MỘT số kỹ NĂNG GIÚP học SINH làm tốt các bài TOÁN DI TRUYỀN TRONG môn SINH học

A LỜI MỞ ĐẦU LÝ DO VÀ MỤC ĐÍCH CHỌN ĐỀ TÀI Đổi pháp pháp dạy học đổi kiểm tra đánh giá học sinh xu phù hợp với phát triển thời đại phát triển giáo dục nước nhà Nhưng làm để việc đổi thực mang lại hiệu mong muốn, đáp ứng với nhu cầu người học, phù hợp cách dạy, cách KT-ĐG giáo viên với cách học học sinh lại toán khó mà khơng nhà quản lí giáo dục mắc phải mà người giáo viên trực tiếp đứng lớp gặp nhiều khó khăn q trình thực hoạt động dạy học Hiện Bộ GD&ĐT đổi giáo dục theo hướng phù hợp, việc thực kì thi theo hình thức thi trắc nghiệm khách quan, việc đổi phương pháp dạy học để giúp học sinh tiếp cận tốt với phương pháp kiểm tra đánh giá điều vô quan trọng phải liên tục Là người giáo viên, người trực tiếp đứng lớp, thực muốn tìm cho học sinh phương pháp học tập tốt Vì lẽ đó, kinh nghiệm vốn có năm giảng dạy, tìm hiểu, đúc rút ý kiến đồng nghiệp, tham khảo ý kiến nhiều em học sinh, cuối đúc rút số kinh nghiệm nhằm giúp em học sinh có cách giải hợp lý việc làm toán sinh học, tổng hợp thành kinh nghiệm “Một số kỹ giúp học sinh làm tốt tốn di truyền mơn sinh học ’’ Hy vọng phương pháp góp phần giúp em có cách học tập tốt việc giải số tập môn sinh học kể lớp nhà, đáp ứng mục tiêu đổi KT-ĐG ngành Giáo Dục ĐỐI TƯỢNG Sử dụng đối tượng nghiên cứu em học sinh có học lực từ mức trung bình lên học sinh THPT ĐIỂM MỚI Phương pháp dễ hiểu, ngắn gọn, đặc biệt phù hợp với thi theo hình thức TNKQ B NỘI DUNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM I THỰC TRẠNG Hiện hiệu phương pháp dạy học đổi theo chủ trương GD & ĐT thực chưa phát huy hết khả năng, nguyên nhân phần em học sinh chưa kịp tiếp thu cách học theo phương pháp đổi mới, chưa thực có phương pháp học tập tối ưu để đáp ứng yêu cầu tại, em thụ động học tập Học sinh chưa biết phối hợp viêc vận dụng lí thuyết với thực hành, học lý thuyết chưa có cách xác định trọng tâm học, làm tập chưa xác định mấu chốt trọng tâm tập Sau nhận thấy thực trạng trên, việc tìm hiểu, tiếp cận tài liệu thiết kế nội dung nghiên cứu để phù hợp với đối tượng học sinh khác nhau, thực tế giải phần lớn vấn đề đặt góp phần nâng cao hiệu dạy học Từ thực trạng để công việc đạt hiệu tốt hơn, mạnh dạn đề xuất cách giải cụ thể sau II GIẢI PHÁP THỰC HIỆN II.1 SỬ DỤNG QUY TẮC CỘNG, QUY TẮC NHÂN VÀ ĐỊNH LUẬT HACDY – VANBERG ĐỂ XÁC ĐỊNH CẤU TRÚC DI TRUYỀN CỦA QUẦN THỂ Lý thuyết: 1.1: Quy tắc cộng: Giả sử công việc thực theo k phương án A1, A2, ,Ak; có n1 cách thực phương án A 1, n2 cách thực phương án A2, nk cách thực phương án A k Khi cơng việc thực n1 + n2 + + nk cách 1.2: Quy tắc nhân: Giả sử cơng việc bao gồm hai cơng đoạn A B Cơng đoạn A làm theo n cách Với cách thực cơng đoạn A cơng đoạn B làm theo m cách Khi cơng việc thực theo n.m cách 1.3: Định luật Hacdy - Vanberg - Một quần thể có xAA + yAa + zaa tần số A = x + y/2, a = z + y/2 - Quá trình giao phối ngẫu nhiên dẫn tới thành phần kiểu gen quần thể đạt trạng thái cân p2 AA + 2pqAa + q2aa = 1(p tần số A, q tần số a) - Thành phần kiểu gen quần thể trạng thái cân thỏa mãn cơng thức định luật Hacdy – Vanberg Khi cân tỉ lệ kiểu gen aa bình phương tần số alen a (aa = q2) Một số ví dụ 2.1 Ví dụ 1: Xét quần thể lồi có thành phần kiểu gen tương ứng sau: Số 1: 100% Aa Số 2: 25%Aa, 50% AA, 25% aa Số 3: 100% aa Số 4: 36% AA, 48% Aa, 16% aa Hỏi, quần thể cân di truyền ? Giải - Ở quần thể số 3,có tần số A = a = nên thành phần kiểu gen 0AA, Aa, aa thỏa mãn định luật Hacdy – Vanberg - Ở quần thể số 4, có A = 0,6 a = 0,4 nên thành phần kiểu gen có 0,36 AA : 0,4Aa : 0,16 aa thỏa mãn định luật Hacdy – Vanberg - Vậy quần thể số cân di truyền - Quần thể không thỏa mãn định luật Hacdy – Vanberg nên không cân di truyền 2.2 Ví dụ 2: Gen A (A a) gen B (B b) nằm cặp NST thứ nhất, gen A có alen, gen B có alen Gen D nằm cặp NST số có alen Trong quần thể có tối đa loại kiểu gen ? Giải - Muốn xác định số loại kiểu gen phải xét nhóm gen liên kết - Gen D có alen có kiểu gen đồng hợp, số kiểu gen dị hợp n(n-1)/2 = (5-1)/2 = 10 Vậy tổng số kiểu gen D + 10 = 15 kiểu gen Gen A gen B nằm nhóm gen liên kết nên ta xác định số loại kiểu gen gen A B theo cách sau: Cách 1: Tính theo kiểu gen đồng hợp dị hợp - Số kiểu gen đồng hợp A B có kiểu gen AA/AB, Ab/Ab, aB/aB, ab/ab - Số kiểu gen dị hợp cặp gen có kiểu gen AB/aB, AB/Ab, aB/ab, Ab/ab - Số kiểu gen dị hợp cặp gen có kiểu gen AB/ab Ab/aB Vậy tổng số kiểu gen gen A B + + = 10 kiểu gen Cách 2: Vì gen nằm nhiễm sắc thể nên ta coi gen A.B gen M ( đặt ẩn phụ M = A.B) số alen M tích soosalen gen A với số alen gen B = 2.2 = alen M1 = AB,M2 = Ab, M3 = aB, M4 = ab - Khi ta có: M1M1 = AB/AB, M2M2= Ab/Ab, M3M3 = aB/aB, M4M4 = ab/ab, M1M2 = AB/Ab, M1M3 = AB/aB, M1M4 = AB/ab, M2M3= Ab/aB, M2M4 = Ab/ab, M3M4 = aB/aB => số loại kiểu gen M số loại kiểu gen gen A B Như gen M nằm NST thứ có alen, gen D nằm NST số có alen số kiểu gen tích số loại kiể gen M với số loại kiểu gen D - Số loại kiểu gen M 4(4+1)/2 = 10 - Số loại kiểu gen D 5(5+1)/2 = 15 Vì M D nằm cặp NST khác nên ta có số loại kiểu gen cặp là: 10 15 = 150 kiểu gen * Nhận xét Trong cách tính kiểu gen nói trên, cách thực đơn giản đặc biệt cho nhóm gen liên kết có nhiều gen, gen có nhiều alen Một gen nằm NST thường có n alen có n(n + 1)/ kiểu gen, có n kiểu gen đồng hợp n(n – 1)/2 kiểu gen dị hợp Dùng phương pháp đặt ẩn phụ để xác định số loại kiểu gen tất gen nhóm gen liên kết Nếu có gen A, B, D nằm NST thường gen A có m alen, gen B có n alen, gen D có p alen đặt M = A.B.D, gen M có alen len m.n.p số kiểu gen car3 gen A,B,D m.n.p(m.n.p - 1)/2 2.3 Ví dụ 3: Gen A nằm NST X có alen, gen B nằm NST thường có alen, gen D nằm NST Y có alen Trong quần thể có tối đa loại kiểu gen ? Giải - Gen A gen D liên kết giới tính nên số loại kiểu gen phải tính theo giới + Ở giới XX, gen A tồn theo cặp alen NST thường có tối đa số loại kiểu gen 5(5 + 1)/2 = 15 kiểu gen Gen D không nằm NST X nên giới XX có kiểu gen gen D => số loại kiểu gen 15 = 15 + Ở giới XY gen A tồn trạng thái đơn gen có X mà khơng có Y Do số loại kiểu gen gen A số loại alen => có kiểu gen Gen D có Y nên có kiểu gen => giới tính XY có số kiểu gen 5.2 = 10 Vậy tổng số kiểu gen giới gen A 15 + 10 = 25 - Gen B nằm NST thường có alen nên số loại kiểu gen 8(8 + 1)/2 = 36 - Số loại kiểu gen gen A B giới 25 36 = 900 kiểu gen Nhận xét Khi gen nằm NST giới tính số loại kiểu gen tính riêng ởtừng giới tổng số loại kiểu gen giới đực với số loại kiểu gen giới Gen A có n alen, nằm NST giới tính X tạo tối đa n(n + 3)/2 kiểu gen, nằm NST Y tạo (n + 1) loại kiểu gen 2.4 Ví dụ 4: Trong quần thể giao phối ngẫu nhiên, có A quy định thân cao, a thân thấp, B hoa đỏ, b hoa trắng, cặp gen nằm cặp NST khác trội lặn hoàn toàn Ở quần thể cân di truyền có tần số A 0,6, a 0,4, B 0,7 b 0,3 a) theo lý thuyết tỉ lệ kiểu gen aaBb đời % ? b) Trong quần thể có kiểu hình thân cao hoa trắng có tỉ lệ % ? Giải a) Tỉ lệ kiểu gen tích tỉ lệ cặp gen có kiểu gen Vì quần thể giao phối ngẫu nhiên, cân di truyền nên tỉ lệ cặp gen tuân theo định luật Hacdy – Vanberg Xét cặp kiểu gen aa có tỉ lệ (0,4) =0,16 Kiểu gen Bb có tỉ lệ 0,7 0,3 = 0,42 Hai cặp gen phân li độc lập nên tỉ lệ kiểu gen aaBb tích tỉ lệ aa với tỉ lệ Bb quần thể 0,16 0,42 = 0,0672 = 6,72% b) Cây thân cao hoa trắng có kiểu gen Aabb, Aabb Trong tỉ lệ kiểu gen là: Aabb có tỉ lệ (0,6) (0,3) = 0,0324 Aabb có tỉ lệ (2 0,6 0,4) (0,3) = 0,0432 Vậy quần thể thân cao hoa trắng có tỉ lệ 0,0324 + 0,0432 = 0,0756 = 7,56% Nhận xét: Khi quần thể cân di truyền, tỉ lệ loại kiểu gen tích tần số alen có kiểu gen nhân với n ( n số cặp gen dị hợp có kiểu gen Ví dụ kiểu gen AabbDd có tỉ lệ = 22.A.a.b.b.D.d - Chú ý giúp học sinh tìm kết nhanh, phù hợp với thi TNKQ Nhận xét chung: Như việc áp dụng quy tắc nhân, với việc nắm vũng điều kiện nghiệm định luật Hacdy - Vanberg việc giải toán di truyền học quần thể giúp cho học sinh dễ hiểu hơn, làm nhanh hiệu hơn, đồng thời dễ dàng tiếp cận làm tốn sinh học mà khơng cảm thấy cứng cáp vận dụng II.2 SỬ DỤNG GIẢI TÍCH TỔ HỢP ĐỂ LÀM CÁC BÀI TẬP DI TRUYỀN Phép chỉnh hợp 1.1 Chỉnh hợp không lặp a Lý thuyết: Mỗi cách xếp k phần tử từ n phân tử ban đầu theo thứ tự định gọi n! chỉnh hợp không chập k n phần tử (0 ≤ k ≤ n) Công thức A kn = (n − k )! b Vận dụng: Lý thuyết chỉnh hợp khơng lặp sử dụng để giải tốn sinh học áp dụng điều kiện tính số loại tập hợp sinh học phải số loại phần tử, phần tử có mặt lần mà thơi * Ví dụ 1: với 20 loại axit amin tạo loại prơtêin khác prơtêin gồm axit amin axit amin có mặt lần ? Giải Cách 1: Bài toán giải phép chọn: - Ta chia toán thành giai đoạn khác nhau: + Giai đoạn 1: Chọn axit amin có 20 cách chọn + Giai đoạn 2: Chọn axit amin thứ hai có 19 cách chọn + Giai đoạn 3: Chọn axit amin thứ ba có 18 cách chọn + Giai đoạn 4: Chọn axit amin thứ tư có 17 cách chọn + Giai đoạn 5: Chọn axit amin thứ năm có 16 cách chọn Vậy đáp số là: 20 x 19 x 18 x 17 x 16 = 1860480 loại prôtêin khác Cách 2: Giải phép chỉnh hợp: Ở ta xác định k phần tử loại axit amin phân tử prơtêin, n phần tử 20 loại axit amin, axit amin có mặt lần Vậy yêu cầu toán phép chỉnh hợp không lặp chập 20 phần tử 20! A 520 = (20 − 5)! = 1860480 phân tử prôtêin khác c Nhận xét: So sánh cách giải cách hai nhanh, gọn hơn, đỡ nhiều thời gian, điều có ý nghĩa, đặc biệt tốn mà khơng sử dụng giải tích tổ hợp để giải khó mà tím kết 1.2 Chỉnh hợp lặp 1.2.1: Trường hợp 1: Chỉnh hợp lặp không hạn chế số lần lặp a Lý thuyết: Chỉnh hợp lặp chập k n phần tử tập hợp có thứ tự gồm k phần tử, phần tử có mặt từ tới k lần Tính cơng thức nk b Vận dụng: * Ví dụ: Với loại nuclêơtit A, T, G, X tạo ba mã hố khác nhau? Giải: Nếu theo lý thuyết kết tốn chỉnh hợp lặp chập phần tử ba có phần tử, A, T, G, X lặp với số lần không hạn chế: 43 = 64 ba 1.2.2: Trường hợp 2: Chỉnh hợp lặp có hạn chế số lần lặp a Lý thuyết: Nếu có số chỉnh hợp chập n phần tử mà phần tử thứ A có mặt a lần, phần tử thứ B có mặt b lần, phần tử thứ K có mặt k lần, kết tốn tính cơng thức : n! a!.b! k! * Điều kiện: Kích thước tập hợp phải tổng số lần có mặt phần tử b Vận dụng: * Ví dụ 1: Từ 100 ribơnuclêơtit gồm 10 Ađênin, 20 Uraxin, 30 guanin, 40 xitơzin tạo loại phân tử mARN khác gồm 100 ribơnuclêơtit cho ? Giải Bài tốn trở thành tính số chỉnh hợp chập 100 phần tử, phần tử loại A có mặt 10 lần, U có mặt 20 lần, G có mặt 30 lần, X có mặt 40 lần => kết 100! 10!.20!.30!.40! * Ví dụ 2: Từ Lơxin, Izơlơxin, Valin, 4Xistêin, 10 Asparagin tạo loại pơlypeptit có đủ 20 loại axit amin ? Đáp số là: 20! 1!.2!.3!.4!.10! Như tốn khơng thể sử dụng cơng thức trương hợp tức dùng cơng thức nk 1.3: Nhận xét: * Ưu điểm: Có thể giải nhanh nhiều tốn sinh học khó mà thực tế khơng dùng phép chỉnh hợp khó giải được, chẳng hạn ví dụ ta giải tốn theo phương pháp chọn hay đếm khơng làm nhiều thời gian mà kết mang lại chưa hẳn xác tốn phức tạp * Nhược điểm: Phép chỉnh hợp thoả mãn điều kiện định Các phép chỉnh hợp lặp có hạn chế số lần lặp áp dụng trường hợp số phần tử kích thước tập hợp, nghĩa n = k n ≠ k cơng thức khơng phù hợp Phép tổ hợp a Lý thuyết: Tổ hợp tập hợp gồm k phần tử không kể thứ tự tập hợp n! ban đầu gồm n phần tử (0 ≤ k ≤ n) Tính cơng thức: C kn = (n − k )!.k! Chú ý: Tổ hợp khác với chỉnh hợp chỗ chỉnh hợp có tính thứ tự định tổ hợp khơng kể thứ tự: Ví dụ với phần tử B b gen alen ta có kiểu chỉnh hợp Bb bB, lại có tổ hợp mà thơi Bb bB trùng với quan niệm di truyền học Vì lý mà sinh học phổ thơng tổ hợp ứng dụng nhiều b Vận dụng: * Ví dụ 1: Thể tứ bội AAaa tạo tổ hợp giao tử giảm phân bình thường ? Giải Ở thể tứ bội giảm phân bình thường ln cho giao tử mang alen Có nghĩa toán k = 2, n = vầy kết 4!/(4-2)!.2! = kiểu tổ hợp giao tử * Ví dụ 2: Một quần thể lúa có 10 xuất sắc nhất, lần lấy hai cá thể tạo thành cặp lai với cần tiến hành phép lai ? Giải Bài tốn có nghĩa ta chọn cặp với 2, với 3, tức phải tìm tổ hợp chấp 10 phần tử Ta có kết = 10!/(10 - 2)!.2! = 45 phép lai * Ví dụ 3: Một thể đa bội tạo 70 tổ hợp giao tử Cơ thể thuộc dạng đa bội ? n! Giải: Ta áp dụng công thức tổ hợp: C kn = 70 = (n − k )!.k! Vì số NST giao tử phải nửa số NST tế bào sinh nó, nên ta có k = n/2 Do ta 2k!/k!(2k-k!) = 70 -> k = Vậy thể bát bội Chú ý: Cũng toán ứng dụng toán tổ hợp nhanh, gọn nhiều, làm lại ví dụ phần tốn chọn để kiểm chứng: Trong gia đình bố mẹ dị hợp tử (Aa x Aa) tính trạng tóc màu đen Xác suất để có người có tóc màu đen người họ ? Biết tóc màu đen tính trạng trội hồn tồn so với tóc bạch tạng Giải - Để lần sinh có lần sinh có tóc màu đen số trường hợp C - Xác suất để sinh ba người có tóc màu đen tóc bạch tạng ( )3 - Vậy xác suất để sinh ba bốn người có tóc màu đen C 4 ( )3 = 27/64 c Nhận xét: Như ứng dụng toán tổ hợp giúp cho việc giải số tập sinh học dễ dàng nhanh gọn hơn, nhiều tập khơng sử dụng tốn tổ hợp khó tìm khơng thể tìm kết Toán xác xuất a Lý thuất a.1: Tổng xác suất: Nếu biến cố A, B, C, xung khắc xác suất để xảy A B C hoăc là: P(A ∪ B ∪ C ∪ ) = P(A) + P(B) + P(C) + * Ví dụ: Khi gieo xúc sắc có mặt, khả xuất mặt 1/6 Hỏi xác suất để xuất mặt có số chẵn gieo ? Giải Mặt có số chẵn mặt (mặt có chấm, có chấm, có chấm) Vậy biến cố mong đợi tổng xác suất kiện mặt chấm, mặt chấm, mặt chấm, kiện có khả 1/6 -> biến cố mong đợi là: P(2 ∪ ∪ ∪ ) = P(2) + P(4) + P(6)= 1 + + = 0,5 6 a.2: Tích xác suất: Nếu hai biến cố xảy độc lập với xác suất xảy hai kiện đồng thời lúc tích xác suất kiện độc lập, biểu diễn công thức: P(A ∩ B) = P(A) ∩ P(B) * Ví dụ: Trong túi có hai kẹo màu đỏ kẹo màu xanh, nhắm mắt lấy kẹo lúc xác suất lấy hai kẹo màu bao nhiêu? Giải: Câu trả lời 1 x = 0,25 2 b Vận dụng : Việc vận dụng lý thuyết xác suất vào giải tập sinh học thực tế sử dụng phổ biến sử dụng từ lâu, có điều không để ý mà thôi, lý thuyết đưa vào cụ thể hơn, đặc biệt sử dụng phép nhân xác xuất ngày nhiều, dạng đề thi trắc nghiệm khách quan kì thi Đại học - Cao đẳng thi tự luận khách quan kì thi chọn học sinh giỏi mơn sinh học, sau ví dụ chứng minh tính hiệu việc ứng dụng tốn xác suất giải tốn sinh học b.1: Ví dụ 1: Không cần lập bảng, xác định AaBbDd tự thụ phấn tạo có kiểu hình trội tính trạng chiếm tỉ lệ ? A 9/64 B 27/64 C 1/16 D 81/64 b.2: Ví dụ 2: Phép lai AaBbccDdee x AabbccDdEe sinh kiểu gen aabbccddee chiếm tỉ lệ đời ? A 27/64 B 1/32 C 81/512 D 1/64 Giải * Giải ví dụ 1: Từ lý thuyết có kiểu hình trội tính trạng phải có kiểu gen (A-B-D-) , Vậy sử dụng phép nhân xác suất ta có kết quả: 3 A- x B- x D- = 27/64 (Đáp án B) 4 * Giải ví dụ 2: Tương tự ví dụ có kiểu gen aabbccddee chiếm tỉ lệ = 1 1 aa x bb x 1cc x dd x ee = 1/64 aabbccddee (Đáp án D) 2 4 * Nhận xét: Ưu nhược điểm Ưu điểm: Giúp người học tính nhẩm rút ngắn nhiều thời gian làm bài, kết xác, bị nhầm lẫn tính, dễ hiểu, làm nhanh tốn phép lai có nhiều cặp tính trạng mà sử dụng cách làm theo kiểu lập bảng khơng thể thực Ví dụ: Trong trường hợp gen phân li độc lập, tác động riêng rẽ gen trội trội hoàn toàn, phép lai: AaBbCcDdEe x AaBbCcDdEe cho tỉ lệ phân li kiểu hình A-bbC-D-ee đời A 128/1024 B 64/256 C 81/1024 D 27/1024 Đấp án D: = 3 A- bb C- D- ee 4 4 = 27 (A-bbC-D-ee) 1024 Như toán mà không dùng cách giải nhanh kết hợp phép nhân xác suất khó tìm kết số giao tử P lớn, số hợp tử tạo nhiều đếm Nhược điểm: Địi hỏi phải có kĩ làm tập tốt, cần nắm vững lí thuyết b.3: Ví dụ 3: Bệnh pheninkêtô niệu người gen lặn nằm nhiễm sắc thể thường quy định di truyền theo quy luật Menđen Một người đàn ông có em gái bị bệnh, lấy người vợ có anh trai bị bệnh Cặp vợ chồng lo sợ sinh bị bệnh Biết rằng, người em chồng anh vợ bị bệnh hai bên vợ bên chồng khơng cịn bị bệnh Tính xác suất để cặp vợ chồng sinh đứa trai đầu lòng bị bệnh phêninkêtơ niệu Giải - Vì ngồi người em chồng anh vợ bị bệnh hai bên vợ bên chồng khơng cịn bị bệnh, điều cho thấy bố mẹ cặp vợ chồng mang gen bệnh (di hợp tử) - Vì bệnh gen lặn quy định nên để họ bị bệnh cặp vợ chồng phải mang gen bệnh (dị hợp tử) - Từ hai lí ta có xác suất để vợ chồng phải mang gen bệnh (dị hợp tử) là: 2 x 3 - Xác suất để sinh trai - Xác suất để sinh bị bệnh 2 x x 3 => Xác suất để sinh trai đầu long bị bệnh : 2 1 x x x = 3 18 b.4: Ví dụ 4: Hoá xơ nang người bệnh di truyền gen đột biến lặn (a) NST thường quy định di truyền theo quy luật Menđen Nếu cặp vợ chồng có kiểu gen dị hợp tử (Aa) sinh ba người con, xác suất để hai ba người họ không bị bệnh ? Giải: Cách 1: Vận dụng toán tổ hợp xác suất: 10 1 AA : Aa : aa 4 - Kiểu hình Khơng bị bệnh : Bị bệnh 4 Ta có sơ đồ lai: Aa x Aa -> - Nếu gọi x xác suất sinh bị bệnh, y xác suất sinh không bị bệnh ta có xác suất để hai ba người họ không bị bệnh thoả mãn biểu thức: (x + y)3 = x3 + 3x2y + 3xy2 + y3 - Từ biểu thức ta có xác suất sinh hai ba người không bị bệnh 4 3xy2 = .( )2 = 27/64 là: b.5: Ví dụ 5: Trong gia đình bố mẹ dị hợp tử (Aa x Aa) tính trạng tóc màu đen Xác suất để có người có tóc màu đen người họ ? Biết tóc màu đen tính trạng trội hồn tồn so với tóc bạch tạng Giải: Bài tương tự ví dụ ta dụng hai cách để giải, trước hết ta có sơ đồ :Aa x Aa -> Kiểu hình 1 AA : Aa : aa 4 Tóc màu đen : Tóc bị bạch tạng 4 Nếu gọi x xác suất sinh có tóc màu đen, y xác suất sinh có tóc bạch tạng, yêu cầu toán thoả mãn đẳng thức (x + y) 4, đa thức bậc nên ta dùng hệ thức Niutơn để khai triển dùng tam giác Pascan (x + y) = ∑ C k= k xk.y4-k, Vậy xác suất để có người có tóc màu đen người họ xảy k = tức bằng: C k xk.y4-k = C 4 ( )3 27 = 64 b.6: Ví dụ 6: Trong hệ nhóm máu ABO người quy định : Người có nhóm máu A có kiểu gen IAIA, IAIo Người có nhóm máu B có kiểu gen IBIB IBIo Người có nhóm máu O có kiểu gen : IoIo Người có nhóm máu AB có kiểu gen IAIB Một cặp vợ chồng có kiểu gen IAIo x IBIo Tính xác suất để cặp vợ chồng sinh - Một trai nhóm máu O - Hai gái nhóm máu AB 11 Giải: Ta có sơ đồ lai: P: IAIo x IBIo F1: IAIo : IBIo : IBIo : IAIB - Vậy xác suất để sinh trai là: + Xác suất để sinh có nhóm máu O là: 1 x = 1 1 - Xác suất sinh gái nhóm máu AB: ( x )( x ) = 4 64 => Xác suất để sinh trai nhóm máu O là: b.7: Ví dụ Trong quần thể người có tần số người bị bệnh bạch tạng q a, tần số người bình thường pA Giả sử quần thể trạng thái cân di truyền, bệnh bạch tạng bệnh gen lặn nằm NST thường quy định Hãy tính xác suất để hai người bình thường quần thể lấy sinh người đầu lòng bị bệnh bạch tạng Giải: Theo định luật Hacdy - Vanbec quần thể thoả mãn công thức P2AA + 2pqAa + q2aa = - Xác suất để người vợ bình thường mang gen bệnh (dị hợp tử) 2pq/(p2 + 2p) - Xác suất để người chồng bình thường mang gen bệnh (dị hợp tử) 2pq/(p2 + 2pqq) - xác suất để hai vợ chồng bình thường (dị hợp tử) mang gen bệnh [2pq/(p2 + 2pq)]2 = > Xác suất dể sinh đầu lòng bị bệnh :1/4 x [2pq/(p2 + 2pq)]2 b.: Ví dụ Một cặp vợ chồng bình thường sinh người dầu bị bệnh bạch tạng ?) Đứa thứ hai họ có bị bệnh bạch tạng không ? Xác suất ? ?) Nếu lần sinh thứ hai sinh đôi khác trứng xác suất để hai đứa bình thường bị bệnh bạch tạng ? Biết bệnh bạch tạng gen quy định Giải ?) Bố mẹ bình thường sinh bị bệnh chứng tỏ bệnh gen lặn quy định Quy ước A bình thường, a bị bệnh bạch tạng - Đứa thứ hai bị bệnh, xác suất 1/2a x 1/2a = 1/4aa ?) Gọi x, y xác suất để người bình thường bị bệnh bạch tạng, áp dụng công thức : (x + y)2 = x2 + 2xy + y2 Xác suất để sinh hai người bình thường x2 = (3/4)2 Hoặc bị bệnh : y2 = (1/4)2 12 c Nhận xét: Như qua ví dụ thấy tính linh hoạt khả ứng dụng tốn xác suất thống kê việc giải số tập di truyền sinh học Ưu điểm giúp người học có cách làm ngắn gọn, dễ hiểu giải nhanh nhiều tốn khó mà thực tế khơng có tốn thống kê khơng thể đáp ứng yêu cầu toán điều có ý nghĩa vận dụng phương pháp thi trắc nghiệm khách quan Nhược điểm: Đòi hỏi phải có kĩ làm tập tốt, kĩ vận dụng kiến thức cách linh hoạt, có hiệu học sinh có học lực giỏi II.3 SỬ DỤNG HỆ QUẢ TỪ QUY LUẬT DI TRUYỀN ĐỂ GIẢI NHANH MỘT SỐ BÀI TẬP DI TRUYỀN Trước hết để dễ nhìn nhận, rút hệ từ quy luật di truyền cần dựa vào số ví dụ sau Các ví dụ Điều kiện chung cho ví dụ: - Mỗi gen quy định tính trạng, trội, lặn hồn toàn - Quy ước: A B quy định tính trạng trội a b quy định tính trạng lặn tương ứng a) Ví dụ 1: Sử dụng tính quy luật quy luật phân li độc lập Menđen Cho phép lai: P: AaBb x AaBb F1 56,25%(A-B-) : 18,75%(A-bb) : 18,75%(aaB-) : 6,25% aabb b) Ví dụ 2: Quy luật liên kết gen hoàn toàn: Phép lai 1: P: F1 : Phép lai 2: P AB ab x AB ab 75%(A-B-) : 25%(aabb) Ab aB x Ab P: aB AB ab x Ab aB cho F1: 25%(A-bb) : 50%(A-B-) : 25%(aaB-) c) Ví dụ 3: Quy luật liên kết gen khơng hồn tồn (hốn vị gen) c.1: Trường hợp 1: Hoán vị gen xảy hai bên bố mẹ Phép lai 1: P F1 Phép lai 2: P F1 AB ab x AB (giả sử tần số hoán vị f = 20%) ab 66%(A-B-) : 9%(A-bb) : 9%(aaB-) : 16% aabb Ab aB x Ab (giả sử tần số hoán vị f = 40%) aB 54%(A-B-) : 21%(A-bb) : 21%(aaB-) : 4% aabb 13 c.2 Trường hợp 2: Hoán vị gen xảy bên bố mẹ Ví dụ: Ở ruồi giấm, hoán vị gen xảy cái: Phép lai 1: P F1 Phép lai 2: P Ruồi đực AB ab x Ruồi AB (giả sử tần số hoán vị f = 18%) ab 70,5%(A-B-) : 4,5%(A-bb) : 4,5%(aaB-) : 20,5% aabb Ruồi đực AB ab x Ruồi Ab (giả sử tần số hoán vị f = 30%) aB F1: 57,5%(A-B-) : 17,5%(A-bb) : 17,5%(aaB-) : 7,5% aabb Hệ rút từ quy luật a Điều kiện: - Bố mẹ dị hợp hai cặp gen - Mỗi gen quy định tính trạng, trội lặn hồn tồn b Hệ quả: - Tất toán thuộc quy luật phân li độc lập Menđen thoả mãn hai điều kiện - Các tốn thuộc liên kết gen hồn tồn hay hốn vị gen Morgan, dù kiểu liến kết đồng hay liên kết đối, hoán vị gen xảy hai bên bố mẹ hay bên dù với tần số hoán vị gen nào, nhỏ 50% thoả mãn điều kiện => Ta có tỉ lệ kiểu hình F1 theo quy luật sau: %(A-bb) = %(aaB-) %(A-bb) + %(aabb) = 25% %(aaB-)) + %(aabb) = 25% %(A-B-) + %(A-bb) = 75% Vận dụng a Ví dụ Khi cho lai hai đậu hà lan chủng hạt vàng, trơn với hạt xanh, nhăn F1 cho 100% hạt vàng, trơn F1 giao phối F2 cho kiểu hình sơ xuất thống kê người ta thu loại kiểu hình hạt vàng, nhăn có tỉ lệ 18,75% Hãy xác định kiểu gen P, F tỉ lệ kiểu hình cịn lại F2 biết gen quy định tính trạng Giải Theo P chủng tương phản, F đồng tính hạt vàng, trơn chứng tỏ hai tính trạng trội hồn tồn với tính trạng hạt xanh, nhăn Vậy F dị hợp hai cặp gen Quy ước: A quy định hạt vàng, a quy định hạt xanh B quy định hạt trơn, b quy đinh hạt nhăn F1 (AaBb) x (AaBb) => F2 có kiểu hình có tỉ lệ (A-bb) = 18,75% tỉ lệ quy luật phân li độc lập Menđen Vậy ta có P: Hạt vàng, trơn có kiểu gen: AABB ; Hạt xanh, nhăn có kiểu gen: aabb 14 F1 có kiểu gen AaBb F2 Áp dụng hệ ta có % A-B- = 75% - 18,75% = 56,25% % A-bb = %aaB- = 18,75% % aabb = 25% - 18,75% = 6,25% Nhận xét: Như vậy, dùng phương pháp truyền thống cần phải lập bảng tổ hợp giao tử F 1, dùng hệ cách làm giúp cho học sinh đỡ phải dùng phương pháp lập bảng cho lai F x F1 đếm tỉ lệ thời gian mà đơi cịn dễ bị nhầm lẫn Đặc biệt toán chuyển thành tốn trắc nghiệm khách quan lại nhanh, gọn nhiều sử dụng hệ để tìm kết b Ví dụ Khi cho lai hai đậu hà lan chủng hạt vàng, trơn với hạt xanh, nhăn F1 cho 100% hạt vàng, trơn F1 giao phối F2 cho kiểu hình sơ xuất thống kê người ta thu loại kiểu hình hạt vàng, nhăn có tỉ lệ 18,75%, biết gen quy định tính trạng Tỉ lệ kiểu hình cịn lại F2 A 56,25%A-B- : 18,75%aaB- : 6,25%aabb B 56,25%(A-B-) :18,75%(aaB-) : 6,25%(aabb) AB aB ab : 18,75% : 6,25% AB a− ab AB aB ab D 50,25% : 18,75% : 12,25% AB a− ab C 56,25% Giải - Theo P chủng tương phản, F đồng tính hạt vàng, trơn chứng tỏ hai tính trạng trội hồn tồn với tính trạng hạt xanh, nhăn Vậy F dị hợp hai cặp gen - F2 có kiểu hình có tỉ lệ (A-bb) = 18,75% (3/16) tỉ lệ quy luật phân li độc lập Menđen - Sử dụng hai điều kiện áp dụng hệ ta có kết %A-B- = 56,25% : %aaB- = 18,75% : %aabb = 6,25% Đáp án là: A * Nhận xét: Chứng tỏ viêc áp dụng hệ giúp cho học sinh tránh số thao tác rườm rà, phức tạp mà cho kết xác nhanh, gọn, thích hợp kiểu thi trắc nghiệm c Ví dụ Đem lai ruồi giấm chủng thân xám, cánh dài với ruồi thân đen, cánh cụt chủng F1 100% thân xám, cánh dài Cho F1 giao phối F2 cho kiểu hình có 20,5% ruồi thân đen, cánh cụt Biết gen quy định tính trạng Hãy cho biết tỉ lệ kiểu hình cịn lại của F2 ? Trường hợp 1: Nếu tốn tự luận ta có cách giải sau: 15 - Theo P chủng tương phản, F1 đồng tính thân xám, cánh dài => thân xám, cánh dài trội hoàn toàn với thân đen, cánh cụt, F1 dị hợp hai cặp gen - Quy ước: A- thân xám , a- thân đen, B- cánh dài, b- cánh cụt - F1 (AaBb) x (AaBb) => F2 có kiểu hình có tỉ lệ (aabb) = 20,5% ≠ 6,25% => tỉ lệ quy luật hoán vị gen, q trình giảm phân có tượng trao đổi chéo xảy ruồi Vậy ta có Ptc: (Thân xám, cánh dài) AB AB x ab (Thân đen, cánh cụt) ab AB ab AB AB F1 x F1: (Thân xám, cánh dài) x (Thân xám, cánh dài) ab ab AB F2 Theo hệ ta có: 70,5% Thân xám, cánh dài −− aB 4,5% Thân đen, cánh dài a− Ab 4,5% Thân xám, cánh cụt −b F1 Thân xám, cánh dài 100% Trường hợp 2: Nếu toán trắc nghiệm khách quan với đáp án: A 70,5% AB aB Ab : 4,5% : 4,5% −− a− −b B 58,5% AB aB Ab : 10,5% : 10,5% −− a− −b C 70,5%A-B- : 4,5%aaB- : 4,5A-bb D 70,5%(A-B-) : 4,5%(aaB-) : 4,5%(A-bb) Ta có cách giải sau: - Theo P chủng tương phản, F1 đồng tính thân xám, cánh dài Chứng tỏ thân xám, cánh dài trội hoàn toàn với thân đen, cánh cụt F dị hợp hai cặp gen - F1 (AaBb) x (AaBb) => F2 có kiểu hình có tỉ lệ (aabb) = 20,5% ≠ 6,25% => tỉ lệ quy luật hoán vị gen, trình giảm phân có tượng trao đổi chéo xảy ruồi Vậy ta có - Sử dụng hai điều kiện áp dụng hệ ta có kết đáp án: A * Nhận xét: Khi sử dụng hệ việc tìm kết tốn rút ngắn nhiều thao tác kể toán tự luận hay trắc nghiệm khách quan, đồng nghĩa với việc học sinh rút ngắn thời gian làm * Chú ý điều có hiệu tốn phúc tạp, liệu đề d Ví dụ Đem lai P chủng khác hai cặp tính trạng tương phản, F1 100% trịn, Cho F tự thụ phấn F2 có kiểu hình kiểu hình bầu, chiếm 21% Hãy cho biết tỉ lệ phân li kiểu hình F Biết tương phản với quả chua 16 Giải Cách 1: Áp dụng hệ quả: Ta có nhận định sau - P chủng khác hai cặp tính trạng tương phản, F 100% tròn, => tròn, hai tính trạng trội hồn tồn với bầu, chua - Theo giả thiết ta suy F1 dị hợp hai cặp gen - F2 xuất kiểu hình có bầu, (mang tính trạng lặn tính trạng trội) = 21% ≠ 18,75% (phân li độc lập) ≠ 25% (liên kết gen hoàn toàn), chứng tỏ tỉ lệ quy luật hoán vị gen - Áp dụng hệ ta có nhanh tỉ lệ phân li kiều sau: 54% tròn, : 21% tròn, chua : 21% bầu, : 4% bầu, chua Cách 2: Phương pháp tự luận không sử dụng hệ - P chủng khác hai cặp tính trạng tương phản, F 100% trịn, => trịn, hai tính trạng trội hoàn toàn với bầu, chua - Quy ước: A- tròn, a bầu, B ngọt, b chua - Theo giả thiết ta suy F1 dị hợp hai cặp gen (Aa,Bb) x (Aa,Bb) - F2 xuất kiểu hình bầu, (aaB-) = 21% ≠ 18,75% (phân li độc lập) ≠ 25% (liên kết gen hoàn toàn) => tỉ lệ quy luật hốn vị gen - Ta có gọi y tỉ lệ % giao tử aB F1, z tỉ lệ % giao tử ab F1 theo tính chất tổng loại giao tử có hốn vị gen khơng có hốn vị gen 50% tức là: y + z = 50% y + z = 0,5 y2 + 2yz + z2 = 0,25 (*) - Mặt khác theo giả thiết ta có: %(aaB-) = % aB aB +% = y2 + 2yz aB ab => y2 + 2yz = 0,21 (**) - Từ (*) (**) tà có hệ phương trình, giải ta được: y = 0,3 = 30%, z = 0,2 = 20% - Vậy tỉ lệ giao tử: Ab = aB = 30% (giao tử liên kết) AB = ab = 20% (giao tử hốn vị gen) Ab (quả trịn, ngọt) aB Ab - Sơ đồ lai: F1: (quả tròn, ngọt) x aB - F1 có kiểu gen: Ab (quả trịn, ngọt) aB Ab = aB = 30% Ab = aB = 30% AB = ab = 20% AB = ab = 20% - Lập bảng tổ hợp giao tử F1 ta có kêt F2 54% trịn, : 21% tròn, chua 21% bầu, : 4% bầu, chua 17 Cách 3: Nếu khơng sử dụng tính chất cách việc giải tốn phức tạp nhiều Ta phải tiến hành xét hai trường hợp: AB ab Ab Trường hợp 2: Chọn F1 có kiểu gen aB Trường hợp 1: Chọn F1 có kiểu gen Trong hai trường hợp sau lập sơ đồ lai cách gọi ẩn cho giao tử lập bảng giao phối để tìm hệ phương trình xong, giải thấy kết trường hợp thoả mãn đề nhận, trường hợp cịn lại loại III HIỆU QUẢ CỦA SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM Đối với học sinh Cách làm nhanh hơn, dễ hiểu, dễ nhớ, áp dụng nhiều đối tượng học sinh có học lực trung bình, khá, giỏi Cùng tốn ta sử dụng linh hoạt phương pháp biết tìm cách giải nhanh thuận lợi nhiều, khơng tốn trở nên vơ khó khăn va làm nhiều thời gian làm Đối với thân, đồng nghiệp nhà trường - Đây kiến thức đúc rút từ kinh nghiệm trình giảng dạy trực tiếp nhà trường, có ý nghĩa quan trọng giáo viên dùng để hỗ trợ q trình lên lớp, góp phần giúp học sinh tiếp thu cách tốt kiến thức môn sinh học C KẾT LUẬN Kết nghiên cứu vận dụng Qua nhiều năm vận dụng nhiều đối tượng học sinh cho thấy phương pháp đáp ứng 80% yêu cầu học tập học sinh Phương pháp phát huy hiệu môn sinh học thi theo kiểu thi trắc nghiệm khách quan kì thi học sinh giỏi, thi THPT Quốc Gia Kết có nhiều em học sinh đạt thành tích cao kì thi học sinh giỏi cấp tỉnh kì thi THPT quốc gia - Tính hiệu phương pháp đơn giản, dễ hiểu, tạo hứng thú học tập cho học sinh, phù hợp nhiều đối tượng học sinh học lực trung bình học sinh khá, giỏi - Có thể khắc phục tình trạng học tập bị động học sinh mà phải học tập cách chủ động, kết nâng lên rõ rệt - Giúp học sinh thấy hiệu việc lập kế hoạch học tập cụ thể tốt học theo kiểu ngẫu hứng, khơng có kế hoạch cụ thể Hết 18 ... Địi hỏi phải có kĩ làm tập tốt, kĩ vận dụng kiến thức cách linh hoạt, có hiệu học sinh có học lực giỏi II.3 SỬ DỤNG HỆ QUẢ TỪ QUY LUẬT DI TRUYỀN ĐỂ GIẢI NHANH MỘT SỐ BÀI TẬP DI TRUYỀN Trước hết... tạo hứng thú học tập cho học sinh, phù hợp nhiều đối tượng học sinh học lực trung bình học sinh khá, giỏi - Có thể khắc phục tình trạng học tập bị động học sinh mà phải học tập cách chủ động,... phần giúp học sinh tiếp thu cách tốt kiến thức môn sinh học C KẾT LUẬN Kết nghiên cứu vận dụng Qua nhiều năm vận dụng nhiều đối tượng học sinh cho thấy phương pháp đáp ứng 80% yêu cầu học tập học