Phương pháp giải bài tập tính tần số kiểu gen, kiểu hình theo tần số alen

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HOÁTRƯỜNG THPT NÔNG CỐNG I SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP TÍNH TẦN SỐ KIỂU GEN, KIỂU HÌNH Ở ĐỜI CON THEO TẦN SỐ ALEN Người thực hiện: Nguyễn

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HOÁ

TRƯỜNG THPT NÔNG CỐNG I

SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM

PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP TÍNH TẦN SỐ KIỂU GEN, KIỂU HÌNH Ở ĐỜI CON

THEO TẦN SỐ ALEN

Người thực hiện: Nguyễn Thế Hiển Chức vụ: Giáo viên

SKKN thuộc lĩnh vực (môn): Sinh học

THANH HÓA, NĂM 2019

MỤC LỤC

Trang 1 Mở đầu……… 1

1.1 Lý do chọn đề tài……… 1

1.2 Mục đích nghiên cứu……… 1

1.3 Đối tượng nghiên cứu……… 2

1.4 Phương pháp nghiên cứu……… 2

1.5 Những điểm mới của sáng kiến……… 2

2 Nội dung sáng kiến kinh nghiệm……… 2

2.1 Cơ sở lí luận của sáng kiến kinh nghiệm……… 2

2.2 Thực trạng vấn đề trước khi áp dụng sáng kiến kinh nghiệm…… 4

2.3 Các sáng kiến kinh nghiệm hoặc các giải pháp đã sử dụng để giải quyết vấn đề……… 4

2.3.1 Tìm tần số kiểu gen, kiểu hình ở đời con theo tần số alen trong trường hợp gen quy định tính trạng nằm trên NST thường……… 4

2.3.2.Tìm tần số kiểu gen, kiểu hình ở đời con theo tần số alen trong trường hợp gen quy định tính trạng nằm trên NST giới tính X đoạn không tương đồng với Y……… 8

2.3.3 Tìm tần số kiểu gen, kiểu hình ở đời con theo tần số alen trong sơ đồ phả hệ……… 11

2.4 Hiệu quả của sáng kiến kinh nghiệm đối với hoạt động giáo dục, với bản thân, đồng nghiệp và nhà trường……… 21

3 Kết luận, kiến nghị……… 22

3.1 Kết luận……… 22

3.2 Kiến nghị……… 22

TÀI LIỆU THAM KHẢO……… 23

1 Mở đầu

1.1 Lý do chọn đề tài

Sinh học là môn khoa học thực nghiệm có ứng dụng rộng rãi ởhầuhết các lĩnh vực của đời sống xã hội cũng như trong sản xuất Trong quátrình giảng dạy, song song với giảng dạy kiến thức thì việc rèn luyện chohọc sinh kĩ năng giải bài tập là nhiệm vụ rất quan trọng

Trong chương trình sinh học có rất ít tiết bài tập và thời lượng mỗitiết dạy trên lớp nội dung lý thuyết nhiều nên hầu hết giáo viên không thểhướng dẫn kĩ cho học sinh phương pháp giải bài tập, đặc biệt là nhữngdạng bài tập khó

Phần bài tập quy luật di truyền là phần kiến thức tương đối khó đốivới học sinh và thường gặp trong các đề thi Olympic, học sinh giỏi tỉnh,học sinh giỏi quốc gia và đặc biệt trong đề thi Đại học - Cao đẳng hàngnăm học sinh phải đưa ra kết quả của mỗi bài trong thời gian ngắn Vì vậy,việc phân dạng và xây dựng các phương pháp giải nhanh rất cần thiết đểhọc sinh có thể đạt được điểm cao trong các kì thi

Qua nhiều năm bồi dưỡng học sinh giỏi khối 12 và ôn thi đại học, tôithấy trong các đề thi có những bài tập về quy luật di truyền trong phép lai

có nhiều kiểu gen yêu cầu tính xác suất kiểu gen, kiểu hình ở đời con, đặcbiệt thường gặp trong các bài toán giải theo sơ đồ phả hệ, phải phân tíchqua nhiều thế hệ nên học sinh thường gặp khó và mất nhiều thời gian tronggiải dạng bài toán này

Hiện tại có rất nhiều tài liệu tham khảo giúp học sinh rèn luyện kĩnăng giải bài tập quy luật di truyền nhưng rất ít tài liệu tham khảo giúp họcsinh nhận dạng và giải nhanh các dạng bài tập này

Xuất phát từnhững lý do đó tôi chọn đề tài “ Phương pháp giải bài

tập tính tần số kiểu gen, kiểu hình ở đời con theo tần số alen”.

1.2 Mục đích nghiên cứu

Sau khi thực hiện đề tài này, áp dụng đề tài vào thực tế giảng dạy sẽđạt kết quả cao hơn, cụ thể là :

- Giúp học sinh phần nào hiểu được phương pháp học môn Sinh học,

từ đó tạo nên hứng thú học tập cho học sinh

- Đặt biệt, giúp học sinh làm quen với việc giải nhanh các bài tậpSinh học trong đề thi đại học hàng năm

Với đề tài này tôi phải thực hiện được những nhiệm vụ sau:

- Hướng dẫn học sinh nhận dạng bài tập về quy luật di truyền giảitheo phương pháp tính tần số kiểu gen, kiểu hình ở đời con theo tần số alen

- Phân thành các dạng để học sinh có thể giải nhanh các bài tập quyluật di truyền tính tần số kiểu gen, kiểu hình ở đời con theotần số các alen.

- Học sinh biết được giới hạn ứng dụng của đề tài

1.3 Đối tượng nghiên cứu

Đề tài tập trung nghiên cứu về cách nhận biết và phân dạng các bàitập quy luật di truyền giải theo phương pháp tính tần số kiểu gen, kiểu hình

ở đời con theo tần số alen và giới hạn ứng dụng của phương pháp

* Phạm vi nghiên cứu

Đề tài chỉ nghiên cứu các bài tập di truyền trong các đề thi Đại học

từ năm 2010 trở lại đây theo phương pháp tính tần số kiểu gen, kiểu hình ởđời con theo tần số alen và khả năng ứng dụng phương pháp giải này đốivới các quy luật di truyền trong ôn thi kì thi THPT Quốc gia

1.4 Phương pháp nghiên cứu

- Nghiên cứu trực tiếp đề thi Đại học - Cao đẳng nhiều năm qua vềcác bài tập liên quan đến tính tần số kiểu gen, kiểu hình ở đời con theo tần

1.5 Những điểm mới của sáng kiến

- Nêu cách nhận dạng và phương pháp giải nhanh cho kết quả đúng

- Đề tài này sẽ có tác dụng tốt cho các giáo viên và học sinh trongviệc nghiên cứu, ôn luyện phần quy luật di truyền để phục vụ kì thi THPTquốc gia hàng năm

- Bổ sung thêm cho hệ thống các tài liệu tham khảo bồi dưỡng họcsinh giỏi môn sinh học

2 Nội dung sáng kiến kinh nghiệm

2.1 Cơ sở lí luận của sáng kiến kinh nghiệm

Gen là một đoạn của phân tử ADN mang thông tin đảm nhận mộtchức năng di truyền nhất định Có nhiều loại gen, mỗi loại đảm nhận mộtchức năng khác nhau Trong đó, gen cấu trúc mang thông tin quy định cấutrúc phân tử prôtêin, từ đó quy định tính trạng

Mỗi gen có các trạng thái khác nhau được gọi là alen và có một vị tríxác định trên NST được gọi là locut.

Trong nhân tế bào lưỡng bội (2n), các NST luôn tồn tại thành từngcặp tương đồng (một chiếc có nguồn gốc từ mẹ, một chiếc có nguồn gốc từbố) nên các alen cũng tồn tại thành cặp tương ứng (trừ các alen nằm trênđoạn không tương đồng của cặp NST giới tính ở giới dị giao tử)

Khi giảm phân tạo giao tử, các thành viên của một cặp alen, mỗiNST trong từng cặp NST tương đồng phân li đồng đều về các giao tử Vìvậy có 50% số giao tử chứa alen này và 50% số giao tử chứa alen kia

Hình 1 Cặp NST tương đồng Lưu ý:

- Trường hợp gen nằm trên đoạn NST không tương đồng của cặp NST dị giao thì các alen trên mỗi NST cũng phân ly và tổ hợp với nhau một cách ngẫu nhiên trong giảm phân và thụ tinh.

- Các thành viên của một cặp alen trong cơ thể tồn tại độc lập với nhau mà không hòa trộn nhau.

Khi các gen qui định các tính trạng khác nhau nằm trên các NSTtương đồng khác nhau thì phân li độc lập khi giảm phân (các NST của cáccặp NST tương đồng phân li về các giao tử độc lập dẫn đến sự phân li độclập của các alen)

Các giao tử kết hợp ngẫu nhiên trong quá trình thụ tinh làm xuất hiệncác tổ hợp gen khác nhau

Trong các cặp NST, có một cặp mang gen quy định tính trạng giớitính ( cả gen quy định tính trạng thường) của cơ thể sinh vật Cặp NST nàykhác nhau ở hai giới (giới đồng giao tử và giới dị giao tử) Giới đồng giaogồm hai NST tương đồng với nhau(XX), giới dị giao tử gồm hai NST cónhững đoạn tương đồng và những đoạn không tương đồng với nhau (XY)

Vì vậy, ở giới dị giao tính trạng do gen nằm trên đoạn tương đồngcủa hai NST quy định di truyền theo các quy luật như tính trạng do gen trênNST thường quy định (nếu không xét giới tính) Tính trạng do gen nằm

trên đoạn không tương đồng quy định thì di truyền theo quy luật di truyềnchéo ( gen chỉ có trên NST X) hay di truyền thẳng ( nếu gen chỉ nằm trênY).

Vùng không tương đồng

Vùng tương đồng

Hình 2 Cặp NST giới tính của giới dị giao

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

- Qua nhiều năm nghiên cứu, bồi dưỡng học sinh giỏi, ôn thi đại họcchuyên đề bài tập quy luật di truyền, tôi thấy trong các bài tập có nhữngphép lai mà cơ thể đem lai có thể có hai hay nhiều kiểu gen vì vậy nếu viếthết các sơ đồ lai để tính xác suất kiểu hình hay kiểu gen ở đời con thì rấtdài và mất nhiều thời gian Nên để tìm ra kết quả của dạng bài toán này mộtcách nhanh hơn tôi đã tính tần số các kiểu gen ở đời bố, mẹ rồi xác định tần

số các loại alen của các giao tử để tính tần số kiểu hình, kiểu gen ở đời con

- Trên cơ sở nghiên cứu tài liệu được các tác giả biên soạn thànhsách, tìm hiểu qua mạng và đặc biệt tham khảo ý kiến của đồng nghiệp vàkinh nghiệm đúc rút trong quá trình giảng dạy tôi đã tìm ra các dấu hiệunhận biết và các bước giải bài tập tìm tần số kiểu gen, kiểu hình ở đời contheo tần số alen và nêu ra những quy luật di truyền áp dụng được phươngpháp giải này nhưng không hiệu quả bằng phương pháp khác

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

2.3.1 Tìm tần số kiểu gen, kiểu hình ở đời con theo tần số alen trong trường hợp gen quy định tính trạng nằm trên NST thường

a Dấu hiệu nhận biết và các bước giải bài tập

*Dấu hiệu nhận biết

- Dữ liệu bài ra đã cho

+ Tính trạng do một gen alen quy định nằm trên NST thường hoặcnằm trên đoạn tương đồng của cặp NST giới tính (hoặc suy luận từ các dữliệu của bài ra)

+ Cả bố và mẹ hoặcchỉ bố hoặc chỉ mẹ mang kiểu hình trội, chưabiết kiểu gen Cũng có thể bố, mẹ có nhiều kiểu gen

- Yêu cầu đề: Tính tần số xuất hiện của kiểu hình, kiểu gen ở đời sau.

* Các bước giải:

Bước 1: Xác định quy luật di truyền của tính trạng, quy ước gen Bước 2: Tính tần số các kiểu gen ở thế hệ bố, mẹ.

Bước 3: Tính tần số các alen của các giao tử ở thế hệ bố, mẹ.

Bước 4: Tính được tần số xuất hiện kiểu hình hay kiểu gen ở đời con.

b Bài tập vận dụng

Ví dụ 1

Ở người, bệnh Q do một alen lặn nằm trên nhiễm sắc thể thường quyđịnh, alen trội tương ứng quy định không bị bệnh Một người phụ nữ có emtrai bị bệnh Q lấy một người chồng có ông nội và bà ngoại đều bị bệnh Q.Biết rằng không phát sinh đột biến mới và trong cả hai gia đình trên khôngcòn ai khác bị bệnh này Xác suất sinh con đầu lòng không bị bệnh Q củacặp vợ chồng này là

-Muốn tính xác suất sinh con bình thường thì tính xác suất sinh con

bị bệnh trước ( docon bị bệnh chỉ có một kiểu gen)

- Muốn tính xác suất sinh con bị bệnh >phải tính tần số giao tửmang alen a của vợ, chồng

Giải:

- Tính trạng di truyền theo quy luật phân li của Men đen Gọi alen Aquy bình thường, alen a quy định bị bệnh

- Tính tần số các kiểu gen của bố, mẹ

+ Người phụ nữ có em trai bị bệnh, bố mẹ bình thường (có kiểu gen

dị hợp) nên người phụ nữ bình thường có thể mang một trong hai kiểu genvới tần số 1/3AA, 2/3Aa Người chồng có ông nội và bà ngoại bị bệnh nên

bố và mẹ có kiểu gen dị hợp tử, nên người chồng bình thường có thể mangmột trong hai kiểu gen với tần số 1/3AA, 2/3Aa

- Tính tần số các alen của giao tử của vợ và chồng

+ Để sinh con bị bệnh cả chồng và vợ phải tạo giao tử mang alen a > tính tần số loại giao tử mang alen a của vợ và chồng

+ Tần số alen các giao tử của vợ và chồng

1/3AA ⃗gt 1/3A.

2/3Aa ⃗gt 1/3A: 1/3a

Tỉ lệ giao tử chung = 2/3A: 1/3a

-Xác suất để cặp vợ chồng này sinh con bị bệnh là: 1/3 x 1/3 = 1/9

- Xác suất để con không bệnh là: 1 - 1/9 = 8/9

> Đáp án B

Ví dụ 2

Ở một loài động vật, gen quy định độ dài cánh nằm trên nhiễm sắcthể thường có 2 alen, alen A quy định cánh dài trội hoàn toàn so với alen aquy định cánh ngắn Cho các con đực cánh dài giao phối ngẫu nhiên vớicác con cái cánh ngắn (P), thu được F1 gồm 75% số con cánh dài, 25% sốcon cánh ngắn Tiếp tục cho F1 giao phối ngẫu nhiên thu được F2 Theo líthuyết, ở F2 số con cánh ngắn chiếm tỉ lệ

- Tính trạng di truyền theo quy luật phân li của Men đen

- Tính tần số các kiểu gen, tần số các loại alencủa giao tử

Con cái ở P: 100% aa > Tần số các alen ở con cái: PA = 0, qa= 1Con đực ở P: P ngẫu phối cho F1 25% = 0,25aa > tần số các loại alengiao

giao tử cái, giao tử mang alen a chiếm 10% Theo lí thuyết, trong tổng số

cá thể mang alen đột biến ở đời con, thể đột biến chiếm tỉ lệ

- Để tính cá thể mang alen đột biến ta tính tần số cá thể có kiểu gen

AA trước để phép tính đơn giản hơn

Giải:

- Tính trạng di truyền theo quy luật phân li của Men đen

- Tính tần số các alen của giao tử ở bố, mẹ

A 3 cây thân thấp : 1 cây thân cao B 1 cây thân cao : 1 cây thân thấp

C 3 cây thân cao : 1 cây thân thấp D 2 cây thân cao : 1 cây thân thấp

1/3AA ⃗gt 1/3A

2/3Aa ⃗gt 1/3A: 1/3a

Tỉ lệ giao tử chung = 2/3A: 1/3a

- Tỉ lệ phân tính đời con khi cho cây thân cao F1 lai với cây thânthấp:

Cây thân cao F1 x Cây thân thấp

a Dấu hiệu nhận biết và các bước giải bài tập

*Dấu hiệu nhận biết

- Dữ liệu bài ra đã cho

+ Gen quy định tính trạng nằm trên NST X đoạn không tương đồngvới Y (hoặc biện luận từ các dữ liệu của bài ra) > tính trạngdi truyền theoquy luật di truyền chéo

+ Cả bố, mẹ hoặc chỉ bố hoặc chỉ mẹ mang kiểu hình trội, chưa biếtkiểu gen

+ Bố, mẹ cũng có thể có nhiều kiểu gen

- Yêu cầu đề: Tính xác suất kiểu gen, kiểu hình ở đời con

* Các bước giải

Bước 1: Xác định quy luật di truyền của tính trạng, cặp NST giới

tính của hai giới, quy ước gen

Bước 2: Tính tần số các kiểu gen (khác nhau ở hai giới) ở thế hệ bố,

giao phối tự do với nhau thu được F2 Theo lí thuyết, trong tổng số ruồi F2,ruồi cái mắt đỏ chiếm tỉ lệ

A 6,25% B 31,25% C 75% D 18,75%

Định hướng:

- Gen quy định tính trạng nằm trên NST X (đoạn không tương đồngvới Y) > có 5 kiểu gen, 2 kiểu hình (cái XX, đực XY)

- Để tính tỉ lệ cái mắt đỏ ở F2 ta tính tì lệ cái mắt trắng trước (vì chỉ

có một kiểu gen) > ta phải tính được tần số giao tử mang alen Xa ở haigiới của F1 > ta phải tính được tần số các kiểu gen ở hai giới của F1 > taviết sơ đồ lai của P

Giải:

- Xác định quy luật di truyền của tính trạng

- Tính tần số các kiểu gen (khác nhau ở hai giới)

P: ♀XAXa x ♂XaY

F1: 1/4 XAXa : 1/4 XaXa : 1/4 XAY : 1/4 XaY

- Tính tần số các alen của các giao tử ở hai giới F1

Tần số alen Xa ở giới cái là:

+ Tính được tần số xuất hiện mắt đỏ ở giới cái của F2

Tần số kiểu gen XaXa ở giới cái là: 3/4 x 1/2 = 3/8 = 37.5%

Tỷ lệ kiểu hình mắt đỏ ở giới cái là: 100% - 37,5% = 62,5%

Tỷ lệ kiểu hình mắt đỏ trong quần thể là: 62,5%/2 = 31,25% (vì tỷ lệ đựccái là 1:1)

> Đáp án B

Ví dụ 2

Ở một loài động vật, xét một gen có hai alen nằm ở vùng khôngtương đồng của nhiễm sắc thể giới tính X; alen A quy định vảy đỏ trội hoàntoàn so với alen a quy định vảy trắng Cho con cái vảy trắng lai với con đựcvảy đỏ thuần chủng (P), thu được F1 toàn con vảy đỏ Cho F1 giao phối vớinhau, thu được F2 có kiểu hình phân li theo tỉ lệ 3 con vảy đỏ: 1 con vảytrắng, tất cả các con vảy trắng đều là con cái Biết rằng không xảy ra đột

biến, sự biểu hiện của gen không phụ thuộc vào điều kiện môi trường Dựavào các kết quả trên, dự đoán nào sau đây đúng?

A Nếu cho F2 giao phối ngẫu nhiên thì ở F3 các con cái vảy đỏ chiếm tỉ lệ12,5%

B Nếu cho F2 giao phối ngẫu nhiên thì ở F3 các con cái vảy trắng chiếm tỉ

lệ 25%

C F2 có tỉ lệ phân li kiểu gen là 1: 2: 1

D Nếu cho F2 giao phối ngẫu nhiêu thì ở F3 các con đực vảy đỏ chiếm tỉ lệ43,75%

Định hướng:

- Xác định cặp NST giới tính ở hai giới

- Với bài này, có 3 đáp ánliên quan đến F3 và một đáp án hỏi về F2

nên ta phải viết phép lai đến F2 nếu không đúng phải viết phép lai đến F3

- Nếu F2 không đúng thì F2 giao phối ngẫu nhiên tạo ra F3.Nếu viếttất cả các phép lai thì rất lâu nên ta tính tần số các alen của giao tử F2sau đócho thụ tinh tạo ra F3

Giải:

- Xác định quy luật di truyền của tính trạng

Với giả thuyết KG cá thể cái XX, cá thể đực là XY Ta có: (Pt/c)♀ XaXa x

♂XAY > F1: XAXa : XaY (không thoả đề) Vậy XX quy định giới đực và

XY quy định giới cái

+ Tính tần số các kiểu gen (khác nhau ở hai giới)

+ Tính tần số mỗi loại giao tử của F2:

Tần số mỗi loại giao tử giới đực:

> Tỉ lệ giao tử chung 1/4XA, 1/4Xa, 2/4Y

+ Tính tần số xuất hiện của kiểu hình, kiểu gen ở đời con F3:

F2 ngẫu phối:

♀

♂ 1/4X

A 1/4Xa 2/4Y3/4XA 3/16XAXA 3/16XAXa 6/16XAY1/4Xa 1/16XAXa 1/16XaXa 2/16XaY

a Dấu hiệu nhận biết và các bước giải bài tập

* Dấu hiệu nhận biết

- Dữ liệu bài ra đã cho: Trong phả hệ có những người mang tínhtrạng trội chưa biết kiểu gen, kết hôn

- Yêu cầu của đề: Tính xác suất kiểu hình hay kiểu gen ở đời con

* Các bước giải:

Bước 1: Xác định quy luật di truyền của từng tính trạng, xác định

quy luật di truyền giữa các tính trạng (nếu xét hai tính trạng trở lên), quyước gen

Bước 2: Tính tần số các kiểu gen của người mang tính trạng trội

chưa biết kiểu gen

Bước 3: Tính tần số các loại alen giao tử của bố, mẹ.

Bước 4: Tính tần số các kiểu gen hay kiểu hình ở đời con (nếu có hai

tính trạng trở lên được quy định bởi các gen nằm trên các cặp NST tươngđồng khác nhau thì kiểu hình chung bằng tích các kiểu hình riêng hoặc kiểugen chung bằng tích các kiểu gen riêng)

b Bài tập vận dụng

Ví dụ 1

Sơ đồ phả hệ dưới đây mô tả sự di truyền của một bệnh ở người domột trong hai alen của một gen quy định