SKKN: biện luận các bài toán di truyền

SKKN Lê Thị H ờng Phần I : Đặt vấn đề I. Lý do chọn đề tài Sinh học vốn là môn khoa học có tính ứng dụng ở hầu hết trên các lĩnh vực của đời sống xã hội, cũng nh trong sản xuất. Trong nhà trờng việc giảng dạy bộ môn sinh học, song song với nhiệm vụ giảng dạy lý thuyết thì việc rèn cho HS kĩ năng giải bài tập là nhiệm vụ vô cùng quan trọng. Làm thế nào để học sinh có kỹ năng giải bài tập sinh học là một vấn đề khó khăn trong công tác giảng dạy. Khó khăn lớn nhất đó là tiết luyện tập ở bộ môn sinh học rất ít (1 đến 2 tiết trên 1 học kì) trong khi lợng kiến thức lí thuyết ở mỗi tiết học lại quá nặng hầu nh giáo viên không có thời gian để hớng dẫn HS làm bài tập. HS không có khả năng phân tích và tổng hợp kiến thức, do đó việc giải bài tập còn nhiều lúng túng, đặc biệt là việc giải bài tập di truyền biện luận . Bài tập di truyền biện luận là dạng bài tập yêu cầu học sinh phải có khả năng tổng hợp kiến thức về các quy luật di truyền, do đó chỉ đối tợng học sinh khá và giỏi mới có thể tự làm khi đợc hớng dẫn, còn hầu hết là HS bế tắc trong phơng pháp tìm cách giải và tìm lời giải. Trong khi đó thì đây là dạng bài tập không thể thiếu trong đề thi tuyển sinh đại học và thi chọn HS giỏi các cấp. Trong những năm giảng dạy sinh học ở trờng phổ thông, bản thân tôi luôn suy nghĩ để định hớng tìm tòi cách giải chính tắc nhất có thể áp dụng cho mọi bài tập biện luận di truyền để HS có thể vận dụng ở các dạng bài tập biện luận khác nhau khi tìm cách giải.Xuất phát từ lí do trên, trong sáng kiến này bản thân tôi muốn góp một vài kinh nghiệm về Ph ơng pháp giải bài toán biện luận trong trờng hợp các gen quy định tính trạng nằm trên NSTthờng . II. Mục đích nghiên cứu: 1 SKKN Lê Thị H ờng - SKKN có tác dụng giúp học sinh trình bày một bài biện luận có tính lo gic khoa học, lí luận chặt chẽ, có sức thuyết phục, rèn cho HS kĩ năng phân tích đề bài để giải quyết những yêu cầu của đề một cách dễ dàng . - Giúp học sinh nắm vững bản chất, hiểu biết sâu sắc hơn về mỗi quy luật di truyền đồng thời nhận biết đợc tỷ lệ phân li đặc trng của mỗi quy luật di truyền để vận dụng một cách thành thạo khi giải bài tập. III. Phơng pháp nghiên cứu. - Chủ yếu là rút ra kinh nghiệm trong quá trình giảng dạy. Đồng thời thông qua việc trao đổi kinh nghiệm với đồng chí đồng nghiệp. - Tìm hiểu tâm lí học sinh - Tham khảo, thu thập tài liệu. - Theo dõi, phân tích, tổng hợp kiểm tra rút kinh nghiệm các tiết dạy trên lớp khi sử dụng phơng pháp trên. - Dùng phơng pháp thống kê toán học để tổng kết kinh nghiệm, kiểm tra kết quả. IV. ý nghĩa của đề tài. - SKKN nhằm thực hiện nâng cao chất lợng dạy học, Nâng cao hiệu quả dạy học. - Giải quyết đợc những vớng mắc của HS trong quá trình tiếp thu và vận dụng kiến thức để giải bài tập biện luận di truyền nói riêng và bài tập sinh học nói chung. V. Phạm vi và đối tợng nghiên cứu: - Đề tài áp dụng đối vớihọc sinh lớp 11,12 có học lực trung bình trở lên trong các giờ luyện tập, ôn tập chơng, ôn thi học sinh giỏi, bồi dỡng khối. - Phạm vi của đề tài tơng đối rộng. Tuy nhiên, trong SKKN này tôi chỉ đề xuất phơng pháp và kinh nghiệm giải bài tập biện luận di truyền của các tính trạng do gen trên NST thờng quy định. Phần II : Giải quyết vấn đề 2 SKKN Lê Thị H ờng I. Giải pháp thực hiện 1. Yêu cầu. - Học sinh cần hiểu: Biện luận là căn cứ vào giả thiết của bài toán và những kiến thức cơ bản của các quy luật di truyền để đa ra những lập luận xác đáng để giải quyết vấn đề của bài toán. - Học sinh cần nắm vững bản chất của mỗi quy luật di truyền và tỷ lệ phân ly đặc trng cho từng quy luật. 2. Giải pháp cụ thể. - Bài giải biện luận có thể phân làm hai phần: a. Phần một: Biện luận. Gồm các bớc cơ bản sau: Bớc 1: Xác định đặc điểm di truyền của từng tính trạng: Có thể nằm trong các trờng hợp sau: + Tính trạng do nhiều gen quy định theo kiểu bổ trợ hoặc át chế hoặc cộng gộp. + Tính trạng do một cặp gen quy định theo kiểu trội hoàn toàn hoặc trội không hoàn toàn (Xác định tính trạng trội, lặn). Bớc 2: Xác định mối quan hệ giữa các cặp gen quy định các cặp tính trạng: Quan hệ này có thể là: + Mỗi cặp gen nằm trên một cặp NST, phân ly độc lập. + Các cặp gen cùng nằm trên một cặp NST, liên kết hoàn toàn với nhau. + Các cặp gen cùng nằm trên một cặp NST, liên kết không hoàn toàn. Bớc 3: Xác định nhóm gen liên kết và tần số hoán vị (nếu có) Bớc 4: Viết ra kiểu gen của bố mẹ. b. Phần hai: Kiểm chứng bằng sơ đồ lai. - Viết sơ đồ lai từ P F 1 (F 2 ) - Thống kê kết quả lai để đối chiếu với giả thiết bài toán đã cho. II. Biện pháp thực hiện. 3 SKKN Lê Thị H ờng 1. Căn cứ vào tỷ lệ phân ly của từng tính trạng ở đời sau để rút ra đặc điểm di truyền của tính trạng. a. Trờng hợp tính trạng do một cặp gen quy định: * Theo kiểu trội không hoàn toàn. - Trội không hoàn toàn thờng xẩy ra trong trờng hợp bài toán có ba tính trạng tơng ứng. - Xác định tính trạng trội không hoàn toàn: căn cứ vào: + P thuần chủng khác nhau bởi một cặp tính trạng tơng phản, F 1 đồng tính nhng xuất hiện tính trạng mới, trung gian giữa bố và mẹ. + P thuần chủng khác nhau bởi một cặp tính trạng tơng phản, F 2 phân tính theo tỷ lệ 1: 2: 1. * Theo kiểu trội hoàn toàn. - Trội hoàn toàn chỉ xảy ra trong trờng hợp bài toán gồm hai tính trạng tơng ứng. - Tìm tính trạng trội: + Tính trạng trội là tính trạng biểu hiện ở đời F 1 trong trờng hợp P thuần chủng khác nhau bởi một cặp tính trạng tơng phản, F 1 đồng tính giống bố hoặc mẹ. + Tính trạng chiếm tỷ lệ lớn ở đời F 2 trong trờng hợp P thuần chủng khác nhau bởi một cặp tính trạng tơng phản, F 2 phân tính theo tỷ lệ 3:1. b. Trờng hợp tính trạng do hai cặp gen không alen quy định: - Căn cứ vào tỷ lệ phân ly ở đời sau (F 2 ) là một trong các tỷ lệ: + Nếu là một trong các tỷ lệ 9:7 hoặc 9:6:1 hoặc 9:3:3:1 thì tính trạng do hai cặp gen không alen tác động bổ trợ. + Nếu là một trong các tỷ lệ 13 : 3 hoặc 12: 3: 1 thì tính trạng do hai cặp gen không alen tác động át chế bởi gen trội. + Nếu là tỷ lệ 9:3:4 thì tính trạng do hai cặp gen không alen tác động át chế bởi gen lặn. + Nếu là tỷ lệ 15:1 thì tính trạng do hai cặp gen không alen tác động cộng gộp. 4 SKKN Lê Thị H ờng - Căn cứ vào tỷ lệ phân ly ở thế hệ lai phân tích F B . + Nếu là tỷ lệ 3:1 tính trạng do hai cặp gen không alen tác động bổ trợ theo kiểu 9:7 hoặc tác động át chế theo kiểu 13:3. + Nếu là tỷ lệ 1: 2: 1 thì tính trạng do hai cặp gen không alen tác động bổ trợ theo kiểu 9:6:1 hoặc tác động át chế theo kiểu 12:3:1, 9:3:4 hoặc tác động cộng gộp. + Nếu là tỷ lệ 1:1:1:1 thì tính trạng do hai cặp gen không alen tác động cộng gộp, hoặc tác động bổ trợ theo kiểu 9:3:3:1. 2. Quy ớc gen và viết phép lai có thể cho từng cặp tính trạng. (Nếu tính trạng do hai cặp gen quy định sau khi quy ớc phải viết kiểu gen tổng quát của từng tính trạng ) 3. Căn cứ vào tỷ lệ phân ly kiẻu hình ở đời sau mà bài toán đã cho để xác định mối quan hệ giữa các cặp tính trạng (hay tìm quy luận di truyền chung của bài toán) a. Trờng hợp 1: Giả thiết không cho đủ số kiểu hình ở đời sau (tổng tỷ lệ % kiểu hình ở thế hệ lai < 100%) thì ta căn cứ vào sự không phù hợp giữa tỷ lệ % kiểu hình nào đó ở thế hệ lai mà để cho với tỷ lệ % kiểu hình đó trong trờng hợp các cặp tính trạng di truyền độc lập hoặc liên kết hoàn toàn. Ví dụ: - Tỷ lệ kiểu hình lặn ở đời F 2 là 6,25% thì hai cặp tính trạng di truyền độc lập. - Tỷ lệ kiểu hình lặn ở đời F 2 là 25% (hoặc không có) thì hai cặp tính trạng liện kết hoàn toàn. - Tỷ lệ kiểu hình trội Lặn ở đời F 2 18,75% thì các cặp tính trạng di truyền độc lập. - Tỷ lệ kiểu hình trội Lặn ở đời F 2 là 25% (hoặc không có) thì các cặp tính trạng liên kết hoàn toàn. b. Trờng hợp 2: Giả thiết cho đủ số kiểu hình (tổng tỷ lệ % kiểu hình ở thế hệ lai là 100%) có thể làm theo hai cách sau: *Cách 1: 5 SKKN Lê Thị H ờng - Căn cứ vào số tổ hợp giao tử ở thế hệ lai để xác định số loại giao tử đ- ợc cho bởi thế hệ trớc. - Căn cứ vào cơ cấu gen của thế hệ trớc với số loại giao tử mà nó cho để xác định xem các cặp gen liên kết hoàn toàn hay phân ly độc lập. (Nếu P dị hợp hai cặp gen nhng chỉ cho hai loại giao tử thì các gen liên kết hoàn toàn.) *Cách 2: So sánh tỷ lệ phân ly kiểu hình của bài toán với tích số tỷ lệ của các cặp tính trạng (tỷ lệ nhân xác suất các cặp tính trạng ). - Nếu tỷ lệ phân ly của bài toán hoàn toàn giống với tỷ lệ nhân xác suất các cặp tính trạng thì các cặp tính trạng di truyền độc lập. - Nếu tỷ lệ phân ly của bài toán khác với tỷ lệ nhân xác suất các cặp tính trạng nhng kiểu hình nh nhau thì các gen quy định các cặp tính trạng có sự liên kết không hoàn toàn. - Nếu tỷ lệ phân ly của bài toán khác với tỷ lệ nhân xác suất các cặp tính trạng, số kiểu hình bài toán cho ít hơn số kiểu hình trong nhân xác suất thì các gen qui định các tính trạng liên kết hoàn toàn. 4.Xác định nhóm liên kết và tần số hoán vị (nếu có) a) Cách xác định nhóm liên kết trong trờng hợp các gen liên kết hoàn toàn - Căn cứ vào kiểu hình của bố mẹ thuần chủng đề cho. - Căn cứ vào sự có mặt hoặc không có mặt của kiểu hình do 1 kiểu gen qui định trong thế hệ lai (kiểu gen đồng hợp lặn) + Nếu có kiểu hình lặn ( ab ab ) có nhóm liên kết ab . Vậy nhóm liên kết của bố mẹ là AB và ab . + Nếu không có kiểu hình lặn không có nhóm liên kết ab. Vậy nhóm liên kết cuả bố mẹ là: Ab và aB . b) Cách xác định nhóm liên kết và tần số hoán vị trong trờng hợp các gen liên kết không hoàn toàn. - Căn cứ vào tỉ lệ % kiểu hình lặn ( ab ab ) để xác định tỉ lệ % giao tử ab . 6 SKKN Lê Thị H ờng Gọi % kiểu hình chỉ do 1 kiểu gen quy định ( ab ab ) là a. Gọi x và y lần l- ợt là tỉ lệ % các giao tử đực ab và giao tử cái ab . Ta có: a ab ab = x ab . y ab + Nếu diễn biến của tế bào sinh nõan và sinh hạt phấn là nh nhau thì x = y = a + Nếu hoán vị gen chỉ xảy ra ở một bên còn bên kia liên kết hoàn toàn thì khi đó x = 5,0 a + Nếu hoán vị gen xảy ra ở cả hai bên với tần số không giống nhau thì x và y thỏa mãn phơng trình: x . y = a - Nếu x ( hoặc y) < 0,25 thì giao tử ab là giao tử hoán vị +Nhóm liên kết là Ab và aB +Tần số hoán vị là 2x - Nếu x( hoặc y ) > 0,25 thì giao tử ab là giao tử liên +Nhóm liên kết là AB và ab +Tần số hoán vị là 1- 2x L u ý: Trờng hợp bố mẹ cho 8 loại giao tử thì tỉ lệ đem đối chiếu phải là 8 1 = 0,125 Tức là: x > 12,5% giao tử liên kết x < 12,5% giao tử hoán vị 5. Viết kiểu gen P. Viết sơ đò lai kiểm chứng. III. Bài tập vận dụng Bài 1: Lai gữa 2 cây (P) đều dị hợp 2 cặp gen và có kiểu hình hạt đỏ, tròn với nhau thì đợc thế hệ sau (F 1 ) có tỉ lệ phân li nh sau: 7 SKKN Lê Thị H ờng 54% cây hạt đỏ, tròn 21% cây hạt đỏ, dài 21% cây hạt trắng, tròn 4% cây hạt trắng, dài Xác định kiểu gen và tỉ lệ mỗi loại giao tử của cây. Biết rằng mổi tính trạng trên do 1 gen nằm trên NST thờng qui định. Giải Xét sự di truyền của cặp tính trạng về màu sắc hạt , ta có : Đỏ/trắng = 1 3 %25 %75 %4%21 %21%54 == + + đỏ là tính trạng trội, trắng là tính trạng lặn Qui ớc : A qui định hạt màu đỏ, a qui định hạt màu trắng . Phép lai: Aa x Aa Xét sự di truyền của cặp tính trạng về hình dạng hạt , ta có: Tròn/dài = 1 3 %25 %75 %4%21 %21%54 == + + tròn là tính trạng trội, dài là tính trạng lặn Qui ớc : B qui định hạt tròn, b qui định hạt dài . Phép lai: Bb x Bb Xét sự di truyền chung của cả 2 cặp tính trạng, ta có: P dị hợp 2 cặp gen, mỗi gen qui định 1 tính trạng nằm trên NST thờng nhng F 1 thu đợc 4 kiểu hình phân li theo tỉ lệ : 54% : 21% : 21% : 4%. Khác với tỉ lệ (3:1).(3:1) (là tỉ lệ trong trờng hợp các cặp tính trạng di truyền độc lập hai căp gen qui định hai cặp tính trạng cùng nằm trên một cặp NST và liên kết không hoàn toàn. Lại thấy: F 2 có kiểu hình hạt trắng, dài đợc quy định bởi kiểu gen : ab ab chiếm tỉ lệ 4% phải đợc tạo ra từ sự tổ hợp các giao tử ab đực và cái theo các trờng hợp sau: 8 SKKN Lê Thị H ờng *Trờng hợp 1: 4% ab ab = 20% ab x 20%ab hai giao tử ab là giao tử hoán vị kiểu gen P là : aB Ab x aB Ab Tỉ lệ các loại giao tử của P là : Ab = aB = 30%, AB = ab = 20% *Trờng hợp 2: 4% ab ab = 8% ab x 50%ab 8% giao tử ab là giao tử hoán vị đợc tạo ra từ kiểu gen aB Ab ; 50% giao tử ab là giao tử liên kết hoàn toàn đợc sinh ra từ kiểu gen ab AB Vậy kiểu gen P là : ab AB x aB Ab Tỉ lệ các loại giao tử của P là : Ab = a B = 42% AB = a b = 50% a b = A B = 8% *Trờng hợp 3: 4% ab ab = 40% ab x 10%ab 40% giao tử ab là giao tử liên kêt đợc tạo ra từ kiểu gen ab AB ; 10% giao tử ab là giao tử hoán vị đ- ợc sinh ra từ kiểu gen aB Ab Vậy kiểu gen P là : ab AB x aB Ab Tỉ lệ các loại giao tử của P là : Ab = a B = 40% AB = a b = 40% a b = A B = 10% Ab = aB = 10% Bài 2 Cho ngô F 1 tự thụ phấn thu đợc kết quả ở đời F 2 có tỉ lệ kiểu hình phân li nh sau : 56,25% cây cho hạt phấn dài, màu vàng 25% cây cho hạt phấn ngắn, màu trắng 18,75% cây cho hạt phấn ngắn, màu trắng. Cho biết màu sắc hạt phấn do 1 cặp gen điều khiển. Biện luận nvà viết sơ đồ lai từ F 1 F 2 9 SKKN Lê Thị H ờng Giải - Xét sự di truyền cặp tính trạng về độ dài hạt phấn, ta có: F 2 : hạt phấn dài/hạt phấn ngắn = 7 9 %75,18%25 %25,56 = + Đây là tỉ lệ của tính trạng do hai cặp gen không alen tác động bổ trợ quy định. Qui ớc: Hai cặp gen A - a, B b cùng qui định tính trạng độ dài của hạt phấn suy ra phép lai của cặp tính trạng này là : AaBb x AaBb (1) Hạt phấn dài có kiểu gen là: 9A_B_ Hạt phấn ngắn có kiểu gen là: 3A_bb + 3aaB_ + 1aabb - Xét sự di truyền cặp tính trạng về màu sắc hạt phấn, ta có: F 2 : hạt phấn vàng/hạt phấn trắng = 1 3 %25 %75,18%25,56 = + Mà tính trạng do một cặp gen quy định cho nên vàng là tính trạng trội, trắng là tính trạng lặn. Qui ớc: D là gen qui định hạt phấn vàng, d là gen qui định hạt phấn trắng. Phép lai của cặp tính trạng này là : Dd x Dd (2) Từ (1) và (2) suy ra : F 1 chứa 3 cặp gen dị hợp. Nếu các cặp tính trạng này di truyền độc lập hay xảy ra hoán vị thì F 2 phải thu đợc 4 kiểu hình nhng trong bài toán F 2 chi có 3 kiểu hình chứng tỏ có sự liên kết hoàn toàn giữa gen quy định kích thớc hạt phấn với gen qui định màu sắc hạt phấn. Lại thấy F 2 không cố kiểu hình hạt phấn dài màu trắng, kiểu gen: A_ d Bd _ (hoặc d Ad B _ _ ) không có nhóm liên kết Bd ( Hoặc Ad ) Vậy kiểu gen của F 1 là : Aa bd BD hoặc Bb ad AD . Sơ đồ lai: 10 [...]... Kết luận I Kết quả nghiên cứu (thực nghiệm) - Trong SKKN trên tôi chỉ đề xuất phơng pháp và một số kinh nghiệm khi giải bài toán biện luận di truyền do gen trên NST thờng qui định mà bản thân tôi đã đúc rút trong quá trình giảng dạy 11 SKKN Lê Thị Hờng - Trớc khi áp dụng các phơng pháp nói trên tôi thấy hầu hết học sinh lúng túng không định hớng đợc cách giải cụ thể, không biết cách trình bày bài giả... toán để đinh hớng đúng đắn cách giải quyết vấn đề của bài toán không bị sai lệch Từ đó HS tự đa ra phơng pháp giải cụ thể để xây dựng bài giải hoàn chỉnh II Kiến nghị , đề xuất: SKKN này đợc hoàn thành ngoài sự nổ lực của bản thân đúc rút kinh nghiệm trong nhiều năm giảng dạy, nghiên cứu tài liệu và đợc các đồng nghiệp đóng góp nhiều ý kiến quý báu Mặc dù vậy, bài toán biện luận vốn rất phức tạp và đa... HS làm đợc bài tập ( Cha áp dụng) Giỏi Khá TB 50% 30% 0% 60% 30% 0% Giỏi 90% 95% (áp dụng) Khá 60% 60% TB 10% 15% Để đạt đợc kết quả nh vậy, khi giảng dạy mỗi quy luật di truyền tôi đều phân tích để HS thấy và rút ra đợc nét đặc trng của từng quy luật tỉ lệ phân li đặc trng cho từng qui luật để khi HS gặp bất kì một tỉ lệ phân li nào đầu có thể nhận thức về qui luật di truyền chung của bài toán để đinh... đợc những bài biện luận đơn giản) - Sau khi áp dụng SKKN này trong giảng dạy, thực tiễn học sinh đã khắc phục đợc nhiều nhợc điểm, biết cách trình bày bài giải logic, chặt chẽ hạn chế đợc sai lầm, HS từ TB trở lên đều có thể làm đợc bài này Học sinh hứng thú, say mê và tích cực học tập hơn - Sau đây là bảng thống kê kết quả kiểm tra: Lớp Năm học B4 (2004-2005) A3 (2005-2006) Tỉ lệ HS làm đợc bài tập... báu Mặc dù vậy, bài toán biện luận vốn rất phức tạp và đa dạng một vài kinh nghiệm nhỏ này không thể thể hiện đầy đủ mọi khía cạnh các dạng bài tập nên SKKN không tránh khỏi thiếu sót và hạn chế Vì vậy tôi rất mong đợc sự góp ý, phê bình của quý thầy cô, các đồng nghiệp và các em học sinh để nội dung đề tài phong phú và đầy đủ hơn Tôi xin chân thành cảm ơn ! 12 SKKN Lê Thị Hờng Ngày 25 tháng 03 năm 2007 . tòi cách giải chính tắc nhất có thể áp dụng cho mọi bài tập biện luận di truyền để HS có thể vận dụng ở các dạng bài tập biện luận khác nhau khi tìm cách. di truyền biện luận . Bài tập di truyền biện luận là dạng bài tập yêu cầu học sinh phải có khả năng tổng hợp kiến thức về các quy luật di truyền, do đó