Xây dựng công thức giải bài tập quần thể tự phối có chọn lọc và xác định cấu trúc quần thể có gen liên kết NST giới tính

MỤC LỤC PHẦN MỞ ĐẦU 1.1 Lý chọn đề tài 1.2 Mục đích nghiên cứu 1.3 Đối tượng nghiên cứu 1.4 Phương pháp nghiên cứu 1.5 Những điểm SKKN PHẦN NỘI DUNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM 2.1 Cơ sở lý luận sáng kiến kinh nghiệm 1.2.1 Sử dụng xây dựng công thức có liên quan nội phối có chọn lọc tự nhiên: 1.2.1.1 Dạng 1: Kiểu gen aa khơng có khả sinh sản (vẫn sống) 1.2.1.2 Dạng 2: aa chết hợp tử (aa khơng có quần thể) 1.2.2 Xây dựng công thức gen NST X khơng có alen tương ứng Y 2.2 Thực trạng vấn đề trước áp dụng sáng kiến kinh nghiệm giải pháp sử dụng để giải vấn đề 2.2.1 Về tự phối có chọn lọc tự nhiên: 2.2.2 Sử dụng cơng thức tính tần số tương đối alen thành phần kiểu gen trường hợp tần số tương đối alen giống giới để củng cố, khắc sâu kiến thức lý thuyết phần di truyền liên kết với giới tính 2.2.2.1 Thực trạng 2.2.2.2 Phương pháp áp dụng để giải vấn đề 2.3 Hiệu sáng kiến kinh nghiệm PHẦN KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ: Kết luận: 1.1 Đối với giáo viên: 1.2 Đối với học sinh: Kiến nghị : TÀI LIỆU THAM KHẢO Trang 2 2 3 3 5 6 10 10 10 15 17 17 17 17 18 19 PHẦN MỞ ĐẦU 1.1 Lý chọn đề tài Trong q trình dạy học mơn sinh học 12, nhận thấy số dạng tập khó học sinh dạng tập di truyền học quần thể, mà thời gian dành cho chương “Di truyền học quần thể” có hai tiết lý thuyết, khơng có tiết tập tiết ôn tập Do đó, học sinh gặp nhiều khó khăn gặp phải dạng tập đề thi tốt nghiệp, đặc biệt đề thi đại học Các đề thi đại học, cao đẳng gần đây, số đề thi Olimpic Sinh học Quốc gia Quốc tế có nội dung liên quan tới phần Di truyền học quần thể Trong bái tập quần thể, tập kiểu gen khác tồn sức sống không số kiểu gen khơng có khả sinh sản hệ có tượng chết số loại kiểu gen việc xác định tần số alen, thành phần kiểu gen hệ tương đối khó, rắc rối học sinh khó làm được, học sinh làm học sinh giỏi học sinh tính cách liệt kê thơng thường tốn xét trường hợp ngẫu phối tự phối qua hệ, nhiều hệ liệt kê theo cách giải nhiều thời gian cho tập Mặt khác, trường hợp gen nằm NST giới tính thuộc đoạn khơng tương đồng gây khó khăn cho học sinh việc xác định tần số loại alen cấu trúc di truyền quần thể hệ Vì vậy, việc xây dựng cơng thức liên quan tới tập nội dung có ý nghĩa thiết thực việc rèn luyện tư lôgic kỹ phân tích đánh giá vấn đề học sinh Sách giáo khoa, sách tập Sinh học thuộc chương trình THPT đưa nhiều cơng thức giúp học sinh giải tốt tập thuộc phần di truyền quần thể Tuy nhiên, thực tế có hai vấn đề có khó khăn giáo viên học sinh giải toán di truyền học quần thể là: Vấn đề thứ nhất, chưa có tài liệu xây dựng cơng thức tính tần số tương đối a len hệ quần thể giao phối gen nằm NST giới tính X thuộc đoạn khơng tương đồng, trường hợp tần số alen khác giới đực giới Vấn đề thứ hai, việc xác định tần số alen cấu trúc quần thể trường hợp quần thể nội phối có chọn lọc Chính vậy, q trình dạy học, tơi sử dụng cơng thức có sẵn để minh họa khắc sâu nội dung lý thuyết đồng thời xây dựng số cơng thức thiếu Một số kinh nghiệm trình bày đề tài “Xây dựng cơng thức giải tập quần thể tự phối có chọn lọc xác định cấu trúc quần thể có gen liên kết NST giới tính” Đề tài nhằm giải nội dung: - Đưa cơng thức tính tần số tương đối alen riêng cho gới đực giới hệ n - Đưa công thức xác định cấu trúc di truyền quần thể trường hợp tự phối có chọn lọc 1.2 Mục đích nghiên cứu - Đối với giáo viên: có nhìn tổng qt việc giảng dạy phần di truyền học đồng thời bổ sung hạn chế kiến thức phương pháp mà SGK SGV đưa - Đối với học sinh: hiểu chất di truyền học quần thể áp dụng thành thạo vào việc giải tập di truyền quần thể đồng thời có hứng thú u thích mơn học 1.3 Đối tượng nghiên cứu - Đội tuyển thi học sinh giỏi cấp năm từ năm học 2015 – 2016 đến năm học 2016 – 2017 - Học sinh ôn thi đại học lớp 12A1, lớp 12A2 từ năm học 2016 – 2017 đến năm học 2017 – 2018 1.4 Phương pháp nghiên cứu - Tiến hành kiểm tra tự luận kiểm tra chất lượng đội tuyển HSG cấp từ năm học 2015 – 2016 đến năm học 2016 – 2017 - Tiến hành kiểm tra trắc nghiệm thời gian 50 phút lớp ơn thi đại học - Trong q trình thực giảng dạy ôn luyện cho đội tuyển HSG ôn thi Đại học sử dụng phương pháp xây dựng cớ sở lý thuyết để từ nắm vững chất để xây dựng cơng thức cho dạng tập sử dụng thống kê để xử lý số liệu 1.5 Những điểm SKKN Điểm đề tài đưa cách xây dựng công thức cho dạng tập mà chưa có có tài liệu đưa chưa xác, từ giúp học sinh nắm chất tự xây dựng cơng thức, điều khắc phục tình trạng nhớ cách máy móc cơng thức, tạo hứng thú, tăng niềm tin cho em trình giải tập giúp em tự tin tập khó PHẦN NỘI DUNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM 2.1 Cơ sở lý luận sáng kiến kinh nghiệm 1.2.1 Sử dụng xây dựng cơng thức có liên quan tự phối có chọn lọc tự nhiên: 1.2.1.1 Dạng 1: Kiểu gen aa khả sinh sản (vẫn sống) Giả sử quần thể có thành phần kiểu gen xAA + yAa + zaa = 1, tính kiểu gen aa tồn quần thể a) Cách tính truyền thống Do kiểu gen aa khơng có khả sinh sản nên quần thể có cá thể có kiểu gen AA Aa giảm phân tạo giao tử tham gia sinh sản x y Lúc tỷ lệ loại kiểu gen tham gia sinh sản: P0 = x  y AA  x  y Aa 1 Tự thụ phấn có phép lai: AA x AA  Tỉ lệ không thay đổi = x/(x +y) Aa x Aa  y/4(x+y)AA: 2y/4(x+y)Aa : y/4(x+y) aa Tần số kiểu gen sau hệ tự phối cá thể aa không sinh sản : 4x  y 2y y AA  Aa  aa  4x  y 4x  y 4x  y F1  � F1  2(11) x  (21  1) y 2y y AA  (11) Aa  (11) aa  (11) 1 x  (2  2) y x  (2  2) y x  (21  2) y Tần số tương đối alen sau hệ tự phối aa không sinh sản là: 4x  y y 4x  y   4x  y 4x  y 4x  y  A y y 2y   4x  y 4x  y 4x  y  a A a 2(11) x  21 y 2(11) x  (21  2) y (11) 2y x  (21  2) y Tần số kiểu gen hệ tham gia sinh sản: F1'  4x  y 2y AA  Aa  4x  3y 4x  3y Tần số kiểu gen sau hệ tự phối cá thể có kiểu gen aa khơng có khả sinh sản là: F2  8x  y 2y y AA  Aa  aa  8x  y 8x  y 8x  y 2(21) x  (22  1) y 2y y � F2  (21) AA  (2 1) Aa  (2 1) aa  2 x  (2  2) y x  (2  2) y x  (22  2) y Tần số tương đối alen hệ cá thể có kiểu gen aa khơng có khả sinh sản : 8x  y 8x  y  A 2y 8x  y  a A a 2( 1) x  22 y 2( 1) x  (22  2) y ( 1) 2y x  ( 22  2) y Tần số kiểu gen hệ tham gia sinh sản là: F2'  8x  y 2y AA  Aa  8x  y 8x  y Tần số kiểu gen sau hệ tự phối cá thể có kiểu gen aa khơng có khả sinh sản : F3  16 x  y 2y y AA  Aa  aa  16 x  10 y 16 x  10 y 16 x  10 y � F3  2(31) x  (23  1) y 2y y AA  (31) Aa  (31) aa  (31) 3 x  (2  2) y x  (2  2) y x  (23  2) y Tần số tương đối alen hệ cá thể có kiểu gen aa khơng có khả sinh sản : 16 x  y A 16 x  10 y  A 2y a 16 x  10 y  a 2(3 1) x  23 y 2( 31) x  (23  2) y ( 1) 2y x  (23  2) y Tần số kiểu gen hệ tham gia sinh sản là: F3'  16 x  y 2y AA  Aa  16 x  y 16 x  y Tần số kiểu gen sau hệ tự phối cá thể có kiểu gen aa khơng có khả sinh sản : F4  32 x  15 y 2y y AA  Aa  aa  32 x  18 y 32 x  18 y 32 x  18 y � F4  2(41) x  (24  1) y 2y y AA  (4 1) Aa  (4 1) aa  (4 1) 4 x  (2  2) y x  (2  2) y x  (24  2) y Tần số tương đối alen hệ cá thể có kiểu gen aa khơng có khả sinh sản là: 32 x  16 y 32 x  18 y 2( 1) x  24 y  A  ( 1) x  (2  2) y 2y 32 x  18 y  a A a ( 1) 2y x  (24  2) y b) Cách tính Ban đầu quần thể có cấu trúc dạng xAA + yAa + zaa = Do kiểu gen aa khơng có khả sinh sản nên ta bỏ qua aa, quần thể sinh sản có dạng: k AA + t Aa = t Khi Fn: Tần số kiểu gen Aa là: Fn (Aa) = n   n  1.t Tần số kiểu gen aa là: Fn (aa) = Fn( Aa) Tần số kiểu gen AA là: Fn (AA) = – Fn (Aa) – Fn (aa) 1.2.1.2 Dạng 2: aa chết hợp tử (aa khơng có quần thể) a) Cách tính truyền thống Một quần thể hệ xuất phát có cấu trúc là: P0: x AA + y Aa = (1) Tần số kiểu gen cá thể quần thể sau hệ tự phối là: F = xAA + y (1/4AA: 2/4Aa: 1/4aa) 4x  y 2y y AA  Aa  aa  4 F1  Khi khơng tính kiểu gen aa (đã loại bỏ aa) 4x  y 2y AA  Aa  4x  3y 4x  3y F1  � F1  2(11) x  (21  1) y 2y AA  (11) Aa  (11) x  (2  1) y x  (21  1) y Tần số tương đối alen sau hệ tự phối là: A a 4x  y y 4x  y   4x  3y 4x  3y 4x  3y y 4x  3y  a (11)  A 2(11) x  21 y 2(11) x  (21  1) y 2y x  (21  1) y Tần số kiểu gen sau hệ tự phối (theo lý thuyết - tính tần số kiểu gen aa) là: 8x  y 2y y AA  Aa  aa 1 8x  y 8x  y 8x  y Tần số kiểu gen cá thể có quần thể sau hệ tự phối F2  là: 8x  y 2y 2(21) x  (2  1) y 2y AA  Aa  � F2  (21) AA  (21) Aa  8x  y 8x  y x  (2  1) y x  (2  1) y Tần số tương đối alen sau hệ tự phối là: A a 8x  y 8x  y y 8x  y  A  a 2( 1) x  2 y 2( 1) x  (2  1) y ( 1) 2y x  (2  1) y Tần số kiểu gen sau hệ tự phối (theo lý thuyết - tính tần số kiểu gen aa) là: 16 x  y 2y y AA  Aa  aa 1 16 x  10 y 16 x  10 y 16 x  10 y Tần số kiểu gen cá thể có quần thể sau hệ tự phối là: F3  16 x  y 2y 2(31) x  (23  1) y 2y AA  Aa  � F3  (31) AA  (31) Aa  16 x  y 16 x  y x  (2  1) y x  (23  1) y Tần số tương đối alen hệ là: 16 x  y A 16 x  y  A y a 16 x  y  a 2( 1) x  23 y 2( 31) x  (23  1) y ( 1) 2y x  (23  1) y Tần số kiểu gen sau hệ tự phối (theo lý thuyết - tính tần số kiểu gen aa) là: 32 x  15 y 2y y AA  Aa  aa 1 32 x  18 y 32 x  18 y 32 x  18 y Tần số kiểu gen cá thể có quần thể sau hệ tự phối là: F4  32 x  15 y 2y 2(4 1) x  (24  1) y 2y AA  Aa  � F4  (4 1) AA  (4 1) Aa  32 x  17 y 32 x  17 y x  (2  1) y x  (24  1) y Tần số tương đối alen hệ là: A a 32 x  16 y 32 x  17 y y 32 x  17 y  A  a 2( 1) x  y 2( 1) x  (2  1) y ( 1) 2y x  ( 24  1) y b) Cách tính Một quần thể hệ xuất phát có cấu trúc là: P0: k AA + t Aa = 2.t Khi Fn: Tần số kiểu gen Aa là: Fn (Aa) = n1   n  1.t Tần số kiểu gen AA là: Fn (AA) = – Fn (Aa) 1.2.2 Xây dựng công thức gen NST X khơng có alen tương ứng Y - Trường hợp quần thể cân bằng: Tần số alen lặn q (X a) tính (số cá thể đực mắc bệnh)/ tổng số cá thể đực quần thể q(Xa) = q(Xa Y) P(XA) = 1- q(Xa) - Trường hợp quần thể chưa cân bằng: Ta phải xác định lại cấu trúc di truyền quần thể, sau ta xác định tần số alen trội lặn cho ngẫu phối để đưa trạng thái cân 2.2 Thực trạng vấn đề trước áp dụng sáng kiến kinh nghiệm giải pháp sử dụng để giải vấn đề 2.2.1 Về tự phối có chọn lọc tự nhiên: Đối với tốn ngẫu phối hay tự phối khơng có tác động chọn lọc tự nhiên hay nhân tố tiến hóa khác tác động việc xác định tần số tương đối alen hay tỷ lệ kiểu gen quần thể thể hệ có cơng thức để xác định vafcos thể nhanh chóng tìm Tuy nhiên, với toán tự phối mà có tác động chọn lọc tự nhiên (kiểu gen khơng sinh sản bị đào thải sau sinh ra) việc xác định tần số tương đối alen hay tỷ lệ kiểu gen quần thể thể hệ phải tách tính hệ, điều nhiều thời gian mà câu hỏi trắc nghiệm có thời gian 01 đến 1,5 phút/câu Do đó, áp dụng cách tính truyền thống khó khăn làm hệ xa so với thể hệ ban đầu Vì vậy, việc phát công thức để xác định tần số tương đối alen hay tỷ lệ kiểu gen quần thể thể hệ giúp cho việc làm thi học sinh diễn nhanh chóng xác Ví dụ 1: Một quần thể tự thụ phấn khởi đầu có thành phần kiểu gen: 0,45AA: 0,3 Aa: 0,25aa Biết alen A quy định hạt vàng, alen a quy định hạt xanh, cá thể có kiểu gen aa khơng có khả sinh sản Tính theo lý thuyết tỉ lệ kiểu gen AA: Aa: aa sau: a) hệ tự thụ phấn bao nhiêu? b) hệ tự thụ phấn bao nhiêu? Trả lời * Giải theo phương pháp cũ: Bằng cách thống kê qua hệ Do kiểu gen aa khơng khơng có khả sinh sản nên không tạo giao tử, tỷ lệ kiểu gen quần thể tham gia sinh sản là: P 0, 45 0,30 AA  Aa  0, 45  0,30 0, 45  0,30  0,60 AA: 0,40 Aa Tỷ lệ kiểu gen sau hệ tự thụ phấn : AA = 0,60 + 0,10 = 0,70; Aa = 0,40/2 = 0,20; aa = 0,40/4 = 0,10  F : 0,70 AA: 0,20 Aa: 0,10 aa Tỷ lệ kiểu gen F tham gia sinh sản là: F1 : 0, 70 0, 20 AA  Aa  0, 70  0, 20 0, 70  0, 20 => 7/9 AA: 2/9 Aa Tỷ lệ kiểu gen sau hệ tự thụ phấn là: AA = 7/9 + 2/36 = 30/36 = 15/18; Aa = 2/18; aa = 1/18 Tương tự theo phương pháp thống kê ta suy tỷ lệ kiểu gen quần thể sau hệ tự thụ phấn là: AA = 30/34 + 1/34 = 31/34 = 0,9118; Aa = 2/34 = 0,0588; aa = 1/34 = 0,0294  Thành phần kiểu gen F3 là: 0,9118AA : 0,0588Aa: 0,0294aa * Giải theo phương pháp mới: a) Với n = 1, ta có: Do kiểu gen aa khơng có khả sinh sản nên quần thể 0,45AA: 0,3 Aa: 0,25aa viết thành 0,45 AA : 0,3Aa hay 0,6 AA : 0,4 Aa t 0,4 Khi F1: Tần số kiểu gen Aa là: F1 (Aa) = n   n  1.t = 21   21  1.0,4 = 0,2 Tần số kiểu gen aa là: Fn (aa) = Fn( Aa) 0,2 = = 0,1 2 Tần số kiểu gen AA là: Fn (AA) = – Fn (Aa) – Fn (aa) = – 0,2 – 0,1 = 0,7  Tỷ lệ kiểu gen F1 là: 0,7AA : 0,2Aa: 0,1aa a) Với n = 3, ta có: Tần số kiểu gen sau hệ tự thụ phấn aa không sinh sản là: t 0,4 Khi F3: Tần số kiểu gen Aa là: F3 (Aa) = n   n  1.t = 23   23  1.0,4 = 0,0588 Tần số kiểu gen aa là: F3 (aa) = Fn( Aa) 0,0588 = = 0,0294 2 Tần số kiểu gen AA là: F3 (AA) = – F3 (Aa) – F3 (aa) = – 0,0588 – 0,0294 = 0,9118  Tỷ lệ kiểu gen F3 là: 0,9118AA : 0,0588Aa: 0,0294aa Ví dụ 2: Ở quần thể thực vật lưỡng bội, xét gen có hai alen nằm nhiễm sắc thể thường: alen A quy định hoa đỏ trội hoàn toàn so với alen a quy định hoa trắng Khi quần thể trạng thái cân di truyền có số hoa trắng chiếm tỉ lệ 4% Cho tồn hoa đỏ quần thể tự thụ phấn thu hệ F1, tiếp tục cho toàn hoa đỏ quần thể F tự thụ phấn thu hệ F2, theo lí thuyết, tỉ lệ kiểu hình thu đời F2 là: A 0,9545 hoa đỏ : 0,0455 hoa trắng B 0,86 hoa đỏ : 0,14 hoa trắn C 0,75 hoa đỏ : 0,25 hoa trắng D 0,25 hoa đỏ : 0,75 hoa trắng * Phương pháp giải cũ Thành phần kiểu gen quần thể: 0,64AA + 0,32Aa + 0,04aa =1 Sau loại bỏ kiểu gen, thành phần kiểu gen là: 0,64/0,96AA: 0,32/0,96Aa  2/3AA: 1/3Aa Thành phần kiểu gen sau hệ tự thụ phấn là: AA = 2/3 +1/12 = 9/12 Aa = 2/12 ; aa = 1/12  Tỷ lệ kiểu gen: 9/12 AA: 2/12 Aa: 1/12 aa Sau loại bỏ kiểu gen aa : 9/11AA: 2/11 Aa Thành phần kiểu gen sau hệ tự thụ phấn là: 19/22AA: 2/22Aa: 1/22aa Hay 0,8635AA: 0,0910Aa: 0,0454aa Tỷ lệ kiểu hình 0,9545 hoa đỏ : 0,0455 hoa trắng * Áp dụng giải pháp Thành phần kiểu gen quần thể: 0,64AA + 0,32Aa + 0,04aa =1 Sau loại bỏ kiểu gen, thành phần kiểu gen là: 0,64/0,96AA: 0,32/0,96Aa  2/3AA: 1/3Aa t 0,3333 Khi F2: Tần số kiểu gen Aa là: F2 (Aa) = n   n  1.t = 2   2  1.0,3333 = 0,0910 Tần số kiểu gen aa là: Fn (aa) = Fn( Aa) 0,0910 = = 0,0455 2 Tần số kiểu gen AA là: Fn (AA) = – Fn (Aa) – Fn (aa) = – 0,0910 – 0,0455 = 0,8635 => Tỷ lệ kiểu hình 0,9545 hoa đỏ : 0,0455 hoa trắng Ví dụ 3: Ở lồi thực vật, gen A quy định hạt có khả nảy mầm đất bị nhiễm mặn, alen a quy định hạt khơng có khả vùng đất bị nhiễm mặn Từ quần thể thu tổng số 10000 hạt có 1600 hạt có kiểu gen AA, 4800 hạt có kiểu gen Aa Đem gieo hạt vùng đất bị nhiễm mặn thấy có 6400 hạt nảy mầm (thế hệ P) Cho P tự thụ phấn thu F1, tiếp tục cho tự thụ phấn qua nhiều hệ Theo lý thuyết, tỷ lệ kiểu gen F5 bao nhiêu? A 0,739 AA: 0,261Aa B 0,261 AA: 0,739Aa C 0,75 AA: 0,25 Aa D 0,9632 AA: 0,0368Aa *Phương pháp cũ Theo ta có: 0,16AA: 0,48Aa: 0,36aa Thành phần kiểu gen cá thể P nảy mầm: P: 0,16/0,64 AA: 0,48/0,64Aa  0,25AA: 0,75Aa Thành phần kiểu gen F1: AA= 0,25 + 0,75/4 = 0,4375 Aa = 0,75/2 = 0,375; aa = 0,75/4 = 0,1875 0,4375AA: 0,375Aa: 0,1875aa Thành phần kiểu gen cá thể F1: F1: 0,4375/0,8125AA: 0,375/0,8125Aa  0,538 AA: 0,462 Aa Thành phần kiểu gen (tính theo lý thuyết) F2: F2: (0,538+0,462/4)AA: 0,462/2Aa: 0,462/4aa  0,6535AA: 0,231Aa: 0,1155aa Thành phần kiểu gen cá thể quần thể là: F2: 0,739 AA: 0,261Aa F3: F4: F5: Như để thu kết F5 việc tính tốn lâu dễ có sai sót * Giải pháp 10 Theo ta có: 0,16AA: 0,48Aa: 0,36aa Thành phần kiểu gen cá thể P nảy mầm: 0,25AA: 0,75Aa Áp dụng cơng thức, ta tính thành phần kiểu gen: 2.t 2.0,75 Khi Fn: Tần số kiểu gen Aa là: F5 (Aa) = n1   n  1.t = 51    1.0,75 = 0,0368 Tần số kiểu gen AA là: F5 (AA) = – Fn (Aa) = – 0,0368 = 0,9632 Thành phần kiểu gen cây: 0,9632AA: 0,0368Aa 2.2.2 Sử dụng công thức tính tần số tương đối alen thành phần kiểu gen trường hợp tần số tương đối alen giống giới để củng cố, khắc sâu kiến thức lý thuyết phần di truyền liên kết với giới tính 2.2.2.1 Thực trạng - Khi giảng dạy phần Di truyền liên kết với giới tính thường gặp câu hỏi “Nói bệnh mù màu bệnh máu khó đơng bệnh nam giới có khơng? Tại sao?” Sinh học 12 nâng cao (sách giáo viên) hướng dẫn trả lời: “ Sai, bệnh mù màu bệnh máu khó đơng khơng biểu nam giới mà biểu nữ giới hơn” Câu trả lời khơng hồn tồn thỏa mãn câu hỏi nêu Vì: + Chưa chứng minh (lý giải) bệnh mù màu nữ nam ? + Tại lại tồn quan niệm bệnh mù màu bệnh máu khó đơng bệnh nam giới ? Mặt khác tập yêu cầu xác định tần số alen cấu trúc di truyền quần thể hệ n học sinh thường lúng túng khơng giải tốn cách tính qua hệ dài nhiều thời gian 2.2.2.2 Phương pháp áp dụng để giải vấn đề Xây dựng cơng thức tổng qt tính tần số tương đối alen trường hợp tần số tương đối alen giới khác nhau: Giả sử tần số tương đối alen hệ xuất phát sau: ♀: p(A) = pi; q(a) = qi ♂: p(A) = pj; q(a) = qj Ta có: A pi X pj XA pi pj XA XA qjXa pi qj XA Xa Y pi XA Y 11 qiXa pj qi XA Xa qi qjXa Xa qiXa Y Cấu trúc di truyền : ♀: pi pj XA XA +[ pi qj+ pj qi] XA Xa + qi qjXa Xa ♂: pi XA Y + qiXa Y Tần số tương đối alen hệ thứ nhất, thuộc giới sau: ♀: p’1 = (pi+pj); q1’ = (qi+qj) ♂: p1” = pi; q1” = qi Nhận xét: Qua hệ ngẫu phối tần số tương đối alen giới đực tần số tương đối alen giới hệ trước đó, tần số tương đối alen giới tổng tần số tương đối alen giới đực giới hệ trước Thế hệ thứ ♀: p’2 = (p’1+p”1)= ( (pi+pj)+pi)= i j = i j ; q2’ = ( qi+ qj)= (3qi+ 1qj) ♂: p”2 = (pi+pj); q”2 = (qi+qj) Thế hệ thứ 3: ♀: p’3 = (p’2+p”2) = [( q’3 = ♂: p”3 = (pi+pj)] = = = = ( i j ; q”3 = ( qi+ qj) Thế hệ thứ 4: ♀:p’4= (p’3+p”3)= q’4 = 12 ♂: p”4 = ; q”4 = ( ( Tới ta nhận quy luật biến đổi hệ số p i pj hệ Do cơng thức hệ (Để tiện theo dõi tơi trình bày thay đổi tần số alen A giới cái): Thế hệ : ♀ p’5 = ( ; q’5 = ( ; q’6 = ( Thế hệ : ♀ p’6 = Thế hệ n : ♀: p’n = (xnpi+ynpj) (xn+yn =2n) ; yn = xn-1 q’n = (xnqi+ynqj) (xn+yn =2n) ; yn = xn-1 ♂ : p »n = (xn-1pi+yn-1pj) q’n = (xn-1qi+yn-1qj) (xn-1+yn-1 =2n-1) ; yn-1 = xn-2 (xn-1+yn-1 =2n-1) ; yn-1 = xn-2 Ta thấy hệ số xn pi giới qua hệ : Thế hệ Hệ số xn 1 3 11 21 43 85 171 Để xác định quy luật biến đổi hệ số xn ta lập bảng : Thế hệ xn 5 11 21 Tổng cặp hệ số Biểu diễn dạng khác hệ số xn hệ kề 1= 2- 20 2 22 -1 =22 -2+ 20 23-3=23 –(22 -2+ 20)= 23 – 22 +2 - 20 25 24-5 =24 – (23 – 22 +2 - 20) = 24 – 23 + 22 -2 + 20 25-11= 25-(24 – 23 + 22 -2 + 20)= 25-24 + 23 - 22 +2 - 20 13 43 85 26-21=26-(25-24 + 23 - 22 +2 - 20)= 26-25+24 - 23 + 22 -2 + 20 27 -43 = 27 – (26-25+24 - 23 + 22 -2 + 20)= … 27 Từ bảng ta nhận thấy: - Hệ số xn pi hệ n : 2n – 2n-1 + 2n-2 – 2n-3 + 2n-4 – 2n-5 + ….2n-n (2) - Ở dạng khai triển số lượng đơn thức hệ n+1 Biểu thức (2) viết lại thành: (2n + 2n-2 + 2n-4 + …) – (2n-1+ 2n-3+ 2n-5 +…) Hai biểu thức dấu ngoặc dãy cấp số nhân với công bội Tách trường hợp ta có: n lẻ : dãy có số hạng (2n + 2n-2+ 2n-4 + 2n-6 + …+21)- (2n-1 + 2n-3 + 2n-5 +…+1) Ta có : (2n + 2n-2+ 2n-4 + 2n-6 + …+21)- (2n-1 + 2n-3 + 2n-5 +…+1) = Trường hợp n chẵn : (dãy trước số hạng ; dãy sau số hạng) (2n + 2n-2+ 2n-4 + 2n-6 + …+1)- (2n-1 + 2n-3 + 2n-5 +…+2) 14 (2n + 2n-2+ 2n-4 + 2n-6 + (2n-1 …+1)- 2n-3 + + 2n-5 +…+2) = Quy luật biến đổi hệ số yn : Hệ số yn hệ n hệ số xn-1 Trường hợp n lẻ, n – chẵn, áp dụng công thức cho trường hợp dãy chẵn ta có hệ số yn : = Trường hợp n chẵn, n-1 lẻ, áp dụng công thức cho trường hợp dãy lẻ ta có hệ số y n : Cơng thức tính tần số hệ n : Trường hợp n lẻ: ♀: p’n = q’n = ♂: = Trường hợp n chẵn: ♀: p’n = ( ♂: = pi+ ( pi+ pj) q’n = ( pj ) = qi+ ( qi+ qj) qj) Một số tập áp dụng Dạng Tính tần số tương đối alen hệ n Bài tập: Trong quần thể xét gen có alen A a Các gen nằm NST giới tính X đoạn khơng tương đồng với NST Y Gen A trội hồn toàn so với gen a Tại hệ xuất phát I0 có tần số tương đối alen sau: Giới đực có tần số alen A,a tương ứng pj = 0,8 ; qj = 0,2 Giới có tần số alen A,a tương ứng pi = 0,4 ; qi = 0,6 Hãy tính tần số tướng đối alen giới hệ thứ (I7) 15 Bài giải : Tần số tương đối alen hệ thứ giới : Áp dụng công thức (*) ta có, tần số alen A hệ thứ giới : p’n = = =0,534375 Áp dụng cơng thức (**) ta có, tần số alen a hệ thứ giới q’n = = = Tần số tương đối alen hệ thứ giới đực : Tần số alen A : = = Tần số alen a: = ( qi+ qj )= =0,46875 Dạng Xác định cấu trúc di truyền quần thể hệ n Bài tập: Xét gen có alen A, a nằm NST giới tính X đoạn khơng tương đồng Tại hệ xuất phát tần số tương đối alen giới là: Giới đực : 0,9 A ; 0,1a Giới : 0,1A ; 0,9a Hãy xác định cấu trúc di truyền quần thể hệ thứ 12 Bài giải: Tần số tương đối alen hệ thứ 11 giới : Áp dụng cơng thức (*) ta có, tần số alen A hệ thứ 11 giới : p’n = = =0 Áp dụng công thức (**) ta có, tần số alen a hệ thứ 11 giới = = =0,36689 Tần số tương đối alen hệ thứ 11 giới đực : Tần số alen A : = = Tần số alen a: 16 = = = Tỷ lệ kiểu gen xuất hệ 12: A 0,63311X 0,36689Xa 0,63359375XA 0,40113454XA XA 0.232459211XA Xa 0,36640625Xa 0.231975460XA Xa 0.134430789Xa Xa Y 0,63311 XAY 0,36689Xa Y Vậy cấu trúc di truyền quần thể hệ 12 là: Giới cái: 0,40113454XA XA + 0,46443467XA Xa + 0,134430789Xa Xa Giới đực: 0,63311XA Y + 0,36689Xa Y Nhận xét: Tại hệ 12 quần thể xem đạt tới trạng thái cân Ý nghĩa lý thuyết: Công thức định luật Hardy – Weinberg cho thấy quần thể giao phối cấu trúc di truyền trạng thái cân trạng thái cân trì khơng đổi qua hệ Các kết nghiên cứu trước khẳng định: Trong trường hợp gen nằm NST thường: - Nếu quần thể ngẫu phối hệ xuất phát có thành phần kiểu gen khơng cân bằng, tần số tương đối alen ở giới sẻ cân hệ - Nếu quần thể ngẫu phối hệ xuất phát có tần số tương đối alen khơng giới, hệ tần số tương đối alen thành phần kiểu gen chưa trạng thái cân chuyển trạng thái cân hệ Bài tập cho thấy, trường hợp gen nằm X đoạn không tương đồng, tần số tương đối alen có xu hướng chuyển trạng thái cân chậm 2.3 Hiệu sáng kiến kinh nghiệm Để đánh giá khách quan chọn lớp có học lực tương đương học chương trình sinh học nâng cao Qua cách phân dạng tập so với lớp không phân dạng, thấy kết đánh giá qua kiểm tra sau: + Lớp đối chứng đội tuyển HSG năm học 2015 – 2016, lớp thực nghiệm đội tuyển HSG năm học 2016 – 2017 Tỉ lệ điểm Lớp Sĩ số Dạy tính theo truyền thống Dạy tính theo PP Giỏi Khá TB Yếu Giỏi Khá TB Yếu Đối chứng 20% 40% 40% 0% 2015-2016 Thực nghiệm 60% 40% 0% 0% 2016 - 2017 17 Kết áp dụng việc phân dạng sử dụng công thức cho việc làm tập kết thi HSG nhà trường có chuyển biến tích cực, đội tuyển HSG năm học 2016 – 2017 nhà trường đạt 100% số giải có nhiều giải cao (3 giải nhất, 02 giải nhì) nhà trường có học sinh đạt giải ba kỳ thi HSG cấp Quốc gia giải Tốn máy tính cầm tay mơn Sinh học + Ôn thi đại học: Năm học 2016 – 2017 lớp đối chứng 12A2 lớp thực nghiệm 12A1 Năm học 2017 – 2018 lớp đối chứng 12A1 lớp thực nghiệm 12A2 Năm học Lớp 2016 ĐC (12A2) TN 2017 (12A1) 2017 ĐC (12A1) TN 2018 (12A2) Sĩ số 35 Tỉ lệ điểm Dạy tính theo truyền thống Dạy tính theo PP Giỏi Khá TB Yếu Giỏi Khá TB Yếu 14% 39% 31% 17% 36 32 31 18% 36% 30% 34% 43% 20% 3% 41% 44% 16% 0% 15% Kết thi Đại học lớp thực nghiệm cao nhiều so với lớp đối chứng áp dụng việc phân dạng sử dụng công thức mới, tỷ lệ học sinh đạt điểm loại giỏi cao học sinh có điểm loại trung bình yếu Nhiều năm liên tục nhà trường có học sinh khối B đạt điểm 10 môn Sinh học Năm học 2016 – 2017 nhà trường có học sinh đạt điểm thủ khoa Đại học Y Dược Thành phố Hồ Chí Minh với điểm số tuyệt đối 30/30 có học sinh khối B đạt 27 điểm Năm học 2017 – 2018, nhà trường tiếp tục có học sinh thi Đại học khối B 27 điểm Với kết thi HSG, thi Đại học học sinh nhà trường qua năm khẳng định việc phân dạng áp dụng công thức việc giải tốn quần thể có chuyển biến tích cực nhằm nâng cao chất lượng cho học sinh kỳ thi PHẦN KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ: 18 Kết luận: Sau thời gian tiến hành dạy kiểm tra đánh giá học sinh nhận thấy: 1.1 Đối với giáo viên: Trong trình giảng dạy phần việc phân loại tập cần thiết nhằm giúp học sinh dễ tiếp thu, ghi nhớ vận dụng kiến thức thành thạo Đặc biệt lớp chuyên khối luyện đội tuyển học sinh giỏi việc phân loại cần thiết Trong đó, việc phát công thức giúp giáo viên làm tốn cách nhanh xác 1.2 Đối với học sinh: Qua việc học theo phương pháp phân loại, học sinh củng cố kiến thức học tự biết lực bổ sung kiến thức mà em chưa tích luỹ tích luỹ chưa xác Việc phát áp dụng công thức vào việc giải tập khiến em học sinh làm toán cách nhanh xác từ giúp em có tâm lý thoải mái làm thi tạo hứng thú cho việc học môn Sinh học Công thức tính tần số tương đối alen xây dựng để tính tần số tương đối alen gen nằm NST giới tính đoạn khơng tương đồng quần thể giao phối Sử dụng công thức học sinh tính tỷ lệ kiểu gen, kiểu hình giới hệ Công thức xác định tần số alen tỷ lệ kiểu gen quần thể tự thụ có chọn lọc tự nhiên giúp học sinh nhanh chóng xác định tỷ lệ kiểu gen hệ mà phương pháp thông thường thực Qua thực tế thân thấy công thức xác định tần số tương đối alen gen nằm NST giới tính đoạn không tương đồng quần thể giao phối công thức xác định tỷ lệ kiểu gen quần thể tự thụ có chọn lọc tự nhiên mở rộng áp dụng cho tất giáo viên học sinh thi HSG ôn thi Đại học thời kỳ Kiến nghị: 19 Do thời gian hạn chế, tơi phát công thức để giải số dạng toán di truyền quần thể, đề nghị đồng nghiệp quan tâm đến lĩnh vực tiếp tục có cơng thức bổ sung để việc giải hệ thống tập ngày hoàn chỉnh có hiệu cao Tơi xin chân thành cảm ơn thành viên môn Sinh học nhóm học sinh trường THPT Yên Định nhiệt tình giúp đỡ tơi hồn thành đề tài XÁC NHẬN CỦA TRƯỜNG THPT YÊN ĐỊNH Thanh Hóa, ngày 22 tháng năm 2019 Tôi xin cam đoan SKKN viết, khơng chép nội dung người khác NGƯỜI VIẾT Lê Văn Hiển 20 TÀI LIỆU THAM KHẢO Nguyễn Thành Đạt, Phạm Văn Lập, Đặng Hữu Lanh (2008), Sinh học 12 nâng cao, Nxb Giáo dục Vũ Văn Vụ (chủ biên) –DỤC SáchVÀ giáoĐÀO viên TẠO sinh học 12 nâng cao – Nhà xuất SỞ GIÁO THANH HOÁ Giáo dục TRƯỜNG THPT YÊN ĐỊNH Vũ Đức Lưu (1998), Bài tập di truyền hay khó, Nxb Giáo dục Đỗ Lê Thăng (2001), Di truyền học quần thể, Nxb Đại học Quốc gia Hà Nội Vũ Văn Vụ, Nguyễn Như Hiền, Vũ Đức Lưu, Trịnh Đình Đạt, Chu Văn Mẫn, Vũ Trung Tạng (2008), Sách giáo khoa sinh học 12 – Ban nâng cao, Nxb Giáo dục Đề thi Olympic Quốc tế, 2007,2008,2009,http/violet.vn Bồi dưỡng học sinh giỏi sinh học 12 – Phan Khắc Nghệ - Nhà xuất Đại học quốc gia Hà Nội SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM Các đề thi chọn học sinh giỏi cấp tỉnh, chọn học sinh giỏi dự thi quốc gia tỉnh XÂY DỰNG CÔNG THỨC GIẢI BÀI TẬP QUẦN THỂ TỰ PHỐI Thanh Hóa CĨ CHỌN LỌC VÀ XÁC ĐỊNH CẤU TRÚC QUẦN THỂ CÓ GEN LIÊN KẾT NST GIỚI TÍNH Người thực hiện: Lê Văn Hiển Chức vụ: Phó Hiệu trưởng Đơn vị: Trường THPT Yên Định SKKN thuộc mơn: Sinh học 21 THANH HỐ NĂM 2019 22 ... thi chọn học sinh giỏi cấp tỉnh, chọn học sinh giỏi dự thi quốc gia tỉnh XÂY DỰNG CÔNG THỨC GIẢI BÀI TẬP QUẦN THỂ TỰ PHỐI Thanh Hóa CĨ CHỌN LỌC VÀ XÁC ĐỊNH CẤU TRÚC QUẦN THỂ CÓ GEN LIÊN KẾT NST. .. trình bày đề tài Xây dựng công thức giải tập quần thể tự phối có chọn lọc xác định cấu trúc quần thể có gen liên kết NST giới tính Đề tài nhằm giải nội dung: - Đưa cơng thức tính tần số tương đối... tế thân thấy công thức xác định tần số tương đối alen gen nằm NST giới tính đoạn khơng tương đồng quần thể giao phối công thức xác định tỷ lệ kiểu gen quần thể tự thụ có chọn lọc tự nhiên mở rộng