Phương pháp giải nhanh các dạng bài tập tính số kiểu gen và số kiểu giao phối trong quần thể ngẫu phối lưỡng

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HOÁ TRƯỜNG THCS&THPT THỐNG NHẤT SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM PHƯƠNG PHÁP GIẢI NHANH CÁC DẠNG BÀI TẬP TÍNH SỐ KIỂU GEN VÀ SỐ KIỂU GIAO PHỐI TRONG QUẦN THỂ NGẪU PHỐI LƯỠNG BỘI (2n) Người thực hiện: Lê Thị Duyên Chức vụ: Giáo viên SKKN thuộc mơn: Sinh học THANH HĨA NĂM 2019 MỤC LỤC Nội dung A MỞ ĐẦU I Lý chọn đề tài II Mục đích nghiên cứu III Đối tượng nghiên cứu IV Phương pháp nghiên cứu B NỘI DUNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM I Cơ sở lý luận II Thực trạng vấn đề nghiên cứu III Nội dung nghiên cứu IV Kết C KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ I Kết luận II Kiến nghị DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO DANH MỤC SKKN ĐÃ ĐƯỢC XẾP LOẠI DANH MỤC CHỮ CÁI VIẾT TẮT Trang 3→4 5→21 22 23 24 24 A MỞ ĐẦU I Lí chọn đề tài Ngày khoa học công nghệ phát triển mạnh đặc biệt công nghệ thông tin công nghệ Sinh học Để theo kịp phát triển khoa học hoà nhập vào kinh tế giới, kinh tế tri thức ngành giáo dục nước ta phải đào tạo người có trình độ văn hố cao, động đầy sáng tạo Sự tăng khối lượng tri thức, đổi khoa học tất yếu đòi hỏi phải đổi phương pháp dạy học Để đạt kết cao kỳ thi THPT Quốc Gia với hình thức trắc nghiệm (40 câu hỏi làm thời gian 50 phút) yêu cầu học sinh phải đổi phương pháp học tập Học sinh cần phải nắm kiến thức trọng tâm học vận dụng hiểu biết vào việc phân tích, xác định đáp án đúng, sai câu trắc nghiệm Đặc biệt câu tập làm để giải kết nhanh mà khơng nhiều thời gian? Đó câu hỏi lớn tất học sinh ôn thi THPT Quốc Gia Qua năm liên tục dạy ôn thi Đại học môn Sinh học 12 trường THCS&THPT Thống Nhất, thấy việc giải được, giải nhanh chuẩn tập Sinh học vấn đề có khó khăn định Đặc biệt dạng tập di truyền học quần thể, dạng tốn liên quan đến tính số loại kiểu gen số kiểu giao phối quần thể ngẫu phối dạng tập mà phương pháp giải dạng tập sách giáo khoa (tài liệu học chủ yếu em) không đề cập đến đề thi THPT Quốc Gia năm gần khai thác độ rộng sâu kiến thức Do dạng tập nên chưa có tài liệu tham khảo viết chi tiết phương pháp tính, nhiều cơng thức hướng dẫn chung chung chưa cụ thể có tài liệu viết số dạng tập mà chưa viết đầy đủ dạng tập phần kiến thức Trước thực trạng trên, để giúp học sinh nắm phương pháp tính bản, có hệ thống, cách tính cho nhiều trường hợp, dễ hiểu đơn giản, áp dụng thuận lợi, đặc biệt tạo hứng thú làm tập tính số loại kiểu gen số kiểu giao phối quần thể ngẫu phối lựa chọn đề tài: “Phương pháp giải nhanh dạng tập tính số kiểu gen số kiểu giao phối quần thể ngẫu phối lưỡng bội (2n)” II Mục đích nghiên cứu - Đối với giáo viên: Có nhìn tổng qt việc giảng dạy phần di truyền quần thể, đồng thời bổ sung thêm hạn chế kiến thức phương pháp mà sách giáo khoa sách giáo viên chưa đáp ứng - Đối với học sinh: Giúp học sinh nắm phương pháp tính số loại kiểu gen, số kiểu giao phối, số kiểu gen đồng hợp tử, số kiểu gen dị hợp tử quần thể ngẫu phối cách có hệ thống Đồng thời giúp học sinh hình thành kĩ làm tập thuộc dạng trên, từ em giải nhanh lựa chọn phương án làm thi THPT Quốc gia thời gian ngắn III Đối tượng nghiên cứu - Học sinh lớp 12A2 lớp 12A4 năm học 2017 - 2018 - Học sinh lớp 12A1 lớp 12A2 năm học 2018 - 2019 IV Phương pháp nghiên cứu Xuất phát từ đối tượng nhiệm vụ nghiên cứu, để đạt mục đích đề q trình nghiên cứu sử dụng phương pháp nghiên cứu sau: - Nghiên cứu tài liệu: Sách giáo khoa, sách giáo viên, tài liệu mạng internet, sách tham khảo,… - Nghiên cứu tổng kết kinh nghiệm giảng dạy - Thực nghiệm sư phạm - Phân loại, phân tích, tổng hợp hệ thống cơng thức - Tổng hợp dạng tốn có liên quan đến nội dung nghiên cứu B NỘI DUNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM I Cơ sở lí luận Trong chương trình Sinh học 12 phần di truyền học quần thể có nhiều dạng tập, đề thi THPT Quốc gia năm gần khai thác nhiều dạng tập di truyền học quần thể, có dạng tập liên quan đến tính số loại kiểu gen số kiểu giao phối quần thể, dạng tập mà thời gian lớp để giải dạng tập di truyền học quần thể q nên vận dụng lí thuyết học lớp để giải tập gặp nhiều khó khăn nhiều thời gian học sinh vận dụng cơng thức tốn để giải tập sinh học mà không nhiều thời gian II Thực trạng vấn đề nghiên cứu Trường THCS&THPT Thống Nhất nơi tơi giảng dạy ngơi trường đóng địa bàn vùng lõm, giáp ranh huyện: Thọ Xuân, Ngọc Lặc, Cẩm Thủy Yên Định nên chất lượng đầu vào thấp, tơi hiểu hết khó khăn mà thân đồng nghiệp gặp phải Phần lớn học sinh em dân tộc miền núi có đời sống kinh tế khó khăn nên số lượng học sinh có nhu cầu học hướng đến thi Đại học – Cao đẳng không nhiều số lượng học sinh theo học khối B Những phần kiến thức tập sinh học ln vấn đề khó với em, có dạng tập tính số kiểu gen số kiểu giao phối quần thể trừu tượng không đơn giản chút Đặc biệt với hình thức thi trắc nghiệm khách quan nội dung đề thi đa dạng phong phú, dạng tập môn sinh học qua năm khó Trước thực trạng tơi ln trăn trở phải tìm phương pháp giảng dạy giúp kích thích em u thích mơn Sinh học giải tốt tập mơn Sinh học theo yêu cầu đề thi Để làm điều không ngừng tự học sáng tạo để làm cách dạy, cách giải hay Bởi vậy, dạy học chương Di truyền học quần thể, dạy lí thuyết tơi ứng dụng công nghệ thông tin hỗ trợ giảng dạy, dạy phương pháp giải tập xây dựng hệ thống cơng thức tốn học để học sinh vận dụng giải dạng tập phần di truyền quần thể, đặc biệt tính nhanh số kiểu gen số kiểu giao phối quần thể ngẫu phối lưỡng bội (2n) Xuất phát từ thực trạng mạnh dạn lựa chọn đề tài: “Phương pháp giải nhanh dạng tập tính số kiểu gen số kiểu giao phối quần thể ngẫu phối lưỡng bội (2n)” III Nội dung nghiên cứu Như biết quần thể ngẫu phối quần thể mà cá thể quần thể giao phối với cách ngẫu nhiên Quần thể ngẫu phối bật đặc điểm đa hình: đa hình kiểu gen dẫn đến đa hình kiểu hình Trong quần thể ngẫu phối có nhiều cá thể, cá thể mang kiểu gen khác (trừ trường hợp sinh đôi trứng) Kiểu gen: Là tổ hợp toàn gen tế bào thể thuộc lồi sinh vật Khi nói tới kiểu gen thể người ta xét vài cặp gen liên quan với tính trạng quan tâm Số kiểu giao phối = Số loại kiểu gen giới đực x số loại kiểu gen giới Ta chia cách tính số loại số kiểu gen số kiểu giao phối quần thể ngẫu phối lưỡng bội (2n) thành trường hợp: III Trường hợp gen nằm nhiễm sắc thể thường Dạng 1: Gen nằm cặp NST thường khác Trường hợp 1: Xét gen có nhiều alen nằm cặp NST thường Gọi n số alen gen cặp NST thường, ta có cơng thức: - Số loại kiểu gen đồng hợp gen là: C n = n ( alen tạo kiểu gen đồng hợp số loại kiểu gen đồng hợp số alen gen) - Số loại kiểu gen dị hợp gen là: C n  n! n(n  1)  (cứ alen khác 2!(n  2)! tạo kiểu gen dị hợp) - Tổng số loại kiểu gen gen là: C n + C n =n+ (n  1)n n(n  1)  2 - Số kiểu giao phối có gen = số loại kiểu gen giới đực x n(n  1) n(n  1) � n(n  1) � � � số loại kiểu gen = 2 � � � (vì gen nằm NST thường nên số loại kiểu gen giới đực = số loại kiểu gen giới = n(n  1) ) Ví dụ 1: Nhóm máu A, B, O người alen IA, IB, IO quy định Trong IA IB đồng trội trội hoàn toàn so với I O Hãy xác định quần thể: a) Tổng số loại kiểu gen tối đa nhóm máu người? b) Số loại kiểu gen đồng hợp? Viết kiểu gen đó? c) Số loại kiểu gen dị hợp? Viết kiểu gen đó? Giải Áp dụng cơng thức ta có: - Tổng số loại kiểu gen tối đa quần thể = C - Số loại kiểu gen dị hợp = C - Số kiểu gen đồng hợp là: 3 3.(3  1) = (kiểu gen)  (kiểu gen) Đó kiểu gen: IAIA, IBIB, IOIO  (kiểu gen) Đó kiểu gen: IAIB, IAIO, IBIO Ví dụ 2: Một quần thể ngẫu phối xét gen D có alen (D1, D2, D3, D4, D5) nằm cặp NST thường Hãy tính: a) Số loại kiểu gen tối đa xuất quần thể trên? b) Số loại kiểu gen đồng hợp số loại kiểu gen dị hợp? c) Số kiểu giao phối khác xuất tối đa quần thể? Giải a) Số loại kiểu gen tối đa xuất quần thể = gen) 5(5  1) = 15 (kiểu b) Số loại kiểu gen đồng hợp tử là: C  (kiểu gen) Số loại kiểu gen dị hợp là: C  10 (kiểu gen) c) Số kiểu giao phối khác = 15 x 15 = 225 ( kiểu) Trường hợp 2: Xét hay nhiều gen, gen nằm cặp NST thường khác (các gen phân li độc lập) Ta xét riêng gen theo cơng thức trường hợp 1, sau lấy tích tất gen Xét gen phân li độc lập: gen thứ có n alen, gen thứ có m alen; gen nằm NST thường Ta có cơng thức: 1 - Số loại kiểu gen đồng hợp gen là: C n �C m  n.m 2 - Số loại kiểu gen dị hợp gen là: C n �C m - Tổng số loại kiểu gen tối đa quần thể gen là: n(n  1) m( m  1) � 2 - Số kiểu giao phối tối có cá thể loài xét gen là: ( n(n  1) m( m  1) n( n  1) m( m  1) � ) �( � ) 2 2 Ví dụ 1: Một quần thể ngẫu phối lưỡng bội xét gen phân bố cặp NST thường khác nhau: Gen có alen, gen có alen, gen có alen a) Trong quần thể xuất tối đa loại kiểu gen tổ hợp từ gen trên? b) Số loại kiểu gen đồng hợp tử gen trên? c) Số loại kiểu gen: dị hợp cặp gen, dị hợp cặp gen, dị hợp cặp gen? d) Số kiểu giao phối quần thể? Giải Theo đề bài: Gen có m = alen, gen có n = alen, gen có r = alen, ta xét: * Xét gen 1: m(m  1) 2.(2  1)   (kiểu gen) 2 + Số loại kiểu gen đồng hợp = C  (kiểu gen) + Số loại kiểu gen tối đa thuộc gen 1: + Số loại kiểu gen dị hợp = * Xét gen 2: C 2  (kiểu gen) n(n  1) 3.(3  1)   (kiểu gen) 2 + Số loại kiểu gen đồng hợp = C  (kiểu gen) + Số loại kiểu gen tối đa thuộc gen 2: + Số loại kiểu gen dị hợp = * Xét gen 3: C  (kiểu gen) r (r  1) 5.(5  1)   15 (kiểu gen) 2 + Số loại kiểu gen đồng hợp = C  (kiểu gen) + Số loại kiểu gen tối đa thuộc gen 3: + Số loại kiểu gen dị hợp = C  10 (kiểu gen) a) Số loại kiểu gen tối đa quần thể = x x 15 = 270 (kiểu gen) 1 b) Số loại kiểu gen đồng hợp tử = C 2.C 3.C  x x = 30 (kiểu gen) c) Số loại kiểu gen dị hợp: - Số loại kiểu gen dị hợp cặp gen (hai cặp lại đồng hợp tử) là: 2 2 2 m.n C r  m.r.C n  n.r.C m  2.3.C  2.5.C  3.5.C  = 2.3.10+ 2.5.3+ 3.5.1 = 105 (kiểu gen) - Số loại kiểu gen dị hợp cặp gen (cặp lại đồng hợp tử) là: 2 2 2 2 2 2 m x C n.C r + nC m.C r  r.C m.C n  2.C 3.C  3.C 2.C  5.C 2.C  = 2.3.10 + 3.1.10 + 5.1.3 = 105 (kiểu gen) - Số loại kiểu gen dị hợp cặp gen = tích kiểu gen dị hợp gen 2 = C 2.C 3.C  1.3.10 = 30 (kiểu gen) d) Số kiểu giao quần thể = 270 x 270 = 72900 (kiểu) Ví dụ 2: Một quần thể thực vật, gen A có alen, gen B có alen phân li độc lập Xác định: a) Số loại kiểu gen tối đa có quần thể gen nói trên? b) Số dòng cặp gen đó? c) Số kiểu giao phấn có quần thể? Giải * Xét gen A: - Số loại kiểu gen tối đa thuộc gen A = - Số loại kiểu gen đồng hợp = * Xét gen B: C 3.(3  1)  (kiểu gen)  (kiểu gen) - Số loại kiểu gen tối đa thuộc gen B = 4.(4  1)  10 (kiểu gen) - Số loại kiểu gen đồng hợp = C  (kiểu gen) a) Vì gen phân li độc lập trình ngẫu phối tạo quần thể số loại kiểu gen là: x 10 = 60 (kiểu gen) 1 b) Số dòng gen = C �C = x = 12 (dòng thuần) c) Số kiểu giao phối có quần thể là: 60 x 60 = 3600 (kiểu) Dạng 2: Xét hay nhiều gen nằm cặp NST thường (các gen liên kết) Xét n gen nằm cặp NST thường gen có alen a1, a2, a3 an Ta có cơng thức: - Số loại tổ hợp gen NST có n gen là: 1 1 C a �C a �C a � �C a = a1 a2 a3… an = N - Số loại kiểu gen đồng hợp tất cặp gen có là: C C 2 n N - Số loại kiểu gen dị hợp nhiều cặp gen có là: N - Tổng số loại kiểu gen có tất cặp gen là: C N + C N = N �( N  1) - Số kiểu giao phối có cá thể loài xét gen là: N �( N  1) N �( N  1) � 2 Ví dụ: Một quần thể ngẫu phối xét gen, gen có alen, gen có alen, gen có alen Ba gen nằm cặp NST tương đồng Hãy tính: a) Tổng số loại kiểu gen có quần thể gen trên? b) Số loại kiểu gen đồng hợp số kiểu gen dị hợp? c) Số loại kiểu giao phối quần thể gen trên? Giải Số loại tổ hợp gen NST có gen = N = 2.3.5 = 30 a) Tổng số loại kiểu gen quần thể là: 30 �(30  1)  465 (kiểu gen) b) Số loại kiểu gen đồng hợp là: N �( N  1) = C1N C 30  30 (kiểu gen) 2 c) Số loại kiểu gen dị hợp = C N  C 30  435 ( kiểu gen) d) Số kiểu giao phối quần thể N �( N  1) N �( N  1) � = 465 x 465 = 216225 (kiểu) 2 Dạng 3: Dạng toán tổng hợp gen nằm NST thường Trong tốn: - Có a gen nằm a cặp NST thường tương đồng khác - Có b gen nằm cặp NST thường (b gen nhóm liên kết) Phương pháp giải: + Bước 1: Tính số loại kiểu gen tạo cặp NST tương đồng + Bước 2: - Số loại kiểu gen tối đa quần thể = tích số loại kiểu gen tạo cặp NST tương đồng - Số loại kiểu gen đồng hợp tử = tích số kiểu gen đồng hợp tạo cặp NST tương đồng - Số loại kiểu gen dị hợp = tích số kiểu gen dị hợp tạo cặp NST tương đồng (hoặc = tổng số loại kiểu gen quần thể - số loại kiểu gen đồng hợp tử) - Số kiểu giao phối = bình phương tổng loại kiểu gen quần thể Bài tập vận dụng Bài 1: Một quần thể ngẫu phối xét gen: Gen thứ có alen nằm cặp NST thường số Gen thứ hai có alen gen thứ ba có alen nằm cặp NST thường số Hãy xác định: a) Tổng số loại kiểu gen có quần thể gen trên? b) Số loại kiểu gen đồng hợp tử? Số loại kiểu gen dị hợp tử? c) Số kiểu giao phối quần thể gen trên? Giải Theo đề bài: Gen thứ có m = alen, gen thứ có n = alen, gen thứ ba có r = alen, ta có: - Gen thứ tạo tổng số loại kiểu gen = (kiểu gen) + Số loại kiểu gen đồng hợp tử = C m = C m(m  1) �(3  1)  6 2  (kiểu gen) + Số loại kiểu gen dị hợp tử = C m = C  (kiểu gen) - Gen thứ hai gen thứ ba: + Số loại tổ hợp gen NST có gen là: k = n.r =2.5 = 10 + Số loại kiểu gen tạo từ gen gen = (kiểu gen) + Số loại kiểu gen đồng hợp tử = C k = C 10 k (k  1) 10 �(10  1)   55 2  10 (kiểu gen) + Số loại kiểu gen dị hợp tử = C k = C 10  45 (kiểu gen) a) Tổng số kiểu gen có quần thể gen 6.55 = 330 (kiểu gen) 1 1 b) Số loại kiểu gen đồng hợp tử = C m C k = C 3.C 10 = 3.10 = 30 (kiểu gen) Số loại kiểu gen dị hợp tử = 330 – 30 = 300 (kiểu gen) 10 Trên NST X có n gen có số alen tương ứng a1, a2, a3 an nằm vùng không tương đồng X, ta có: - Số loại tổ hợp gen NST giới tính X có n gen là: k = a1.a2.a3… an - Tổng số loại kiểu gen tối đa = k �(k  3) - Số loại kiểu gen đồng hợp tử = - Số loại kiểu gen dị hợp tử = C k k k �(k  3) k �(k  1) -k= 2 - Số kiểu giao phối: + Số loại kiểu gen tối đa giới XX = k �( k  1) + Số loại kiểu gen tối đa thuộc giới XY = k k �( k  1) → Số kiểu giao phối = Ví dụ: Một quần thể ngẫu phối, xét gen: gen có alen, gen có alen, gen có alen, gen có alen, gen nằm NST X, khơng có alen tương ứng Y Biết lồi có cặp NST giới tính kiểu XX, XY Xác định: a) Tổng số loại kiểu gen có quần thể gen này? b) Số loại kiểu gen đồng hợp tử dị hợp tử? c) Số kiểu giao phối có quần thể? Giải Số loại tổ hợp gen NST X có gen là: k = 2.3.4.5 = 120 a) Tổng số loại kiểu gen có quần thể là: k �(k  3) 120 �(120  3)  7380 (kiểu gen) = 2 b) - Số loại kiểu gen đồng hợp tử = C1k C 120  120 (kiểu gen) k �( k  1) 120 �(120  1)  7260 (kiểu gen) - Số loại kiểu gen dị hợp = = 2 c) Số kiểu giao phối tối đa có là: - Số loại kiểu gen giới XX = k �(k  1) 120 �(120  1)  7260 (kiểu = 2 gen) - Số loại kiểu gen giới XY = k = 120 (kiểu gen) →Số kiểu giao phối = 7260 120 = 871200 (kiểu) Dạng 2: Gen nằm NST Y khơng có alen tương ứng X Trường hợp 1: Trên NST Y có gen với n alen, NST X khơng mang alen tương ứng * Ở giới XX: - Số kiểu gen đồng hợp tử = - Số kiểu gen dị hợp = 13 * Ở giới XY: - Số kiểu gen đồng hợp = (vì NST Y mang alen, NST X không mang alen, nên kiểu gen alen tồn thành alen) - Số kiểu gen dị hợp = n - Số kiểu gen giới XY = n (bằng số alen gen đó) Ta có cơng thức tính: - Tổng số loại kiểu gen = số loại kiểu gen giới XX + số loại kiểu gen giới XY = + n - Số loại kiểu gen đồng hợp tử = - Số loại kiểu gen dị hợp tử = n - Số kiểu giao phối = số loại kiểu gen giới XX x số loại kiểu gen giới XY = 1.n = n Ví dụ: Trong quần thể loài lưỡng bội, xét gen có alen (A1, A2, A3) nằm vùng khơng tương đồng cặp NST giới tính, gen NST Y khơng có alen tương ứng NST X Biết lồi có cặp NST giới tính kiểu XX, XY Xác định: a) Tổng số loại kiểu gen có quần thể gen này? b) Số loại kiểu gen đồng hợp tử dị hợp tử, viết kiểu gen đó? c) Số kiểu giao phối có quần thể? Giải Áp dụng cơng thức, ta có: a) Tổng số loại kiểu gen có quần thể là: + = (kiểu gen) b) - Số loại kiểu gen đồng hợp = 1, gồm: XX - Số loại kiểu gen dị hợp = 3, gồm: XYA1; XYA2; XYA3 c) Số kiểu giao phối có quần thể - Số loại kiểu gen giới XX = (kiểu gen) - Số loại kiểu gen giới XY = (kiểu gen) →Số kiểu giao phối = 1.3 = (kiểu) Trường hợp 2: Trên NST giới tính Y mang nhiều gen, NST X không mang alen tương ứng Trên NST Y có m gen có số alen tương ứng a1, a2, a3 am nằm vùng không tương đồng Y, ta có: - Số loại tổ hợp gen NST Y có m gen là: k = a1.a2.a3… am * Ở giới XX: - Số kiểu gen đồng hợp tử = - Số kiểu gen dị hợp = * Ở giới XY: - Số kiểu gen đồng hợp = (vì NST Y mang alen, NST X không mang alen, nên kiểu gen alen tồn thành alen) - Số kiểu gen dị hợp = k - Số kiểu gen giới XY = k (bằng số alen gen đó) Ta có cơng thức tính: - Tổng số loại kiểu gen = số loại kiểu gen giới XX + số loại kiểu gen giới XY = + k 14 - Số loại kiểu gen đồng hợp tử = - Số loại kiểu gen dị hợp tử = k - Số kiểu giao phối = số loại kiểu gen giới XX x số loại kiểu gen giới XY = 1.k = k Ví dụ: Trong quần thể loài lưỡng bội, xét gen: gen có alen, gen có alen, gen có alen, gen nằm NST Y, khơng có alen tương ứng NST X Biết lồi có cặp NST giới tính kiểu XX, XY Xác định: a) Tổng số loại kiểu gen có quần thể gen này? b) Số loại kiểu gen đồng hợp tử dị hợp tử? c) Số kiểu giao phối có quần thể? Giải - Số loại tổ hợp gen NST Y có gen là: k = 2.3.4 = 24 Áp dụng công thức, ta có: a) Tổng số loại kiểu gen có quần thể là: + k = + 24 = 25 (kiểu gen) b) - Số kiểu gen đồng hợp = (kiểu gen) - Số kiểu gen dị hợp = k= 24 (kiểu gen) c) Số kiểu giao phối có quần thể: - Số loại kiểu gen giới XX = (kiểu gen) - Số loại kiểu gen giới XY = k = 24 ((kiểu gen) → Số kiểu giao phối = 1.k = 24 = 24 (kiểu) Dạng 3: Gen nằm đoạn tương đồng NST X Y Trường hợp 1: Một gen có n alen nằm vùng tương đồng cặp NST XY * Ở giới XX: Do cặp NST tương đồng, giống cặp NST thường tương đồng nên ta công thức: - Số loại kiểu gen đồng hợp tử giới XX = C n  n n! n(n  1)  2!(n  2)! n(n  1) n(n  1)  - Số loại kiểu gen giới XX = C n  C n  n  2 - Số loại kiểu gen dị hợp = C n  * Ở giới XY: - Số loại kiểu gen đồng hợp tử = - Số loại kiểu gen dị hợp = dạng dị hợp chéo như: A X Y 2.C a , n C  a n n 2.(n !) 2.n( n  1)   n(n  1) (Vì có 2!( n  2)! A X Y ) C  2� C  n + n(n-1) = n2 - Số loại kiểu gen giới XY = n n Ta có cơng thức tính: - Tổng số loại kiểu gen = số loại kiểu gen giới XX + số loại kiểu gen giới XY = n(n  1) n(3n  1)  n2  2 15 - Số loại kiểu gen đồng hợp = n + n = 2n - Số loại kiểu gen dị hợp = n(n  1) 2n(n  1) 3n(n  1)   2 - Số kiểu giao phối = số loại kiểu gen giới XX x số loại kiểu gen giới XY = n(n  1) n3 ( n  1) �n  2 Ví dụ 1: Ở lồi động vật lưỡng bội, xét gen có alen (A,a) nằm NST giới tính X, Y Biết lồi có cặp NST giới tính kiểu XX, XY Xác định: a) Tổng số kiểu gen có quần thể gen này? b) Số loại kiểu gen đồng hợp tử dị hợp tử, viết kiểu gen đó? c) Số kiểu giao phối có quần thể? Giải a) Tổng số loại kiểu gen có quần thể = n(3n  1) 2.(3.2  1)   (kiểu gen) 2 b) - Số loại kiểu gen đồng hợp tử = 2n = 2.2 = (kiểu gen), gồm: XAXA, XaXa, XAYA, XaYa - Số loại kiểu gen dị hợp = XAYa, XaYA 3n( n  1) 3.2.(2  1)   (kiểu gen), gồm: XAXa, 2 c) Số kiểu giao phối có quần thể = n3 (n  1) 23.(2  1)   12 (kiểu) 2 Ví dụ 2: Trong quần thể loài động vật, xét gen có alen nằm vùng tương đồng NST thể giới tính X Y Biết khơng xảy đột biến, xác định: a) Tổng số loại kiểu gen có quần thể gen này? b) Số loại kiểu gen đồng hợp tử dị hợp tử? c) Số kiểu giao phối có quần thể? Giải a) Tổng số loại kiểu gen tối đa quần thể là: n(3n  1) 3.(3.3  1)   15 (kiểu gen) 2 b) - Số loại kiểu gen đồng hợp = 2.3 = (kiểu gen) 3n(n  1) 3.3.(3  1)   (kiểu gen) 2 33 (3  1) 33 (3  1)   54 (kiểu) c) Số kiểu giao phối có quần thể = 2 - Số kiểu gen dị hợp = Trường hợp 2: Trên vùng tương đồng cặp NST giới tính XY mang nhiều gen Trên vùng tương đồng cặp NST XY có nhiều gen: gen có a alen, gen có b alen, gen có c alen,….Ta gọi k tích số alen gen, ta có: k = a.b.c… Ta có cơng thức tính: 16 - Số loại kiểu gen giới XX = k (k  1) - Số loại kiểu gen giới XY = k2 →Tổng số loại kiểu gen = số loại kiểu gen giới XX + số loại kiểu gen giới XY = k (k  1) k (3k  1) + k2 = 2 - Số loại kiểu gen đồng hợp tử = 2k - Số loại kiểu gen dị hợp tử = - Số kiểu giao phối = 3k (k  1) k (k  1) Ví dụ 1: Một quần thể ngẫu phối, xét gen: Gen có alen, gen có alen gen có alen nằm vùng tương đồng cặp NST giới tính XY Xác định: a) Tổng số loại kiểu gen có quần thể gen này? b) Số loại kiểu gen đồng hợp tử dị hợp tử? c) Số kiểu giao phối có quần thể? Giải Gọi k tích số alen gen, ta có: k = 2.3.5= 30 Áp dụng công thức ta có: a) Tổng số loại kiểu gen có quần thể là: k (3k  1) 30.(3.30  1)   1365 (kiểu gen) 2 b) Số loại kiểu gen đồng hợp tử = 2.k = 2.30 = 60 (kiểu gen) Số loại kiểu gen dị hợp tử = 3k ( k  1) 3.30.(30  1)   1305 (kiểu 2 gen) c) Số kiểu giao phối có quần thể - Số loại kiểu gen giới XX = k (k  1) 30.(30  1)   465 (kiểu gen) 2 - Số loại kiểu gen giới XY = k2 = 302 = 900 (kiểu gen) →Số kiểu giao phối quần thể là: 465 x 900 = 418500 (kiểu) Ví dụ 2: Trong quần thể loài thú, xét lơcut: lơcut có alen, lơcut có alen Cả gen lôcut đoạn tương đồng NST giới tính X, Y alen hai lơcut liên kết khơng hồn tồn Biết khơng xảy đột biến, tính theo lí thuyết, số kiểu gen số kiểu giao phối tối đa có hai lơcut quần thể bao nhiêu? Giải Gọi k tích số alen lơcut, ta có: k = 3.2 =6 Áp dụng cơng thức ta có: - Tổng số loại kiểu gen có quần thể là: k (3k  1) 6.(3.6  1)   57 (kiểu gen) 2 17 - Số kiểu giao phối có quần thể: + Số loại kiểu gen giới XX= k (k  1) 6.(6  1)   21 (kiểu gen) 2 + Số loại kiểu gen giới XY = k2 = 62 = 36 (kiểu gen) →Số kiểu giao phối tối đa quần thể = 21 x 36 = 756 (kiểu) Dạng 4: Bài toán tổng hợp gen cặp NST giới tính Phương pháp giải Giả sử cặp NST giới tính có nhiều gen gen thuộc vùng khác nhau: - Có a gen thuộc vào vùng tương đồng cặp NST giới tính XY - Có b gen thuộc vào vùng khơng tương đồng NST X - Có c alen thuộc vào vùng khơng tương đồng NST giới tính Y Trong trường hợp ta thực bước sau: Bước 1: Tính số loại kiểu gen giới XX: * Gọi k tích số alen gen nằm NST giới tính X (bao gồm gen nằm NST X vùng tương đồng không tương đồng với NST Y) * Áp dụng công thức sau: - Số loại kiểu gen giới XX = k (k  1) - Số loại kiểu gen đồng hợp tử giới XX = - Số loại kiểu gen dị hợp giới XX = C k  C k k k ( k  1) Bước 2: Tính số loại kiểu gen giới XY (vùng tương đồng không tương đồng cặp NST XY) - Số loại kiểu gen giới XY = số loại kiểu gen giới XY vùng tương đồng x số loại kiểu gen giới XY vùng không tương đồng NST X x số loại kiểu gen giới XY vùng khơng tương đồng NST Y (Cách tính vùng dạng 1, 2, trình bày mục III.2) Bước 3: Tính số loại kiểu gen, số kiểu giao phối, số loại kiểu gen đồng hợp dị hợp * Tổng số loại kiểu gen quần thể = số loại kiểu gen giới XX (tính bước 1) + số loại kiểu gen giới XY (tính bước 2) * Số kiểu giao phối = số loại kiểu gen giới XX (tính bước 1) x số loại kiểu gen giới dị giao tử XY (tính bước 2) * Số loại kiểu gen đồng hợp: - Trường hợp có gen nằm vùng tương đồng: →Số loại kiểu gen đồng hợp = số kiểu gen đồng hợp giới XX + số kiểu gen đồng hợp giới XY - Trường hợp có gen nằm vùng không tương đồng 18 →Số loại kiểu gen đồng hợp = số kiểu gen giới XX * Số loại kiểu gen dị hợp = tổng số loại kiểu gen quần thể số loại kiểu gen đồng hợp tử Ví dụ: Ở lồi trùng (con XX, đực XY) Xét gen, gen có alen gen có alen nằm NST giới tính X, khơng có alen tương ứng Y; gen có alen, nằm NST Y, khơng có alen tương ứng X Hãy tính: a) Tổng số kiểu gen có quần thể gen trên? b) Số loại kiểu gen đồng hợp số loại kiểu gen dị hợp tử? c) Số kiểu giao phối quần thể gen trên? Giải Bước 1: Tính số loại kiểu gen giới XX Gọi k tích số alen gen 1và gen 2, ta có: k = 2.5 = 10 k (k  1) 10.(10  1)   55 (kiểu gen) 2 - Số kiểu gen đồng hợp tử = C k  k  10 (kiểu gen) - Số loại kiểu gen giới XX = Bước 2: Số loại kiểu gen giới XY * Xét gen gen 2: hai gen nằm NST X, alen tương ứng NST Y - Số loại kiểu gen tạo gen giới XY= 2.5 = 10 (kiểu gen) - Số loại kiểu gen đồng hợp = (kiểu gen) * Xét gen 3: hai gen nằm NST Y, khơng có alen tương ứng NST X - Số loại kiểu gen tạo gen giới XY= (kiểu gen) - Số loại kiểu gen đồng hợp tử = (kiểu gen) →Tổng số loại kiểu gen giới XY= 10.3 = 30 (kiểu gen) Tổng số loại kiểu gen đồng hợp tử giới XY = 0.0 = (kiểu gen) Bước 3: Tính số loại kiểu gen, số kiểu giao phối, số loại kiểu gen đồng hợp dị hợp a) Tổng số loại kiểu gen quần thể = số loại kiểu gen giới XX + số loại kiểu gen giới XY = 55 + 30 = 85 (kiểu gen) b) - Số loại kiểu gen đồng hợp = Số loại kiểu gen đồng hợp tử giới XX + số loại kiểu gen đồng hợp tử giới XY = 10 + = 10 (kiểu gen) - Số loại kiểu gen dị hợp = tổng số loại kiểu gen có quần thể - số kiểu gen đồng hợp tử = 85 – 10 = 75 (kiểu gen) 19 c) Số kiểu giao phối quần thể = số loại kiểu gen giới XX x số loại kiểu gen giới XY = 55 x 30 = 1650 (kiểu) Dạng 5: Bài toán tổng hợp: Các gen nằm NST thường nằm NST giới tính Phương pháp giải Trong tốn: - Có a gen nằm a cặp NST thường tương đồng khác - Có b gen nằm cặp NST thường tương đồng - Có c gen thuộc vào vùng tương đồng cặp NST giới tính XY - Có d gen thuộc vào vùng không tương đồng NST NST giới tính X - Có e gen thuộc vào vùng khơng tương đồng NST giới tính Y Trong trường hợp ta thực bước sau: Bước 1: Tính tổng số loại kiểu gen tạo gen cặp NST thường tương đồng (cách tính trình bày dạng 1, dạng 2, dạng mục III.1) Bước 2: Tính tổng số loại kiểu gen tạo gen nằm cặp NST giới tính (cách tính trình bày dạng 1,2,3,4 mục III.2) Bước 3: Tính số loại kiểu gen, số kiểu giao phối, số loại kiểu gen đồng hợp dị hợp * Tổng số loại kiểu gen tối đa quần thể = tổng số loại kiểu gen tạo gen nằm cặp NST thường tương đồng (bước 1) x tổng số loại kiểu gen tạo gen nằm cặp NST giới tính (bước 2) * Số kiểu giao phối = (tổng số loại kiểu gen tạo gen nằm cặp NST thường tương đồng)2 x số loại kiểu gen giới XX x số loại kiểu gen giới XY * Số loại kiểu gen đồng hợp = số loại kiểu gen đồng hợp tử tạo gen nằm cặp NST thường tương đồng x số loại kiểu gen đồng hợp tử tạo gen nằm NST giới tính * Số loại kiểu gen dị hợp = tổng số loại kiểu gen – số loại kiểu gen đồng hợp tử Ví dụ: Ở lồi trùng (con XX, đực XY) Xét gen: Gen có alen gen có alen nằm NST giới tính X, khơng có alen tương ứng Y; gen có alen nằm cặp NST thường số Hãy tính: a) Tổng số loại kiểu gen có quần thể? b) Số loại kiểu gen đồng hợp số kiểu gen dị hợp? c) Số kiểu giao phối quần thể? Giải Bước 1: 20 - Gen tạo tổng số loại kiểu gen = n(n  1) 3.(3  1)  (kiểu = 2 gen) - Số loại kiểu gen đồng hợp tạo từ gen 3= C  (kiểu gen) Bước 2: Xét gen gen 2: Gọi k tích số alen gen gen Ta có: k = 2.3 = * Ở giới XX: k (k  1) 6.(6  1)  21 (kiểu gen) = 2 Số loại kiểu gen đồng hợp tử = C  (kiểu gen) - Số loại kiểu gen giới XX = * Ở giới XY: - Số loại kiểu gen giới XY = k = (kiểu gen) - Số kiểu gen đồng hợp = Bước 3: a) Tổng số loại kiểu gen quần thể = x (21 + 6) = 162 (kiểu gen) b) Số loại kiểu gen đồng hợp = x (6+ 0) = 18 (kiểu gen) Số loại kiểu gen dị hợp = 162 – 18 = 144 (kiểu gen) c) Số kiểu giao phối = 62 x 21 x = 4536 (kiểu) III Một số tập vận dụng Bài tập Một quần thể thực vật lưỡng bội, gen A có alen, gen B có alen nằm NST thường phân li độc lập trình ngẫu phối tạo quần thể số loại kiểu gen tối đa là: A 80 B 60 C 30 D 40 Bài tập 2: Ở người, tính trạng thuận tay phải hay thuận tay trái gen có alen nằm NST thường quy định, tính trạng tóc xoăn hay tóc thẳng gen có alen nằm NST thường khác qui định Trong trường hợp không xảy đột biến mới, tính theo lí thuyết, số loại kiểu gen tối đa có tính trạng quần thể người là: A B 27 C 16 D 18 Bài tập 3: Trong quần thể loài động vật lưỡng bội, xét locut có alen nằm vùng tương đồng NST giới tính X Y Biết khơng xảy đột biến, theo lí thuyết, số loại kiểu gen tối đa locut quần thể là: A 15 B C D 12 Bài tập 4: Ở quần thể ngẫu phối, xét gen: Gen thứ có alen, nằm đoạn khơng tương đồng NST giới tính X; Gen thứ hai có alen, nằm NST thường Trong trường hợp 21 không xảy đột biến, số loại kiểu gen tối đa hai gen tạo tạo quần thể là: A 45 B 90 C 15 D 135 Bài tập 5: Trong quần thể ngẫu phối, xét gen: Gen thứ có alen, gen thứ hai có alen nằm NST thường phân li độc lập trình ngẫu phối tạo số loại kiểu gen dị hợp gen A 12 B 15 C 18 D 24 Bài tập 6: Trong quần thể loài thú, xét locut, locut có alen: A1, A2, A3, locut hai có alen B b Cả hai locut nằm đoạn khơng tương đồng NST giới tính X alen locut liên kết không hồn tồn Biết khơng xảy đột biến, tính theo lí thuyết, số kiểu gen tối đa locut quần thể A 18 B 27 C 30 D 36 Bài tập 7: Xét gen lồi, gen có alen Gen thứ gen thứ hai nằm cặp NST thường, gen lại nằm NST giới tính X, khơng có alen tương ứng Y Số kiểu giao phối tối đa có quần thể A 486 B 600 C 810 D 360 Bài tập 8: Ở người, bệnh mù màu gen lặn (có alen) NST giới tính X quy định khơng có alen tương ứng NST Y, bệnh bạch tạng gen lặn NST thường quy định (gen có alen), gen quy định nhóm máu có alen NST thường quy định Số kiểu giao phối tối đa có quần thể bao nhiêu? A 36 B 4095 C 1944 D 54 Bài tập 9: Ở ruồi giấm, màu sắc thân, chiều dài cánh màu sắc mắt gen gồm alen qui định Biết gen qui định màu sắc thân gen qui định chiều dài cánh nằm NST thường, gen qui định màu sắc mắt nằm NST giới tính X khơng có alen tương ứng NST giới tính Y Số kiểu gen tối đa có quần thể xét đến cặp gen là: A 27 B 30 C 45 D 50 Bài tập 10 Ở loài động vật, xét locut gen, locut gồm alen, locut I nằm vùng không tương đồng NST giới tính Y, locut II III liên kết với NST thường Q trình ngẫu phối tạo tối đa kiểu gen locut gen quần thể? 22 A 425 B 180 ĐÁP ÁN BÀI TẬP VẬN DỤNG Bài tập Đáp án Bài B Bài A Bài A C 360 Bài D Bài C Bài B D 540 Bài B Bài C Bài D IV KẾT QUẢ Để đánh giá khách quan xác tơi chọn lớp có học lực tương đương học chương trình sinh học nâng cao Qua cách giải thông thường (ở lớp đối chứng) giải nhanh cơng thức tốn (ở lớp thực nghiệm), thấy kết đánh giá qua kiểm tra sau: - Năm 2017 – 2018: Lớp đối chứng 12A4 ; lớp thực nghiệm 12A2 Tỉ lệ Giỏi Lớp 12A4 Đạt ( ≥ 5.0 điểm) Khá Trung bình (> 8.0 (6,5 - 8,0 (5,0 - 6,5 điểm) 0% điểm) 25 % điểm) 35 % Chưa đạt ( 8.0 (6,5 - 8,0 (5,0 - 6,5 điểm) 0% điểm) 30 % điểm) 37,5 % (Sĩ số 40) 12A1 Chưa đạt (