Kinh nghiệm ứng dụng toán xác suất để giải một số dạng bài tập di truyền sinh học 9

17 105 0
Kinh nghiệm ứng dụng toán xác suất để giải một số dạng bài tập di truyền sinh học 9

Đang tải... (xem toàn văn)

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

Thông tin tài liệu

1 MỞ ĐẦU 1.1 Lý chọn đề tài Nghị Hội nghị Trung ương khóa XI đổi bản, toàn diện giáo dục đào tạo: “Tiếp tục đổi mạnh mẽ phương pháp dạy học theo hướng đại; phát huy tính tích cực, chủ động, sáng tạo vận dụng kiến thức, kỹ người học; khắc phục lối truyền thụ áp đặt chiều, ghi nhớ máy móc.”….“Đổi hình thức phương pháp thi, kiểm tra đánh giá kết giáo dục, đào tạo, bảo đảm trung thực khách quan” Theo tinh thần việc kiểm tra đánh giá thực theo định hướng đánh giá lực người học Vì kì thi đặc biệt kì thi học sinh giỏi lớp thi Đại học sau câu hỏi vận dụng kiến thức, kĩ học sinh tăng lên đòi hỏi em khơng học tủ, học vẹt Trong tập mơn Sinh liên quan đến xác suất tập khó câu hỏi đánh giá học sinh theo mức vận dụng cao Bởi đòi hỏi học sinh phải có kiến thức vững quy luật di truyền, đồng thời phải vận dụng kiến thức liên môn mơn tốn xác suất linh hoạt để giải vấn đề thực tiễn tính xác suất mắc bệnh di truyền đời gia đình qua phả hệ bệnh xác định tỉ lệ kiểu hình Qua thực tiễn giảng dạy, bồi dưỡng đội tuyển học sinh giỏi môn sinh học huyện dự thi học sinh giỏi cấp tỉnh, em học sinh giáo viên dạy trường chưa tiếp cận nhiều với dạng tập này, gặp nhiều khó khăn việc phân tích để giải Với lí tơi chọn đề tài “Kinh nghiệm ứng dụng toán xác suất để giải số dạng tập di truyền Sinh học 9” thuộc chương trình sinh học cấp THCS, hi vọng giúp em học sinh tích cực chủ động vận dụng sáng tạo giải tập di truyền có ứng dụng tốn xác suất đề thi, tài liệu Từ giúp em tự tin giải tập xác suất di truyền, đồng thời tạo hứng thú học tập, hình thành cho học sinh lực tư sáng tạo, chủ động chiếm lĩnh tri thức, góp phần nâng cao chất lượng, hiệu bồi dưỡng học sinh giỏi môn Sinh học huyện nhà 1.2 Mục đích nghiên cứu Sáng kiến kinh nghiệm “Kinh nghiệm ứng dụng toán xác suất để giải số dạng tập di truyền Sinh học 9” thuộc chương trình sinh học 9, giúp học sinh có phương pháp, kĩ giải đúng, giải nhanh tập di truyền có ứng dụng tốn xác suất Từ đó, học sinh giải thích xác suất kiện xảy tượng di truyền sinh vật bệnh tật di truyền người để có ý thức bảo vệ môi trường sống, bảo vệ tương lai di truyền lồi người Qua việc ứng dụng tốn xác suất giải số dạng tập di truyền Sinh học tạo hứng thú học tập cho em học sinh giỏi, sở cho phát huy tính tích cực, chủ động, kích thích tìm tòi, chiếm lĩnh tri thức học sinh, từ cao chất lượng, hiệu giáo dục mũi nhọn công tác bồi dưỡng học sinh giỏi môn sinh học lớp 1.3 Đối tượng nghiên cứu - Trình bày sở lí luận tốn xác suất ứng dụng giải tập di truyền thuộc chương trình sinh học cấp THCS - Đề xuất phương pháp giải để giải số dạng tập di truyền có ứng dụng tốn xác suất - Hệ thống số dạng tập di truyền có ứng dụng toán xác suất để tiến hành soạn giảng bồi dưỡng học sinh giỏi cách khoa học hệ thống - Đưa sáng kiến áp dụng vào công tác bồi dưỡng học sinh giỏi nhằm nâng cao chất lượng đào tạo mũi nhọn trường, huyện - Trong phạm vi sáng kiến đưa dạng tập có ứng dụng tốn xác suất thuộc chương trình thi học sinh giỏi mơn Sinh học 1.4 Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp nghiên cứu xây dựng sở lí thuyết : Dựa sở toán tổ hợp xác suất đưa vào áp dụng giải dạng tập di truyền sinh học - Phương pháp điều tra khảo sát thực tế, thu thập thông tin: Tiến hành khảo sát đội tuyển trước sau áp dụng triển khai ứng dụng chuyên đề toán xác suất tập di truyền - Phương pháp thống kê, xử lý số liệu NỘI DUNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM 2.1 Cơ sở lí luận sáng kiến kinh nghiệm 2.1.1 Xác suất – Cơng cụ tốn học nghiên cứu di truyền Tốn tổ hợp xác suất ứng dụng khơng mơn tốn học mà ứng dụng nhiều môn khoa học khác Đặc biệt di truyền học, toán xác suất Men đen sử dụng để phát hai quy luật di truyền bản, đặt móng cho đời di truyền học: Quy luật phân li quy luật phân li độc lập * Phép lai cặp tính trạng: Ở đậu Hà Lan, Pt/c : Hạt vàng x Hạt xanh F1 : 100% hạt vàng, cho F1 tự thụ phấn F2 : Tỉ lệ : hạt vàng : Hạt xanh, Tiếp tục cho F2 tự thụ phấn F3 : 1/3 cho toàn hạt vàng : 2/3 (cho tỉ lệ hạt vàng : hạt xanh) : 100% hạt xanh Men đen cho , tỉ lệ :1 F2 tỉ lệ : hạt vàng chủng : hạt vàng không chủng : hạt xanh chủng ( 1: 2: ) Nguyên nhân tượng F dị hợp ( Aa ) alen A a tồn bên khơng hòa lẫn vào để tạo thành gen lai Vì F1 giảm phân tạo giao tử, alen A a phân li đồng giao tử, giao tử nhận alen A a giữ nguyên chất giao tử A a phát sinh từ bố mẹ chủng AA aa Tỉ lệ hai loại giao tử A a : A = a = 0,5 Qua thụ tinh, F2 : Xác suất xuất hợp tử AA: 0,5A x 0,5A = 0,25 AA = 1/4 Xác suất xuất hợp tử Aa : (0,5A x 0,5 a ) + (0,5 A x 0,5 a ) = 0,5 Aa = 1/2 Xác suất xuất hợp tử aa: 0,5 a x 0,5 a = 0,25 aa = 1/4 Để kiểm tra giả thuyết quy luật phân li, Men đen tiến hành phép lai phân tích sử dụng tốn xác suất để minh chứng kết (1: 1) phép lai này, từ ơng rút nội dung quy luật phân li nói phân li đồng alen trình tạo giao tử * Phép lai hai cặp tính trạng: Ở đậu Hà Lan, Pt/c : Hạt vàng, vỏ trơn x Hạt xanh, vỏ nhăn F1 : 100% hạt vàng, vỏ trơn F1 tự thụ phấn F2 : Kiểu hình phân li theo tỉ lệ : 9/16 Hạt vàng ,vỏ trơn 3/16 hạt vàng, vỏ nhăn 3/16 hạt xanh, vỏ trơn 1/16 hạt xanh, vỏ nhăn Để chứng minh tính trạng màu sắc hạt hình dạng hạt di truyền độc lập, Men đen tách riêng cặp tính trạng để xem xét : Tính trạng màu sắc hạt : Hạt vàng = ¾ ; hạt xanh = ¼ Tính trạng hình dạng hạt : Hạt trơn = ¾ ; hạt nhăn = ¼ Từ kết cho thấy: Xác suất xuất kiểu hình F tích xác suất tính trạng hợp thành nó, cụ thể : 9/16 Hạt vàng, vỏ trơn = ¾ hạt vàng x ¾ hạt trơn 3/16 Hạt vàng, vỏ nhăn = ¾ hạt vàng x ¼ vỏ nhăn 3/16 Hạt xanh, v trn = ẳ ht xanh x ắ v trn 1/16 Hạt xanh, vỏ nhăn = ¼ hạt xanh x ¼ vỏ nhăn Kết nêu có nghĩa : Tỉ lệ phân li kiểu hình F tích tỉ lệ phân li tính trạng hợp thanhg : 9/16 hạt vàng, vỏ trơn : 3/16 hạt vàng , vỏ nhăn : 3/16 hạt xanh, vỏ trơn : 1/16 hạt xanh, vỏ nhăn = ( ¾ hạt vàng x ¼ hạt xanh ) ( ¾ hạt trơn : ¼ hạt nhăn ) Kết chứng tỏ tính trạng màu sắc hạt di truyền độc lập với tính trạng hình dạng hạt Từ kết phân tích Men đen rút quy luật phân li độc lập với nội dung : “ Các cặp nhân tố di truyền ( cặp gen ) phân li độc lập trình phát sinh giao tử “ Điều khẳng định Men đen di truyền độc lập tính trạng hồn tồn phù hợp với quy luật xác suất kiện độc lập : Hai kiện A B coi độc lập vơi xác suất đồng thời kiện tích xác suất kiện : P(AB) = P(A) P (B) Trong P xác suất, A B kiện độc lập Chính việc sử dụng tốn xác suất phân tích kết thu từ thực nghiệm mà tốn xác suất coi cơng cụ hữu hiệu, nôi dung bản, độc đáo phương pháp nghiên cứu Men đen mà trước ông chưa sử dụng 2.1.2 Lí thuyết toán xác suất sinh học * Định nghĩa xác suất Xác suất (P) để kiện xảy số lần xuất kiện (a) tổng số lần thử (n) : P = a/n ( Xác suất kiện tỉ số khả thuận lợi để kiện xảy tổng số khả có ) Xác suất xuất kiểu hình tỉ lệ loại kiểu hình tổng số cá thể mà ta xét Ví dụ : Pt/c : Hạt vàng x Hạt xanh F1 : 100% Hạt vàng F1 : Tự thụ phấn F2 : 416 Hạt vàng : 140 Hạt xanh Xác suất xuất hạt vàng : 416 = 0.75 = 75% 416 + 140 * Các quy tắc tính xác suất ứng dụng giải tập di truyền a) Quy tắc cộng xác suất Khi hai kiện xảy đồng thời (hai kiện xung khắc), nghĩa xuất kiện loại trừ xuất kiện quy tắc cộng dùng để tính xác suất hai kiện : P ( A U B ) = P (A) + P (B) Hệ : = P (A) + P (A) → P (A) = – P (A) Ví dụ : Khi cho đậu Hà Lan hạt vàng (có kiểu gen Aa) tự thụ phấn thu F gồm hai kiểu hình hạt vàng hạt xanh, hạt vàng có hai kiểu gen AA ( tỉ lệ 1/4 ) Aa ( tỉ lệ 2/4 ) Do xác suất (tỉ lệ) kiểu hình hạt vàng ( kiểu gen AA Aa ) : 1/4 + 2/4 = 3/4 ; Xác suất kiểu hình khơng phải hạt vàng : – 3/4 = 1/4 b) Quy tắc nhân xác suất Khi hai kiện độc lập nhau, nghĩa xuất kiện không phụ thuộc vào xuất kiện quy tắc nhân dùng để tính xác suất hai kiện : P ( A B ) = P (A) P(B) Ví dụ: Ở người, bệnh câm điếc bẩm sinh gen lặn (a) nằm nhiễm sắc thể thường quy định Bố, mẹ có kiểu gen Aa (bình thường), xác suất họ sinh gái đầu lòng khơng bị bệnh bao nhiêu? - Xác suất để cặp vợ chồng sinh gái 1/2 - Xác suất để cặp vợ chồng sinh bị bệnh câm điếc bẩm sinh 1/4 - Xác suất để cặp vợ chồng sinh không bị bệnh câm điếc bẩm sinh 1-1/4 =3/4 - Như xác suất để cặp vợ chồng sinh đầu lòng gái khơng bị bệnh là:1/2 x 3/4 = 3/8 c) Công thức tổ hợp : Giả sử tập A có n phần tử ( n ≥ ) Mỗi tập gồm k phần tử A gọi tổ hợp chập k n phần tử cho C k n! k !(n − k )! với ( ≤ k ≤ n ) Ví dụ : Xét phép lai : Aa x aa thu F Ở đời F1 , lấy ngẫu nhiên cá thể, xác suất để thu cá thể không chủng ? Ta có : P : Aa x aa → 1/2 Aa : 1/2 aa Ở đời F1 : - Xác suất để thu cá thể không chủng : 1/2 - Số trường hợp thu cá thể không chủng từ cá thể lấy ngẫu nhiên từ F1 : C - Xác suất lấy ngẫu nhiên cá thể, thu cá thể không chủng : C n = ( )2 X = 2.2 Thực trạng vấn đề trước áp dụng sáng kiến kinh nghiệm Qua nhiều năm bồi dưỡng đội tuyển học sinh giỏi trường THCS Thọ Tân năm liên tiếp bồi dưỡng đội tuyển học sinh giỏi huyện nhận thấy học sinh đội tuyển kiến thức toán học số em chưa tốt, toán học cấp THCS học sinh lại chưa trang bị kiến thức tốn xác suất Vì thực vấn đề khó, đòi hỏi giáo viên bồi dưỡng cần đưa phương pháp giải cụ thể, đơn giản để học sinh hiểu vận dụng thành thạo toán di truyền thuộc chương trình sinh học Trong năm gần tập sinh học, đặc biệt tập di truyền có ứng dụng tốn xác suất ngày đưa nhiều đề thi học sinh giỏi cấp, đặc biệt đề thi tỉnh Thanh hóa trường THPT chuyên Phải nói dạng tập hay tổng hợp nhiều yếu tố, để làm không đơn giản hiểu chất di truyền tính trạng mà phải biết vận dụng tốn xác suất thống kê cách thục giải Trước triển khai chun đề ứng dụng tốn xác suất, tơi khảo sát học sinh dự tuyển thông qua kiểm tra lực chung, có ứng dụng đến tính xác suất (Bài khảo sát lần – Phụ lục) để có sở đánh giá từ có kế hoạch cho chương trình bồi dưỡng tiếp theo, thu kết sau: Mốc điểm Tổng Trên 16 14 - 16 12 - 14 10 - 12 Dưới 10 Số lượng 20 5 (Tổng số học sinh thời điểm khảo sát 20 em ) Qua kết thi qua việc chấm cho thấy (phần có ứng dụng đến xác suất) - Đa phần học sinh khơng giải được, thấy lúng túng, lạ dạng tốn có ứng dụng tốn xác suất - Các em chưa có phương pháp giải nhanh, đơn giản, chưa hiểu chất di truyền độc lập tính trạng tốn lai Trước thực trạng mạnh dạn đưa ứng dụng tốn xác suất vào q trình giải số dạng tập di truyền sinh học với mong muốn tháo gỡ khó khăn trên, đồng thời tạo hứng thú, giúp em u thích mơn sinh học, tích cực chủ động, vận dụng giải dạng tập di truyền đề thi, tài liệu tham khảo q trình học, đồng thời góp phần nhỏ tháo gỡ vướng mắc cho đồng nghiệp, nâng cao chất lượng đội tuyển mũi nhọn huyện nhà 2.3 Các giải pháp ứng dụng toán xác suất giải số dạng tập di truyền sinh học Căn vào cấu trúc đề thi học sinh giỏi cấp tỉnh, đề thi vào trường THPT, xin đưa phương pháp giải số dạng tập di truyền phổ biến thường gặp năm gần có ứng dụng tốn xác suất: Dạng : Bài tập tính xác suất kiểu gen biết kiểu gen P * Phương pháp giải : Bước 1: Viết sơ đồ lai riêng cặp gen Bước : Tìm tỉ lệ kiểu gen cần tính xác suất Bước : Sử dụng tốn tổ hợp để tính xác suất Ví dụ (Đề thi học sinh giỏi tỉnh Thanh Hóa năm học 2013 – 2014) Ở loài thực vật, gen quy định tính trạng, tính trạng trội trội hồn tồn Cho phép lai P: AaBbDd x AaBbDd tỉ lệ kiểu gen AabbDd; AaBbDd; aabbdd F1 ? * Hướng dẫn giải Bước 1: Viết sơ đồ lai riêng cặp gen P : AaBbDd x AaBbDd = (Aa x Aa)(Bb x Bb)(Dd x Dd) AA ; Aa; aa 4 Bb x Bb = BB ; Bb; bb 4 Dd x Dd = DD ; Dd; dd 4 Aa x Aa = Bước : Tìm tỉ lệ kiểu gen cần tính xác suất 1 1 - Tỉ lệ xuất F1 kiểu gen: AabbDd = x x = 16 1 1 - Tỉ lệ xuất F1 kiểu gen: AaBbDd = x x = 1 1 - Tỉ lệ xuất F1 kiểu gen: aabbdd = × × = 4 64 Ví dụ Ở phép lai : AaBb x Aabb thu đời F1, lấy ngẫu nhiên cá thể F1 - Xác suất để thu cá thể có kiểu gen AaBb ? - Xác suất để thu cá thể có kiểu gen AaBb ? Phương pháp giải: Bước : Viết sơ đồ lai riêng cặp gen : Sơ đồ lai: P AaBb x Aabb = ( Aa x Aa ) ( Bb x bb ) Aa x Aa ẳ AA : ẵ Aa : ẳ aa Bb x bb ẵ Bb : ½ bb Bước 2: Tìm tỉ lệ kiểu gen cần tính xác suất: Tỉ lệ cá thể có kiểu gen AaBb : ẵ ẵ = ẳ Bc : Sử dụng tốn tổ hợp để tính xác suất + Lấy ngẫu nhiên cá thể F 1, xác suất thu cá thể có kiểu gen AaBb : ( ¼ ) ( ¼ ) ( ¼ ) = ( ¼ )3 = 1/64 + Lấy ngẫu nhiên cá thể F 1, xác suất thu cá thể có kiểu gen AaBb : C 32 (¼) (¼)(1-¼) = 9/64 Dạng : Bài tập tính xác suất kiểu hình a) Xác định tỉ lệ kiểu hình đời biết kiểu gen P * Phương pháp giải : Bước 1: Viết sơ đồ lai xét riêng di truyền cặp tính trạng Bước : Tìm tỉ lệ cá thể có kiểu hình theo u cầu đề Bước : Tính xác suất Ví dụ : Cho biết cặp gen quy định cặp tính trạng, alen trội trội hồn tồn Tiến hành phép lai : AaBbDd x AaBbDD thu F1 Lấy ngẫu nhiên cá thể, xác suất để thu cá thể có kiểu hình mang tính trạng trội tính trạng lặn ? Phương pháp giải: Bước : Viết sơ đồ lai xét riêng di truyền cặp tính trạng Phép lai : AaBbDd x AaBbDD = (Aa x Aa ).(Bb x Bb ).(Dd x DD ) Aa x Aa Cho kiu hỡnh : ắ A - ; ẳ aa Bb x Bb → Cho kiểu hình : ¾ B - ; ¼ bb Dd x DD → cho kiểu hình trội 100% D – Bước : Tìm tỉ lệ cá thể có kiểu hình mang tính trạng trội tính trạng lặn : Loại cá thể có kiểu hình mang tính trạng trội tính trạng lặn có kiểu hình kí hiệu : A-bbD- aaB-D- Kiểu hình A-bbD- chiếm tỉ l : ắ ẳ = 3/16 - Kiu hỡnh aaB-D- chim t l : ẳ ắ = 3/16 → Cá thể có kiểu hình mang tính trạng trội tính trạng lặn chiếm tỉ lệ: 3/16 + 3/16 = 6/16 = 3/8 Bước : Tính xác suất Xác suất để thu cá thể có kiểu hình mang tính trạng trội tính trạng lặn : (3/8).(3/8) = (3/8)2 = 9/64 Ví dụ 2: Ở lồi động vật, xét phép lai P: ♀AaBbDD x ♂AaBbDd (trong gen quy định tính trạng, gen trội trội hồn tồn) thu F Khơng lập sơ đồ lai, xác định: - Tỉ lệ kiểu hình A-B-D- F1 - Lấy ngẫu nhiên cá thể có kiểu hình (A-B-D-) F 1, xác suất để thu cá thể chủng bao nhiêu? * Phương pháp giải: Bước : Viết sơ đồ lai xét riêng di truyền cặp tính trạng ♀AaBbDD x ♂AaBbDd = (Aa x Aa).(Bb x Bb).(DD x Dd) AA ; Aa; aa Tỉ lệ kiểu hình 4 Bb x Bb = BB ; Bb; bb Tỉ lệ kiểu hình 4 1 DD x Dd = DD; Dd Tỉ lệ kiểu hình 1B2 3 Tỉ lệ kiểu hình A-B-D-.ở F1: = 4 16 Aa x Aa = A-; B-; aa bb - Trong số kiểu hình (A-B-D-) F 1, tỉ lệ chủng (AABBDD) là: 1 1 = 3 18 - Lấy ngẫu nhiên cá thể có kiểu hình (A-B-D-) F 1, xác suất để thu cá  thể chủng là: C 42  2 1  1  1 −  ≈ 1,65%  18   18  Bước : Xác định tỉ lệ kiểu gen bố mẹ viết sơ đồ lai để tìm tỉ lệ loại kiểu hình cần tính xác suất đời Bước : Sử dụng tốn tổ hợp xác suất để tính tỉ lệ kiểu hình đời b) Xác định tỉ lệ kiểu hình đời biết kiểu gen P * Phương pháp giải : Bước 1: Căn vào tỉ lệ kiểu hình F1 từ xác định tỉ lệ kiểu gen P Viết sơ đồ lai xét riêng di truyền cặp tính trạng Bước : Tìm tỉ lệ cá thể có kiểu hình theo u cầu đề Bước : Tính xác suất Ví dụ Cho biết gen A quy định thân cao trội hoàn toàn so với alen a quy định thân thấp Cho thân cao tự thụ phấn, thu đời F có tỉ lệ 75% cao : 25% thấp a) Lấy ngẫu nhiên thân cao F1 Xác suất để chủng ? b) Lấy ngẫu nhiên thân cao F1 Xác suất để thu chủng ? * Phương pháp giải: Bước : Tìm tỉ lệ chủng số thân cao F1 : Theo F1 có : 75% cao : 25% thấp → Kiểu gen P Aa → Kiểu gen F1 1AA : 2Aa : 1aa Cây thân cao F1 có loại kiểu gen với tỉ lệ : 1AA : 2Aa → Cây chủng (AA) chiếm tỉ lệ : 1/3 Bước : Tính xác suất a) Lấy ngẫu nhiên thân cao F1, xác suất để thu chủng : 1/3 b) - Cây thân cao chủng có tỉ lệ : 1/3 - Cây thân cao khơng chủng có tỉ lệ : 2/3 - Số trường hợp chọn thân cao, thu chủng C - Chọn thân cao F1 Xác suất để thu chủng : C 3.1.4 ( )2 = = 3 3.9 Ví dụ (Đề thi HSG môn Sinh học năm học 2017-2018 huyện Nông Cống) Ở đậu Hà Lan, alen A quy định tính trạng hạt vàng trội hồn tồn so với alen a quy định tính trạng hạt xanh Gieo hạt đậu Hà Lan có kiểu gen Aa aa thu P, cho P giao phấn với thu F có kiểu hình phân li theo tỉ lệ hạt vàng : hạt xanh a) Xác định tỉ lệ loại kiểu gen P b) Lấy ngẫu nhiên hạt vàng F đem gieo, xác suất có chủng bao nhiêu? * Phương pháp giải Vì P có nhiều kiểu gen, dựa vào kết phép lai để xác định tỉ lệ kiểu gen P Gọi x tỉ lệ kiểu gen Aa P, 1-x tỉ lệ kiểu gen aa (0 ≤ x ≤ 1) (nên đặt ẩn tỉ lệ kiểu gen dị hợp Aa) Cho P tạp giao, ta có: (1-x)2 (aa x aa) = (1-x)2 aa x2 (Aa x Aa) = x2 x2 x2 AA + Aa + aa 4 2.x(1-x)(Aa x aa) = x(1-x)Aa + x(1-x)aa Hạt xanh F1 chiếm tỉ lệ nên ta có phương trình x2 + x(1-x) = ⇔ 9x2 - 36x + 36 = 16 10 Giải ta x= (nhận); x = (loại) 3 - Tỉ lệ loại kiểu gen P: Aa = ; aa = 3 4 b) Thay x = ta xác định tỉ lệ kiểu gen F1: AA ; Aa; aa 9 (1-x)2 + 1/ = / + 1/ - Trong kiểu hình hạt vàng F1 tỉ lệ khơng chủng là: - = 5 - Trong số kiểu hình hạt vàng F1 tỉ lệ chủng là: - Lấy ngẫu nhiên hạt vàng F1 đem gieo, xác suất có chủng là: C3 5 ( )2 = 0,384 Dạng : Ứng dụng toán xác suất tập di truyền người a) Đối với tập di truyền người khơng có sơ đồ phả hệ, nên giải theo bước sau : Bước : Dựa vào quan hệ huyết thống để xác định tỉ lệ kiểu gen vợ chồng Bước : Viết sơ đồ lai, xác định tỉ lệ kiểu gen đời Bước : Sử dụng toán tổ hợp để tính xác suất Ví dụ : Ở người, bệnh bạch tạng gen lặn a nằm nhiễm sắc thể thường quy định, gen A quy định da bình thường Một cặp vợ chồng khơng bị bệnh có em chồng mẹ vợ bị bệnh, người lại khơng bị bệnh Xác suất để đứa đầu lòng họ bị bệnh ? * Phương pháp giải : Đối với dạng tập di truyền người phức tạp khơng có sơ đồ phả hệ, có từ hệ trở lên, học sinh nên lập sơ đồ phả hệ, vào sơ đồ phả hệ để xác định kiểu gen bố, mẹ Sơ đồ phả hệ Bước : Dựa vào quan hệ huyết thống để xác định kiểu gen vợ chồng - Vợ khơng bị bệnh có mẹ vợ bị bệnh nên kiểu gen vợ : Aa - Em chồng bị bệnh ( kiểu gen aa ) nên bố mẹ chồng có kiểu gen : Aa - Khi bố mẹ chồng có kiểu gen Aa đời có : Aa x Aa Sinh đời có : 1AA : 2Aa : 1aa - Chồng không bị bệnh nên có kiểu gen: AA Aa với tỉ lệ: 1/3AA : 2/3Aa Bước : Tìm xác suất kiểu gen vợ chồng - Để sinh bị bệnh chồng có kiểu gen Aa (xs 2/3) - Vợ có kiểu gen Aa (xs 1) → Kiểu gen vợ chồng : 2/3 Aa x Aa = (2/3.1)(1/4AA : 1/2Aa : 1/4 aa) Bước : Sử dụng tốn tổ hợp để tính xác suất Xác suất để đứa đầu lòng bị bệnh (aa): (2/3.1) 1/4 = 1/6 Ví dụ : Bệnh bạch tạng người đột biến gen lặn NST thường, alen trội tương ứng quy định người bình thường Một cặp vợ chồng bình thường sinh đứa trai đầu lòng bị bạch tạng Về mặt lý thuyết, tính xác suất để họ: a) Sinh người thứ khác giới tính với người đầu khơng bị bạch tạng b) Sinh người có trai lẫn gái có người không bị bệnh bạch tạng Phương pháp giải : Bước 1+2 - Quy ước : Gen A quy định tính trạng bình thường Gen a quy định tính trạng bị bệnh Con trai bị bệnh (aa) Kiểu bố, mẹ dị hợp cặp gen (Aa) P: Aa x Aa 1/4 AA : 1/2 Aa : 1/4 aa Tỉ lệ kiểu hình: 3/4 A- (bình thường) : 1/4 aa(bị bệnh) Bước : Sử dụng toán tổ hợp để tính xác suất: a) - XS sinh người thứ không bệnh: 3/4 - XS sinh người thứ khác giới với người đầu : 1/2 10 àXS sinh thứ khác giới tính với người đầu khơng bị bạch tạng : 3/4.1/2 = 3/8 b) XS sinh có trai gái (trừ trường hợp giới) – 2(1/2.1/2.1/2) = 3/4 - XS người có người bình thường(trừ trường hợp bệnh) : – (1/4)3 = 63/64 àXS chung theo yêu cầu : 3/4.63/64 = 189/256 b) Đối với tập có sơ đồ phả hệ, nên tiến hành theo bước sau : Bước : Quan sát toàn phả hệ, lựa chọn cặp vợ chồng để suy bệnh gen trội hay gen lặn quy định, có liên kết giới tính hay khơng Bước : Dựa vào quan hệ huyết thống để xác định kiểu gen vợ chồng sinh đứa cần tính xác suất Bước : Tìm tỉ lệ loại kiểu hình (hoặc kiểu gen) cần tính xác suất Bước : Sử dụng tốn tổ hợp để tính xác xuất Lưu ý : - Trong phả hệ, cặp bố mẹ có kiểu hình giống sinh có kiểu hình khác tính trạng xuất tính trạng lặn - Khi xác định kiểu gen người phả hệ trước hết phải xác định kiểu gen kiểu hình mang tính trạng lặn trước, sau suy kiểu gen người lại - Trong q trình xác định kiểu gen hệ cần ý tỉ lệ ( hay hệ số xuất ) kiểu gen cần xác định Ví dụ : Cho sơ đồ phả hệ mô tả di truyền bệnh người hai alen gen quy định, alen trội trội hoàn toàn : I II III 1 2 Quy ước : : Nữ bình thường : Nam bình thường : Nữ bị bệnh : Nam bị bệnh Biết không xảy đột biến người số II không mang alen gây bệnh Xác suất để cặp vợ chồng số III2 III3 sinh đầu lòng bị bênh ? * Phương pháp giải : Bước : Xác định quy luật di truyền bệnh Ở cặp vợ chồng II5 II6 không bị bệnh sinh gái ( III hệ thứ III ) bị bệnh, chứng tỏ bệnh gen lặn quy định khơng liên kết với giới tính, gen nằm nhiễm sắc thể thường 11 - Quy ước : A Quy định tính trạng bình thường khơng bị bệnh a Quy định bị bệnh Bước : Xác định kiểu gen vợ chồng sinh đước cần tính xác suất Người bố II3 khơng bị bệnh có anh trai (II1) bị bệnh nên người II3 có kiểu gen : Aa (xs 2/3) II4 không mang alen gây bệnh nên có kiểu gen : AA (xs 1) II3 x II4: 2/3 Aa x AA = (2/3.1)(1/2AA : 1/2Aa) = 1/3 AA : 1/3 Aa Người chồng (III2) có kiểu gen Aa (1/3) Aa (1/3) III4 bị bệnh nên kiểu gen người II5 x II6 Aa x Aa III3 có kiểu gen 1/3AA: 2/3 Aa Để cặp vợ, chồng III2 III3 sinh bị bệnh kiểu gen III Aa (xs 1/3) III2 Aa (2/3) Bước : Tìm tỉ lệ loại kiểu hình ( kiểu gen ) cần tính xác suất III2 x III2: 1/3 Aa x ♀ 2/3 Aa = (1/3.2/3)(1/4AA:1/2Aa:1/4aa) Bước : Sử dụng tốn xác suất để tính xác xuất Xác suất để cặp vợ chồng số III2 III3 sinh đầu lòng bị bệnh(aa) : (1/3 2/3) 1/4 = 1/18 Ví dụ (Đề thi chọn HSG tỉnh Thanh hóa năm 2016 – 2017 ) : Sơ đồ phả hệ di truyền tính trạng hình dạng tóc gia đình gen gồm alen quy định Nữ tóc thẳng I Nam tóc thẳng II III ? Nữ tóc xoăn Nam tóc xoăn a) Tóc thẳng alen trội hay alen lặn quy định? b) Có thể có tối đa kiểu gen giống phả hệ trên? c) Xác suất sinh đầu lòng có kiểu gen dị hợp từ cặp vợ chồng II II8 bao nhiêu? * Phương pháp giải a) Đặc điểm di truyền tính trạng hình dạng tóc: - Nhận thấy cặp bố mẹ I1-I2 có tóc xoăn, có gái II6 tóc thẳng → tóc thẳng alen lặn quy định - Quy ước: Alen A quy định tóc xoăn; alen a quy định tóc thẳng b) Số cá thể có kiểu gen giống tối đa có: - Kiểu gen thành viên gia đình: + Kiểu gen II6 II9 là: aa + Kiểu gen I1, I2, I3, I4 là: Aa + Kiểu gen II5, II7, II8 AA Aa Vậy có tối đa người phả hệ có kiểu gen giống (Aa) c) Xác suất sinh đầu lòng có kiểu gen dị hợp từ cặp vợ chồng II7-II8: 12 - Cặp vợ chồng II7-II8 có kiểu gen AA Aa với tỉ lệ: AA : Aa 3 - Để sinh đầu lòng có kiểu gen dị hợp Aa phải có phép lai sau : P (II7-II8) F1 1 AA × AA 3 Aa × AA x 3 AA 2 AA : Aa 9 AA : Aa : aa 9 Aa × Aa 3 4 AA : Aa : aa 9 Tổng Vậy xác suất để cặp vợ chồng II7-II8 sinh đầu lòng mang cặp gen dị hợp : Ví dụ (Đề thi vào THPT chuyên Lam Sơn, năm học 2012 – 2013 ) : Nghiên cứu di truyền bệnh A gen quy định, người ta ghi phả hệ sau: Nữ bình thường Nam bình thường Nữ bệnh Nam bệnh ? 10 a) Xác định tính chất di truyền bệnh A, kiểu gen (1), (2), (3) (4) b) Cặp vợ chồng (7) × (8) sinh mắc bệnh với tỉ lệ phần trăm? * Phương pháp giải : a Xác định tính chất di truyền bệnh A, kiểu gen (1), (2), (3) (4): - Quan sát sơ đồ phả hệ: bố (2) x mẹ (1) bình thường sinh trai (5), gái (6) bị bệnh bệnh gen lặn nằm NST thường gây nên - Quy ước: A – bình thường, a – bệnh + (2) x (1) bình thường, (5),(6) bị bệnh (aa)  (1) (2) có KG Aa SĐL: ♀Aa x ♂Aa  1/4aa : 1/2 Aa : 1/4aa + (3) bị bệnh có KG aa, (4) bình thường có KG AA Aa b Xác định tỉ lệ mắc bệnh cặp vợ chồng (7) x (8): - (8) bình thường có mẹ bị bệnh nên có KG Aa Từ SĐL cặp bố mẹ (1) (2)  (7) có KG AA Aa Để sinh (10) bị bệnh (7) phải có KG Aa  Xác suất để (7) có KG Aa = 2/3 Ta có SĐL (7) (8): 2/3Aa × Aa 13  Xác suất để (10) bị bệnh (aa) 2/3 × 1/2 × 1/2 = 1/6 ≈ 16,67% 2.4 Hiệu sáng kiến kinh nghiệm Sau dạy chuyên đề ứng dụng toán xác suất để giải số tập di truyền tiến hành khảo sát học sinh kiểm tra (Bài khảo sát lần – Phụ lục ), thu kết sau Mốc điểm Tổng Trên 16 14 - 16 12 - 14 10 - 12 Dưới 10 Số lượng 20 Qua kết khảo sát thực tế giảng dạy cho thấy (Phần kiến thức có ứng dụng xác suất) - Đa số học sinh hiểu biết vận dụng toán xác suất giải tập di truyền em giải nhanh tự tin với kết - Qua trình dạy học nội dung ứng dụng toán xác suất di truyền tạo hứng thú học tập cho học sinh, từ phát huy tính tích cực, chủ động, lòng say mê mơn học - Trong kỳ thi học sinh giỏi cấp tỉnh lớp năm học 2017 – 2018 em đội tuyển làm hết liên quan đến xác suất kết tuyệt đối - Đội tuyển học sinh giỏi môn Sinh học huyện đạt giải nhì, giải ba giải khuyến khích xếp thứ tồn tỉnh, đóng góp vào thành tích chung huyện nhà KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ 3.1 Kết luận Qua sáng kiến “Kinh nghiệm ứng dụng toán xác suất để giải số dạng tập di truyền Sinh học 9” thấy vấn đề cần thiết học sinh mà giáo viên chúng ta, đặc biệt giáo viên trực tiếp bồi dưỡng học sinh giỏi môn Sinh học lớp Đối với giáo viên qua nghiên cứu chuyên đề giúp vững vàng, tự tin giảng dạy tập di truyền, sở cho công tác bồi dưỡng học sinh giỏi đạt kết tốt, chất lượng giảng dạy ngày nâng lên Đối với học sinh sau học qua ứng dụng toán xác suất giải tập di truyền, em biết cách giải tập liên quan đến tính tốn xác suất, say mê mơn học hơn, tích cực chủ động, sáng tạo tìm lời giải hay cho tập di truyền, đặc biệt tập di truyền người 3.2 Kiến nghị Sở giáo dục, Phòng GD & ĐT tiếp tục mở lớp tập huấn, hội thảo chuyên đề bồi dưỡng học sinh giỏi môn sinh học để giáo viên sở có điều kiện giao lưu, học hỏi trao đổi kinh nghiệm, tháo gỡ khó khăn, vướng 14 mắc công tác bồi dưỡng học sinh giỏi Đặc biệt chuyên đề ứng dụng toán xác suất di truyền sinh học Trong sinh hoạt cụm, nên đưa chuyên đề vào nội dung thảo luận, để góp ý kiến, xây dựng giải pháp ứng dụng toán xác suất giải tập sinh học hiệu hơn, góp phần nâng cao hiệu bồi dưỡng học sinh giỏi, từ nâng cao chất lượng giáo dục góp phần đào tạo nguồn nhân lực chất lượng cao, đáp ứng yêu cầu công nghiệp hóa, đại hóa hội nhập quốc tế đất nước thời kỳ đổi Trên số kinh nghiệm nhỏ thân rút trình bồi dưỡng học sinh giỏi Rất mong đóng góp ý kiến đồng chí, đồng nghiệp để chuyên đề hồn thiện hơn, góp phần nâng cao chất lượng bồi dưỡng học sinh giỏi huyện nhà Tôi xin chân thành cảm ơn ! XÁC NHẬN CỦA THỦ TRƯỞNG ĐƠN VỊ Triệu Sơn, ngày 10 tháng năm 2018 Tôi xin cam đoan SKKN viết, khơng chép nội dung người khác Người viết Đàm Duy Thắng 15 TÀI LIỆU THAM KHẢO Sách giáo khoa sinh học Tác giả : Nguyễn Quang Vinh – Vũ đức Lưu – Nguyễn Minh Công – Mai Sỹ Tuấn – NXB giáo dục Sách giáo viên sinh học Tác giả : Nguyễn Quang Vinh – Vũ đức Lưu – Nguyễn Minh Công – Mai Sỹ Tuấn – NXB giáo dục Bồi dưỡng sinh học Tác giả : Huỳnh Quốc Thành – NXB Đại học quốc gia Hà Nội Phương pháp giải toán xác suất sinh học Tác giả : Phan Khắc Nghệ ( Giáo viên trường THPT chuyên Hà Tĩnh ) – NXB Đại học quốc gia Hà Nội Tài liệu tập huấn giáo viên THCS bồi dưỡng học sinh giỏi môn Sinh học Đồng tác giả - Sở giáo dục đào tạo Thanh Hóa, tháng 11 năm 2015 Tài liệu hội thảo bồi dưỡng học sinh giỏi THCS – THPT Sở GD & ĐT Thanh hóa, năm 2014 Đề thi chọn HSG cấp tỉnh – Tỉnh Thanh Hóa năm Đề thi vào trường THPT chuyên Lam Sơn – Tỉnh Thanh Hóa Đề thi học sinh giỏi huyện tỉnh Thanh Hóa 10 Khai thác tài liệu Internet 16 DANH MỤC SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM ĐÃ ĐƯỢC HỘI ĐỒNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM NGÀNH GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO HUYỆN, TỈNH VÀ CÁC CẤP CAO HƠN XẾP LOẠI TỪ C TRỞ LÊN Họ tên tác giả: Đàm Duy Thắng Chức vụ đơn vị công tác: Giáo viên Trường THCS Thọ Tân TT Tên đề tài SKKN Sử dụng số phương pháp kỹ thuật dạy học tích cực vào 35 - điều kiện cần cho hạt nảy mầm nhằm làm tăng kết học tập môn sinh học Nâng cao hiệu sử dụng kênh hình giảng dạy môn sinh học trường THCS Thọ Tân Ứng dụng toán xác suất giải số dạng tập di truyền Sinh học Cấp đánh giá xếp loại (Ngành GD cấp huyện/tỉnh; Tỉnh ) Kết đánh giá xếp loại (A, B, C) Năm học đánh giá xếp loại Ngành GD cấp huyện A 2014 B 2016 A 2018 Ngành GD cấp huyện Ngành GD cấp huyện 17 ... tốn xác suất ứng dụng giải tập di truyền thuộc chương trình sinh học cấp THCS - Đề xuất phương pháp giải để giải số dạng tập di truyền có ứng dụng tốn xác suất - Hệ thống số dạng tập di truyền. .. Đa số học sinh hiểu biết vận dụng toán xác suất giải tập di truyền em giải nhanh tự tin với kết - Qua trình dạy học nội dung ứng dụng toán xác suất di truyền tạo hứng thú học tập cho học sinh, ... chuyên đề ứng dụng toán xác suất di truyền sinh học Trong sinh hoạt cụm, nên đưa chuyên đề vào nội dung thảo luận, để góp ý kiến, xây dựng giải pháp ứng dụng toán xác suất giải tập sinh học hiệu

Ngày đăng: 21/10/2019, 10:30

Từ khóa liên quan

Tài liệu cùng người dùng

  • Đang cập nhật ...

Tài liệu liên quan