bồi dưỡng học sinh giỏi môn sinh học thpt chuyên đề PHƯƠNG PHÁP GIẢNG dạy CHUYÊN đề HOÁN vị GEN và một số bài tập TỔNG hợp

PHƯƠNG PHÁP GIẢNG DẠY CHUYÊN ĐỀ HOÁN VỊ GEN VÀ MỘT SỐ BÀI TẬP TỔNG HỢP A LÝ DO – MỤC ĐÍCH CHỌN ĐỀ TÀI Trong qui luật di truyền giới thiệu chương trình Sinh học bậc THPT, hoán vị gen qui luật có sở tế bào học không khó hiểu phức tạp so với qui luật khác Học sinh cần phải có kiến thức tương đối giảm phân lĩnh hội qui luật cách đầy đủ hiệu Đối với đối tượng học sinh giỏi môn Sinh học nói chung học sinh thi chọn học sinh giỏi Quốc gia nói riêng, dạng tập hoán vị gen dạng thường gặp Đặc biệt, dạng thông thường có dạng trao đổi chéo điểm, lập đồ di truyền yêu cầu học sinh kiến thức cao hoạt động NST giảm phân làm Việc nắm vững qui luật hoán vị gen ý nghĩa hiểu biết qui luật di truyền mà giúp học sinh so sánh qui luật phân li độc lập, liên kết gen hoán vị gen với nhau, hiểu rõ nguyên nhân dẫn đến khác qui luật đồng thời thấy rõ mối liên quan mật thiết hoạt động NST với di truyền tính trạng, hoạt động NST với di truyền gen NST Một nội dung khó giảng dạy hoán vị gen tượng trao đổi chéo kép lập đồ di truyền Nếu cách dạy học phù hợp học sinh giáo viện mắc phải sai lầm mặt kiến thức Trong trình giảng dạy trao đổi chuyên môn đồng nghiệp qua tiết dự giờ, ý để tìm cách giúp học sinh lĩnh hội tốt qui luật hoán vị gen giải tập liên quan đến hoán vị gen, tập tổng hợp Đối với học sinh giỏi, yêu cầu giải tập mức cao Vì vậy, lựa chọn đề tài “ Phương pháp giảng dạy chuyên đề hoán vị gen số tập tổng hợp” để đưa phương pháp giảng dạy phù hợp giúp học sinh học quy luật HVG cách hiệu hứng thú thông qua hoạt động nhận thức hệ thống tập Mục đích - Học sinh lĩnh hội quy luật HVG - Nâng cao hiểu biết học sinh qui luật di truyền liên kết gen, hoán vị gen Qua đó, học sinh có hiểu biết tổng quát tính qui luật tượng di truyền, hoạt động NST mối liên quan hoạt động NST với hoạt động gen NST di truyền tính trạng gen chi phối - Rèn luyện kĩ giải tập di truyền cho học sinh đại trà học sinh giỏi môn Sinh học - Nâng cao kết dạy học kết thi chọn học sinh giỏi Tỉnh Quốc gia môn Sinh học lớp 12 Để dạy tốt chuyên đề giáo viên cần nghiên cứu kiến thức liên quan về: - Quá trình giảm phân: Hoạt động tiếp hợp trao đổi chéo đoạn tương đồng NST tương đồng kì trước GP I dẫn đến hoán vị gen tái tổ hợp gen khác nguồn gốc - Quá trình phát sinh giao tử động vật thực vật - Các qui luật di truyền Menden, qui luật tương tác gen - Qui luật liên kết gen hoán vị gen: Thí nghiệm lai đối tượng ruồi giấm Drosophila melanogasto T Moocgan - Các dạng tập vận dụng qui luật di truyền hoán vị gen tập nâng cao Đối với học sinh cần củng cố kiến thức về: - Quá trình giảm phân - Quá trình phát sinh giao tử động vật thực vật - Các qui luật di truyền Menden, qui luật tương tác gen - Đồng thời nghiên cứu trước qui luật liên kết gen hoán vị gen, chủ động lĩnh hội kiến thức B NỘI DUNG I PHƯƠNG PHÁP GIẢNG DẠY CHUYÊN ĐỀ HOÁN VỊ GEN Hướng dẫn học sinh ôn tập tượng tiếp hợp trao đổi chéo, trình giảm phân phát sinh giao tử a Tiếp hợp trao đổi chéo: - Sự tiếp hợp trao đổi chéo cromatit khác nguồn gốc cặp NST tương đồng xảy vào kì trước GP I - Sự tiếp hợp trao đổi chéo xảy cromatit không chị em cromatit cặp NST kép tương đồng Hai cromatit không chị em trao đổi với đoạn tương đồng - Sự trao đổi chéo NST dẫn đến hoán vị gen (đổi chỗ gen), làm gen nằm NST khác nguồn gốc có dịp tổ hợp NST - TĐC xảy trường hợp cấu trúc NST giống khác dẫn đến kết khác biệt tỉ lệ giao tử giảm phân cặp NST chứa cặp gen dị hợp - Tiếp hợp trao đổi chéo dẫn đến hoán vị gen phụ thuộc vào loài sinh vật, giới tính, b Quá trình giảm phân phát sinh giao tử * Ở động vật: - tế bào sinh tinh → tinh trùng + Nếu hoán vị gen, tinh trùng chia làm nhóm giống đôi + Nếu có hoán vị gen, với thể dị hợp tử cặp gen cặp NST, tinh trùng khác nhau, tinh trùng liên kết gen, tinh trùng hoán vị gen - tế bào sinh trứng → tế bào trứng Khả bắt gặp trứng sinh liên kết hay hoán vị 50% * Ở thực vật: - tế bào mẹ hạt phấn → hạt phấn Sau hạt phấn cho nhân sinh dưỡng nhân sinh sản (nhân sinh sản phát sinh cho giao tử đực) - tế bào mẹ túi phôi → noãn (giao tử cái) Qui luật hoán vị gen * Thí nghiệm T Moocgan - Lai phân tích ruồi F1 với ruồi đực thân đen, cánh cụt thu kết quả: 0, 415 ruồi thân xám, cánh dài 0, 415 ruồi thân đen, cánh cụt 0, 085 ruồi thân xám, cánh cụt 0, 085 ruồi thân đen, cánh dài Trên sở kiến thức học giảm phân, qui luật di truyền Menden qui luật tương tác gen, liên kết gen, yêu cầu học sinh phân tích kết thí nghiệm Học sinh giải thích xuất kiểu hình thân xám cánh cụt thân đen, cánh dài Để giúp học sinh giải thích kết thí nghiệm, giáo viên cần đưa câu hỏi định hướng cho học sinh trả lời (Ví dụ: Ruồi đực F1 cho loại giao tử? Fb có kiểu tổ hợp giao tử? Ruồi F1 có kiểu gen nào, cho loại giao tử nào, tỉ lệ bao nhiêu? Do đâu xuất thêm loại giao tử không LKG hoàn toàn? Nếu cặp gen PLĐL kết nào? ) *Giải thích thí nghiệm: Ruồi đực thân đen, cánh cụt cho loại giao tử bv Vì kết lai chứng tỏ ruồi F1 phải cho loại giao tử với tỉ lệ: 0,415 BV : 0,415 bv : 0,085 bV : 0,085 Bv - Như trình phát sinh giao tử cái, gen B V, b v liên kết không hoàn toàn Sự đổi chỗ gen B b (hoặc V v) dẫn đến xuất loại giao tử Bv bV – giao tử HVG *Cơ sở tế bào học tượng hoán vị gen - Cơ sở tế bào học tượng hoán vị gen trao đổi đoạn tương đồng NST cặp tương đồng kì trước GP I (trao đổi chéo) Sự trao đổi chéo NST dẫn đến tượng hoán vị gen Hoán vị gen làm xuất loại giao tử hoán vị gen Bv bV bên cạnh loại giao tử liên kết gen hoàn toàn BV bv - Khả xảy HVG đặc trưng tần số HVG – Tổng tỉ lệ loại giao tử sinh HVG tổng số giao tử sinh - Vì hoán vị gen xảy cromatit không chị em cromatit cặp NST tương đồng nên tỉ lệ loại giao tử có hoán vị gen tỉ lệ loại giao tử liên kết gen hoàn toàn - Nếu hoán vị gen xảy tất tế bào trình phát sinh giao tử tần số HVG đạt 50% nên thực tế tần số hoán vị gen không vượt 50% (f ≤ 50%) - Tần số hoán vị gen tính tổng tỉ lệ % loại giao tử tạo hoán vị gen.Trong phép lai phân tích, tần số hoán vị gen tính tổng tỉ lệ % loại kiểu hình tái tổ hợp gen (nếu thể đem lai phân tích dị hợp tử tần số HVG tính tổng tỉ lệ cá thể có kiểu hình khác bố mẹ, ngược lại tần số HVG tính tổng tỉ lệ cá thể có kiểu hình giống bố mẹ thể đem lai phân tích dị hợp tử chéo) - Tần số hoán vị gen thể khoảng cách tương đối gen NST Khoảng cách gen NST lớn tần số hoán vị gen cao - Người ta dựa vào tượng hoán vị gen để lập đồ di truyền Đơn vị đồ cM, cM ứng với 1% trao đổi chéo - Trong thí nghiệm trên, tần số hoán vị gen là: f = 0,85 + 0,85 = 0,17 = 17% Như khoảng cách gen nghiên cứu 17cM - Để phát hiện tượng hoán vị gen, người ta dùng phương pháp lai, tốt phép lai phân tích Dấu hiệu nhận biết quy luật hoán vị gen - Khi lại phân tích cá thể dị hợp tử hai cặp gen, xuất kiểu hình với tỉ : a: a: b: b (a > b) ta kết luận hai cặp tính trạng di truyền theo quy luật hoán vị gen Có thể tổng quát với nhiều cặp tính trạng - Khi tự thụ phấn giao phối thể dị hợp cặp gen nằm NST thường, kết cho kiểu hình tỉ lệ khác 9: 3: 3: 1, ta kết luận hai cặp tính trạng di truyền theo quy luật hoán vị gen  Một cách tổng quát: Nếu số loại kiểu hình thu tính trạng xét với trường hợp tính trạng di truyền độc lập tỉ lệ không tích nhóm tỉ lệ kiểu hình xét riêng tính trạng ta suy có tượng hoán vị gen (trừ trường hợp tần số HVG = 50% kết giống nhau) Phương pháp xác định tần số hoán vị gen a Dựa vào phép lai phân tích Trong phép lai phân tích, cá thể có kiểu gen đồng hợp lặn cho loại giao tử, nên kết phép lai phụ thuộc vào tỉ lệ giao tử đối tượng đem lai ( cá thể cần kiểm tra KG ) Từ FB ta suy nhóm gen liên kết tính tần số hoán vị gen Để xác định nhóm gen liên kết ta vào cá thể mang kiểu hình lặn => Tìm tỉ lệ giao tử mang gen lặn ab + Nếu ab > 25% => giao tử sinh LKG => Liên kết ( A liên kết B, a liên kết b ) + Nếu ab < 25% => Giao tử sinh hoán vị => Liên kết đối (A liên kết b, a liên kết B ) - Tần số hoán vị gen: % kiểu hình mang tỉ lệ nhỏ(do tái tổ hợp) TSHVG = 100% tổng số cá thể thu phép lai phân tích b Dựa tỉ lệ thể có kiểu hình lặn Các thể P dị hợp tử cặp, ta dựa vào tỉ lệ kiểu hình lặn ab/ab + Trường hợp 1: HVG xảy hai giới • Cách giải: Tính tỉ lệ % kiểu hình lặn ab/ab % ab/ab = %ab x %ab Từ suy tỉ lệ giao tử ab Nếu % ab > 25% => Giao tử sinh LK => Liên kết Nếu % ab < 25% => Giao tử sinh HV => Liên kết đối + Trường hợp 2: Nếu xảy hoán vị giới • Cách giải: Tính tỉ lệ % kiểu hình lặn ab/ab sau tìm % giao tử ab sinh từ thể có HVG ab % ab = % (cơ thể có KH lặn): 50% ab Nếu % ab > 25% -> Liên kết Nếu % ab < 25% -> Liên kết đối c Lập phương trình Bài toán không cho biết kiểu hình lặn, mà cho kiểu hình mang tính trạng trội tính trạng lặn Lúc ta cần lập phương trình để giải ( P dị hợp tử) (Hoán vị xảy hai giới) + Trường hợp 1: Biết kiểu hình bố mẹ • Cách giải: + => Kiểu gen P F1 + Gọi ẩn số cho tần số hoán vị gen là: x => Ta có phương trình: ( x/2) + x/2 (1-x)/2 = %( A – bb) %(aaB - ) VD: Đem lại cao hạt dài với thấp hạt ngắn =>F1 100% cao hạt dài F1 tự thụ -> F2 tổng 15000 gồm loại kiểu hình có 1350 cao, hạt ngắn Mỗi gen quy định tính trạng - Quy luật di truyền ? - Lập sơ đồ lai từ P -> F2 - Tính số lượng cá thể thuộc kiểu hình xuất F2 Bài giải: - P khác cặp tính trạng -> F1 đồng loạt cao, hạt dài => Cao >> thấp ; Hạt dài >> Hạt ngắn Quy ước: A - Cao; a – thấp; B – hạt dài; b – hạt ngắn F1 tự thụ: % ( A- bb ) ≠ 3/16 ≠ 1/4 tuân theo quy luật HVG - SĐL: P: AB/AB x ab/ab F1 AB/ab Gọi x tần số hoán vị gen ( x < 50% ) x/2 tỉ lệ giao tử Ab aB (1-x)/ tỉ lệ giao tử AB, ab Ab aB (hoặc ) Ab aB Ab aB Có hai kiểu gen (hoặc ) ab ab F2 có kiểu gen Ta có phương trình: (x/2)2 + 2(x/2) (1-x)/2 = % (A – bb) % (aaB-) = 1350/ 15000 = 0,09 => x = 0,2 Vậy TSHVG f = 20% -> % ab/ab = 40% x 40% = 16% % A – bb = 9% % aaB = 9% % AB = 100% - (16% + 9% + 9%) = 66%  Số lượng loại + Trường hợp 2: P dị hợp kiểu hình P Gọi x tỉ lệ giao tử Ab (hoặc aB) y tỉ lệ giao tử ab Ta có : x + y = 0,5  x2 + 2xy + y2 = 0,25 Trong đó: y2 + 2yz = % (A-bb) (hoặc aaB-) => y2 = 0,25 - % A-bb %aaB-> y => Từ y suy nhóm gen liên kết xác định tần số hoán vị gen VD: Khi lai P t/c khác hai cặp tính trạng tương phản F => 100% cao, hạt dài F1 tự thụ, F2 có kiểu hình có 1440 cao, hạt tròn tổng số 16000 a Biện luận xác định qui luật di truyền b Lập sơ đồ lai tính kiểu hình lại F2 Bài giải a Biện luận -> quy luật hoán vị Quy ước: A cao; a thấp B hạt dài; b hạt tròn b Gọi x tỉ lệ giao tử Ab Gọi y tỉ lệ giao tử ab Ta có: y2 = 0,25 – 1440/16000 = 0,16 => y = 0,4 y = 40% > 25% giao tử sinh liên kết => f (tần số HVG) = 0,2 => Liên kết => F1: AB/ab Ngoài số dạng tập làm gặp số dạng tính trạng di truyền tuân theo quy luật tương tác gen hoán vị gen ( cặp gen liên kết không hoàn toàn cặp NST phân ly độc lập với cặp gen lại hay toán có cặp tính trạng, có hai cặp di truyền theo quy luật hoán vị gen, toán hoán vị gen + quy luật di truyền liên kết giới tính, toán lập đồ di truyền,…) Đó dạng khó đòi hỏi học sinh phải biết tổng hợp kiến thức, tư logic làm Lập đồ di truyền Để lập đồ di truyền phải dựa vào phép lai, đặc biệt phép lai phân tích để tính tần số hoán vị gen a Trường hợp xét thể dị hợp tử cặp gen cặp nhiễm sắc thể * Cơ sở di truyền học - Cơ thể dị hợp tử kép cặp gen, giảm phân có trao đổi chéo làm phát sinh loại giao tử có tỷ lệ tương đương đôi + Cặp giao tử có tỷ lệ lớn cặp giao tử có liên kết gen + Cặp giao tử có tỷ lệ nhỏ cặp giao tử cặp giao tử phát sinh trao đổi chéo kép + Hai cặp giao tử lại cặp giao tử trao đổi chéo đơn - Nếu không xảy trao đổi chéo kép thể dị hợp cặp gen cho: + loại giao tử, liên kết hoàn toàn + loại giao tử, xảy trao đổi chéo đơn + loại giao tử, xảy trao đổi chéo đơn - Nếu xảy trao đổi chéo kép cho loại giao tử: liên kết hoán vị * Cách giải - Căn vào tỷ lệ phân tính kiểu hình thu qua phép lai phân tích, thể dị hợp tử cặp gen qui định tính trạng đơn gen, xác định cặp giao tử tỷ lệ loại giao tử + Căn vào cặp giao tử có tỷ lệ lớn (giao tử sinh liên kết) xác định kiểu gen thể dị hợp tử cặp gen với tổ hợp gen NST (chưa xác định trình tự gen NST) + Căn vào tỷ lệ cặp giao tử có tỷ lệ lớn thứ 2, thứ 3, xác định gen Từ xác định kiểu gen thể dị hợp tử kép cặp gen + Căn vào trình tự gen NST, tính tần số trao đổi chéo gen với gen - Nếu xảy trao đổi chéo kép so sánh cặp giao tử có tỉ lệ nhỏ với cặp giao tử có tỉ lệ lớn để xác định thứ tự gen NST Sau tính tần số trao đổi chéo gen(tần số TĐC gen với gen – K/cách gen = tần số TĐC đơn + tần số TĐC kép) - Lập đồ gen Ví dụ: Trong phép lai phân tích, thu lớp kiểu hình: A-B-C = 120 aabbcc = 125 A-bbC- = 65 aaB- cc = 68 A-bbcc = 63 aaB-C- = 62 A-B-cc = 10 aabbC- = 12 Lập đồ gen Giải Giao tử Số lượng ABC = 120 abc = 125 AbC aBc Abc aBC ABc abC = = = = = = 65 68 63 62 10 12 TĐC A/C = Loại liên kết TĐC1 => ABC abc ↓ => ACB TĐC2 acb TĐC kép 63 + 62 + 10 + 12 100% = 28% 525 TĐC C/B = 65+ 68 + 10 + 12 100% = 30% 525 Bản đồ gen A 28cM C 30 cM B b Trường hợp nhiễm sắc thể chứa nhiều gen Thực tế nhiễm sắc thể chứa vài cặp gen mà chứa hàng trăm hay hàng nghìn gen, Những gen nằm xa xảy hoán vị gen với tần số 50% (nghĩa hoán vị gen xảy thường xuyên) làm cho kết phép lai giống tượng di truyền độc lập (ví dụ trường hợp Menden) Do kết phép lai không phản ánh trật tự gen Trong trường hợp người ta dựa vào gen phân bố để xác lập khoảng cách gen xa Khoảng cách gen nằm xa NST tính cách cộng tần số tái tổ hợp từ phép lai khác liên quan đến gen nằm hai gen Đơn vị đồ di truyền dùng centimorgan (1 centimorgan = 1% hoán vị gen) đồ di truyền có ý nghĩa phản ánh trình tự gen NST không phản ánh khoảng cách vật lí gen Muốn tìm khoảng cách vật lí gen phải dựa vào số nucleotit nằm hai gen Hệ thống tập vận dụng: Trong khuôn khổ viết này, không đưa toàn tập sử dụng mà giới thiệu dạng tập khác nhau, dạng có số tập minh hoạ có lời giải kèm Các tập giới thiệu theo mức độ từ đơn giản đến phức tạp, tập đơn giản áp dụng với học sinh lớp thường học sinh lớp chuyên, tập phức tạp giới hạn sử dụng với đối tượng học sinh chuyên a Các tập liên quan đến hoán vị gen điểm Bài 1: Một thể có kiểu gen Ab/aB sinh giao tử xảy hoán vị gen với tần số 25% Giả sử thể đực, số tế bào sinh tinh 500 số tế bào sinh tinh có xảy hoán vị gen bao nhiêu? Lời giải: - Nếu 500 tế bào sinh tinh xảy hoán vị gen tần số hoán vị gen 50% - Trường hợp tần số hoán vị gen 25% số tế bào có hoán vị gen là: 500 x 25% / 50% = 250 (tế bào) Bài 2:Có 1000 tế bào sinh tinh chứa cặp gen dị hợp AB/ab giảm phân phát sinh giao tử, có 200 tế bào có xảy hoán vị gen a.Xác định số lượng tỉ lệ loại giao tử sinh b.Xác định khoảng cách tương đối gen NST? Lời giải: a.- Tổng số giao tử tạo là: 1000 x = 4000 - 200 tế bào có xảy hoán vị gen cho tổng cộng 200 x = 800 giao tử, đó: + loại giao tử liên kết gen là: AB = ab = 200 + loại giao tử hoán vị gen là: Ab = aB = 200 - 800 tế bào không xảy hoán vị gen cho tổng cộng 800 x = 3200 giao tử, gồm loại giao tử liên kết gen là: AB = ab = 1600 - Vậy số lượng tỉ lệ loại giao tử tạo là: AB = ab = 1600 + 200 = 1800, chiếm 90% Ab = aB = 200, chiếm 10% b.Tần số tái tổ hợp gen 10% → khoảng cách gen 10cM Bài 3: Cây đậu: lai F1 mang kiểu hình hoa tím- hạt phấn dài tương ứng với có mặt hai cặp gen dị hợp NST tương đồng Giả sử có 1000 tế bào sinh giao tử trải qua giảm phân để phát sinh hạt phấn, có 100 tế bào xảy hoán vị gen Cây F dùng làm phép lai phân tích hệ lai Tính tỉ lệ % loại kiểu hình hệ lai Biết tất hạt phấn sinh tham gia thụ tinh hoa tím trội hoàn toàn so với hoa đỏ, hạt phấn dài trội hoàn toàn so với hạt phấn tròn Lời giải: Xác định tần số hoán vị gen: - Số hạt phấn hình thành từ 1000 tế bào sinh hạt phấn là: 4.1000 = 4000 - Nếu tế bào sinh hạt phấn xảy hoán vị gen cho hai loại giao tử với tỉ lệ loại giao tử là: giao tử liên kết = giao tử hoán vị gen = Vì từ 100 tế bào sinh hạt phấn xảy hoán vị gen số hạt phấn xảy hoán vị gen là: 4.100 = 200 Vậy tần số hoán vị gen là: f = 200 x 100% = 5% 4000 Xác định tỉ lệ phân tính KH hệ lai (F2) : - Biện luận xác định KG F1 + Qui ước A: hoa tím a: hoa đỏ 10 B: hạt phấn dài b: hạt phấn tròn + F1 mang cặp gen dị hợp cặp NST tương đồng ⇒ KG F1 AB Ab ab aB + Nếu F1 có KG AB : ab Lai phân tích F1: AB ab ab ab x Giao tử F1: AB = ab = 47,5% Ab = aB = 2,5% Tỉ lệ KG F2 → 47,5% 100% ab AB ab Ab aB : 47,5% : 2,5% : 2,5% ab ab ab ab Tỉ lệ KH F2: 47,5% hoa tím, hạt phấn dài 47,5% hoa đỏ, hạt phấn tròn 2,5% hoa tím, hạt phấn tròn 2,5% hoa đỏ, hạt phấn dài + Nếu F1 có KG Ab : aB Lai phân tích F1: Ab aB x Giao tử F1: Ab = aB = 47,5% AB = ab = 2,5% Tỉ lệ KG F2 : 2,5% ab ab 100% ab AB ab Ab aB : 2,5% : 47,5% : 47,5% ab ab ab ab Tỉ lệ KH F2: 2,5% hoa tím, hạt phấn dài, 2,5% hoa đỏ,hạt phấn tròn 47,5% hoa tím, hạt phấn tròn, 47,5% hoa đỏ, hạt phấn dài Bài 4: Khi cho giao phấn hai loài, người ta thu F1 có tỉ lệ phân ly sau: 70% cao, tròn; 20% thấp, bầu dục; 5% cao, bầu dục; 5% thấp, tròn; Biện luận viết sơ đồ lai từ P đến F1 Biết hoán vị gen xảy giới Lời giải: - Bước1: + Phân tích tỉ lệ phân tính KH cặp tính trạng riêng rẽ + Tính trạng chiều cao: cao : thấp = cao : thấp (phù hợp với ĐL phân tính Mendel) ⇒ cao (A) trội hoàn toàn so với thấp (a) P: Aa x Aa (1) 11 + Tính trạng dạng quả: tròn : bầu dục = tròn : bầu dục (phù hợp ĐL phân tính Mendel) ⇒ tròn (B) trội hoàn toàn so với bầu dục (b) P: Bb x Bb (2) Từ (1) (2) ⇒ P: (Aa, Bb) x (Aa, Bb) + Phân tích tỉ lệ phân tính KH đồng thời hai cặp tính trạng: cao, tròn : cao, bầu dục : thấp, tròn : thấp, bầu dục = 70%: 5%: 5%: 20% ≠ 9: 3: 3: ⇒ hai cặp tính trạng di truyền tuân theo qui luật hoán vị gen - Bước2: F1: câythấp, bầu dục ( ab ) = 20% = 40% ab x 50% ab ab Suy ra: + P cho giao tử AB = ab = 40% ⇒ Ab = aB = 10% < 25% giao tử HVG ⇒ KG P AB xảy hoán vị gen với tần số f = 20% ab + P AB = ab =50 - Bước 3: Viết sơ đồ lai (HS tự lập) Bài 5: Cho cà chua F1 có KG với KH cao, đỏ tự thụ phấn F thu tỉ lệ phân tính kiểu hình: 50,16% cao, đỏ : 24,84% cao, vàng : 24,84% thấp, đỏ : 0,16% thấp, vàng Biết diễn biến trình phát sinh giao tử đực giao tử cài Biện luận viết sơ đồ lai từ F1 đến F2 Lời giải: - Bước1 + F2 xuất tính trạng thấp, vàng ⇒ F1 không chủng có kiểu gen dị hợp hai cặp gen Vậy cao, đỏ biểu kiểu gen dị hợp tính trạng trội Qui ước: A qui định cao ; a qui định thấp B qui định đỏ ; b qui định vàng ⇒ F1 ( Aa,Bb) x F1 (Aa,Bb) + Tỉ lệ phân tính kiểu hình F2: 50,16% : 28,84% : 28,84% : 0,16% ≠ : 3: 3: ≠ 1: 2: nên di truyền hai cặp tính trạng tuân theo qui luật di truyền hoán vị gen - Bước 2: - F2 thấp, vàng ( ab ) = 0,16% = 4% ab x 4% ab ⇒ Hoán vị gen xảy hai bên ab bố mẹ F1 đem lai - AB = ab = 4% < 25% giao tử HVG - Ab = aB = 46% > 25% giao tử bình thường ⇒ KG F1 12 Ab aB tần số HVG (f) = x 4% = 8% - Bước 3: Lập sơ đồ lai (HS tự lập) Bài 6: Khi lai thứ lúa thân cao, hạt gạo với thứ lúa thân thấp, hạt đục F thu toàn thân cao, hạt gạo đục Cho F tự thụ với F2 thu 15600 bao gồm kiểu hình, có 3744 thân cao, hạt Biết tính trạng gen tác động riêng rẽ qui định Biện luận viết sơ đồ lai từ P đến F2 Lời giải: - Bước1: + P chủng hai cặp tính trạng đem lai F đồng tính trạng thân cao, hạt gạo đục (phù hợp ĐL đồng tính Mendel) ⇒ tính trạng thân cao (A) trội hoàn toàn so với thân thấp (a); hạt gạo đục (B) trội hoàn toàn so với hạt gạo trong(b) kiểu gen F1(Aa, Bb) + Tỉ lệ cao, hạt (A-bb) F = 3744 x 100% = 24% (0,24) ≠ 18,75% ( ) 15600 16 ≠ 25% ( ) ⇒ qui luật di truyền chi phối hai cặp tính trạng qui luật di truyền hoán vị gen ⇒ KG P: Ab aB Ab x ⇒ KG F1: Ab aB aB - Bước 2: Gọi tỉ lệ giao tử F1 AB = ab = x Ab = aB = y Ta có y2 + 2xy = 0,24 (1) x+y= (2) Giải hệ phương trình (1) & (2) ta có x = 0,1 ; y = 0,4 ⇒ tần số HVG (f) = 0,2 - Bước3: Lập sơ đồ lai từ P đến F2 (HS tự lập) Bài 7: Cho giao phấn bố mẹ chủng khác hai cặp gen tương phản thu F1 đồng loạt cao, chín sớm F2 có kiểu hình kiểu hình cao, chín muộn chiếm 12,75% Biện luận viết sơ đồ lai từ P đến F2 Lời giải: - Bước 1: + P chủng hai cặp tính trạng tương phản đem lai F đồng tính trạng cao, chín sớm (phù hợp định luật đồng tính Menđen ) ⇒ cao, sớm trội so với thấp, muộn + Qui ước A: cao a: thấp B: chín sớm b: chín muộn 13 + F1 có kiểu gen dị hợp hai cặp gen (Aa,Bb) + Tỉ lệ phân tính kiểu hình F2: cao, chín muộn (A-; bb) = 12,75% ≠ ≠ → 16 qui luật di truyền chi phối di truyền hai cặp tính trạng qui luật di truyền hoán vị gen - Bước 2: + Gọi tỉ lệ giao tử F1 AB = ab = x Ab = aB = y Ta có y2 + 2xy = 0,1275(1) x + y = (2) + Giải hệ phương trình (1) & (2) ta được: x = 0,35 > 0,25 ( giao tử liên kết) y= 0,15 < 0,25 (giao tử hoán vị gen) AB tần số HVG (f) = 0,15 x = 0,3 ab AB ab + Kiểu gen P x AB ab + Suy kiểu gen F1 - Bước 3: Lập sơ đồ lai từ P đến F2 (HS tự lập) Bài 8: Trong loạt phép lai,nhóm liên kết gồm gen A, B, C, D, E có tần số tái tổ hợp sau: A B C D E A 12 B 12 C 12 16 13 D 12 16 E 13 Xác định đồ di truyền gen Lời giải: - Tần số tái tổ hợp lớn gen C gen D → gen C D nằm đầu mút, khoảng cách C D 16 cM - Khoảng cách B C cM - Khoảng cách A C 12 cM - Khoảng cách E C 13 cM - Thứ tự gen NST : CBAED Bài 9: Cho giao phấn loài (P) khác cặp tính trạng tương phản chủng, thu F1 gồm 100% thân cao, tròn Cho F1 giao phấn với thu F2 phân li theo tỉ lệ 50,16% thân cao, tròn : 24,84% thân cao, dài : 14 24,84%thân thấp, tròn : 0,16% thân thấp, dài Tiếp tục cho F2 giao phấn với F3 phân li theo tỉ lệ thân cao, tròn : thân cao, dài : thân thấp, tròn : thân thấp, dài Xác định kiểu gen P F2 dùng để giao phấn, biết gen qui định tính trạng, tính trạng trội trội hoàn toàn Lời giải: - Các tính trạng xuất F1 tính trạng trội - Qui ước : A: thân cao a: thân thấp B: tròn b: dài - Theo đầu bài, kiểu gen F1 dị hợp tử cặp gen Tỉ lệ kiểu hình F2 khác tỉ lệ : : : chứng tỏ gen liên kết không hoàn toàn - Cây thân thấp, dài F2 chiếm tỉ lệ 0,16% → ab/ ab = 0,0016 - Ta có ab/ ab = 0,0016 = 0,04 ab x 0,04 ab → giao tử ab giao tử hoán vị gen → Kiểu gen F1 Ab/ aB * Vậy kiểu gen P : Ab/Ab aB/aB - Xét phép lai F2: Thân cao / thân thấp = : → Kiểu gen đem lai Aa aa Quả tròn / dài = : → Kiểu gen đem lai Bb bb Kết phép lai giống trường hợp phân li độc lập, không quan sát tượng hoán vị gen, chứng tỏ thể F2 dùng để giao phấn dị hợp tử 1cặp gen * Kiểu gen F2 Ab / ab aB / ab Bài 10: Khi lai cá thể loài với F1 có tỉ lệ 0,54 mắt đỏ, tròn 0,21 mắt đỏ, det 0,21 mắt trắng, tròn 0,04 mắt trắng, dẹt Xác định kiểu gen P Biết gen gen qui định nằm NST thường Lời giải: - Xét tỉ lệ phân li tính trạng F1: Mắt đỏ / mắt trắng = : → Kiểu gen P Aa Aa A : mắt đỏ ; a: mắt trắng Mắt tròn / mắt dẹt = : → Kiểu gen P Bb Bb B : mắt tròn ; b: mắt dẹt - Như cá thể đem lai dị hợ tử cặp gen Kết phép lai khác : : : chứng tỏ cặp gen liên kết không hoàn toàn - F có 0,04 mắt trắng, dẹt → ab/ ab = 0,04 Ta có trường hợp sau: -TH 1:ab/ab = 0,04 = 0,2 ab x 0,2 ab → cá thể đem lai có kiểu gen Ab/aB có hoán vị gen với tần số 40% -TH2 : ab/ab = 0,04 = 0,4 ab x 0,1 ab → cá thể đem lai có kiểu gen AB/ab, cá thể có kiểu gen Ab/aB, cá thể có hoán vị gen với tần số 20% 15 -TH3: : ab/ab = 0,04 = 0,5 ab x 0,08 ab → cá thể đem lai có kiểu gen AB/ab, gen liên kết hoàn toàn; cá thể có kiểu gen Ab/aB, có hoán vị gen với tần số 16% b Bài tập liên quan đến hoán vị gen hai điểm Bài 1: Trong phép lai phân tích, thu lớp kiểu sau: A-B-C- = 113 A-B-cc = 70 A-bbC- = 21 aabbcc = 105 aabbC- = 64 aaB- cc = 17 Xác định kiểu gen thể đem lai phân tích Lập đồ gen Lời giải: Giao tử Số lượng ABC = 113 abc = 105 ABc abC AbC aBc = = = = 70 64 21 17 Loại liên kết => ABC abc ↓ TĐC1 => BAC TĐC2 bac TĐC B/A = 21 + 17 100% = 9,7% 390 TĐC A/C = 70 + 64 100% = 34,4% 390 Bản đồ gen B 9,7cM A 34,4 cM C Bài 2: Hai cá thể ruồi giấm trông bề bình thường đem lai với hệ sau sau: Các cái: ABC…………………2000 Các đực: aBC………………….825 Abc………………… 839 abC………………… 86 ABc………………… 90 aBc………………… 81 16 0,832 0.088 0,078 AbC………………… 75 ABC………………….3 0,002 abc……………………1 Xác định kiểu gen cha mẹ, trình tự gen khoảng cách đồ gen Lời giải: - Các tính trạng biểu không giới → gen liên kết với NST X - Kết phân li kiểu hình giới đực chứng tỏ ruồi cho loại giao tử → có xảy hoán vị gen - Trong số ruồi đực, kiểu hình aBC Abc chiếm tỉ lệ lớn → giao tử aBC Abc giao tử liên kết gen Vậy kiểu gen ruồi đem lai XaBCXAbc - Kết phân li kiểu hình giới chứng tỏ ruồi đực cho loại giao tử ABC Vậy kiểu gen ruồi đực đem lai XABCY +Xét số ruồi đực: abC… 86 0.088 → trao đổi chéo đơn chỗ ABc… 90 aBc…81 0,078 → trao đổi chéo đơn chỗ AbC…75 ABC…3 0,002 → trao đổi chéo kép chỗ abc…1 -So sánh kiểu hình ABC abc trao đổi chéo kép chỗ với kiểu hình aBC Abc liên kết gen, ta thấy, trao đổi chéo kép chỗ xảy gen B gen C → Thứ tự gen BAC -Tần số trao đổi chéo gen B gen A là: 0,088 + 0,002 = 0,09 -Tần số trao đổi chéo gen C gen A là: 0,078 + 0,002 = 0,08 -Tần số trao đổi chéo kép gen C gen B là: 0,078 + 0,088 + (2 x 0,002) = 0,017 Vậy khoảng cách gen là: -Khoảng cách gen B gen A là: cM -Khoảng cách gen gen C gen A là:8 cM -Khoảng cách gen gen C gen B là: 17cM II PHƯƠNG PHÁP GIẢI MỘT SỐ BÀI TẬP TỔNG HỢP Trên thực tế, đề thi đại học học sinh giỏi dạng tập qui luật di truyền riêng rẽ có nhiều dạng tập tổng hợp liên quan đến hai hay nhiều qui luật di truyền khác nhau, liên quan đến nhiều cặp nhiễm sắc thể khác Có thể sử dụng cách giải sau để xử lí dạng tập giúp cho học sinh hiểu chất dễ dàng lĩnh hội kiến thức Bước 1: Xét di truyền riêng rẽ tính trạng để tìm qui luật di truyền chi phối tính trạng đó, xác định kiểu gen phép lai tính trạng 17 Bước 2: Xét di truyền chung chi phối tính trạng tính trạng (chú ý vận dụng qui luật phân li độc lập Menden) Bước 3: Xác định kiểu gen phép lai tính toán yêu cầu đề Một số ví dụ minh họa: Ví dụ 1: Ở loài thực vật, cho hoa đỏ, tròn dị hợp tất cặp gen (P) tự thụ phấn, đời thu tỷ lệ: hoa đỏ, tròn : hoa trắng, tròn : hoa trắng, dài: hoa vàng, dài Biết tính trạng hình dạng cặp alen D, d quy định, trình giảm phân không xảy đột biến Biện luận tìm phép lai phù hợp với kết Lời giải : Bước : Xét dị truyền riêng rẽ tính trạng - Tính trạng màu sắc hoa : Đời có TLKH đỏ : vàng : trắng => tính trạng di truyền theo qui luật tương tác át chế gen lặn Kiểu gen P AaBb - Tính trạng hình dạng di truyền theo qui luật phân li, kiểu gen P Dd Bước : Xét di truyền chung tính trạng Từ kết phép lai => có tượng liên kết gen hoàn toàn cặp gen Dd với cặp gen Aa Bb Bước : Tìm kiểu gen Xét tỉ lệ hoa đỏ - tròn (A-B-D-) sinh đời chiếm tỉ lệ 9/16 Ta có 9/16 A-B-D- = 3/4A-*3/4B-D- => gen B D nằm NST Kiểu gen P Aa BD bd Ví dụ 2: Trong số phép lai thể hoa đỏ người ta thu đời có tỉ lệ kiểu hình đỏ : trắng Có thể tìm phép lai tạo tỉ lệ kiểu hình : Lời giải : - Tính trạng tuân theo qui luật di truyền tương tác gen kiểu bổ trợ tạo tỉ lệ kiểu hình : ta có A-B- : Hoa đỏ; A-bb, aaB-, aabb : Hoa trắng - Có phép lai cho tỉ lệ kiểu hình trắng : đỏ AaBb x aabb Aabb x aaBb - Các phép lai thu TLKH đỏ : trắng Kiểu hình hoa đỏ có kiểu gen A-B- chiếm 3/4 Ta có 3/4 A-B- = 3/4A-x1B- 1A-x3/4B- (vai trò A B nhau) Ví dụ để thu 3/4A- kết phép lai Aa với Aa Để thu 1B- cps thể kết phép lai BB x BB, BB x Bb, BB x bb Như tính chung có phép lai khác có tỉ lệ kiểu hình đỏ : trắng Ví dụ 2: Trong thí nghiệm lai ruồi giấm cánh dài, mắt đỏ với ruồi giấm đực cánh ngắn, mắt trắng; người ta thu toàn ruồi F có cánh dài, mắt đỏ Cho ruồi F1 giao phối ngẫu nhiên với người ta F2 gồm: Ruồi F2 - Cánh dài, mắt đỏ: 306 Ruồi đực F2 - Cánh dài, mắt đỏ: 147 - Cánh dài, mắt trắng: 152 18 - Cánh ngắn, mắt đỏ: 101 - Cánh ngắn, mắt đỏ: 50 - Cánh ngắn, mắt trắng: 51 Cho gen quy định tính trạng Hãy giải thích kết thu thí nghiệm viết sơ đồ lai Lời giải : - F1 cho toàn kiểu cánh dài, mắt đỏ → tính trạng trội so với tính trạng cánh ngắn, mắt trắng - Xét riêng rẽ cặp tính trạng: + Hình dạng cánh: F2 tỷ lệ cánh dài : cánh ngắn, biểu giới → gen quy định hình dạng cánh NST thường (A cánh dài, a cánh ngắn) + Màu mắt: F2 tỷ lệ mắt đỏ: mắt trắng, biểu không giới, mắt trắng có ruồi đực → gen quy định màu mắt nằm NST giới tính X (B gen mắt đỏ, b gen mắt trắng) - Xét di truyền chung cặp tính trạng ( dài : ngắn) ( : đỏ : trắng ) = dài, đỏ : dài, trắng : ngắn, đỏ : ngắn, trắng→ Hai cặp tính trạng di truyền theo qui luật phân ly độc lập Kiểu gen P : ♀ AAXBXB ♂ aaXbY - SĐL : P: ♀ Dài, đỏ AAXBXB GP: AXB F1 : AaXBXb F1 × F1 : x ↓ ♂ ngắn, trắng aaXbY aXb = aY : AaXBY (100% cánh dài, mắt đỏ) ♀ AaXBXb GF1: AXB = AXb= aXB= aXb =1/4 F2 : × ♂ ↓ AaXBY AXB= aXB = AY= aY=1/4 ( học sinh hoàn thành SĐL) TLKH: ♀: dài, đỏ : ngắn, đỏ ♂: dài đỏ : dài trắng ngắn, trắng : ngắn, đỏ 19 Ví dụ 3: Khi cho dẹt - màu đỏ (P) tự thụ phấn thu F1 phân ly theo tỷ lệ xấp xỉ dẹt, màu đỏ : tròn, màu đỏ : tròn, màu vàng : dài, màu vàng Xác định kiểu gen P kết cho P lai phân tích Tương tự ví dụ BD ĐA Aa bd Ví dụ 4: Lai cá thể ruồi giấm chủng F1 đồng loạt mắt đỏ, cánh ngắn a- Lai phân tích đực F1, đời có TLKH: đực mắt trắng, cánh dài : mắt trắng, cánh ngắn : mắt đỏ, cánh ngắn b- Lai phân tích F1, kết thu được: 6,25% mắt đỏ, cánh dài 18,75% mắt đỏ, cánh ngắn 31,25% mắt trắng, cánh ngắn 43,75% mắt trắng, cánh dài Biện luận viết sơ đồ lai trường hợp Biết kích thước cánh gen quy định Lời giải : - Xét di truyền riêng rẽ cặp tính trạng + Màu mắt : → mắt trắng : mắt đỏ = THGT = x1 →F1 loại giao tử dị hợp cặp gen → tính trạng màu mắt chi phối cặp gen tác động bổ trợ kiểu : Qui ước cặp gen Aa,Bb Kiểu tuơng tác: A- B- : mắt đỏ A- Bb; aaB -; aabb = mắt trắng → CTL: AaBb x aabb + Dạng cánh : ngắn : dài→ ngắn trội (D), dài lặn (d)→CTL : Dd x Dd - Tỷ lệ phép lai là: : : = THGT = x → F có cặp gen dị hợp có loại giao tử → cặp gen màu mắt liên kết hoàn toàn với cặp dạng cánh - Màu mắt, dạng cánh không giới →2 cặp gen liên kết NST X → kiểu gen F1: ( giả sử B liên kết với D) ♀ AaXBDXbd ; ♂?AaXBDY Vai trò A B nên A liên kết với D 20 → Kiểu gen P : ♀AAXBDXBD (đỏ, ngắn) ; ♂? aaXbdY(trắng, dài) Hoặc ♀ aaXBDXBD (trắng, ngắn); ♂ AAXbdY(trắng, dài) SĐL Trường hợp 1: Trường hợp 2: ♀ AAXBDXBD x ♂? aaXbdY P: ↓ G: AXBD F1 : AaXBDXbd : AaXBDY ♀ aaXBDXBD x ♂? AAXbdY aXbd= aY ↓ aXB AXbd = AY AaXBDXbd : AaXBDY ( 100% đỏ, ngắn) ( 100% đỏ, ngắn) a Lai phân tích đực F1 với aaXbdXbd SĐL: ♂? AaXBDY x aaXbdXbd ↓ G: AXBD= aXBD= AY= aY Fb : ♀ aXbd AaXBDXbd : aaXBDXbd : AaXbdY : aaXbdY TLKH: 1♀đỏ, ngắn : 1♀ trắng, ngắn : ♂ trắng, dài b Lai phân tích F1 với đực aaXbdY Tỷ lệ phân ly Fb đỏ, dài : đỏ, ngắn : trắng, ngắn : trắng dài = 16 THGT = x 2→ đực cho loại giao tử, F1 có loại giao tử → giảm phân có hoán vị gen Gọi tần số hoán vị gen f SĐL: ♀ AaXBDXbd x ♂ G: AXBD= AXbd = aXBD = aXBD= (1- f )/4 aaXbdY aXbd: aY = 1/2 AXBd= AXbD = aXBd = aXbD = f/4 → AaXBdXbd : AaXBdY = f/4 x 1/2 x = 6,25%→ f = 25% (Mắt đỏ, cánh dài) ( Học sinh viết SĐL) C KẾT LUẬN Qua thực tế giảng dạy lớp chuyên không chuyên môn Sinh học, nhận thấy đa số học sinh thường "sợ" tập qui luật hoán vị gen Nguyên nhân chủ yếu học sinh hành trang cần thiết kiến thức hoạt động NST giảm phân nói riêng kiến thức giảm phân phát sinh giao tử nói chung Ngoài thời gian dành cho việc dạy học qui luật hạn hẹp, có1 tiết cho qui luật (liên kết gen hoàn toàn hoán vị gen), tập, tiết tập cho 21 chương II Vì việc cho học sinh ôn luyện kiến thức học qui luật hoán vị gen việc có số tập cho học sinh ôn luyện qui luật cần thiết, đặc biệt học sinh chuyên Sinh học sinh thi đại học khối B Tuy nhiên, thực tế, điều khó áp dụng lớp không chuyên quĩ thời gian không cho phép Thông thường, giáo viên xen kẽ giới thiệu vài tập đơn giản tập cuối chương, số học sinh có khả tiếp thu Ở lớp chuyên quĩ thời gian nhiều nên giáo viên triển khai tương đối kĩ dạng tập thu kết cao Nói chung việc áp dụng tập phù hợp với đối tượng học sinh lớp chuyên học sinh giỏi môn Sinh học, góp phần nâng cao chất lượng dạy học say mê môn học học sinh Khi học sinh biết cách làm tập hoán vị gen tập di truyền tổng hợp giúp em có tâm lí tốt học tập thi cử Đề tài đưa phương pháp giảng dạy số tập minh họa, nội dung hạn chế nên mong nhận đóng góp đồng nghiệp học sinh để hoàn thiện 22 ... đối tượng học sinh lớp chuyên học sinh giỏi môn Sinh học, góp phần nâng cao chất lượng dạy học say mê môn học học sinh Khi học sinh biết cách làm tập hoán vị gen tập di truyền tổng hợp giúp em... sinh tinh có xảy hoán vị gen bao nhiêu? Lời giải: - Nếu 500 tế bào sinh tinh xảy hoán vị gen tần số hoán vị gen 50% - Trường hợp tần số hoán vị gen 25% số tế bào có hoán vị gen là: 500 x 25%... tượng học sinh chuyên a Các tập liên quan đến hoán vị gen điểm Bài 1: Một thể có kiểu gen Ab/aB sinh giao tử xảy hoán vị gen với tần số 25% Giả sử thể đực, số tế bào sinh tinh 500 số tế bào sinh