 (Chương trình Chuẩn) có đưa nhận xét : "đột biến gen làm thay đổi tần số alen thành phần kiểu gen quần thể chậm coi không đáng kể" Rõ ràng nhận xét "định tính" mà chưa "định lượng", chưa làm rõ cụ thể qua hệ tần số alen quần thể xảy đột biến gen với tần số u (0 < u < 1) Ở Sách giáo khoa Sinh học 12 Nâng cao lại đưa ví dụ : "với tần số đột biến 10-5 để làm giảm tần số alen ban đầu nửa, theo tính toán lí thuyết phải cần 69000 hệ" Học sinh muốn tìm hiểu xem lại tính số hệ Sách giáo khoa chưa đề cập cụ thể thay đổi tần số alen thành phần kiểu gen quần thể nhân tố tiến hóa khác : di - nhập gen, chọn lọc tự nhiên (CLTN), Từ thực trạng trên, để giúp em học sinh tìm hiểu sâu nhân tố tiến hóa, tạo cảm hứng cho học tập, để em làm tốt câu hỏi đề thi tuyển sinh Đại học - Cao đẳng, câu hỏi đề thi học sinh giỏi, mạnh dạn đổi mới, cải tiến phương pháp dạy học, hướng dẫn học sinh tìm hiểu thay đổi vốn gen quần thể áp lực nhân tố tiến hóa III ĐỐI TƯỢNG VÀ THỜI GIAN NGHIÊN CỨU Đối tượng nghiên cứu học sinh lớp 12B1 12C5 Trường THPT Triệu Sơn - Thanh Hoá Đề tài nghiên cứu thời gian hai năm học Cụ thể : - Lớp 12B1 năm học 2011 - 2012 - Lớp 12C5 năm học 2012 - 2013 IV PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU CHỦ YẾU - Phương pháp thực nghiệm trình dạy học lớp hướng dẫn học sinh học, làm tập nhà - Phương pháp thống kê toán học dựa số lượng học sinh thực yêu cầu đề tài PHẦN HAI : GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ SỰ THAY ĐỔI VỐN GEN CỦA QUẦN THỂ DƯỚI ÁP LỰC CỦA ĐỘT BIẾN 1.1 Cơ sở lí luận Giả sử quần thể, xét gen gồm alen A a với tần số tương đối ban đầu p0 q0 (0 ≤ p0,q0 ≤ ; p0 + q0 = ) Gọi u tần số đột biến thuận, v u v → a ; a → A) Ngoài nhân tố đột biến quần tần số đột biến nghịch (A  thể không chịu thêm áp lực nhân tố tiến hóa khác Ta có thường gặp trường hợp sau:  Trường hợp : u > 0; v = → đột biến xảy theo chiều u = 0; v >0  Tần số tương đối alen thời điểm sau n hệ tính sau: Với u > v = : p1 = p0 (1 - u) p2 = p1 (1 - u) = p0 (1 - u)2 p3 = p2 (1 - u) = p0 (1 - u)3 pn = p0 (1 - u)n -> qn = - pn Với u = v > 0, tương tự ta có : pn = - qn ; qn = q0 (1 - v)n Trường hợp : u > ; v > → đột biến xảy theo chiều : chiều thuận v (A  → a) chiều nghịch (a  → A) Trường hợp tần số alen quần thể có thay đổi (tăng, giảm) phụ thuộc vào trị số p0, q0, u, v Khi số lượng alen sinh từ đột biến thuận số lượng alen sinh từ đột biến nghịch quần thể đạt trạng thái cân di truyền Vậy thời điểm cân bằng, ta có : u.p = v.q Do p = - q -> u.(1 - q) = v.q ↔ u = vq + uq = q(u + v) u v ==> q = ; p= u+v u+v u 1.2 Một số ví dụ Ví dụ Quần thể ban đầu có tần số tương đối alen A p0 Để tần số giảm áp lực trình đột biến diễn theo chiều phải cần khoảng hệ? Cho biết tần số đột biến u 10-5 Giải: Áp dụng công thức : pn = p0.(1 - u)n, ta có : 0,5p0 = p0.(1 - 10-5)n (1 - 10-5)n = 0,5 n.ln(1 - 10-5) = ln 0,5 ln0,5 ==> n = ≈ 69314 (thế hệ) ln(1 − 10 −5 ) Ví dụ Quần thể ban đầu có tần số tương đối alen A = 0,96 Nếu áp lực đột biến theo chiều làm giảm tần số alen A qua 346570 hệ tần số tương đối alen A bao nhiêu? Biết tần số đột biến 10-5 Giải: Tần số alen A hệ n tính công thức pn = p0(1 - u)n => p346570 = 0,96.(1 - 10-5)346570 ≈ 0,03 Ví dụ Quần thể ban đầu có tần số tương đối alen A 0,85 sau 350000 hệ, tần số tương đối alen A 0,25 Cho biết trình giảm tần số u áp lực trình đột biến theo hướng (A  → a) Xác định tần số đột biến u Giải: Tần số alen A hệ n tính công thức: pn = p0(1 - u)n ==> (1 - u)350000 = pn/po ≈ 0,3 ==> 350000.ln(1 - u) = ln 0,3 1 ln 0,3 => ln (1 - u) = ln(1 - u) = ln 0,3 350000 - u = 0,3 350000 350000 -6 ==> u ≈ 3.10 Ví dụ Quần thể ban đầu có 106 alen A a Tần số đột biến alen A (A → a) 3.10-5, alen a (a → A) 10-5 Khi cân quần thể có số lượng alen bao nhiêu? Cho biết quần thể không chịu áp lực nhâ tố tiến hóa khác Giải: Tại thời điểm cân bằng, ta có : u.p = v.q v 10 −5 = = 0,25 ; q = - 0,25 = 0,75 Do q = - p ===> p = u + v 3.10 −5 + 10 −5 Vậy số lượng alen quần thể : A = 0,25 106 = 25.104 ; a = 0,75.106 = 75.104 Ví dụ Quần thể ban đầu có tần số tương đối alen p(A) = 0,7 q(a) = 0,3 u → a Quần thể chịu áp lực trình đột biến theo hướng (A  -4 -5 v a → A) với tần số đột biến u = 10 v = 10 Giả sử quần thể không chịu tác động nhân tố tiến hóa khác Ở thời điểm cân bằng, thành phần kiểu gen quần thể bao nhiêu? Giải: Tại thời điểm cân bằng, ta có : u.p = v.q v 10 −5 Do q = - p ===> p = = ≈ 0,1 ; q = - 0,1 = 0,9 u + v 10 − + 10 −5 ==> Theo công thức Hacdi - Vanbec thành phần kiểu gen quần thể thời điểm cân là: 0,12AA : 2.0,1.0,9Aa : 0,92aa = 0,01AA : 0,18Aa : 0,81aa 1.3 Nhận xét - Sự thay đổi vốn gen quần thể áp lực đột biến không đáng kể - Nếu đột biến xảy theo hai chiều thuận nghịch số lượng đột biến thuận số lượng đột biến nghịch quần thể đạt trạng thái cân SỰ THAY ĐỔI VỐN GEN CỦA QUẦN THỂ DƯỚI ÁP LỰC CỦA CHỌN LỌC TỰ NHIÊN 2.1 Cơ cở lí luận 2.1.1 Một số quy ước - Gọi p0, q0 tần số tương đối alen A a quần thể ban đầu ; p1, p2, , pn tần số tương đối alen A quần thể trải qua CLTN sau 1, 2, , n hệ ; q1, q2, , qn tần số tương đối alen a quần thể trải qua 1, 2, , n hệ - Gọi S hệ số chọn lọc (0 ≤ S ≤ 1) - Gọi w giá trị thích nghi (0 ≤ w ≤ ; w = - S) - Gọi trình chọn lọc cá thể 2n chọn lọc pha lưỡng bội ; trình chọn lọc giao tử n chọn lọc pha đơn bội - Giả sử quần thể chịu áp lực CLTN mà không chịu thêm tác động nhân tố tiến hóa khác 2.1.2 Chọn lọc pha lưỡng bội Ta thường gặp dạng sau : - Dạng : SAA = SAa = ; Saa = Trong trường hợp này, toàn cá thể AA Aa sống sót sinh sản; toàn cá thể aa bị chết khả sinh sản Vì quần thể chịu áp lực chọn lọc tự nhiên mà không chịu thêm áp lực nhân tố tiến hóa khác, hệ, thành phần kiểu gen thỏa mãn công thức Hacdi - Vanbec + Ở quần thể ban đầu (P) : p02AA + 2p0q0Aa + q02aa = + Trải qua hệ chọn lọc, quần thể (F1) có dạng : p02AA + 2p0q0AA ≠ p0 p0 + p0q ==> p1 = = = ; 2 1+ q0 1− q0 1− q0 pq q0 q (1 − q ) = q1 = 0 = (1 + q )(1 − q ) + q 1− q0 Quá trình ngẫu phối xảy ra, quần thể đạt trạng thái cân : F1 = p12AA + 2p1q1Aa + q12aa = + Trải qua hệ chọn lọc, quần thể (F2) có dạng : p12AA + 2p1q1AA ≠ p1 p1q q1 p + p 1q 1 = = ; q = = ==> p2 = 2 2 + q1 + q1 − q1 − q1 − q1 Quá trình ngẫu phối lại xảy ra, quần thể lại đạt trạng thái cân : F2 = p22AA + 2p2q2Aa + q22aa = + Cứ vậy, qua giao phối ngẫu nhiên, đến hệ thứ n (Fn), ta có tần số tương đối alen A a : q n -1 pn = ; qn = + q n -1 + q n -1 1 + q0 Ta có : = =1+ q1 q0 q0 1 + q1 1 = =1+ =1 + =2+ q2 q1 q1 q /(1 + q ) q0 1 + q2 = = = + q3 q2 q0 1 = = n + qn q0 ==> qn = q0 ; pn = - qn + nq - Dạng : SAA = SAa = ; < Saa < Trong trường hợp này, toàn cá thể AA Aa sống sót sinh sản; phần cá thể aa bị chết không sinh sản Với cách lập luận Dạng 1, ta có : + Ở quần thể ban đầu (P) : p02AA + 2p0q0Aa + q02aa = + Trải qua hệ chọn lọc, quần thể (F1) có dạng : p02AA + 2p0q0AA + (1 - S)q02aa ≠ ==> Tần số alen A a tính sau : p q + q 02 (1 − S) q − q 02S q1 = = ; p1 = - q1 − q 02S - q 02S Quá trình ngẫu phối xảy ra, quần thể đạt trạng thái cân : F1 = p12AA + 2p1q1Aa + q12aa = + Trải qua hệ chọn lọc, quần thể (F2) có dạng : p12AA + 2p1q1AA + (1 - S)q12aa ≠ ==> Tần số alen A a F2 lại tính sau : p1q + q 12 (1 − S) q − q 12S q2 = = ; p2 = - q2 − q 12S - q 12S Quá trình ngẫu phối lại xảy ra, quần thể lại đạt trạng thái cân : F2 = p22AA + 2p2q2Aa + q22aa = + Cứ vậy, qua giao phối ngẫu nhiên, đến hệ thứ n (Fn), ta có tần số tương đối alen A a : q n -1 − q 2n −1S qn = ; pn = - qn − q n2 -1S Sử dụng máy tính bỏ túi, ta tính giá trị pn qn qua hệ chọn lọc Nói cách khác, ta tính tần số tương đối alen A a hệ quần thể chịu áp lực trình chọn lọc pha lưỡng bội qua n hệ : q i-1 − q i2−1S qi = (i = 1, 2, , n) − q i2-1S pi = - qi - Dạng : SAA =1 ; < SAa Tần số alen A a tính sau : p q (1 − S) p1 = ; q1 = - p1 2p q (1 − S) + q 02 + Tương tự hệ thứ n (Fn), ta có tần số tương đối alen A a : p n −1q n −1 (1 − S) pn = ; qn = - pn 2p n −1q n −1 (1 − S) + q 2n −1 - Dạng : < SAA , SAa , Saa < (SAA ≠ SAa ≠ Saa) Ở trường hợp này, cá thể AA, Aa, aa bị chọn lọc với tần số khác Trải qua i hệ chọn lọc (i = 1, 2, , n), quần thể (Fi) có dạng : pi-12(1 - SAA) AA + 2pi-1qi-1(1 - SAa) Aa + qi-12(1 - Saa) aa ≠ Tính tần số alen A a trường hợp phức tạp Vì tùy theo kiện đề cho số hệ chọn lọc mà ta tính tần số alen A a sau: p i2−1 (1 − S AÂ ) + p i q i (1 − S Aa ) pi = ; qi = - pi p i −1 (1 − S AÂ ) + 2p i q i (1 − S Aa ) + q i2−1 (1 − Saa ) 2.1.3 Chọn lọc pha đơn bội Ta thường gặp dạng toán sau : - Dạng : SA = ; < Sa pn = - qn - Dạng : < SA ≠ Sa Tần số tương đối alen : pi = p i −1 (1 − S A ) ; qi = - pi p i −1 (1 − S A ) + q i −1 (1 − Sa ) 2.2 Một số ví dụ Ví dụ Quần thể ban đầu có tần số alen a 0,92 Giả thiết tất cá thể aa khả sinh sản; tất cá thể AA Aa sống sinh sản bình thường; quần thể không chịu tác động nhân tố tiến hóa khác Hỏi để tần số alen a giảm xuống 0,24 cần hệ? Giải: Theo : SAA = SAa = ; Saa = q0 Áp dụng công thức : qn = , ta có : 1+ n.q0 = q0/qn + n.q ==> n = (q /q n ) − (0,92 / 0,24) − = ≈ (thế hệ) q0 0,92 Ví dụ Bệnh thiếu máu hồng cầu hình liềm người gen đột biến trội (HbS) gây nên, alen lặn (Hbs) quy định hồng cầu bình thường Ở quần thể người, tần số tương đối alen HbS Hbs 0,8 0,2 Cho biết 100% số người mang kiểu gen đồng hợp trội (HbSHbS) 80% số người mang kiểu gen dị hợp (HbSHbs) bị chết trước tuổi sinh sản; người mang kiểu gen (HbsHbs) sống sinh sản bình thường; quần thể không chịu thêm áp lực nhân tố tiến hóa khác Sau hệ, số người quần thể 3000 số lượng alen HbS bao nhiêu? Giải: - Tần số tương đối alen HbS : p q (1 − S) 0,2.0,8(1 − 0,8) p1 = = ≈ 0,31 2p q (1 − S) + q 2.0,8.0,2(1 − 0,8) + 0,2 ==> Số lượng alen HbS quần thể : 0,31 x (3000 x 2) = 1860 Ví dụ Một quần thể ban đầu có tần số tương đối alen A a 0,4 0,6 Biết hệ số chọn lọc giao tử a S = 0,34 (có 34% số giao tử a bị chết khả thụ tinh), hệ số chọn lọc giao tử A S = Hỏi sau chọn lọc tần số tương đối alen A biến đổi so với ban đầu? Giải: Sau trình chọn lọc, ta có : + Lượng giao tử A : 0,4 + Lượng giao tử a : 0,6.(1 - 0,34) = 0,396 10 0,4 = 0,502 0,4 + 0,96 Vậy tần số tương đối alen A tăng thêm : 0,502 - 0,4 = 0,102 ==> Tần số alen A sau chọn lọc : Ví dụ Tần số giao tử mang alen A a quần thể ban đầu 0,5 Biết giao tử mang A có khả thụ tinh, giao tử mang a có 80% số giao tử sống sót tham gia thụ tinh Ở hệ F4, quần thể ngẫu phối đạt trạng thái cân di truyền tỉ lệ kiểu gen dị hợp bao nhiêu? Giải: Qua hệ chọn lọc giao tử a với hệ số chọn lọc Sa = 0,8, tần số alen a là: q4 = 0,5(1 - 0,8)4 = 0,0008 ; ==> p4 = - 0,0008 = 0,9992 Ở trạng thái cân di truyền, tỉ lệ kiểu gen dị hợp : x 0,9992 x 0,0008 = 0,0015987 2.3 Nhận xét - CLTN làm thay đổi vốn gen quần thể nhanh nhiều so với đột biến - Chọn lọc pha đơn bội làm thay đổi vốn gen quần thể nhanh chọn lọc pha lưỡng bội; chọn lọc chống lại alen trội làm thay đổi vốn gen quần thể nhanh chọn lọc chống lại alen lặn SỰ THAY ĐỔI VỐN GEN CỦA QUẦN THỂ DƯỚI ÁP LỰC CỦA DI - NHẬP GEN 3.1 Cơ sở lí luận Nhân tố di - nhập gen (dòng gen) nhân tố làm thay đổi tần số alen thành phần kiểu gen quần thể gốc quần thể nhận Nếu quần thể gốc quần thể nhận có kích thước lớn dòng gen nhỏ (vài cá thể) làm thay đổi không đáng kể đến tần số alen thành phần kiểu gen Ngược lại quần thể gốc quần thể nhận có kích thước nhỏ dòng gen gây biến đổi đột ngột tần số alen thành phần kiểu gen quần thể Gọi : p, q tần số alen A a quần thể sau di nhập; p1, q1 tần số alen A a quần thể cho; p2, q2 tần số alen A a quần thể nhận; m, n số lượng cá thể quần thể cho quần thể nhận 11 Ta tính p, q sau : mp1 + np p= ;q=1-p m+n mq + nq Hoặc : q = ; p = - q m+n 3.2 Một số ví dụ Ví dụ Quần thể I có tần số alen a 0,6; quần thể II có tần số alen a 0,1 Tính tần số alen a quần thể sau di nhập trường hợp sau: - Trường hợp : Có 30 cá thể có khả sinh sản từ quần thể I di nhập vào quần thể II - Trường hợp : Có 15000 cá thể có khả sinh sản từ quần thể I di nhập vào quần thể II Biết quần thể II có 30000 cá thể Giải Tần số alen quần thể sau di nhập : 30x0,6 + 30000x0,1 - Trường hợp : q = ≈ 0,1005 ; 30000 + 30 p = 1- 0,1005 = 0,8995 15000x0,6 + 30000x0,1 - Trường hợp : q = ≈ 0,27; 30000 + 15000 p = - 0,27 = 0,73 Ví dụ Tần số tương đối alen A quần thể I 0,8; quần thể II 0,3 Số cá thể quần thể I 1600, số cá thể nhập cư từ quần thể II vào quần thể I 400 Sau di nhập, quần thể tiếp tục ngẫu phối đạt 10000 cá thể số cá thể có kiểu gen dị hợp (Aa) bao nhiêu? Biết quần thể không chịu tác động nhân tố tiến hóa khác Giải: - Tần số alen A quần thể I sau di nhập : 1600x0,8 + 400x0,3 = 0,7 p= 1600 + 400 ==> Số lượng cá thể dị hợp quần thể: x 0,7 x (1 - 0,7) x 10000 = 4200 Ví dụ Ở người, tính trạng mắt xanh gen lặn quy định nằm nhiễm sắc thể thường Trong quần thể có 16% người mắt xanh, số người di cư đến quần thể chiếm 20% tổng số người Trong số người di cư đến có 9% số người mắt xanh Tần số alen mắt xanh quần thể bao nhiêu? 12 Giải: Gọi alen quy định mắt xanh a Vì quần thể ngẫu phối nên : Tần số alen a trước di nhập : q12 = 0,16 -> q1 = 0,4 Tần số alen a phận di nhập đến : q22 = 0,09 -> q2 = 0,3 Theo ra, tỉ lệ kích thước quần thể : - Trước di nhập : 0,8 ; - Nhóm di nhập (dòng gen) : 0,2 ==> Tần số alen mắt xanh quần thể : 0,8x0,4 + 0,2x0,3 qa = = 0,38 0,8 + 0,2 Ví dụ Một sông có quần thể ốc sên : quần thể lớn (quần thể chính) phía quần thể nhỏ nằm cuối dòng đảo (quần thể đảo) Do nước chảy xuôi nên ốc di chuyển từ quần thể đến quần thể đảo mà không di chuyển ngược lại Xét gen gồm alen A a Ở quần thể có pA = 1, quần thể đảo có pA = 0,6 Do di cư, quần thể đảo trở thành quần thể mới, có 12% số cá thể quần thể a) Tính tần số tương đối alen quần thể sau di cư b) Quần thể sinh sản, trình xảy đột biến A -> a với tốc độ 0,3% Tính tần số tương đối alen hệ quần thể Giải: a) Quần thể di cư đến quần thể đảo chiếm 12% quần thể Vậy quần thể đảo chiếm 88% quần thể Vậy quần thể (sau di nhập) có tần số tương đối alen là: pA = 0,12 x + 0,88 x 0,6 = 0,648 qa = - pA = - 0,648 = 0,352 b) Tần số alen sau đột biến : pA = 0,648 - (0,003 x 0,648) = 0,646 qa = - 0,646 = 0,354 3.3 Nhận xét Sự thay đổi vốn gen quần thể sau di nhập phụ thuộc vào : - Độ lớn dòng gen - Tương quan kích thước quần thể cho quần thể nhận - Tần số alen quần thể nhận tần số alen dòng gen 13 SỰ THAY ĐỔI VỐN GEN CỦA QUẦN THỂ DƯỚI ÁP LỰC CỦA GIAO PHỐI KHÔNG NGẪU NHIÊN 4.1 Cơ sở lí luận Giao phối không ngẫu nhiên (giao phối gần, tự thụ phấn, giao phối có lựa chọn, ) không làm thay đổi tần số alen mà làm thay đổi thành phần kiểu gen quần thể Nếu quần thể tự phối (tự thụ tinh, tự thụ phấn) thành phần kiểu gen quần thể thay đổi theo hướng giảm dần tỉ lệ dị hợp, tăng dần tỉ lệ đồng hợp, quần thể dần phân hóa thành dòng chủng Trong trường hợp này, quần thể không chịu áp lực nhân tố tiến hóa khác thành phần kiểu gen quần thể qua hệ mặt lí thuyết tính sau: Giả sử quần thể ban đầu có thành phần kiểu gen : P = xAA + yAa + zaa (0 ≤ x, y, z ≤ ; x + y + z = 1) Qua tự phối liên tiếp hệ Fn, ta có: 1 Aa = y.( )n (Đặt y.( )n = α ) 2 y −α AA = x + ; y −α aa = z + Nếu quần thể giao phối gần, giao phối có lựa chọn thành phần kiểu gen quần thể thay đổi tương ứng với kiểu lựa chọn giao phối cá thể : - Giao phối cá thể có kiểu hình - Giao phối cá thể có kiểu hình khác - Giao phối cá thể có biểu ưu lai với nhau, 4.2 Một số ví dụ Ví dụ Một quần thể ban đầu có 1000 cá thể gồm kiểu gen sau : P = 400AA + 400Aa + 200aa Nếu quần thể tự thụ phấn liên tiếp đến hệ F4, kích thước quần thể tăng lên 2000 cá thể số cá thể thuộc kiểu gen bao nhiêu? Giải: - Thành phần kiểu gen : P = 0,4AA + 0,4Aa + 0,2aa - Khi tự thụ phấn liên tiếp đến F4, ta có : Aa = 0,4 ( ) = 0,025 ; 14 0,4 − 0,025 = 0,5875 0,4 − 0,025 aa = 0,2 + = 0,3875 - Vậy số cá thể thuộc kiểu gen : AA = 0,5875 x 2000 = 1175 Aa = 0,025 x 2000 = 50 aa = 0,3875 x 2000 = 775 AA = 0,4 + Ví dụ Ở quần thể cá, đạt trạng thái cân di truyền có tỉ lệ cá màu xám : cá màu đỏ = : 24 Nếu xảy tượng giao phối có lựa chọn (chỉ màu giao phối với nhau) qua hệ Xác định thành phần kiểu gen quần thể hệ thứ hai Biết gen quy định màu đỏ trội hoàn toàn so với gen quy định màu xám, gen nằm NST thường Giải: - Quy ước : A quy định cá màu đỏ ; a quy định cá màu xám, tần số A a p q - Do quần thể trạng thái cân di truyền nên : q2 = 1/25 = 0,04 -> q = 0,2 ; p = - 0,2 = 0,8 - Cấu trúc di truyền quần thể trạng thái cân : 0,64AA + 0,32Aa + 0,04aa = - Quần thể xảy giao phối có lựa chọn sau hệ: Trong số màu đỏ AA chiếm 2/3 ; Aa chiếm 1/3 ==> P (màu đỏ x màu đỏ) = (0,667 AA : 0,333Aa) x (0,667 AA : 0,333Aa) ==> F1 : 0,666AA : 0,266Aa : 0,028aa P (màu xám x màu xám) = 0,04(aa x aa) -> F1 : 0,04aa Tổng hệ F1 có : 0,666AA + 0,266Aa + 0,068aa F1 x F1 : Tương tự trên, ta có cấu trúc di truyền quàn thể F2 : 0,686AA + 0,228Aa + 0,086aa = 4.3 Nhận xét - Giao phối không ngẫu nhiên làm thay đổi thành phần kiểu gen mà không làm thay đổi tần số alen quần thể - Nếu quần thể tự phối tỉ lệ đồng hợp tăng dần, tỉ lệ dị hợp giảm nửa qua hệ - Nếu quần thể giao phối có lựa chọn thành phần kiểu gen thay đổi tương ứng với kiểu lựa chọn giao phối 15 SỰ THAY ĐỔI VỐN GEN CỦA QUẦN THỂ DƯỚI ÁP LỰC CỦA CÁC YẾU TỐ NGẪU NHIÊN 5.1 Cơ sở lí luận Các yếu tố ngẫu nhiên (còn gọi biến động di truyền hay phiêu bạt di truyền) yếu tố bất thường thời tiết (hạn hán, lũ lụt, ) yếu tố ngẫu nhiên làm giảm kích thước quần thể cách đáng kể Các yếu tố ngẫu nhiên gây nên biến đổi tần số alen thành phần kiểu gen quần thể không theo hướng xác định Sự thay đổi vốn gen quần thể yếu tố ngẫu nhiên thường đột ngột, chí loại bỏ hoàn toàn alen quần thể, cho dù alen có lợi hay có hại Quần thể có kích thước lớn, phân bố rộng, tính đa hình cao tác động yếu tố ngẫu nhiên nhỏ Ngược lại, quần thể có kích thước nhỏ dễ bị thay đổi tần số alen thành phần kiểu gen yếu tố ngẫu nhiên 5.2 Một số ví dụ Ví dụ Quần thể ban đầu có tần số alen A = 0,6 a = 0,4 Biêt quần thể cân di truyền có 1000 cá thể Nếu yếu tố ngẫu nhiên mà số cá thể sống sót sinh sản thuộc kiểu gen chiếm tỉ lệ : AA = 1/10 ; Aa = 1/20 ; aa = 3/4 Tính tần số tương đối alen A a sau biến cố ngẫu nhiên Giải: Do quần thể cân di truyền nên thành phần kiểu gen là: 0,36AA + 0,48Aa + 0,16aa ==> Số cá thể tương ứng với kiểu gen : 360AA + 480Aa + 160aa Sau biến cố ngẫu nhiên, số cá thể sống sót sinh sản thuộc kiểu gen : 36AA + 24Aa + 120aa ==> 1/5AA + 2/15Aa + 2/3aa ==> Tần số tương đối alen : A ≈ 0,27 ; a ≈ 0,73 Ví dụ Quần thể ban đầu trạng thái cân có 2000 cá thể Tần số alen A = 0,85 Khu sinh sống quần thể bị trận bão tràn qua làm cho 100% số cá thể AA 50% số cá thể Aa bị chết Sau quần thể lại giao phối ngẫu nhiên để đạt kích thước 1500 cá thể Tính số cá thể đồng hợp Giải: - Tần số alen : A = 0,85 ; a = - 0,85 = 0,15 16 - Số cá thể thuộc kiểu gen : AA = 0,852 x 2000 = 1445 Aa = x 0,85 x 0,15 x 2000 = 510 aa = 0,152 x 2000 = 45 - Sau trận bão, số cá thể thuộc kiểu gen lại : 17 255Aa + 45aa Aa + aa 20 20 ==> Tần số alen : A = 0,425 ; a = 0,575 - Số cá thể đồng hợp sau trận bão : (0,4252 + 0,5752) x 1500 = 766,8 (≈ 767 cá thể) Ví dụ Ở quần thể, tần số alen 0,7A 0,3a Quần thể bị tiêu diệt gần hết sau trận dịch, lại cá thể có khả sinh sản Hỏi xác suất để sau số năm, quần thể có 100% cá thể AA (giả sử không xảy đột biến) bao nhiêu? Giải: - Cấu trúc di truyền quần thể : 0,49AA + 0,42Aa + 0,09aa = - Vì quần thể không bị chọn lọc đột biến, từ cá thể trở thành 100% AA cá thể phải có kiểu gen AA - Xác suất cá thể AA : (0,49)4 = 0,0576 ==> Vậy xác suất để sau số năm quần thể có 100% cá thể AA 5,76% 5.3 Nhận xét Sự thay đổi vốn gen quần thể yếu tố ngẫu nhiên thường đột ngột, không theo hướng xác định 17 PHẦN BA : KẾT LUẬN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU Năm học 2011 - 2012, nhà trường phân công dạy lớp khối 12 lớp 12B1 12B3 (đều lớp thuộc Ban KHTN) Tôi triển khai đề tài lớp 12B1, lớp 12B3 không triển khai đề tài, dạy học dựa Chuẩn kiến thức kĩ sách giáo khoa thuộc Chương trình Nâng cao Năm học 2012 - 2013, nhà trường phân công dạy lớp khối 12 lớp 12C5, 12C6 12C8 (lớp 12C5 thuộc Ban KHTN, lớp 12C6 12C8 lớp thuộc Ban Cơ bản) Tôi triển khai đề tài lớp 12C5, lớp 12C6 12C8 không triển khai đề tài, dạy học dựa Chuẩn kiến thức kĩ sách giáo khoa thuộc Chương trình Chuẩn Kết thu sau: 1.1 Các kĩ năng, thái độ hình thành học sinh 1.1.1 Năm học 2011 - 2012 Các kĩ năng, thái độ hình thành học sinh Hiểu tường tận nhân tố tiến hóa làm thay đổi tần số alen, nhân tố tiến hóa làm thay đổi thành phần kiểu gen quần thể Biết nhân tố làm giàu vốn gen quần thể, nhân tố làm nghèo vốn gen quần thể; nhân tố làm thay đổi tần số alen quần thể nhanh chóng, nhân tố làm thay đổi tần số alen quần thể chậm Hiểu nhân tố tiến hóa có hướng, nhân tố tiến hóa vô hướng Vận dụng kiến thức để giải tập có liên quan đến thay đổi vốn gen quần thể áp lực nhân tố tiến hóa Có hứng thú học tập môn Sinh học (phần Tiến hóa) Lớp 12B1 (triển khai đề tài) Sĩ số : 46HS SL % Lớp 12B3 (không triển khai đề tài) Sĩ số : 48HS SL % 45 97,8 39 81,3 46 100 40 83,3 43 93,5 35 72,9 44 95,7 02 4,2 43 93,5 15 72,9 18 1.1.2 Năm học 2012 - 2013 Các kĩ năng, thái độ hình thành học sinh Hiểu tường tận nhân tố tiến hóa làm thay đổi tần số alen, nhân tố tiến hóa làm thay đổi thành phần kiểu gen quần thể Biết nhân tố làm giàu vốn gen quần thể, nhân tố làm nghèo vốn gen quần thể; nhân tố làm thay đổi tần số alen quần thể nhanh chóng, nhân tố làm thay đổi tần số alen quần thể chậm Hiểu nhân tố tiến hóa có hướng, nhân tố tiến hóa vô hướng Vận dụng kiến thức để giải tập có liên quan đến thay đổi vốn gen quần thể áp lực nhân tố tiến hóa Có hứng thú học tập môn Sinh học (phần Tiến hóa) Lớp 12C5 (triển khai đề tài) Sĩ số : 46HS SL % Lớp 12C6 (không triển khai đề tài) Sĩ số : 49HS SL % 45 97,8 25 51,0 43 93,5 17 34,7 43 93,5 18 36,7 40 87,0 01 2,0 36 78,3 10 20,4 1.2 Kết thi học sinh giỏi thi Đại học, Cao đẳng Lớp 12B1 năm học 2011 - 2012 : - Học sinh giỏi : giải Nhất cấp tỉnh Giải toán máy tính bỏ túi môn Sinh học (em Nguyễn Đình Thế); giải Ba cấp tỉnh môn Sinh học - Kết thi Đại học năm 2012 : Số học sinh dự thi Khối B 43, điểm trung bình môn Sinh học đạt 5,1 điểm Lớp 12C5 năm học 2012 - 2013 : - Học sinh giỏi cấp tỉnh : có giải Nhì, giải Ba, giải KK (trong giải KK cấp tỉnh Giải toán máy tính bỏ túi môn Sinh học) - Kết thi khảo sát chất lượng lớp 12 môn thi Đại học năm 2013 (tại trường) : Số học sinh dự thi 42, điểm trung bình môn Sinh học đạt 5,97 điểm Trong kết lớp 12B3 năm học 2011 - 2012 lớp 12C6 năm học 2012 - 2013 xa : học sinh giỏi cấp tỉnh, số học sinh dự thi Đại học khối B (4 - học sinh dự thi), điểm trung bình môn Sinh học thấp (trung bình - điểm) 19 NHỮNG THUẬN LỢI, KHÓ KHĂN TRONG QUÁ TRÌNH TRIỂN KHAI ĐỀ TÀI 2.1 Những thuận lợi - Sự quan tâm, giúp đỡ, tạo điều kiện Ban giám hiệu nhà trường - Sự ủng hộ nhiệt tình Giáo viên chủ nhiệm học sinh lớp có triển khai đề tài - Bản thân tràn đầy nhiệt huyết việc giảng dạy môn, muốn truyền cảm hứng học tập môn Sinh học cho em học sinh, phần Tiến hóa 2.2 Những khó khăn - Nội dung đề cập đến đề tài khó với đa số học sinh Do đó, triển khai không tốt tác dụng, chí tác dụng ngược lại - Phân phối chương trình dành cho phần quỹ thời gian không nhiều (Chương trình Chuẩn khoảng 0,5 tiết ; Chương trình Nâng cao tiết) Vì đề tài triển khai lớp học sinh có nhu cầu học bồi dưỡng khóa hướng dẫn học, làm tập nhà KIẾN NGHỊ, ĐỀ XUẤT Trong trình triển khai đề tài từ kết bước đầu thu được, có vài kiến nghị đề xuất sau : - Các cấp quản lí giáo dục ban hành Phân phối chương trình môn học, không nên rập khuôn, cứng nhắc ấn định số tiết cho mà nên giáo viên môn có hành lang đủ rộng để vận dụng, điều chỉnh giảng dạy cho phù hợp với nội dung kiến thức học phù hợp với trình độ học sinh lớp học cụ thể - Tôi mong muốn mở rộng nghiên cứu áp dụng đề tài cho lớp học khác, khóa học khác Trường THPT Triệu Sơn Hy vọng mong muốn cấp quản lí giáo dục, Ban giám hiệu nhà trường trân trọng tạo điều kiện Dù kinh nghiệm nhỏ cá nhân, muốn chia sẻ với đồng nghiệp mong muốn nhận quan tâm, góp ý từ đồng chí XÁC NHẬN CỦA THỦ TRƯỞNG ĐƠN VỊ Thanh Hóa, ngày 19 tháng năm 2013 Tôi xin cam đoan SKKN viết, không chép nội dung người khác Người viết Đặng Văn Sáu 20 TÀI LIỆU THAM KHẢO Các đề thi chọn học sinh giỏi lớp 12 THPT tỉnh Thanh Hóa môn Sinh học Sinh học 12 - Nguyễn Thành Đạt (Tổng Chủ biên) - NXB Giáo dục Sinh học 12 - Sách giáo viên - Nguyễn Thành Đạt (Tổng Chủ biên) - NXB Giáo dục Sinh học 12 Nâng cao - Vũ Văn Vụ (Tổng Chủ biên) - NXB Giáo dục 2008 Sinh học 12 Nâng cao - Sách giáo viên - Vũ Văn Vụ (Tổng Chủ biên) - NXB Giáo dục 2008 Tuyển chọn, phân loại tập di truyền hay khó - Vũ Đức Lưu - NXB Đại học Quốc gia Hà Nội 2000 21 MỤC LỤC Trang PHẦN MỘT : ĐẶT VẤN ĐỀ I Lời mở đầu II Thực trạng vấn đề nghiên cứu III Đối tượng thời gian nghiên cứu IV Phương pháp nghiên cứu chủ yếu PHẦN HAI : GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ Sự thay đổi vốn gen quần thể áp lực đột biến Sự thay đổi vốn gen quần thể áp lực chọn lọc tự nhiên Sự thay đổi vốn gen quần thể áp lực di nhập gen 10 Sự thay đổi vốn gen quần thể áp lực giao phối không ngẫu nhiên 13 Sự thay đổi vốn gen quần thể áp lực yếu tố ngẫu nhiên 15 PHẦN BA : KẾT LUẬN Kết nghiên cứu 17 Những thuận lợi, khó khăn trình triển khai đề tài 19 Kiến nghị, đề xuất 19 TÀI LIỆU THAM KHẢO 22 [...]... HAI : GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ 1 Sự thay đổi vốn gen của quần thể dưới áp lực của đột biến 3 2 Sự thay đổi vốn gen của quần thể dưới áp lực của chọn lọc tự nhiên 5 3 Sự thay đổi vốn gen của quần thể dưới áp lực của di nhập gen 10 4 Sự thay đổi vốn gen của quần thể dưới áp lực của giao phối không ngẫu nhiên 13 5 Sự thay đổi vốn gen của quần thể dưới áp lực của các yếu tố ngẫu nhiên 15 PHẦN BA : KẾT LUẬN 1 Kết... nhân tố tiến hóa nào làm thay đổi tần số alen, nhân tố tiến hóa nào làm thay đổi thành phần kiểu gen của quần thể Biết được nhân tố nào làm giàu vốn gen của quần thể, nhân tố nào làm nghèo vốn gen của quần thể; nhân tố nào làm thay đổi tần số alen của quần thể nhanh chóng, nhân tố nào làm thay đổi tần số alen của quần thể rất chậm Hiểu được nhân tố tiến hóa nào là có hướng, nhân tố tiến hóa nào là vô hướng. .. alen, nhân tố tiến hóa nào làm thay đổi thành phần kiểu gen của quần thể Biết được nhân tố nào làm giàu vốn gen của quần thể, nhân tố nào làm nghèo vốn gen của quần thể; nhân tố nào làm thay đổi tần số alen của quần thể nhanh chóng, nhân tố nào làm thay đổi tần số alen của quần thể rất chậm Hiểu được nhân tố tiến hóa nào là có hướng, nhân tố tiến hóa nào là vô hướng Vận dụng được các kiến thức để giải các. .. làm thay đổi tần số alen mà chỉ làm thay đổi thành phần kiểu gen của quần thể Nếu là quần thể tự phối (tự thụ tinh, tự thụ phấn) thì thành phần kiểu gen của quần thể sẽ thay đổi theo hướng giảm dần tỉ lệ dị hợp, tăng dần tỉ lệ đồng hợp, quần thể dần phân hóa thành các dòng thuần chủng Trong trường hợp này, nếu quần thể không chịu áp lực của các nhân tố tiến hóa khác thì thành phần kiểu gen của quần thể. .. kiểu gen dị hợp là : 2 x 0,9992 x 0,0008 = 0,0015987 2.3 Nhận xét - CLTN làm thay đổi vốn gen của quần thể nhanh hơn rất nhiều so với đột biến - Chọn lọc pha đơn bội làm thay đổi vốn gen của quần thể nhanh hơn chọn lọc pha lưỡng bội; chọn lọc chống lại alen trội làm thay đổi vốn gen của quần thể nhanh hơn chọn lọc chống lại alen lặn 3 SỰ THAY ĐỔI VỐN GEN CỦA QUẦN THỂ DƯỚI ÁP LỰC CỦA DI - NHẬP GEN 3.1... 0,648 = 0,352 b) Tần số các alen sau đột biến là : pA = 0,648 - (0,003 x 0,648) = 0,646 qa = 1 - 0,646 = 0,354 3.3 Nhận xét Sự thay đổi vốn gen của quần thể sau di nhập phụ thuộc vào : - Độ lớn của dòng gen - Tương quan về kích thước của quần thể cho và quần thể nhận - Tần số alen của quần thể nhận và tần số alen của dòng gen 13 4 SỰ THAY ĐỔI VỐN GEN CỦA QUẦN THỂ DƯỚI ÁP LỰC CỦA GIAO PHỐI KHÔNG NGẪU... sở lí luận Nhân tố di - nhập gen (dòng gen) là nhân tố làm thay đổi tần số alen và thành phần kiểu gen của cả quần thể gốc và quần thể nhận Nếu quần thể gốc và quần thể nhận có kích thước lớn thì một dòng gen nhỏ (vài cá thể) làm thay đổi không đáng kể đến tần số alen và thành phần kiểu gen Ngược lại nếu quần thể gốc và quần thể nhận có kích thước nhỏ thì dòng gen có thể gây ra sự biến đổi đột ngột... VỐN GEN CỦA QUẦN THỂ DƯỚI ÁP LỰC CỦA CÁC YẾU TỐ NGẪU NHIÊN 5.1 Cơ sở lí luận Các yếu tố ngẫu nhiên (còn gọi là biến động di truyền hay phiêu bạt di truyền) là các yếu tố bất thường của thời tiết (hạn hán, lũ lụt, ) hoặc các yếu tố ngẫu nhiên làm giảm kích thước của quần thể một cách đáng kể Các yếu tố ngẫu nhiên gây nên sự biến đổi tần số alen và thành phần kiểu gen của quần thể không theo một hướng. .. Ví dụ 2 Tần số tương đối của alen A ở quần thể I là 0,8; ở quần thể II là 0,3 Số cá thể của quần thể I là 1600, số cá thể nhập cư từ quần thể II vào quần thể I là 400 Sau di nhập, quần thể tiếp tục ngẫu phối và đạt được 10000 cá thể thì số cá thể có kiểu gen dị hợp (Aa) là bao nhiêu? Biết quần thể không chịu tác động của các nhân tố tiến hóa khác Giải: - Tần số alen A của quần thể I sau di nhập : 1600x0,8... được các kiến thức để giải các bài tập có liên quan đến sự thay đổi vốn gen của quần thể dưới áp lực của các nhân tố tiến hóa Có hứng thú khi học tập bộ môn Sinh học (phần Tiến hóa) Lớp 12C5 (triển khai đề tài) Sĩ số : 46HS SL % Lớp 12C6 (không triển khai đề tài) Sĩ số : 49HS SL % 45 97,8 25 51,0 43 93,5 17 34,7 43 93,5 18 36,7 40 87,0 01 2,0 36 78,3 10 20,4 1.2 Kết quả thi học sinh giỏi và thi Đại học, ... VẤN ĐỀ Sự thay đổi vốn gen quần thể áp lực đột biến Sự thay đổi vốn gen quần thể áp lực chọn lọc tự nhiên Sự thay đổi vốn gen quần thể áp lực di nhập gen 10 Sự thay đổi vốn gen quần thể áp lực giao... giàu vốn gen quần thể, nhân tố làm nghèo vốn gen quần thể; nhân tố làm thay đổi tần số alen quần thể nhanh chóng, nhân tố làm thay đổi tần số alen quần thể chậm Hiểu nhân tố tiến hóa có hướng, nhân. .. sinh Hiểu tường tận nhân tố tiến hóa làm thay đổi tần số alen, nhân tố tiến hóa làm thay đổi thành phần kiểu gen quần thể Biết nhân tố làm giàu vốn gen quần thể, nhân tố làm nghèo vốn gen quần thể;

Ngày đăng: 28/12/2016, 23:03

Từ khóa liên quan

Tài liệu cùng người dùng

  • Đang cập nhật ...

Tài liệu liên quan