Xây dựng công thức tổng quát giải bài tập di truyền học quần thể khi chịu tác động của các nhân tố tiến hóa

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HÓA TRƯỜNG THPT THẠCH THÀNH I SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM XÂY DỰNG CÔNG THỨC TỔNG QUÁT GIẢI BÀI TẬP DI TRUYỀN HỌC QUẦN THỂ KHI CHỊU TÁC ĐỘNG CỦA CÁC NHÂN TỐ TIẾN HÓA Người thực hiện: Mai Thị Hằng Chức vụ: Giáo viên SKKN thuộc lĩnh vực (mơn): Sinh học THANH HĨA NĂM 2020 MỤC LỤC Trang 1.1 1.2 1.3 1.4 PHẦN 1: MỞ ĐẦU Lí chọn đề tài …………………………………………… Mục đích nghiên cứu …………………………………… Đối tượng nghiên cứu ………………………………… Phương pháp nghiên cứu ……………………………………… 4 PHẦN 2: NỘI DUNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM 2.1 2.2 2.3 2.4 Cơ sở lí thuyết…………………………………………………… Thực trạng vấn đề trước áp dụng sáng kiến kinh nghiệm… Các giải pháp thực tiễn……………… Hiệu sáng kiến kinh nghiệm hoạt động giáo dục, với thân, đồng nghiệp nhà trường PHẦN KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận………………………………………………………… Kiến nghị ……………………………………………………… TÀI LIỆU THAM KHẢO 8 18 19 19 PHẦN MỞ ĐẦU 1.1 Lí chọn đề tài Đổi phương pháp dạy học yêu cầu tất yếu dạy học Sinh học nói chung đặc biệt Sinh học 12 nói riêng có chương Di truyền học quần thể Chương Di truyền học quần thể chương học mà phần lí thuyết tập nằm nội dung thi THPT Quốc gia thi học sinh cấp tỉnh Nội dung cách thức câu hỏi phần Di truyền học quần thể đa dạng, yêu cầu học sinh phải vận dụng kiến thức tốt Trong sách giáo khoa Sinh học 12, nội dung Chương Di truyền học quần thể ngắn gọn chương gồm 02 bài, chủ yếu kiến thức lí thuyết Mà đề thi phần chủ yếu tập Nên gặp tập dạng này, học sinh thường lúng túng, tốn nhiều thời gian giải cách máy móc dựa dạng có sẵn Tơi tiến hành điều tra kĩ giải tập học sinh dạng tập di truyền học quần thể chịu tác động nhân tố tiến hóa lớp chuyên Sinh thu kết sau: Loại điểm Sinh học lớp 12, nghiên cứu tài liệu hướng dẫn thực chương trình; nghiên cứu PPDH tích cực; nghiên cứu đặc thù môn Sinh học - Phương pháp nghiên cứu thực tiễn: dự giờ, tham khảo ý kiến đồng nghiệp - Phương pháp thực nghiệm sư phạm: thực nghiệm có đối chứng để kiểm tra hiệu đề tài PHẦN NỘI DUNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM 2.1 Cơ sở lý thuyết 2.1.1 Khái niệm quần thể * Khái niệm quần thể: Là nhóm cá thể lồi, sống khoảng không gian xác định, vào thời điểm xác định có khả sinh hệ để trì nịi giốngcủa quần thể 2.1.2 Đặc trưng di truyền quần thể * Đặc trưng di truyền quần thể: - Quần thể có vốn gen đặc trưng: + Vốn gen: tập hợp alen có quần thể thời điểm xác định + Đặc điểm vốn gen: tần số alen tần số kiểu gen - Mỗi quần thể có cấu trúc di truyền riêng - Cách tính tần số alen kiểu gen quần thể: + Tần số alen: Bằng số lượng alen tổng số alen gen quần thể thời điểm xác định + Tần số kiểu gen: Bằng số cá thể có kiểu gen tổng số cá thể quần thể 2.1.3 Cấu trúc di truyền quần thể tự thụ phấn quần thể giao phối gần * Cấu trúc di truyền quần thể tự thụ phấn quần thể giao phối gần: - Quần thể tự thụ phấn: Thành phần kiểu gen quần thể tự thụ phấn qua hệ thay đổi theo hướng tăng dần số kiểu gen đồng hợp tử giảm dần số kiểu gen dị hợp Cơng thức tổng qt: n 1  ÷ 2 + Tần số kiểu gen dị hợp tử: + Tần số kiểu gen đồng hợp tử trội hợp tử lặn: n 1  ÷ 2 [1]/2 - Quần thể giao phối gần: Giao phối gần làm biến đổi cấu trúc di truyền quần thể theo hướng tăng dần số kiểu gen đồng hợp giảm dần số kiểu gen dị hợp * Cấu trúc di truyền quần thể ngẫu phối: - Khái niệm: Quần thể gọi ngẫu phối cá thể quần thể lựa chọn bạn tình để giao phối cách hoàn toàn ngẫu nhiên - Đặc điểm di truyền quần thể ngẫu phối: + Trong quần thể ngẫu phối cá thể có kiểu gen khác kết đơi với tạo nên lượng lớn biến dị di truyền (BDDT) lớn làm nguyên liệu cho tiến hoá chọn giống + Duy trì tần số kiểu gen khác (đa dạng di truyền) quần thể cách không đổi điều kiện định * Trạng thái cân di truyền quần thể: - Nội dung đinh luật Hacđi- vanbec: Trong quần thể lớn ngẫu phối khơng có yếu tố làm thay đổi tần số alen thành phần kiểu gen quần thể trì khơng đổi từ hệ sang hệ khác theo đẳng thức: p2 + pq + q2 = - Công thức: Goi pA tần số alen A Gọi q a tần số alen a p2 AA + 2pq Aa + q2 aa= hoặc: p2 AA : pq Aa : q2 aa pA = - qa qa = - PA - Điều kiện nghiệm định luật: + Quần thể phải có kích thước lớn + Các cá thể quần thể phải giao phối với cách ngẫu nhiên + Khơng có tác động chọn lọc tự nhiên (các cá thể có kiểu gen khác có sức sống khả sinh sản nhau) + Khơng có đột biến (đột biến không xảy xảy tần số ĐB thuận phải tần số đột biến nghịch) + Quần thể phải cách li với quần thể khác (Khơng có di nhập gen quần thể) - Ý nghĩa định luật Hacdi- Vanbec: + Thực tiễn: Từ tần số cá thể có kiểu hình lặn tần số alen lặn, alen trội tần số loaị gen quần thể + Lí luận: Phản ánh trạng thái cân di truyền quần thể Giải thích trì ổn định quần thể qua thời gian dài tự nhiên 2.1.4 Quan niệm tiến hoá nguồn nguyên liệu tiến hoá * Quan niệm tiến hoá nguồn nguyên liệu tiến hoá: - Tiến hoá nhỏ: Là trình biến đổi cấu trúc di truyền quần thể, xuất cách li sinh sản với quần thể gốc → Hình thành lồi (quy mơ nhỏ) - Tiến hố lớn: Là q trình biến đổi quy mô lớn, trải qua hàng triệu năm, làm xuất đơn vị phân loại loài - Nguồn biến dị di truyền quần thể: + Đều phát sinh đột biến nhờ trình giao phối tổ hợp alen tạo nên biến dị tổ hợp + Sự di chuyển cá thể giao tử từ quần thể khác lồi * Các nhân tố tiến hố: Trong tự nhiên quần thể chịu tác động nhân tố tiến hóa - Khái niệm nhân tố tiến hố: Là nhân tố làm thây đổi tần số alen thành phần kiểu gen quần thể - Các nhân tố tiến hoá: + Đột biến: Làm thay đổi tần số alen thành phần kiểu gen quần thể Tần số đột biến gen thấp (10 -6 – 10-4): Mỗi thể có hàng vạn gen quần thể có nhiều cá thể tạo nên nhiều alen đột biến hệ Đột biến nguồn nguyên liệu sơ cấp tiến hoá: (ĐB gen tạo alen ) qua giao phối tạo nên nguồn biến dị thứ cấp cho q trình tiến hố Đột biến làm biến đổi tần số tương đối alen (rất chậm) + Di – nhập gen: Là tượng trao đổi cá thể giao tử quần thể Di nhập gen làm thay đổi tần số alen thành phần kiểu gen quần thể Có thể mang đến alen làm cho vốn gen quần thể thêm phong phú + Chọn lọc tự nhiên (CLTN): CLTN thực chất: Là q trình phân hố mức độ thành đạt sinh sản cá thể với kiểu gen khác CLTN: Tác động trực tiếp lên kiểu hình gián tiếp làm biến đổi cấu trúc di truyền quần thể theo hướng xác định (1 nhân tố tiến hố có hướng) CLTN đóng vai trị sàng lọc làm tăng số lượng cá thể có kiểu hình thích nghi tồn sẵn quần thể tăng cường mức độ thích nghi đặc điểm cách tích luỹ alen tham gia quy định đặc điểm thích nghi CLTN quy định chiều hướng nhịp độ tiến hố Kết quả: Trong quần thể có nhiều kiểu gen thích nghi Q trình hình thành quần thể thích nghi nhanh hay chậm phụ thuộc vào tốc độ sinh sản, khả phát tán tích luỹ đột biến loài phụ thuộc vào áp lực CLTN Tốc độ CLTN tuỳ thuộc vào nhiều yếu tố: Chọn lọc chống lại alen trội nhanh chọn lọc chống lại alen lặn Các đặc điểm thích nghi mang tính tương đối mơi tr ường thích nghi mơi trường khác lại khơng thích nghi + Các yếu tố ngẫu nhiên: Sự biến động di truyền: Sự biến đổi thành phần kiểu gen tần số alen quần thể gây nên yếu tố ngẫu nhiên Sự biến đổi ngẫu nhiên: cấu trúc di truyền hay xảy với quần thể có kích thước nhỏ Các yếu tố ngẫu nhiên làm thay đổi tần số alen thành phần kiểu gen quần thể không theo chiều hướng định, kết tác đọng dẫn đến làm nghèo vốn gen quần thể, giảm đa dạng di truyền + Giao phối không ngẫu nhiên: Giao phối không ngẫu nhiên gồm: Giao phối có chọn lọc, gai phối cận huyết, tự thụ phấn Cung cấp nguyên liệu thứ cấp cho q trình tiến hố Là nhân tố khơng làm thay đổi tần số alen mà lại làm thay đổi tỉ lệ kiểu gen quần thể theo hướng giảm tỉ lệ kiểu gen dị hợp tử, tăng tỉ lệ kiểu gen đồng hợp tử qua hệ 2.2 Thực trạng vấn đề trước áp dụng sáng kiến kinh nghiệm Từ năm 2015 đến giảng dạy phần Di truyền học quần thể, thường phân loại tập thành dạng: Bài tập áp dụng định luật Hacdi – Vanbec quần thể trạng thái cân di truyền tập quần thể tự thụ phấn hay nội phối Tuy nhiên năm gần, dạng tập đề thi học sinh giỏi Tỉnh đề thi THPT Quốc gia đề cập đến tập di truyền học quần thể chịu tác động nhân tố tiến hóa Khi gặp tập học sinh thường lúng túng tốn nhiều thời gian giải, ảnh hưởng đến chất lượng tồn thi Chính vậy, sáng kiến viết lại nhằm hạn chế nhược điểm tìm cơng thức chung cho dạng toán Các giải pháp thực tiễn Để giải Thực trạng vấn đề trước áp dụng sáng kiến kinh nghiệm góp phần đổi phương pháp dạy học, nâng cao chất lượng dạy học Sinh học nay, tác giả đã“Xây dựng công thức tổng quát giải tập Di truyền học quần thể chịu tác động nhân tố tiến hóa” với mong muốn phần nâng cao chât lượng giảng dạy môn Sinh học trường, công tác ôn luyện học sinh giỏi cấp tỉnh thi THPT Quốc gia 2.3.1 Xây dựng công thức tổng quát phương pháp giải tập di truyền học quần thể chịu tác động nhân tố đột biến: a Xây dựng công thức tổng quát: Để xác định áp lực trình ĐB làm thay đổi tần số alen không đáng kể ta xét dạng mơ hình tốn học sau: Giả sử locut có hai alen A a Trên thực tế xảy trường hợp sau: - Gen A đột biến thành gen a (đột biến thuận) với tần số u Chẳng hạn, hệ xuất phát tần số tương đối alen A p0 Sang thệ thứ hai có u alen A bị biến đổi thành a đột biến Tần số alen A hệ là: p1 = p0 - up0 = p0 (1-u) Sang hệ thứ hai lại có u số alen A cịn lại tiếp tục đột biến thành a Tần số alen A hệ thứ hai là: p2 = p1 - up1 = p1(1-u) = p0(1-u)2 Vậy sau n hệ tần số tương đối alen A là: p n = p0(1-u)n tương ứng với pn = p0.e-un + p0 tần số tương đối alen quần ban đầu + u tốc độ đột biến theo chiều thuận + v tốc độ đột biến theo chiều nghịch Từ ta thấy rằng: tần số đột biến u lớn tần số tương đối alen A giảm nhanh Như vậy, trình đột biến xảy áp lực biến đổi cấu trúc di truyền quần thể Áp lực trình đột biến biểu tốc độ biến đổi tần số tương đối alen bị đột biến - Alen a đột biến thành A (đột biến nghịch) với tần số v + Nếu u = v tần số tương đối alen giữ nguyên không đổi + Nếu v = u > → xảy đột biến thuận + u ≠ v; u > 0, v > → nghĩa xảy đột biến thuận đột biến nghịch Sau hệ, tần số tương đối a len A là: p1 = p0 - up0 + vq0 Kí hiệu biến đổi tần số A Δp Khi Δp = p1 - p0 = (p0 - up0 + vq0) - p0 = vq0 - up0 - Tần số tương đối p alen A q alen a đạt cân số lượng đột biến A→ a a → A bù trừ cho nhau, nghĩa Δp = vq = up Mà q = - p v u+v u u+v → up = v(1- p) ↔ up + vp = v ↔ p = →q= b Bài tập áp dụng: Bài 1: Một quần thể động vật có 5.10 Tính trạng sừng dài gen A quy định, sừng ngắn gen a quy định Trong quần thể có số gen A đột biến thành a ngược lại, với số lượng bù trừ cho Tìm số đột biến Biết A đột biến thành a với tần số u = 3v = 3.10-3 Phương pháp giải: - Gọi p tần số alen A, p tần số alen a - Tổng số alen quần thể: 5.104 = 105 (alen) - Tần số alen trội, lặn có cân thiết lập: qa = + Tần số alen a: u 3v = = =0,75 u+v 3v+v p A = - 0,75 = 0,25 + Tần số alen A: - Số lượng alen quần thể: + Số lượng alen A: 0,25.105 = 2,5.104 + Số lượng alen a: 0,75.105 = 7,5.104 - Số lượng đột biến thuận đột biến nghịch bằng: 3.10-3 2,5.104 = 75 (alen) 10-3 7,5.104 = 74 (alen) Bài 2: Giả sử lô cut có alen A a, hệ ban đầu có tần số tương đối alen A p0 Quá trình đột biến làm cho alen A thành a với tần số u = 10-5 p0 a Để giảm 1/2 phải cần hệ? b Từ em có nhận xét vai trị q trình đột biến tiến hóa? Phương pháp giải: a Vì đột biến diễn theo chiều thuận nên ta có: pn = p0(1-u)n ln 0,5 ≈ 69000 ln(1 − 10−5 ) → pn = p0(1-u)n ↔ 0,5 = ( 1- 10-5)n ↔ n = (thế hệ) b Nhận xét: Đột biến gây áp không đáng kể cho q trình tiến hóa c Bài tập tự luyện: Bài Trong quần thể gồm 2.105 alen Tần số alen a = 25% Khi quần thể có alen A bị đột biến thành a va 11 alen a đột biến thành A tần số đột biến trường hợp bao nhiêu? Giả thiết quần thể ban đầu cân Bài Trong quần thể gồm 106 alen Tần số alen a = 15% Khi quần thể có alen A bị đột biến thành a alen a đột biến thành A tần số đột biến trường hợp bao nhiêu? Giả thiết quần thể ban đầu cân Bài Trong quần thể ban đầu có 10 alen A a Tốc độ đột biến alen A 3.10-5, alen a 10 -5 Khi cân quần thể có số lượng alen bao nhiêu? (Cho biết khơng tính áp lực nhân tố làm biến đổi cấu trúc di truyền quần thể 2.3.2 Xây dựng công thức tổng quát phương pháp giải tập di truyền học quần thể chịu tác động nhân tố di nhập gen a Xây dựng công thức tổng quát: Tốc độ di nhập gen (m) tính tỉ số giao tử mang gen di nhập so với số giao tử hệ quần thể Cũng tính tỉ lệ số cá thể nhập cư so với tổng số cá quần thể nhận Ta có lượng biến thiên tàn số alen A quần thể nhận sau hệ di nhập gen : Δp = m(p0 - pm) Trong công thức trên: - p0, q0 tần số alen A, a quần thể cho - pm, qm tần số alen A, a quần thể nhận Tần số tương đối alen sau hệ có nhập cư là: p1 = p0 + m(p0 - pm) q1 = q0 + m(q0 - qm) 10 * Ví dụ: b Bài tập vận dụng: Bài 1: Tần số tương đốin alen A quần thể I 0,8; quần thể II 0,3 Tốc độ di nhập gen quần thể I vào quần thể II 0,2 Tính lượng biến thiên tần số tương đối gen A Phương pháp giải: - Tỉ lệ số cá thể nhập cư, lượng biến thiên tần số gen A quần thể nhận I là: Δp = 0,2.(0,3 - 0,8) = - 0,1 Giá trị cho thấy tần số alen A quần thể nhận giảm 0,1 0,7 Bài 2: a Nêu hình thức di nhập gen phổ biến nhóm sinh vật: dương xỉ nấm, thực vật có hoa, động vật nước thụ tinh ngoài, lớp thú? b Cho biết tần số tương đối alen A quần thể Y 0,8; quần thể X 0,3 Số cá thể quần thể Y 1600, số cá thể nhập cư từ quần thể X vào quần thể Y 400 Hãy xác định tần số gen A quần thể Y hệ sau di - nhập Phương pháp giải: a Các hình thức di - nhập: - Dương xỉ nấm: phát tán bào tử - Thực vật có hoa: phát tán hạt phấn, quả, hoa - Động vật nước thụ tinh ngoài: di cư cá thể, phát tán giao tử theo nước - Lớp thú: di cư cá thể b - Tốc độ di nhập gen: m = 400/(1600 + 400) = 0,2 - Sau hệ lượng biến thiên tần số tương đối alen A qần thể nhận Y Δp = 0,2 (0,3 – 0,8)= - 0,1 Như tần số tương đối alen A giảm xuống còn: 0,8 – 0,1 = 0,7 Bài 3: Một son sơng có hai quần thể ốc sên: quần thể lớn (quần thể chính) phía quần thể nhỏ nằm cuối dòng đảo (quần thể đảo) Do nước chảy xuôi nên ốc di chuyển từ quần thể đến quần thể đảo mà không di chuyển ngược lại Xét gen gồm hai alen: A a Ở quần thể p A= 1, quần thể đảo có pA= 0,6 Do di cư, quần thể đảo trở thành quần thể mới, có 12% số cá thể quần thể a Tính tần số tương đối alen quần thể sau di cư b Quần thể sinh sản Vì lý xảy q trình đột biến: A -> a, với tốc độ 0,3% Khơng có đột biến ngược - Tính tần số tương đối alen hệ quần thể Phương pháp giải: a - Ta có: Quần thể có pA = 1, quần thể đảo: pA = 0,6 Quần thể di cư đến quần đảo chiếm 12% quần thể Vậy quần thể đảo chiếm 88% quần thể 11 - Quần thể đảo (sau di cư) có tần số tương đối alen là: P = 12% x + 88% x 0,6 = 0,648 P = - pmới => - 0,648 = 0,352 b - Tần số đột biến: A thành a : 0,3% tần số alen sau đột biến pA = 0,648 - (0,3% x 0,648) = 0,646 qa = - 0,646 = 0,354 c Bài tập tự luyện: Bài 1: Xét gen có alen A alen a: Một quần thể sóc gồm 180 cá thể trưởng thành sống vườn thực vật có tần số alen A 0,9 Một quần thể sóc khác sống rừng bên cạnh có tần số alen 0,5 Do thời tiết mùa đông khắc nghiệt đột ngột 60 sóc trưởng thành từ quần thể rừng di cư sang quần thể vườn thực vật để tìm thức ăn hịa nhập vào quần thể sóc vườn thực vật a) Tính tần số alen A alen a quần thể sóc sau di cư mong đợi bao nhiêu? b) Ở quần thể sóc vườn thực vật sau di cư, giả sử tần số đột biến thuận (A -> a) gấp lần tần số đột biến nghịch (a -> A) Biết tần số đột biến nghịch 10 -5 Tính tần số alen sau hệ quần thể sóc này? c) Giả sử tần số alen (a) quần thể sóc sống quần thể rừng 0,2575 0,5625 quần thể hỗn hợp (sau nhập cư), cho biết tốc độ nhập cư 0,1 Tính tần số alen (a) quần thể sóc vườn thực vật ban đầu? Bài 2: Cho quần thể lồi, kích thước quần thể gấp đôi quần thể Quần thể có tần số alen A = 0,3 quần thể có tần số alen A = 0,4 Nếu có 10% cá thể quần thể di cư qua quần thể 20% cá thể quần thể di cư qua quần thể tần số alen A quần thể là: A 0,35 0,4 B 0,31 0,38 C 0,4 0,3 D Bằng = 0,35 Bài 3: Trong quần thể bướm gồm 900 con, tần số alen quy định cấu trúc từ chuyển động nhanh enzym 0,7 tần số alen quy định cấu từ chuyển động chậm 0,3 Có 90 bướm từ quần thể nhập cư đến quần thể có q = 0,8 Tần số alen quần thể là: A p= 0,7; q = 0,3 B p = 0,25; q = 0,75 C p = 0,75; q = 0,25 D p = 0,3; q = 0,7 2.3.3 Xây dựng công thức tổng quát phương pháp giải tập di truyền học quần thể chịu tác động nhân tố chọn lọc tự nhiên a Xây dựng công thức: Áp lực chọn lọc tự nhiên tác động vào hai pha: pha đơn bội (chọn lọc giao tử) pha lưỡng bội chu kì sống sinh vật bậc cao * Chọn lọc giao tử: Quần thể có cấu trúc: p2AA + 2pq Aa + q2 aa = giá trị thích nghi (w) giao tử mang A lớn (w = 1), giao tử mang a (w < 1), nghĩa – S S hệ số chọn lọc để mức độ chọn lọc loại bỏ alen hay kiểu gen đó, cụ thể a 12 − sq (1 − q ) − sq Lượng biến thiên tần số tần số q xác định: Δq = Δq có giá trị âm chứng tỏ tác dụng chọn lọc giao tử q bị giảm Nếu chọn lọc diễn hàng loạt hệ q bị giảm dần cuối alen a bị loại khỏi quần thể Chọn lọc pha đơn bội có ý nghĩa lớn vi sinh vật vi sinh vật có đơn bội chiếm ưu Ở sinh vật bậc, cao, chọn lọc giao tử biểu rõ động vật * Chọn lọc pha lưỡng bội: - Chọn lọc chống alen lặn: Quần thể có cấu trúc: p AA + 2pq Aa + q2 aa = Giả sử giá trị thích nghi kiểu gen AA Aa 1, giá trị thích nghi aa = - S (S hệ số chọn lọc mức độ loại bỏ gen hay alen đó) tính trạng trội hồn tồn sau chu kì chọn lọc, lượng biến thiên tàn số alen a xác định: Δq = − Sq (1 − q ) − Sq Trường hợp S = ta có Δq = q2 1+ q q + nq Khi S = sau n hệ chọn lọc xác định qn= Khi biết giá trị ban đầu q việc xác định số hệ n mà chọn lọc đòi hỏi 1 − qn q để làm giảm tần số alen a xuống qn theo công thức: n = - Siêu trội: Là cân tần số alen xuất thể dị hợp tử cao thể đồng hợp tử gọi tượng siêu trội Nếu hệ số chọn lọc AA aa SAA Saa , Saa SAA qa = ;p A = SAA +Saa SAA +Saa Khi quần thể trạng thái cân bằng: *Sự cân đột biến chọn lọc: Sự cân áp lực chọn lọc áp lực đột biến đạt số lượng đột biến xuất thêm bù trừ cho số lượng đột biến bị chọn lọc loại trừ - Trường hợp 1: Alen đột biến trội tăng lên với tần số u chịu tác động áp lực chọn lọc S Thế cân alen quần thể đạt số lượng alen tăng đột biến xuất số alen A bị đào thải đi, tần số alen đột biến A xuất phải tần số alen A bị đào thải đi, tức là: 13 u = p.S → p = u S Nếu S = → p = u nghĩa A gây chết Lúc tần số kiểu hình xuất biểu thị đột biến - Trường hợp 2: Các alen đột biến lặn tăng Nếu alen lặn không ảnh hưởng đến kiểu dị họp cách rõ rệt, chúng tích lũy quần thể lúc biểu thể đồng hợp Thế cân đạt tần số alen xuất đột biến tần số alen bị đào thải mà cá thể bị đào thải có kiểu gen aa chiếm tỉ lệ q2 → tần số alen a bì đào thải là: q2.S u = q S → q = u →q= S u S Vậy quần thể cân khi: b Bài tập vận dụng: Bài 1: Xác định lượng biến thiên q sau hệ chọn lọc giao tử biết q trước chọn lọc 0,6 s alen a 0,34 Phương pháp giải − 0,34.0,6.(1 − 0,6) − 0,34.0,6 ∆ Vận dụng cơng thức tính được: q = = - 0,1 Như vậy, q giảm từ 0,6 xuống 0,5 Bài 2: Một quần thể động vật giao phối có số lượng cá thể giá trị thích ghi kiểu gen sau: Kiểu gen AA Aa aa Số lượng cá thể 500 400 100 Giá trị thích nghi 1,00 1,00 0,00 a Hãy tính tần số alen A, a cho biết quần thể có đạt cân không? b Quần thể bị chọn lọc theo hướng đào thải alen khỏi quần thể? Tốc độ đào thải alen nhanh hay chậm? Vì sao: Alen có hẳn khỏi quần thể không? (Biết 100% kiểu gen aa bị chết độ tuổi trước sinh sản bệnh tật) Phương pháp giải a Tần số alen: - Tỉ lệ kiểu gen quần thể ban đầu: 0,50AA + 0,40Aa + 0,10aa - Tần số alen: pA = 0,50 + (0,40 : 2) = 0,70 qa = - 0,7 = 0,3 * Cấu trúc di truyền quần thể: 14 - Nếu định luật cân theo định luật Hacđi - Vanbec có tỉ lệ kiểu gen : p2AA + 2pq Aa + p2aa = Tức là: 0,49AA + 0,42Aa + 0,09aa = Quần thể có tỉ lệ kiểu gen khác với tỉ lệ trên, quần thể cho không cân b Quần thể bị chọn lọc theo hướng đào thải alen a khỏi quần thể Tốc độ đào thải nhanh giá trị thích nghi A = 1, giá trị thích nghi a = Alen a bị đào thải không hẳn khỏi quần thể mà tồn thể dị hợp tử Bài 3: Một quần thể trạng thái cân gen có alen A, a Trong tần số p = 0,4 Nếu q trình chọn lọc đào thải thể có kiểu gen aa xảy với áp lực S = 0,02 Hãy xác định cấu trúc di truyền quần thể sau xảy chọn lọc Phương pháp giải: - Quần thể cân di truyền, nên ta có: pA + qa = => qa = - 0,4 = 0,6 - Cấu trúc di truyền quần thể cân là: (0,4)2 AA + (0,4 x 0,6)Aa + (0,6)2aa = -> 0,16AA : 0,48Aa : 0,36aa - Sau chọn lọc tỉ lệ kiểu gen aa cịn lại là: 0,36 (1 - S) = 0,36 (1 - 0,02) = 0,3528 Mặt khác, tổng tỉ lệ kiểu gen sau chọn lọc là: 0,16 + 0,48 + 0,36 (1 - S) = 0,9928 - Vậy cấu trúc di truyền quần thể xảy chọn lọc là: 0,16 0,9928 0,3528 0,09928 AA : 0,48Aa : aa 0,161AA : 0,483Aa : 0,356 c Bài tập tự luyện: Bài 1: Trong quần thể thực vật lưỡng bội sống năm đảo, tần số alen năm 1999 p(A) = 0,90 q(a) = 0,10 Giả sử quần thể có 50 vào thời điểm năm 2000 Vậy khả alen a bị (nghĩa p(A) = 1) ngẫu phối năm 1999 2000 bao nhiêu? Bài 2: Để làm giảm tần số alen a từ 0.98 xuống 0.04 tác động chọn lọc pha lưỡng bội cần hệ Biết khơng có ảnh hưởng đột biến yếu tố khác chọn lọc hệ số chọn lọc KH lặn S = Bài 3: Một gen có alen, hệ xuất phát, tần số alen A = 0,2; a = 0,8 Sua hệ chọn lọc loại bỏ hồn tồn kiều hình lặn khỏi quần thể tần số alen a quần thể là: A 0,186 B 0,146 C 0,160 D 0,284 Bài 4: Trong quần thể đặc biệt tần số alen trước sau đột biến xảy sau: AA Aa aa Tần số trước 0,25 0,5 0,25 có chọn lọc (F0) Tần số trước 0,35 0,48 0,17 15 có chọn lọc (F0) a) Xác định giá trị thích ghi (tỉ lệ sống sót tới sinh sản) kiểu gen b) Xác định biến đổi (lượng biến thiên) tần số alen A sau a hệ chọn lọc Từ có nhận xét tác động chọn lọc alen? Bài 5: Giá trị thích ghi kiểu gen quần thể bướm sâu đo bạch dương sau: Kiểu gen AA Aa aa Tần số trước 1,00 1,00 0,20 có chọn lọc (F0) Quần thể đang chịu tác động hình thức chọn lọc nào? Nêu đặc điểm hình thức chọn lọc đó? Bài 6: a Một quần thể động vật giao phối có số lượng cá thể giá trị thích nghi kiểu gen sau: Kiểu gen AA Aa aa Số lượng cá thể 500 400 100 Giá trị thích nghi 1,00 1,00 0,00 b Tính tần số alen A, a cho biết quần thể có cân di truyền khơng? A 0,35 0,4 B 0,31 0,38 C 0,4 0,3 D Bằng = 0,35 2.3.4 Xây dựng công thức tổng quát phương pháp giải tập di truyền học quần thể giao phối ngẫu nhiên khơng hồn tồn a Xây dựng cơng thức: Nếu quần thể ngẫu phối có số cá thể nội phối tần số kiểu gen bằng: (p2 + fpq) AA + (2pq - 2fpq)Aa + (q2 + fpq)aa f hệ số nội phối tính bằng: f = 1- (tần số dị hợp tử quan sát được)/(tần số dị hợp tử theo lý thuyết)] Hay f = (Tần số dị hợp tử theo lý thuyết quan sát - tần số dị hợp tử quan sát được)/tần số dị hợp theo lý thuyết Tỉ lệ kiểu gen Aa sau n hệ = 2pq(1-f)n b Bài tập vận dụng: Bài 1: Trong quần thể yến mạch hoang dại, tần số đồng hợp tử trội, dị hợp tử đồng hợp tử lặn tương ứng là: 0,67 ; 0,06 0,27 Hãy tính hệ số nội phối quần thể Phương pháp giải Tần số alen: p = 0,67 + (1/2) (0,6) = 0,7; q = - 0,7 = 0,3 Tần số dị hợp tử theo lý thuyết: 2pq = (0,3)(0,7) = 0,42 Hệ số nội phối = - (0,06/0,42) = 0,86 Bài 2: Một quần thể có tần số alen A 0,6 Giả sử ban đầu quần thể đạt trạng thái cân di truyền Sau hệ giao phối thấy tần số kiểu gen aa 0,0301696 => Tần số kiểu gen aa tăng là: 0,301696 - 0,16 = 0,141696 16 => Tần số Aa giảm là: 0,141696 x = 0,283392 Tần số Aa sau n hệ giao phối là: 2pq (1 - f)n = 0,48 (1-f)n = 0,48.0,8n => Tần số Aa giảm là: 0,48 - 0,48 0,8n = 0,283392 => n = Vậy hệ số giao phối c Bài tập tự luyện Bài 1: Một quần thể ngẫu phối có tần số alen sau: p (A) = 0,7; q (a) = 0,3 Giả sử quần thể ban đầu đạt trạng thái cân di truyền Sau hệ giao phối cấu trúc di truyền quần thể sau: 0,65164AA + 0,09072Aa + 0,25464aa = Biết xảy tượng nội phối Tính hệ số nội phối? Bài 2: Ở quần thể cá đạt trạng thái cân Hacđi - Vanbec có tỉ lệ cá màu xám: cá màu đỏ = 1:24 Nếu xảy tượng giao phối có lựa chọn (chỉ có màu giao phối với nhau) qua hệ Xác định thành phần kiểu gen quần thể hệ thứ hai Biết gen quy định màu đỏ trội hoàn toàn so với màu xám, gen nằm nhiễm sắc thể thường Bài 3: Có đột biến lặn NST thường làm cho mỏ cảu gà dài mỏ Những gà mổ thức ăn nên yếu ớt Những chủ chăn nuôi thường phải liên tục loại chúng khỏi đàn Khi cho giao phối ngẫu nhiên 100 cặp gà bố mẹ mỏ bình thường, thu 1500 gà con, có 15 gà biểu đột biến Giả sử khơng có đột biến xảy ra, cho biết có gà bố mẹ dị hợp tử đột biến trên? A 15 B C.40 D d Câu hỏi kiểm tra, đánh giá Bài 1: Giả sử quần thể động vật ngẫu phối có tỉ lệ kiểu gen: + Ở giới cái: 0,36AA : 0,48Aa : 0,16aa + Ở giới đực: 0,64AA : 0,32Aa : 0,04aa a Xác định cấu trúc di truyền quần thể trạng thái cân b Sau quần thể đạt cân di truyền, điều kiện sống thay đổi, cá thể có kiểu gen a a trở nên khơng có khả sinh sản Hãy xác định tần số alen quần thể sau hệ ngẫu phối Phương pháp giải - Tần số alen quần thể trạng thái cân di truyền: pA = 1/2 (0,6 + 0,8) = 0,7, q = 0,3 - Cấu trúc di truyền quần thể trạng thái cân di truyền 0,49AA : 0,42Aa : 0,09aa - Tần số alen sau hệ ngẫu phối, cá thể aa khơng đóng góp gen vào quần thể (gen từ a bị đào thải) q0 + nq 0,3 + 5.0,3 - Ta có: q = = = 0,12, pA = 0,88 Bài 2: (Đề thi THPT Quốc gia năm 2015, 2016) 17 Ở quần thể ngẫu phối, xét gen nằm NST thường gồm alen A trội hoàn toàn so với a Dưới tác dụng chọn lọc tự nhiên, cá thể có kiểu hình lặn bị đào thải khỏi quần thể sau sinh Thế hệ xuất phát P quần thể có cấu trúc di truyền: 0.6AA ; 0,4Aa Cho khơng có tác động nhân tố tiến hóa khác Theo lý thuyết, hệ F3 quần thể tần số alen a là: A 1/5 B.1/9 C 1/8 D 1/7 Phương pháp giải: Cách 1: Ta hệ F1 CTDT: 0,64AA ; 0,32Aa ; 0,04aa F1 CTDT: 2/3AA ; 1/3Aa F2 CTDT: 25/35AA ; 10/35Aa ; F3 CTDT: 36/48AA ; 12/48Aa ; Vậy qa = 12/96 = 1/8 Đáp án C Cách 2: Trong trường hợp S = sau n hệ chọn lọc q0 + nq 0, + 3.0, q = = = 1/8 Đáp án C Câu 3: (Đề thi THPT QG 2015) Ở loài động vật, alen A quy định lơng đen trội hồn tồn so với alen a quy định lông trắng Gen nằm nhiễm sắc thể thường Một quần thể loài hệ xuất phát (P) có cấu trúc di truyền 0,6AA : 0,3Aa : 0,1aa Giả sử quần thể này, cá thể có màu lơng giao phối ngẫu nhiên với mà không giao phối với cá thể có màu lơng khác quần thể không chịu tác động nhân tố tiến hóa khác Theo lí thuyết, tỉ lệ cá thể lông trắng F1 là: A 1/40 B 23/180 C 1/8 D 1/36 Hướng dẫn giải: - Kiểu hình lơng trắng ngẫu phối có kiểu: 0,1aa x 0,1aa suy tỷ lệ kiểu hình lơng trắng khơng đổi qua hệ ngẫu phối = 0,1aa - Kiểu hình lơng đen ngẫu phối quần thể CTDT có dạng: 0,6AA ; 0,3Aa = 2/3AA ; 1/3Aa suy pA = 5/6 ; qa = 1/6 Vậy kiểu hình lơng trắng F1 tỷ lệ chiếm : 1/36 + 1/10 = 46/360 = 23/180 B 2.4 Hiệu sáng kiến kinh nghiệm hoạt động giáo dục, với thân, đồng nghiệp nhà trường - Đánh giá định tính kết sau thử nghiệm: Trong năm học từ 20182020 Tôi thử nghiệm nội dung sáng kiến với đối tượng học sinh lớp 11, 12 Trong q trình dạy học thử nghiệm, tơi thấy mừng em học sinh thể hứng thú cao với học Điều thể tích cực khám phá kiến thức, 18 sơi nổi, hăng hái phát biểu xây dựng bài, đồng thời em ý đến lời nhận xét, bổ sung kiến thức giáo viên Đây điều mà không thực sáng kiến kinh nghiệm khó có Mặt khác, qua kiểm tra đánh giá kết quả, thấy đoạt loại giỏi tăng lên rõ rệt, đáp ứng mức độ kiến thức, kĩ cần có - Đánh giá kết kiểm tra kết chất lượng môn: Loại điểm