CÔNG THỨC GIÚP GIẢI NHANH bài tập TÍNH số KIỂU GEN tối đa của QUẦN THỂ

MỞ ĐẦU Trong những năm gần đây, kể từ khi Bộ giáo dục và đào tạo áp dụng chương trình Sgk mới, bản thân tôi nhận thấy trong các đề thi tốt nghiệp, thi đại học – cao đẳng cũng như thi học

MỤC LỤC

Trang

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HOÁ

TRƯỜNG THPT NÔNG CỐNG 4

SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM

CÔNG THỨC GIÚP GIẢI NHANH BÀI TẬP

TÍNH SỐ KIỂU GEN TỐI ĐA

CỦA QUẦN THỂ

Người thực hiện: Lê Thị Hường

Chức vụ: Tổ trưởng

SKKN thuộc lĩnh vực: Sinh học

THANH HOÁ, NĂM 2020

I MỞ ĐẦU 2

I MỞ ĐẦU

Trong những năm gần đây, kể từ khi Bộ giáo dục và đào tạo áp dụng chương trình Sgk mới, bản thân tôi nhận thấy trong các đề thi tốt nghiệp, thi đại học – cao đẳng cũng như thi học sinh giỏi tỉnh ở bộ môn sinh học năm nào cũng

có 1 câu yêu cầu tính số kiểu gen tối đa của quần thể, mỗi năm một trường hợp, trường hợp của đề năm sau thì phức tạp và khó hơn của đề năm trước

Đối với dạng bài tập này, học sinh rất lúng túng, nhất là khi phải tính số kiểu gen trong trường hợp quần thể gồm nhiều gen có số alen khác nhau liên kết với nhau hay liên kết với NST giới tính Cũng có một số em làm ra kết quả đúng nhưng thường mất rất nhiều thời gian, không đáp ứng được yêu cầu về thời gian cho một câu hỏi trắc nghiệm trong đề thi đại học

Tuy vậy, sách giáo khoa Sinh học lớp 12 - Cơ bản thì không đề cập gì đến phương pháp xác định số loại kiểu gen trong quần thể, sách giáo khoa Sinh học lớp 12 - Nâng cao thì chỉ nêu ra một công thức tính số loại kiểu gen tối đa trong quần thể là: [r( r2 1)]n (Bài 21: Trạng thái cân bằng của quần thể giao phối

ngẫu nhiên) với mục đích giải thích cho tính đa hình của quần thể ngẫu phối,

nhưng công thức này không được chứng minh và chỉ áp dụng trong trường hợp quần thể gồm n gen phân li độc lập, mỗi gen gồm r alen

Hiện tại, chưa có tài liệu nào bàn sâu về vấn đề này và đã có nhiều bài tập được các đồng nghiệp đưa ra thảo luận trong sinh hoạt chuyên môn

- Tôi thiết nghĩ, với vai trò là một giáo viên ôn luyện đội tuyển và ôn thi đại học nhiều năm, mình cần phải nghiên cứu để tìm ra cách giải dạng bài này một cách đơn giản, nhanh gọn mà học sinh dễ hiểu

- Qua quá trình nghiên cứu, tôi nhận thấy mình phải bắt đầu từ gốc rễ của vấn đề, từ cái cơ bản nhất Đó là, phải chứng minh được công thức xác định số kiểu gen tối đa của quần thể gồm n gen phân li độc lập, mỗi gen gồm r alen mà SGK đã đề cập đến : [r( r2 1)]n Sau khi đã hiểu rõ bản chất, chính công thức này đã gợi ý cho tôi tìm ra cách làm nhanh, giúp học sinh dễ hiểu, dễ ứng dụng

để làm nhanh các bài tương tự và mở rộng trong những trường hợp phức tạp như tính số kiểu gen đồng hợp, số kiểu gen dị hợp, số kiểu gen tối đa của quần thể xét nhiều gen có số alen khác nhau, liên kết trên NST thường hoặc giới tính, trên X hay trên Y, ở vùng tương đồng hay không tương đồng

- Trong quá trình nghiên cứu, tôi đã sử dụng phương pháp điều tra khảo sát thực tế, phương pháp nghiên cứu xây dựng cơ sở lí thuyết, phương pháp thống kê xử lí số liệu

Qua thực tế giảng dạy, tôi thấy cách làm của mình thực sự có hiệu quả, giúp các em hiểu sâu, nhớ lâu và giải nhanh ra kết quả bài tính số kiểu gen kể cả trường hợp phức tạp trong thời gian rất hạn chế của dạng câu hỏi trắc nghiệm, là kiến thức không thể thiếu trong hành trang kiến thức chuẩn bị cho các em bước vào các kì thi lớn

Vì vậy, thông qua bài viết này tôi mong muốn được chia sẻ với các bạn

đồng nghiệp sáng kiến kinh nghiệm của mình với đề tài:

“CÔNG THỨC GIÚP GIẢI NHANH BÀI TẬP TÍNH SỐ KIỂU GEN TỐI

ĐA CỦA QUẦN THỂ”.

II NỘI DUNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM

1 Cơ sở lí luận

1.1 Tích xác suất

Trong cách làm của mình tôi đã vận dụng lí thuyết về tích xác suất trong trường hợp bài toán yêu cầu tính số kiểu gen gồm nhiều gen thuộc các nhóm liên kết khác nhau Theo lí thuyết xác suất, hai sự kiện Avà B được gọi là độc lập nhau nếu P(AB) = P(A) P(B)

- Khi các gen nằm trong các nhóm liên kết khác nhau có nghĩa là chúng độc lập nhau Vậy nên, số kiểu gen tối đa của quần thể chính bằng tích số kiểu gen trong mỗi nhóm liên kết

- Do cặp NST XY không đồng dạng nên khi tính số kiểu gen ở giới dị giao tử (giới XY) trong trường hợp gen nằm trên NST giới tính, tôi tính riêng số loại giao tử chứa X (số cách chọn của X) và số loại giao tử chứa Y( số cách chọn của Y) sau đó nhân chúng với nhau để được số kiểu gen

1.2 Tổ hợp

Khi xác định số kiểu gen dị hợp, tôi đã vận dụng toán tổ hợp để xác định, bởi số kiểu gen dị hợp thực ra chính là tổ hợp chập 2 của số loại giao tử :

C2

n = n (n n! 2)!

2 Thực trạng của vấn đề

Qua thực tế giảng dạy môn sinh học tại trường THPT với 2 ban ( KHTN ,

Cơ bản) tôi nhận thấy việc giải được, giải chính xác dạng bài tập tính số kiểu gen của quần thể là một vấn đề mà đa số học sinh còn vướng mắc Với những bài đơn giản, chỉ áp dụng đơn thuần công thức SGK thì học sinh còn làm được, đối với những bài phức tạp: xét đến nhiều gen, thuộc nhiều nhóm liên kết, lại có

cả gen trên NST giới tính thì các em không còn biết áp dụng công thức như thế nào nên đành dùng cách liệt kê số kiểu gen rồi đếm xem có bao nhiêu kiểu gen Cách này rối rắm, mất nhiều thời gian và thường mắc sai sót

Mặt khác, với hình thức thi trắc nghiệm môn sinh học trong các kì thi tốt nghiệp THPT, Đại học – cao đẳng đòi hỏi học sinh muốn đạt kết quả cao, bên cạnh việc trả lời đúng còn phải nhanh Để giải được nhanh các bài tập các em phải thành thục các kĩ năng giải bài tập Qua nghiên cứu dạng bài tính số kiểu gen của quần thể, bản thân tôi thấy rằng nếu các em biết vận dụng kiến thức toán tổ hợp – xác suất để giải thì sẽ nhanh và chính xác hơn rất nhiều so với việc liệt kê ra từng kiểu gen Mặc dù vậy, việc chủ động vận dụng kiến thức toán tổ

hợp vào giải các bài tập sinh ở học sinh và một bộ phận giáo viên còn rất hạn chế

Trước thực trạng trên tôi đã mạnh dạn đề xuất một số công thức giải

nhanh số kiểu gen tối đa của quần thể, mong muốn các em yêu thích học bộ

môn sinh học, tích cực chủ động vận dụng giải nhanh và chính xác dạng bài tập này trong các đề thi

3 Giải pháp đã sử dụng

3.1 Chứng minh công thức cơ sở

Số kiểu gen tối đa của quần thể gồm n gen, các gen phân li độc lập, mỗi gen

có r alen trên NST thường là: [r( r2 1)]n

(Công thức bài 21 – Tr 84 SGK sinh học lớp12- Nâng cao)

Bước 1: (Xác định số kiểu gen tối đa ở mỗi gen)

Mỗi kiểu gen gồm 2 alen nên ta có:

số kiểu gen đồng hợp: r

số kiểu gen dị hợp : Tổ hợp chập 2 của số loại giao tử = C2

r =r( r2 1)

số kiểu gen tối đa ở mỗi gen là: tổng số kiểu gen đồng hợp và dị hợp:

C2

r + r = 2(r r! 2)! + r = r( r2 1)

Bước 2: (Xác định số kiểu gen tối đa của quần thể )

Do có n gen phân li độc lập nên số kiểu gen tối đa của quần thể chính bằng tích

số kiểu gen ở mỗi gen: [r( r2 1)]n

3.2 Phương pháp tính nhanh

Bước 1 Tính số kiểu gen phải được tính riêng cho từng nhóm liên kết trên

NST thường, nhóm liên kết trên NST giới tính( nếu được đề cập).

a Để xác định số kiểu gen của một hoặc nhiều gen trong một nhóm liên kết trên NST thường, ta sẽ làm như sau:

- Tính số kiểu gen đồng hợp : chính bằng số loại giao tử của nhóm liên kết

(là tích số alen của các gen trong nhóm liên kết).

- Tính số kiểu gen dị hợp: chính là tổ hợp chập 2 của số loại giao tử

- Số kiểu gen tối đa = Số kiểu gen đồng hợp + Số kiểu gen dị hợp (Giả sử một nhóm liên kết có 2 gen: gen thứ nhất có m alen, gen thứ 2 có n alen.

- Số kiểu gen đồng hợp = số loại giao tử = m.n

- Số kiểu gen dị hợp: C2

rmn = mn(mn2  1)

Vậy nên: Số kiểu gen tối đa của quần thể:

mn + C 2

mn = mn(mn2 1)

b Để xác định số kiểu gen của một hoặc nhiều gen trên NST giới tính ta sẽ làm như sau:

- Tính số kiểu gen của giới XX:

+ Nếu gen trên X: cách xác định giống như của gen trên NST

thường;

+ Nếu gen ở vùng không tương đồng trên Y: thì số kiểu gen ở giới

XX được xác định là 1

- Tính số kiểu gen của giới XY: là tích của số loại giao tử chứa X và số

loại giao tử chứa Y.

Số kiểu gen tối đa = Số kiểu gen ở giới XX + Số kiểu gen ở giới XY

Bước 2: Muốn xác định số kiểu gen tối đa của quần thể gồm nhiều nhóm

liên kết ta chỉ việc nhân số kiểu gen của các nhóm liên kết với nhau.

3.3 Tổng quát: Trong một quần thể động vật ngẫu phối, xét 2 gen trên cùng một nhóm liên kết: gen thứ nhất có m alen, gen thứ 2 có n alen, ta sẽ

có các công thức sau:

Các trường hợp Số KG của

XX

Số KG của XY

Số kg tối đa về 2

gen

Trên 1 cặp NST thường

2

) 1 (mn

mn

Ở vùng tương đồng của cặp giới

) 1 (mn

2

) 1 (mn

mn

+ (mn)2

Ở vùng không tương đồng trên X

2

) 1 (mn

2

) 1 (mn

mn

+m.n

Ở vùng không tương đồng trên Y 1 1.m.n 1+ mn

Gen 1 ở vùng tương đồng , gen 2

ở vùng không tương đồng trên X 2

) 1 (mn

2

) 1 (mn

mn

+mn

Gen 1 ở vùng tương đồng, gen 2 ở

vùng không tương đồng trên Y 2

) 1 (mn

2

) 1 (mn

mn

+m2n

3.4 Bài tập vận dụng:

Phương pháp thông thường Phương pháp giải nhanh

Bài 1: (BT4 Tr.111 Sgk 12NC)

Tính trạng tóc quăn do gen A, tóc thẳng do alen a nằm trên NST thường quy

định; bệnh mù màu đỏ - lục do gen m trên NST X gây nên Với 2 gen quy định tính trạng trên, tối đa có thể tạo ra bao nhiêu loại kiểu gen khác nhau trong quần thể người?

- Liệt kê:

AXMXM, AAXMXm , AAXmXm, AaXMXM,

AaXMXm , AaXmXm, aaXMXM, aaXMXm,

aaXmXm, AAXMY, AAXmY, AaXMY,

AaXmY , aaXMY,aaXmY

- ĐS : 15 kiểu gen

- Số kiểu gen của gen quy định

dạng tóc trên NST thường :

2

) 1 2 (

2 

= 3

- Số kiểu gen của gen quy định tính trạng bệnh mù màu trên NST giới tính:

2(221)+2.1 = 5

- Số KG về 2 tính trạng trên: 3.5=15

Bài 2: (Đề ĐH môn Sinh – khối B năm 2012)

Trong quần thể của một loài động vật lưỡng bội, xét một locut có 3 alen nằm trên vùng tương đồng của cặp NST giới tính X và Y, Biết rằng không xảy ra đột biến, số kiểu gen tối đa về locut trên trong quần thể là:

A 15 B.6 C 9 D 12

Liệt kê: Gọi 3 alen là A1 , A2 , A3 có các

KG sau:

XA1 XA1, XA2 XA2, XA3 XA3, XA1 XA2,

XA1 XA3, XA2 XA3 , XA1 YA1, XA2 YA2,

XA3 YA3, XA1 YA2, XA1 YA3, XA2 YA3,

XA2 YA1, XA3 YA1, XA3 YA2

ĐA: A 15

Số KG giới XX:

2

) 1 3 (

3 

= 6

Số KG giới XY: 3.3 = 9

Số KG tối đa: 6+9=15 ĐA: A 15

(Có thể tính gộp trong 1 phép tính)

Bài 3: Trong quần thể của một loài động vật , xét 2 locut đều có 2 alen nằm trên

vùng tương đồng của cặp NST giới tính XY và một locut cũng có 2 alen nằm ở vùng không tương đồng trên NST Y Xác định số kiểu gen tối đa về 3 locut trên

mà quần thể có thể có

Các locut gen A và B ở vùng tương đồng,

locut gen D ở vùng không tương đồng trên

Y Ta có các kiểu gen về 3 locut trên:

XAB XAB, XAB XAb, XAB XaB, XAB Xab,

- Giới XX: 2.2(22.21)=10

- Giới XY: 2.2.2.2.2 =32

- Số KG tối đa : 10 + 32= 42

XAb XAb, XaB XaB, Xab Xab, XAb Xab,

XaB Xab, XAb XaB, XAB YABD, XAB YABd,

XAb YAbD, XAb YAbd, XaB YaBD, XaB YaBd,

Xab YabD, Xab Yabd, XAB YAbD, XAB YAbd, XAb

YABD, XAb YABd,

XaB YabD, XaB Yabd, Xab YaBD, Xab YaBd

XAB YaBD, XAB YaBd, XaB YABD, XaB YABd,

XaB YAbD, XaB YAbd, XAb YaBD, XAb YaBd

XAB YabD, XAB Yabd, Xab YABD, Xab YABd,

XAb YabD, XAb Yabd, Xab YAbD, Xab YAbd

ĐS: 42

ĐS: 42

Bài 4: ( Đề ĐH môn Sinh – khối B năm 2016)

Trong một quần thể của loài thú, xét 2 locut: Lôcut 1có 3 alen là A1, A2, A3; locut

2 có 2 alen B và b Cả 2 lôcut đều nằm trên đoạn không tương đồng của NST X

và các alen của 2 lôcut này liên kết không hoàn toàn Biết rằng không xảy ra đột biến, tính theo lí thuyết, số kiểu gen tối đa về 2 locut trên trong quần thể này là:

A 18 B 36 C 30 D 27

Giới XX: 3.2(32.21) = 21 Giới XY : 3.2.1 = 6

Số KG tối đa : 21+6=27

ĐA: D 27

Bài 5: (Đề ĐH môn Sinh – khối B năm 2010)

Ở một quần thể ngẫu phối, xét hai gen: gen thứ nhất có 3 alen, nằm trên đoạn không tương đồng của nhiễm sắc thể giới tính X; gen thứ hai có 5 alen, nằm trên nhiễm sắc thể thường Trong trường hợp không xảy ra đột biến, số loại kiểu gen tối đa về cả hai gen trên có thể được tạo ra trong quần thể này là

Số KG tối đa:

(3(321) + 3.1) 5(521) = 9.15

= 135

ĐA: D 135

4 Kiểm nghiệm

Cách làm trên đã được tôi áp dụng để giảng dạy cho học sinh trong nhiều năm học gần đây Năm học 2016- 2017, chọn 2 lớp có năng lực tương đương để

so sánh thông qua một bài kiểm tra bằng hình thức trắc nghiệm khách quan gồm

10 câu ( 3 câu dễ, 3 câu bình thường, 2 câu khó vừa, 2 câu khó) trong 15 phút

Kết quả như sau:

Lớp 12C2: Lớp thực nghiệm, lớp 12C6: lớp đối chứng

Lớp Sĩ số Yếu, kém Trung bình Khá Giỏi

SL Tỉ lệ(%) SL Tỉ lệ(%) SL Tỉ lệ(%) SL Tỉ lệ(%)

Sau khi hướng dẫn phương pháp này cho học sinh, tôi nhận thấy:

- Dạng bài tập “ Xác định số kiểu gen tối đa hay xác định số kiểu gen đồng hợp, số kiểu gen dị hợp, số kiểu gen đồng hợp về gen này và dị hợp về gen khác trong quần thể” không còn là vấn đề đối với hầu hết các em Những câu thuộc dạng này là những câu các em không để mất điểm trong bất kì đề thi nào

- Khi tôi đưa ra những trường hợp mới thuộc dạng này, các em đều có thể

áp dụng cách trên để làm và đưa nhanh ra đáp án đúng

C KẾT LUẬN

Trong sáng kiến kinh nghiệm của mình, tôi đã làm rõ một số vấn đề :

- Chứng minh công thức cơ bản SGK về xác định số kiểu gen tối đa của quần thể

- Hướng dẫn cách giải nhanh ra số kiểu gen tối đa của quần thể

- So sánh hiệu quả của phương pháp thực nghiệm với phương pháp đối chứng

SKKN này không tránh khỏi sai sót, vì vậy rất mong được sự quan tâm, đóng góp ý kiến của quý độc giả và các bạn đồng nghiệp

Thanh Hóa, ngày 5 tháng 6 năm 2020

XÁC NHẬN CỦA THỦ TRƯỞNG ĐƠN VỊ Tôi xin cam đoan đây là SKKN của

mình viết, không sao chép nội dung

của người khác

Lê Thị Hường