Vận dụng kiến thức di truyền quần thể trong giải nhanh một số bài tập quy luật di truyền

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HÓATRƯỜNG THPT HÀM RỒNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM VẬN DỤNG KIẾN THỨC DI TRUYỀN QUẦN THỂ TRONG GIẢI NHANH MỘT SỐ DẠNG BÀI TẬP QUY LUẬT DI TRUYỀN Người thực hi

Trang 1

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HÓA

TRƯỜNG THPT HÀM RỒNG

SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM

VẬN DỤNG KIẾN THỨC DI TRUYỀN QUẦN THỂ TRONG GIẢI NHANH MỘT SỐ DẠNG BÀI TẬP

QUY LUẬT DI TRUYỀN

Người thực hiện: Nguyễn Thị Hường

Chức vụ: Giáo viên

SKKN thuộc lĩnh vực (môn): Sinh

THANH HÓA NĂM 2020

Trang 2

MỤC LỤC

Trang

1 MỞ ĐẦU 01

1.1 Lí do chọn đề tài………01

1.2 Mục đích nghiên cứu 01

1.3 Đối tượng nghiên cứu 01

1.4 Phương pháp nghiên cứu 02

2 NỘI DUNG 03

2.1 Cơ sở lí luận 03

2.2 Thực trạng vấn đề trước khi áp dụng sáng kiến kinh nghiệm 04

2.3 Phương pháp vận dụng kiến thức di truyền quần thể trong giải nhanh một số dạng bài tập quy luật di truyền 04

2.4 Hiệu quả của sáng kiến kinh nghiệm 16

3 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ……… 17 TÀI LIỆU THAM KHẢO

Trang 3

1 MỞ ĐẦU

1.1 Lí do chọn đề tài:

Qua một số năm dạy học môn Sinh học ở trường THPT, luyện thi cho họcsinh trong các kì thi tuyển sinh đại học khối B và thi học sinh giỏi các cấp, tôinhận thấy những năm gần đây bài tập liên quan đến quy luật di truyền đượcquan tâm khai thác sử dụng nhiều Phần lớn phần vận dụng và vận dụng cao cóbài tập quy luật di truyền chiếm tỉ lệ khá cao Các thầy cô, học sinh sử dụngnhiều phương pháp giải hay, đa dạng và phong phú

Tuy nhiên, trên thực tế trong chương trình Sinh học phổ thông, học sinh córất ít thời gian trên lớp dành cho các giờ bài tập

Đây là dạng bài tập tương đối hay và có vai trò quan trọng trong phát triển

tư duy sâu, suy luận khoa học cho học sinh Thực tế, khi tôi giảng dạy các dạng

bài tập quy luật di truyền đa số học sinh làm được một cách máy móc theo côngthức, chỉ một số ít các em hiểu sâu sắc cơ chế để vận dụng giải bài tập một cáchchính xác, linh hoạt

Vì vậy, khi dạy đội tuyển học sinh giỏi và ôn thi đại học tôi mong muốn cóđược một tài liệu nói đầy đủ, một cách có hệ thống về dạng bài tập này

Tôi mạnh dạn sưu tầm, tham khảo các tài liệu từ đồng nghiệp và tự rút kinhnghiệm trong giảng dạy để phân dạng và vận dụng di truyền học quần thể vàogiải một số dạng bài tập quy luật di truyền để làm tài liệu phục vụ bản thân,đồng thời góp phần nhỏ cho đồng nghiệp trong việc tìm tòi, tham khảo tài liệutrong giảng dạy

Vì những lí do trên, tôi đã chọn đề tài “Vận dụng kiến thức di truyền quần

thể trong giải nhanh một số dạng bài tập quy luật di truyền”.

1.2 Mục đích nghiên cứu:

- Từ nội dung đề tài đề xuất vận dụng di truyền quần thể trong giải nhanh

một số dạng bài tập quy luật di truyền, giúp học sinh có kĩ năng đa dạng hơn

trong giải đúng, giải nhanh các dạng bài tập này ở bậc THPT

- Giúp các đồng nghiệp tham khảo để có thể vận dụng tốt hơn trong côngtác giảng dạy các bài tập quy luật di truyền

1.3 Đối tượng nghiên cứu:

Xây dựng phương vận dụng di truyền quần thể trong giải nhanh một sốdạng bài tập quy luật di truyền ở đội tuyển HSG trên máy tính cầm tay qua cácnăm (2010 – 2011); (2013 – 2014); (2016 – 2017); đội tuyển HSG văn hóa năm(2017 – 2018); và ôn thi đại học các lớp 12 được phân công giảng dạy

Các dạng bài tập gồm:

- Dạng 1: Vận dụng di truyền quần thể giải một số bài tập thuộc quy luậtPhân li của Menđen

Trang 4

- Dạng 2: Vận dụng di truyền quần thể giải một số bài tập thuộc quy luậtPhân li độc lập của Menđen

- Dạng 3: Vận dụng di truyền quần thể giải một số bài tập thuộc quy luậtLiên kết gen

- Dạng 4: Vận dụng di truyền quần thể giải một số bài tập thuộc quy luật ditruyền giới tính

- Dạng 5: Vận dụng di truyền quần thể giải một số bài tập thuộc quy luật Ditruyền liên kết với giới tính

- Dạng 6: Vận dụng di truyền quần thể giải một số bài tập Di truyền họcngười phần phả hệ

1.4 Phương pháp nghiên cứu:

- Kết hợp giữa cơ sở lí luận và phương pháp phân tích, tổng hợp lí thuyết,

phương pháp thống kê thực nghiệm

- Nhận dạng từng dạng bài tập đã nêu trên, vận dụng linh hoạt các bước giảitoán, đưa ra phương pháp tính toán tối ưu, chính xác

- Vận dụng các phương pháp dạy học phù hợp các dạng bài tập qui luật ditruyền trên từng đối tượng học sinh

- Sử dụng các dạng bài tập cụ thể để kiểm tra, đánh giá mức độ nhận thức,mức độ hình thành kĩ năng của các đối tượng học sinh

- Rút kinh nghiệm, khắc phục tồn tại và bổ sung phương pháp cho học sinhtiếp cận kiến thức một cách phù hợp

Trang 5

2 NỘI DUNG

2.1 Cơ sở lí luận của sáng kiến kinh nghiệm:

2.1.1 Các kiến thức về quy luật di truyền:

- Quy luật phân li và phân li độc lập của Menđen

- Quy luật tương tác gen

- Quy luật liên kết gen và hoán vị gen

- Quy luật di truyền liên kết với giới tính

2.1.2 Các kiến thức về di truyền học người:

- Phương pháp xây dựng phả hệ và phân tích phả hệ

- Một số kí hiệu trong sơ đồ phả hệ [11]

1 Nam giới; 2 Nữ giới; 3 Không biết giới; 4 Có thai; 5 Người lành; 6 Ngườibệnh; 7 Người có hội chứng bệnh hoặc dấu hiệu bệnh lý không đầy đủ/ dị hợp

tử mang gen lặn bệnh lý; 8 Người lành mang gen lặn bệnh lý liên kết-X; 9.Người chưa có thông tin hoặc thông tin không đầy đủ; 10 Người không đượckiểm tra kỹ cũng bị bệnh như người bệnh; 11 Đương sự; 12 Chết; 13 Chết non( ở tuổi thiếu nhi); 14 Chết thai và dưới 1 năm; 15 Sẩy thai; 16 Vợ chồng; 17.Hai vợ (hai chồng);

2.1.3 Các kiến thức về di truyền học quần thể:

- Khái niệm quần thể

- Quần thể tự phối

- Quần thể giao phối ngẫu nhiên

- Trạng thái cân bằng di truyền của quần thể

Trang 6

Giả sử tập A có n phân tử (n ≥ 1) Mỗi tập con gồm k phần tử của A được

gọi là một tổ hợp chập k của n phân tử đã cho.

Ck

n = n!/ k!(n - k)!, với (0 ≤ k ≤ n) [3]

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

Khi dạy giải toán quy luật di truyền, học sinh hầu hết đã áp dụng được côngthức để tính toán nhưng rất ít các em hiểu sâu sắc vấn đề, chưa linh hoạt trong

sử dụng đa dạng các phương pháp giải bài tập quy luật di truyền

2.3 Phương pháp vận dụng kiến thức di truyền quần thể trong giải nhanh một số dạng bài tập quy luật di truyền

2.3.1 Phương pháp giải:

* Dạng 1: Vận dụng kiến thức di truyền quần thể giải một số bài tập thuộc quy luật phân li của Men Đen

+ Hướng dẫn các bước giải:

- Bước 1: Nhận dạng bài tập thuộc quy luật Menđen

- Bước 2: Phân tích trội lặn, quy ước gen (nếu đề bài chưa cho sẵn)

- Bước 3: Viết sơ đồ lai, xác định cấu trúc di truyền trong thế hệ con lai F2

Sử dụng toán xác suất tính tỉ lệ kiểu gen cần lấy để tiếp tục giao phối, tínhtần số alen, cho ngẫu phối, xác định tỉ lệ kiểu gen, kiểu hình ở thế hệ tiếp theophù hợp với yêu cầu của đề bài

+ Ví dụ minh họa:

VD1 Ở đậu Hà Lan, tính trạng hoa đỏ trội hoàn toàn so với hoa trắng Cho

cây thuần chủng hoa đỏ lai với cây hoa trắng được F1 Cho F1 tự thụ phấn được

F2 Nếu cho tất cả các cây hoa đỏ F2 giao phấn ngẫu nhiên với nhau thì kết quảphân li kiểu hình ở F3 là bao nhiêu?

+ Hướng dẫn giải chi tiết:

*Bước 1: Nhận dạng:

Tính trạng hoa đỏ trội hoàn toàn so với hoa trắng, 1 cặp gen qui định mộtcặp tính trạng, tính trạng màu hoa di truyền theo quy luật phân li của Menđen

*Bước 2: Qui ước: A: Hoa đỏ > a : Hoa trắng

*Bước 3: Ta có sơ đồ lai:

Trang 7

=> Hoa đỏ ở F2 có

3 1AA:

3 2

Aa Tần số alen A =

3 2

; tần số alen a =

3 1

F2 × F2: (

3 2A:

3 1a) × (

3 2A:

3 1a)

Aa : 9 1

aa => Tỉ lệ kiểu hình: 8 hoa đỏ: 1hoa trắng

VD2 Ở một quần thể thực vật giao phối ngẫu nhiên, xét một gen gồm 2

alen nằm trên NST thường Alen A quy định quả đỏ trội hoàn toàn so với a quyđịnh hoa trắng Khi quần thể này ở trạng thái cân bằng di truyền có số hoa trắngchiếm tỉ lệ 4% Cho toàn bộ các cây hoa đỏ trong quần thể đó giao phối ngẫunhiên Theo lí thuyết, tỉ lệ kiểu hình thu được ở đời con là bao nhiêu?

Tính trạng hoa đỏ trội hoàn toàn so với hoa trắng, 1 cặp gen qui định mộtcặp tính trạng, tính trạng màu hoa di truyền theo quy luật phân li của Menđen

*Bước 2: Qui ước: A: Hoa đỏ > a : Hoa trắng

*Bước 3: Ta có sơ đồ lai

Tỉ lệ hoa trắng aa = 0,04 => a = 0,2

=> A = 1- 0,2 = 0,8

=> CTDT: 0,64AA : 0,32Aa : 0,04aa

=> Trong các cây hoa đỏ có tỉ lệ kiểu gen là:

AA = 10,064,04

 =

3 2

; Aa = 1 -

3 2

= 3 1

=> Tần số các alen trong các cây hoa đỏ là:

×2 1

= 6 5

; a = 6 1

=> Tỉ lệ cây hoa trắng (aa) =

6 1

×6 1

= 36 1

=> Tỉ lệ cây hoa đỏ = 1 -

36 1 = 36 35

Tỉ lệ thu được: 35 hoa đỏ: 1 hoa trắng

* Dạng 2: Vận dụng kiến thức di truyền quần thể giải một số bài tập thuộc quy luật phân li độc lập của Menden

- Bước 1: Nhận dạng bài tập thuộc quy luật phân li độc lập

- Bước 2: Phân tích trội lặn, qui ước gen (nếu đề bài chưa cho sẵn)

- Bước 3: Tách riêng từng locut tính tần số alen sau đó tính được tỉ lệ từngkiểu gen cho mỗi locut và tỉ lệ kiểu hình ở thế hệ cần tìm

VD1 Ở một loài thực vật giao phấn ngẫu nhiên, alen A quy định thân cao trội

hoàn toàn so với alen a quy định thân thấp; alen B quy định hoa đỏ trội hoàn

Trang 8

toàn so với alen b quy định hoa trắng Thế hệ ban đầu có 0,25AABB :

0,25Aabb: 0,25aaBB: 0,25 aabb Cho biết quần thể không chịu tác động của các nhân tố tiến hóa khác Theo lí thuyết, ở F1 số cây thân thấp, hoa trắng chiếm tỉ

lệ bao nhiêu?

Thế hệ ban đầu có 0,25AABB : 0,25AAbb: 0,25aaBB: 0,25 aabb Hai tính

trạng màu hoa và chiều cao cây di truyền theo quy luật phân li độc lập

*Bước 2: Qui ước: A: Hoa đỏ > a : Hoa trắng; B: Thân cao > b: thân thấp

*Bước 3: Tách riêng từng locut để tính ta sẽ có:

- Locut A và a:

Thành phần kiểu gen ở thế hệ P là 0,5AA:0,5aa

=> Tần số alen là A = a = 0,5

Quần thể giao phối ngẫu nhiên :

=> Ở thế hệ sau thu được 0,25AA: 0,5Aa : 0,25aa

- Locut B và b:

Thành phần kiểu gen ở thế hệ P là 0,5BB:0,5bb

=> Tần số alen là B = b = 0,5

Quần thể giao phối ngẫu nhiên :

=> Ở thế hệ sau thu được 0,25BB: 0,5Bb : 0,25bb

Ở F1 số cây thân thấp, hoa trắng (aabb) chiếm tỉ lệ : 0.25aa.0,25bb =0,0625

VD2 Ở một loài thực vật gen D quy định quả tròn trội hoàn toàn so với d qui

định quả dài, gen R qui định quả đỏ trội hoàn toàn so với gen r qui định quảtrắng Hai cặp gen đó nằm trên hai cặp NST thường khác nhau Thế hệ F1 cânbằng di truyền có 14,25% cây quả tròn, đỏ ; 4,75% cây quả tròn, trắng ; 60,75%cây quả dài, đỏ ; 20,25% cây dài, trắng Cho các cây tròn, đỏ ở F1 giao phấnngẫu nhiên thì tỉ lệ cây dài, trắng thu được thế hệ sau là bao nhiêu ?

Mỗi gen qui định một tính trạng Hai cặp gen đó nằm trên hai cặp NSTthường khác nhau Hai tính trạng hình dạng quả và màu quả di truyền theo quyluật phân li độc lập

*Bước 2: Qui ước: D: Quả tròn > d: Quả dài; R: Quả đỏ > r: quả trắng

*Bước 3: Tách riêng từng locut để tính ta sẽ có:

- Locut A và a:

+ Tỉ lệ quả dài = 60,75% + 20,25% = 81%

=> dd = 0,81 => tần số a len d = 0,9 ; D = 1 - 0,9 = 0,1

Trang 9

=> Khi đem ngẫu phối thì tỉ lệ quả trắng là rr = (1/3)2 = 1/9

=> Tỉ lệ quả dài trắng thu được ở đời sau là 81/316.1/9 = 9/316 = 2,49%

* Dạng 3: Vận dụng kiến thức di truyền quần thể giải một số bài tập thuộc quy luật liên kết gen

- Bước 1: Nhận dạng bài tập thuộc quy luật liên kết gen (hoàn toàn hoặc

không hoàn toàn)

- Bước 2: Phân tích trội lặn, qui ước gen (nếu đề bài chưa cho sẵn)

- Bước 3: Tính tần số hoán vị gen, viết sơ đồ lai (nếu cần) Tính tỉ lệ giao tử

ở thế hệ ban đầu

- Bước 4: Sử dụng biến số bất định với các gen liên kết: Biến số bất định(R) là sự chênh lệch giữa tích số của giao tử đồng trạng thái với giao tử đổi trạngthái (VD: R = AB.ab - Ab.aB)

- Nếu R = 0 => Quần thể sẽ cân bằng di truyền

- Nếu R > 0 thì ta cần thêm vào giao tử đổi trạng thái 1 lượng R, đồngthời bớt đi từ giao tử đồng trạng thái 1 lượng R và ngược lại, sau đó tính tỉ lệtừng loại giao tử, lập bảng Pettnet ta dễ dàng tính được tỉ lệ từng kiểu gen ở thế

hệ cần tìm

Ở một loài thực vật giao phối ngẫu nhiên, tính trạng hoa đỏ, thân cao trộihoàn toàn so với hoa trắng, thân thấp Hai cặp gen nằm trên cùng một cặp NSTthường cách nhau 40cM Cho thế hệ P có thành phần kiểu gen 0,4

ab AB

: 0,4

ab Ab

:

0,2

aB

Ab

, nếu không chịu tác động của các nhân tố tiến hóa và gen gây chết thì đến

thế hệ F3 tỉ lệ cây hoa đỏ, thân cao là bao nhiêu?

Trang 10

2 cặp gen qui định hai cặp tính trạng nằm trên cùng một cặp NST thườngcách nhau 40cM Hai tính trạng màu hoa và chiều cao cây di truyền theo quyluật hoán vị gen với tần số 40%

*Bước 2: Qui ước: A: Hoa đỏ > a : Hoa trắng; B: Thân cao > b: thân thấp

*Bước 3: Tần số hoán vị gen f = 40%

Tỉ lệ từng loại giao tử ở thế hệ ban đầu là

- Bước 1: Nhận dạng bài tập thuộc quy luật di truyền giới tính

- Bước 2: Qui ước gen (nếu đề bài chưa cho sẵn), viết sơ đồ lai

+ Ví dụ minh họa

Ở cừu, gen A quy định có sừng gen a quy định không sừng; kiểu gen Aa ởcon đực quy định có sừng còn con cái không sừng Cho các con đực có sừnggiao phối với con cái có sừng thu được F1 có 36% cừu không sừng Tiếp tục chocác con cừu ở F1 giao phối ngẫu nhiên với nhau thu được F2 Biết tỉ lệ đực : cái

là 1: 1 Theo lí thuyết, ở F2 cừu cái không sừng chiếm tỉ lệ bao nhiêu?

- Bước 1: Nhận dạng bài tập thuộc quy luật di truyền giới tính

Kiểu gen Aa ở con đực quy định có sừng còn con cái không sừng => Genquy định tính trạng có sừng ở cừu di truyền theo qui luật di truyền giới tính

- Bước 2: Qui ước gen:

Cừu đực: AA, Aa: có sừng; aa: không sừng

Trang 11

Cừu cái: AA: Có sừng; Aa, aa: không sừng

Sơ đồ lai: Cừu đực có sừng × Cừu cái có sừng

Cừu cái không sừng = 0,64.0,36 + 0,362/2 = 0,2952 = 29,53%

* Dạng 5: Vận dụng kiến thức di truyền quần thể giải một số bài tập di truyền liên kết với giới tính

- Bước 1: Nhận dạng bài tập thuộc quy luật di truyền liên kết với giới tính

- Bước 2: Qui ước gen (nếu đề bài chưa cho sẵn), viết sơ đồ lai

+ Ví dụ minh họa

VD 1 Ở ruồi giấm, cho ruồi cái mắt đỏ giao phối với ruồi đực mắt đỏ thu được

75% ruồi mắt đỏ : 25% ruồi mắt trắng, trong đó ruồi mắt trắng thu được chỉ toànruồi đực Lai ruồi cái mắt đỏ (P) với ruồi đực khác có kiểu hình mắt trắng thuđược F1 gồm 50% ruồi mắt đỏ, 50% ruồi mắt trắng Cho F1 giao phối tự do vớinhau thu được F2 Theo lí thuyết, trong tổng số ruồi F2, ruồi cái mắt đỏ chiếm tỉ

lệ bao nhiêu ? Biết tính trạng màu mắt ở ruồi do 1 gen qui định

Cho ruồi cái mắt đỏ giao phối với ruồi đực mắt đỏ thu được 75% ruồi mắt

đỏ : 25% ruồi mắt trắng, trong đó ruồi mắt trắng thu được chỉ toàn ruồi đực =>gen quy định màu mắt nằm trên vùng không tương đồng của nhiễm sắc thể giớitính X không có alen trên Y

- Bước 2: Qui ước gen

Cho ruồi cái mắt đỏ giao phối với ruồi đực mắt đỏ thu được 75% ruồi mắt

đỏ : 25% ruồi mắt trắng, tính trạng mắt đỏ trội hoàn toàn so với mắt trắng

Trang 12

Cho giao phối tự do:

Tỷ lệ ruồi cái mắt trắng ở giới cái là : XaXa = 0,75 x 0,5 = 0,375

Vậy tỷ lệ mắt đỏ ở ruồi cái là : 1 - 0,375 =0,625

Tỷ lệ mắt đỏ trong QT là 0,625/2 = 0,3125 = 31,25%

VD 2 : (Câu 12 mã đề 538 - Đề ĐH năm 2014) Ở một loài động vật, xét một gen

có hai alen nằm ở vùng không tương đồng của nhiễm sắc thể giới tính X; alen Aquy định vảy đỏ trội hoàn toàn so với alen a quy định vảy trắng Cho con cái vảytrắng lai với con đực vảy đỏ thuần chủng (P), thu được F1 toàn con vảy đỏ Cho

F1 giao phối với nhau, thu được F2 có kiểu hình phân li theo tỉ lệ 3 con vảy đỏ: 1con vảy trắng, tất cả các con vảy trắng đều là con cái Biết rằng không xảy ra độtbiến, sự biểu hiện của gen không phụ thuộc vào điều kiện môi trường Dựa vàocác 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 lệ25%

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%

Giải:

(Đề bài đã cho)

- Bước 2: Qui ước gen: A: Vảy đỏ; a: Vảy trắng

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 mãn đề) Vậy XX quy định giới đực và XY quyđịnh giới cái

 Qua đó ta thấy đáp án D thoả đề: F3 có cá thể đực vảy đỏ chiếm tỷ lệ 7/16

 Đáp án D

Định dạng
Số trang	21
Dung lượng	576 KB