Phương pháp giải một số dạng bài tập di truyền quần thể trong chương trình sinh học lớp 12

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HOÁ TRƯỜNG THPT NÔNG CỐNG I SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM PHƯƠNG PHÁP GIẢI MỘT SỐ DẠNG BÀI TẬP DI TRUYỀN QUẦN THỂ TRONG CHƯƠNG TRÌNH SINH HỌC LỚP 12 Người thực hiện:

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HOÁ

TRƯỜNG THPT NÔNG CỐNG I

SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM

PHƯƠNG PHÁP GIẢI MỘT SỐ DẠNG BÀI TẬP DI TRUYỀN QUẦN THỂ TRONG CHƯƠNG TRÌNH

SINH HỌC LỚP 12

Người thực hiện: Lê Trọng Khánh Chức vụ: Giáo viên

SKKN thuộc lĩnh mực (môn): Sinh học

THANH HOÁ NĂM 2017

MỤC LỤC TRANG

1 MỞ ĐẦU 2

1.1 Lý do chọn đề tài 2

1.2 Mục đích nghiên cứu 2

1.3 Đối tượng nghiên cứu 2

1.4 Phương pháp nghiên cứu 2

2 NỘI DUNG CỦA SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM 2

2.1 Cơ sở lý luận của sáng kiến kinh nghiệm 2

2.2 Thực trạng vấn đề trước khi áp dụng sáng kiến kinh nghiệm 3

2.3 Các sáng kiến kinh nghiệm hoặc các giải pháp đã sử dụng để giải quyết vấn đề 3

2.3.1.Một số công thức cơ bản 3

2.3.2 Phương pháp giải bài tập cơ bản……… 4

2.4 Hiệu quả của sáng kiến kinh nghiệm đối với hoạt động giáo dục……… 17

3 KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ 19

3.1 Kết luận 19

3.2 Kiến nghị 19

TÀI LIỆU THAM KHẢO 20

1 MỞ ĐẦU 1.1 Lí do chọn đề tài.

Để học tốt và thi tốt các kỳ thi với hình thức trắc nghiệm như hiện nay họcsinh cần đổi mới phương pháp học tập và làm quen với hình thức thi cử Nếutrước đây học và thi môn sinh học, học sinh cần học thuộc và nhớ kỹ các bài họchoặc đồi với bài toán học sinh phải giải trọn vẹn Nay học sinh lưu ý trước hếtđến sự hiểu bài, hiểu thấu đáo các kiến thức cơ bản đã học vận dụng những hiểubiết đó vào việc phân tích, xác định nhận biết các đáp án đúng sai trong các câutrắc nghiệm Đặc biệt đối với các câu bài tập làm thế nào để có được kết quảnhanh nhất? Đó là câu hỏi lớn đối với tất cả các giáo viên Trước thực tế đó đòihỏi mỗi giáo viên cần xây dựng cách dạy riêng của mình

Chương trình sinh học lớp 12 thời gian dành cho phần bài tập quần thể giaophối và quần thể tự thụ phấn rất ít nhưng ngược lại trong các đề thi tỉ lệ điểmcủa phần này không nhỏ (Theo cấu trúc đề thi của bộ 2016, 2017) Khối lượngkiến thức nhiều, nhiều bài tập áp dụng, trong khi đó thời gian hạn hẹp giáo viênkhó có thể truyền đạt hết cho học sinh

1.2 Mục đích nghiên cứu.

Đưa ra một số phương pháp để giải quyết các bài toán cơ bản về di truyền họcquần thể, nâng cao khả năng tư duy sáng tạo cho học sinh, nâng cao chất lượnghọc sinh giỏi Nêu vấn đề, phân dạng bài toán sinh học có liên quan, thực hiện ví

dụ minh họa để học sinh nắm vững các dạng bài thi trắc nghiệm khách quantrong kỳ thi THPT quốc gia

1.3 Đối tượng nghiên cứu.

+ Học sinh khá giỏi lớp 12C1, 12C2 trường THPT Nông Cống I

+ Một số bài toán về di truyền học quần thể

+ Các dạng câu hỏi về di truyền quần thể trong đề thi THPT quốc gia

1.4 Phương pháp nghiên cứu.

+ Phương pháp nghiên cứu xây dựng cơ sở lý thuyết

+ Phát triển tư duy học sinh

+ Tìm hiểu và phát triển kỹ năng

+ Tham khảo các tài liệu lấy từ nhiều nguồn nhất là các học liệu mở trênmạng internet và phân tích có hệ thống các dạng bài tập theo nội dung đã đề ra

2 NỘI DUNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM 2.1 Cơ sở lí luận của sáng kiến kinh nghiệm.

Chương trình sinh học 12 chương “Nguyên nhân và cơ chế tiến hoá ” theo tôiđây là một chương khó dạy và với học sinh đây là chương khó học, khó hiểu và

cả khó nhớ Tiến hoá là gì? Nguyên nhân nào dẫn đến tiến hoá? Trả lời 2 câu hỏi

đó đã là cả vấn đề Đi sâu về mặt bản chất cơ chế nào làm diễn ra sự tiến hoá?

Sự ổn định, cũng như thay đổi thành phần kiểu gen của quần thể ngẫu phối

và tự thụ phấn hoặc giao phối gần liên quan gì đến tiến hoá về bản chất được hiểu như thế nào? và làm thế nào để cho học sinh hiểu được thì không dễ dàng

chút nào Với thời gian trên lớp thì quá ít mà nội dung kiến thức nhiều khó mangtính lí thuyết đơn thuần, do đó giáo viên khó truyền đạt hết cho học sinh nếukhông có những nghiên cứu cụ thể

2.2 Thực trạng vấn đề trước khi áp dụng sáng kiến kinh nghiệm.

+ Thực trạng chung:

Kiến thức Sinh học ngày càng nhiều, thời gian các em học chính khóa vàbồi dưỡng các môn thi đại học chiếm gần như cả tuần, nên việc dạy học bồidưỡng học sinh càng gặp nhiều khó khăn hơn

Phần lớn các em học sinh không dám theo học khối B vì với khối học nàychỉ có nghành Y là phù hợp Tuy nhiên để thi vào ngành này cần có số điểm rấtcao từ 25 điểm đến 27 điểm nên rất ít học sinh dám theo học môn sinh để xétvào đại học

Môn sinh học là môn học khó có nhiều lý thuyết lẫn bài tập, để học tốt mônsinh học cần có tư duy tốt nhưng cũng cần sự cần cù chăm chỉ Nói cách khác nócần có tố chất học tốt môn khoa học tự nhiên lẫn khoa học xã hội, đây là mộttrong những khó khăn trong việc dạy và học môn sinh học

+ Thực trạng dạy và học phần di truyền học quần thể:

Ở phần này sách giáo khoa chỉ đề cập suông về mặt lí thuyết, sách bài tập córất ít bài tập về phần này

Nếu giáo viên dạy theo sách giáo khoa và hướng dẫn của sách giáo viên(giáo viên không mở rộng) thì học sinh gặp khó khăn trong việc làm bài tập vềphần di truyền học quần thể

Ngược lại với thời gian dành cho phần này, thực tế trong hầu hết các đề thinội dung phần này lại chiếm tỉ lệ nhiều, đều dưới dạng bài tập, nhiều bài tậpthậm chí rất khó Nếu ở lớp giáo viên không có cách dạy riêng cho học sinh củamình thì khó mà học sinh có được điểm của phần thi này

Với những thực tế trên đỏi hỏi giáo viên có những phương pháp nghiên cứu

nhất định Tôi đã nghiên cứu và đưa ra phương pháp giải một số dạng bài tập phần quần thể ngẫu phối - tự thụ phấn hoặc giao phối gần trong chương trình sinh học lớp 12 để giúp các em học sinh dễ dàng làm được các câu trắc

a Một số công thức dùng cho quần thể ngẫu phối

- Gọi d là tần số tương đối của thể đồng hợp trội AA

- Goi h là tần số tương đối của thể dị hợp Aa

- Gọi r là tần số tương đối của thể đồng hợp lặn aa

- Trong đó d + h + r =1

Cấu trúc di truyền của quần thể được viết theo trật tự d, h, r ví dụ:0,25; 0,5; 0,25

- Gọi p là tần số tương đối của alen A

- Gọi q là tần số tương đối của alen a

b Một số công thức dùng cho quần thể tự thụ phấn

* Quần thể tự thụ phấn có thành phần kiểu gen của thể hệ P ban đầu:

xAA + yAa + zaa

* Quần thể P Sau n thế hệ tự thụ phấn thành phần kiểu gen thay đổi như sau:

Tỷ lệ thể đồng hợp trội AA trong quần thể Fn là:

AA = x +

2

y 2

1 y

1 y

1 y

1 y

2.3.2 Phương pháp giải một số dạng bài tập cơ bản.

a Cách giải bài tập về quần thể ngẫu phối

Dạng 1:

Từ cấu trúc di truyền quần thể chứng minh quần thể đã đạt trạng thái cânbằng hay không, qua bao nhiêu thế hệ quần thể đạt trạng thái cân bằng:

Cách giải 1:

- Gọi p là tần số tương đối của alen A

- Gọi q là tần số tương đối của alen a

p+q = 1Cấu trúc di truyền của quần thể khi đạt trạng thái cân bằng:

p2 AA + 2pqAa + q2 aa

Như vậy trạng thái cân bằng của quần thể phản ánh mối tương quan sau:

p2 q2 = (2pq/2)2

Xác định hệ số: p2, q2, 2pq

Thế vào p2 q2 = (2pq/2)2 quần thể cân bằng

Thế vào p2 q2 ≠ (2pq/2)2 quần thể không cân bằng

Cách giải 2:

Từ cấu trúc di truyền quần thể tìm tần số tương đối của các alen

Có tần số tương đối của các alen thế vào công thức định luật

Nếu quần thể ban đầu đã cho nghiệm đúng công thức định luật (tức trùng côngthức định luật) suy ra quần thể cân bằng

Nếu quần thể ban đầu đã cho không nghiệm đúng công thức định luật (tứckhông trùng công thức định luật) suy ra quần thể không cân bằng

Bài 1:

Các quần thể sau quần thể nào đã đạt trạng thái cân bằng

QT1: 0,36AA; 0,48Aa; 0,16aa

QT2: 0,7AA; 0,2Aa; 0,1aa

Giải:

Cách giải 1:

QT1: 0.36AA; 0.48Aa; 0.16aa

- Gọi p là tần số tương đối của alen A

-Gọi q là tần số tương đối của alen a

Quần thể đạt trạng thái cân bằng khi thoả mãn p2AA + 2pqAa + q2 aa = 1

và khi đó có được p2 q2 = (2pq/2)2

Ở quần thể 1 có p2 = 0.36 , q2 = 0.16, 2pq = 0.48

0.36 x 0.16 = (0.48/2)2 vậy quần thể ban đầu đã cho là cân bằng

Cách giải 2:

QT2: 0,7AA; 0,2Aa; 0,1aa

- Gọi p là tần số tương đối của alen A

- Gọi q là tần số tương đối của alen a

P = 0,7 + 0,1 q = 0.1 +0.1

Quần thể đạt trạng thái cân bằng khi thoả mãn p2AA + 2pqAa + q2 aa

Tức 0,82 AA + 2.0,8.0,2Aa + 0,22 aa ≠ 0,7AA + 0,2Aa + 0,1aa vậy quần thểkhông cân bằng

Bài 2: Quần thể nào trong các quần thể dưới đây đạt trạng thái cần bằng

Quần thể Tần số kiểu gen AA Tần số kiểu gen Aa Tần số kiểu gen

* Các câu hỏi trắc nghiệm:

Câu 1.Trong các quần thể sau, quần thể nào không ở trạng thái cân bằng?

A 25% AA : 50% Aa : 25% aa B 64% AA : 32% Aa: 4% aa

C 72 cá thể có kiểu gen AA, 32 cá thể có kiểu gen aa, 96 cá thể có kiểu gen Aa

D 40 cá thể có kiểu gen đồng hợp trội, 40 cá thể có kiểu gen dị hợp, 20 cá thể

Câu 4: Một quần thể thực vật tự thụ phấn có tỉ lệ kiểu gen ở thế hệ P là:

0,45AA : 0,30Aa : 0,25aa Cho biết các cá thể có kiểu gen aa không có khảnăng sinh sản Tính theo lí thuyết, tỉ lệ các kiểu gen thu được ở F1 là:

A 0,525AA : 0,150Aa : 0,325aa B 0,7AA : 0,2Aa : 0,1aa

C 0,36AA : 0,24Aa : 0,40aa D 0,36AA : 0,48Aa : 0,16aa

Đáp án: 1D, 2C, 3A, 4B.

Dạng 2:

+ Từ số lượng kiểu hình đã cho đã cho xác định cấu trúc di truyền của quần thể

- Kiểu 1: cho số lượng tất cả kiểu hình có trong quần thể

Cách giải:

Cấu trúc di truyền của quần thể

- Tỷ lệ kiểu gen đồng trội = số lượng cá thể do kiểu gen đồng trội quiđịnh/Tổng số cá thể của quần thể

- Tỷ lệ kiểu gen dị hợp = số cá thể do kiểu gen dị hợp quy định/ Tổng

* Nếu tỷ lệ kiểu hình trội=> kiểu hình lặn = 100% - Trội

* Tỷ lệ kiểu gen đồng lặn = Số cá thể do kiểu gen lặn quy định/ Tổng số cá thểcủa quần thể

- Từ tỷ lệ kiểu gen đồng lặn => Tần số tương đối của alen lặn tức tần số của q

=> Tần số tương đối của alen trội tức tần số p

- Áp dụng công thức định luật p2 AA + 2pq Aa + q2 aa = 1 => cấu trúc di truyềnquần thể

Bài 1:(kiểu 1)

Ở gà, cho biết các kiểu gen: AA qui định lông đen, Aa qui định lông đốm, aa quiđịnh lông trắng.Một quần thể gà có 410 con lông đen, 580 con lông đốm, 10 conlông trắng

a Cấu trúc di truyền của quần thể nói trên có ở trạng thái cân bằngkhông?

b Quần thể đạt trạng thái cân bằng với điều kiện nào?

c Xác định cấu trúc di truyền của quần thể khi đạt trạng thái cân bằng?

(0,7A:0,3a) x (0,7A:0,3a) => 0,49AA + 0,42Aa + 0,09aa

Với cấu trúc trên quần thể đạt trạng thái cân bằng vì thoả mãn

(0,9)2 AA + 2(0,7 x 0,3) Aa + (0,3)2 aa

Bài 2: Một quần thể sóc có số lượng như sau 1050 con lông nâu đồng hợp, 150

con lông nâu dị hợp, 300 con lông trắng, màu lông do một gen gồm 2 alen quiđịnh Tìm tần số tương đối của các alen?

Vậy cấu trúc di truyền của quần thể là: 0,7AA; 0,1Aa; 0,2aa

Bài 3: (kiểu 2) Quần thể ngẫu phối có thành phần kiểu gen đạt trạng thái cân

bằng với 2 loại kiểu hình là hoa đỏ(do B trội hoàn toàn quy định) và hoatrắng(do b quy định) Tỷ lệ hoa đỏ 84% Xác định cấu trúc di truền của quầnthể?

Giải:

-Gọi p tần số tương đối của alen B

-q tần số tương đối alen b

-%hoa trắng bb = 100%- 84%= 16%=q2 => q = 0,4 => p = 0,6

- Áp dụng công thức định luật p2 BB + 2pq Bb + q2 bb = 1

- => cấu trúc di truyền quần thể :0.62 BB + 2.0,6.0,4 Bb + 0,42 bb =0,36BB + 0,48Bb + 0,16bb = 1

Bài 4: Ở bò A qui định lông đen, a: lông vàng Trong một quần thể bò lông vàng

chiếm 9% tổng số cá thể của đàn Biết quần thể đạt trạng thái cân bằng Tìm tần

-Mẹ dị hợp (Aa) xác suất p22+pq2pq

-Xác suất con bị bệnh

4 1Vậy xác suất để 2 người bình thường trong quần thể lấy nhau sinh ra người conđầu lòng bị bạch tạng là: p22+pq2pq x p pq

Câu 6: Trong một quần thể cân bằng có 90% alen ở lôcus Rh là R Alen còn lại

là r Cả 40 trẻ em của quần thể này đến một trường học nhất định Xác suất đểtất cả các em đều là Rh dương tính là bao nhiêu?

Giải nhanh:

Tần số tương đối của alen R =p= 0,9 => tần số alen r=q = 0,1

Rh dương có kiểu gen RR, Rr tần số của 2 nhóm kiểu gen trên là

RR= p2= 0,92 = 0,81, Rr = 2pq = 2.0,9.0,1 = 0,18

Tần số 1 học sinh có Rh dương là: 0,81+0,18 = 0,99

Xác suất để 40 học sinh có Rh dương là (0,99)40

A.* (0,99)40 B (0,90)40. C (0,81)40 D 0,99

Bài 7: Trong một đàn bò, số con lông đỏ chiếm 64%, số con lông khoang chiếm

36% Biết con lông đỏ là trội hoàn toàn, được qui định bởi alen A, lông khoang

là tính trạng lặn, qui định bởi alen a Tìm tần số tương đối của các alen trongquần thể?

Bài 8: Ở cừu, lông dài do gen D qui định , lông ngắn do gen d qui định Khi

kiểm tra một đàn cừu người ta phát hiện cừu lông ngắn chiếm tần số 1% Hãycho biết tần số của cừu lông dài thuần chủng, cừu lông dài trong đàn cừu ấy?

* Các câu trắc nghệm

Câu 1: Giả sử một quần thể giao phối ở trạng thái cân bằng di truyền có 10000

cá thể, trong đó 100 cá thể có kiểu gen đồng hợp lặn (aa), thì số cá thể có kiểugen dị hợp (Aa) trong quần thể sẽ là

A 9900 B 900 C 8100 D 1800

Câu 2: Một quần thể động vật tại thời điểm thống kê có 75 AA: 28 Aa: 182 aa,

các cá thể giao phối tự do cấu trúc di truyền của quần thể khi đó là

A 0,7 AA: 0,1 Aa: 0,2aa B 0,36 AA: 0,48 Aa: 0,16 aa

C 0,09 AA: 0,42 Aa: 0,49 aa D 0,25 AA: 0,1 Aa: 0,65 aa

Đáp án: 1D, 2C

Dạng 3: Cho số lượng kiểu hình xác định tần số tương đối của các alen

Cách giải

-Cho số lượng kiểu hình xác định cấu trúc di truyền của quần thể (dạng 2)

-cấu trúc di truyền quần thể là: xAA + yAa + zaa

Bài 1: Quần thể ngẫu phối có thành phần kiểu gen đạt trạng thái cân bằng với 2

loại kiểu hình là hoa đỏ(do B trội hoàn toàn quy định) và hoa trắng(do b quyđịnh) Tỷ lệ hoa đỏ 84% Xác định tần số tương đối của các alen?

2

48 , 0 = 0,6-Tần số tương đối của alen b = z +

2

y = 0,16 +

2

48 , 0

= 0,4

Bài 2: Quần thể gồm 120 cá thể có kiểu gen BB 400 cá thể có kiểu gen Bb và

480 cá thể có kiểu gen bb Tìm tần số tương đối của mỗi alen?

Bài 3: Một quần thể có thành phần kiểu gen như sau: 0,64 AA + 0,32 Aa + 0.04

aa Tìm tần số tương đối của các alen trong quần thể?

* Các câu trắc nghiệm

Câu 1: Ở một loài thực vật, gen trội A quy định quả đỏ, alen lặn a quy định quả

vàng Một quần thể của loài trên ở trạng thái cân bằng di truyền có 75% số câyquả đỏ và 25% số cây quả vàng Tần số tương đối của các alen A và a trongquần thể là

A 0,5A và 0,5a B 0,6A và 0,4a

C 0,4A và 0,6a D 0,2A và 0,8a

Câu 2: Ở một loài vật nuôi, alen A qui định kiểu hình lông đen trội không hoàn

toàn so với alen a qui định màu lông trắng,kiểu gen dị hợp Aa cho kiểu hìnhlông lang đen trắng.Một QT vật nuôi giao phối ngẫu nhiên có 32 cá thể lôngđen,96 cá thể lông lang, 72 cá thể lông trắng.Tần số tương đối của alen A và alần lượt là:

Câu 3: Tần số tương đối các alen của một quần thể có tỉ lệ phân bố kiểu gen

0,81 AA + 0,18 Aa + 0,01 aa là

A 0,9A; 0,1a B 0,7A; 0,3a

C 0,4A; 0,6a D 0,3 A; 0,7a

Câu 4: Một quần thể người, nhóm máu O (kiểu gen IOIO) chiếm tỉ lệ 48,35%;nhóm máu B (kiểu gen IBIO, IBIB) chiếm tỉ lệ 27,94%, nhóm máu A ((kiểu gen

IAIO, IAIA) chiểm tỉ lệ 19,46%; Nhóm máu AB (kiểu gen IAIB) chiếm tỉ lệ 4,25%.Tần số của các alen IA, IB và IO trong quần thể này là :

A IA = 0,69; IB = 0,13; IO = 0,18

B IA = 0,13; IB = 0,18; IO = 0,69

C IA = 0,17; IB = 0,26; IO = 0,57

D IA = 0,18; IB = 0,13; IO = 0,69

Câu 5: Một quần thể giao phối ở trạng thái cân bằng di truyền, xét một gen có

hai alen (A và a), người ta thấy số cá thể đồng hợp trội nhiều gấp 9 lần số cá thểđồng hợp lặn Tỉ lệ phần trăm số cá thể dị hợp trong quần thể này là