2.3.1. Sử dụng Algorit để nhận biết dạng bài tập quy luật di truyền
Algorit thường được hiểu là bản ghi chính xác, tường minh tập hợp những thao tác sơ đẳng, đơn trị theo một trình tự nhất định (tùy mỗi trường hợp cụ thể) để giải quyết bất kì vấn đề nào thuộc cùng một loại hay kiểu.
Trong hoạt động nhận biết vấn đề, Algorit không giúp mô tả hoạt động mà giống như phương tiện điều khiển hoạt động và tự điều khiển bản thân trong quá trình hoạt động.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
Bài tập ví dụ: Cho những cây cà chua F1 có cùng kiểu gen với kiểu hình cây cao, quả đỏ tự thụ phấn. F2 thu được tỷ lệ phân tính kiểu hình: 50,16% cao, đỏ; 24,84% cao, vàng; 24,84% thấp, đỏ; 0,16% thấp, vàng. Biện luận và viết sơ đồ lai từ F1 đến F2?
Hướng dẫn quy ước, nhận diện QLDT:
Liên kết gen: Tụ thụ phấn hoặc giao phối giữa 2 cá thể dị hợp 2 cặp gen=> đời con có tỷ lệ KH: 1: 2: 1 hoặc 3: 1. Khi lai phân tích cá thể dị hợp 2 cặp gen được FB có tỷ lệ KH 1: 1
Hoán vị gen: Tụ thụ phấn hoặc giao phối giữa 2 cá thể dị hợp 2 cặp gen => đời con có tỷ lệ KH ≠ 9:3:3:1; 1:2:1; 3:1 hay ≠ 1:1:1:1; 1:1 trong lai phân tích.
Nếu tính trạng do nhiều cặp gen quy định => TT tuân theo quy luật tương tác gen
Nếu sự biểu hiện các tính trạng ở giới đực và giới cái như nhau => Gen phân bố trên NST thường.
Xác định mỗi tính trạng do một cặp gen hay nhiều cặp gen quy định
Nếu tính trạng do một cặp gen quy định => xác định:
- Quan hệ trội, lặn
- Mỗi cặp gen nằm trên 1 cặp nhiễm sắc thể hay 2 cặp gen cùng nằm trên 1 nhiễm sắc thể, phân bố trên nhiễm sắc thể thường hay trên nhiễm sắc thể giới tính.
Nếu sự biểu hiện các tính trạng ở giới đực và giới cái khác nhau => Gen phân bố trên NST giới tính.
Nếu mỗi cặp gen nằm trên một cặp nhiễm sắc thể => TT tuân theo quy luật phân li độc lập.
Nếu 2 cặp gen nằm trên một c ặp nhiễm sắc thể => xác định liên kết hoàn toàn hay hoán vị gen.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
- F2 xuất hiện tính trạng cây thấp, quả vàng F1 không thuần chủng dị hợp hai cặp gen => cây cao, quả đỏ biểu hiện trong kiểu gen dị hợp là tính trạng trội.
Quy ước: A: cây cao; a: cây thấp. B: quả đỏ; b: quả vàng. - Xét riêng kiểu hình từng tính trạng ở F2:
+ Tính trạng chiều cao: cây cao: cây thấp = 75: 25 = 3: 1 (phù hợp định luật phân tính Menđen) P: Aa x Aa (1)
+ Tính trạng hình dạng quả: quả đỏ: quả bầu vàng = 75: 25 = 3: 1 (phù hợp định luật phân tính Menđen) P: Bb x Bb (2)
Từ (1), (2) => P dị hợp 2 cặp gen.
-So sánh tích các cặp tính trạng đã phân tích với dữ kiện đầu bài để nhận diện QLDT chi phối:
+ Nếu 2 cặp gen/ 2 cặp nhiễm sắc thể thì tỷ lệ ở F1 là: (3:1)(3:1) = 9: 3: 3: 1 dữ kiện bài ra (50,16%: 28,84%: 28,84%: 0,16%) hai cặp gen phân bố trên 1 cặp NST và tính trạng di truyền tuân theo quy luật hoán vị gen.
2.3.2. Vận dụng các nguyên tắc sáng tạo vào hƣớng dẫn học sinh giải bài tập quy luật di truyền (Sinh học 12)
2.3.2.1. Hướng dẫn HS giải bài tập nhằm bồi dưỡng năng lực tư duy cho HS Khi giải bài tập, HS sẽ đứng trước một vấn đề mới và các em cần giải quyết để thu nhận được kiến thức mới. Do vậy, lúc này, HS giống như các nhà khoa học, tự tìm tòi, nghiên cứu, sáng tạo ra loại kiến thức mới, phát minh mới có ích. Trong quá trình sáng tạo khoa học, các nhà nghiên cứu phải trải qua hai giai đoạn khó khăn đòi hỏi sự sáng tạo:
-Từ dữ liệu, kiến thức ban đầu xây dựng mô hình giả thiết trừu tượng. -Chuyển từ tiên đề lý thuyết, mô hình trừu tượng sang kiểm tra thực nghiệm.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
Quá trình tư duy giải bài tập của HS cũng diễn ra giống như quá trình sáng tạo khoa học, do vậy việc bồi dưỡng năng lực tư duy cho HS sẽ giúp quá trình thu nhận kiến thức mới có hệ thống hơn. Bồi dưỡng năng lực tư duy cho HS là bồi dưỡng năng lực:
-Phát hiện vấn đề và nêu được dự đoán có căn cứ. HS có thể nhìn nhận, phát hiện vấn đề dưới nhiều góc độ khác nhau và phát hiện ra vấn đề bài toán yêu cầu giải quyết hoặc vấn đề bản thân muốn giải quyết.
-Đề xuất được các giải pháp giải quyết vấn đề, các phương án giải bài tập. -Phân tích, đánh giá ưu nhược điểm của các giải pháp, phương án đã đề xuất và lựa chọn phương án phù hợp nhất để giải bài tập hay giải quyết vấn đề đặt ra trong bài toán.
-Giải bài tập hoặc vấn đề thành công theo phương án, giải pháp đã lựa chọn.
Sử dụng NTST của TRIZ vào hướng dẫn HS giải bài tập như sau:
-Nhận biết dạng bài tập QLDT theo các dấu hiệu bằng phương pháp algorit.
-Phân tích đầu bài để phát hiện vấn đề cần giải quyết: đề bài cho gì? cần tìm gì?
-Sử dụng các NTST để đề xuất phương án giải bài toán. -Đánh giá các phương án và lựa chọn phương án khả thi nhất. -Giải bài toán theo phương án đã chọn.
-Kết luận lại bài toán theo yêu cầu của bài đưa ra.
Hướng dẫn HS giải bài tập QLDT có sử dụng NTST của TRIZ không có nghĩa là dạy cho HS nội dung của các NTST đó. HS nhận biết được dạng bài tập QLDT; biết phân tích, khai thác và tác động lên các dữ kiện đề bài cho để nó trở nên dễ hơn (nguyên tắc linh động); HS nhận ra dạng bài tập mới có liên quan đến quy luật cũ và có sự chi phối của nhiều quy luật trong cùng một bài tập (nguyên tắc kết hợp); HS nắm được biện pháp phân tích sự di truyền
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
riêng của từng tính trạng để xác sự chi phối của các quy luật lên từng tính trạng, rồi xét chung sự chi phối của các quy luật lên các tính trạng (nguyên tắc phân nhỏ, nguyên tắc kết hợp); HS phân biệt được bài tập nào là bài toán thuận hay bài toán nghịch, phân tích các dữ kiện trong mỗi dạng bài để xác định cách giải riêng (nguyên tắc đảo ngược)…
2.3.2.2. Quy trình hướng dẫn giải bài tập QLDT có sử dụng các NTST của TRIZ
Bước 1: Nhận biết dạng quy luật di truyền chi phối phép lai
- Dựa vào algorit nhận biết: liệt kê các dấu hiệu của từng quy luật và sắp xếp các dấu hiệu theo logic loại trừ.
Bước 2: Phân tích đầu bài
- Liệt kê các dữ kiện bài toán cho
- Phân tích mối quan hệ giữa các dữ kiện với nhau và với yêu cầu của bài toán.
Bước 3: Đề xuất phương án giải
- Vận dụng các nguyên tắc sáng tạo để suy nghĩ và đưa ra các phương án giải có thể có cho bài toán.
Bước 4: Chọn phương án tối ưu
Phát hiện vấn đề Đề xuất phương án NTST BT QLDT QL menđen QL tương tác gen QL di truyền liên kết QL di truyền liên kết giới tính PP algorit Nhận biết Phát hiện vấn đề Phân tích BT cho gì? Cần tìm gì? -Phương án 1 -Phương án 2 -……… -Phương án n Đánh giá Phương án Phương án tối ưu Giải bài tập Kết luận
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
- Phân tích mối liên quan giữa từng phương án đã đề ra với yêu cầu bài toán và dữ kiện bài cho.
- Đánh giá các phương án và chọn phương án phù hợp. Bước 5: Giải bài tập theo phương án đã chọn
- Giải bài tập theo phương án đã chọn và kiểm tra kết quả bài toán. - Kết luận bài toán theo yêu cầu của bài.
Bài tập ví dụ: Cho những cây cà chua F1 có cùng kiểu gen với kiểu hình cây cao, quả đỏ tự thụ phấn. F2 thu được tỷ lệ phân tính kiểu hình: 50,16% cao, đỏ; 24,84% cao, vàng; 24,84% thấp, đỏ; 0,16% thấp, vàng. Biện luận và viết sơ đồ lai từ F1 đến F2?
Hướng dẫn:
Bước 1: quy ước gen, nhận diện QLDT:
- F2 xuất hiện tính trạng cây thấp, quả vàng F1 không thuần chủng dị hợp hai cặp gen => cây cao, quả đỏ biểu hiện trong kiểu gen dị hợp là tính trạng trội.
Quy ước: A: cây cao; a: cây thấp B: quả đỏ; b: quả vàng -Xét riêng kiểu hình từng tính trạng ở F2:
+ Tính trạng chiều cao: cây cao: cây thấp = 75: 25 = 3: 1 (phù hợp định luật phân tính Menđen) P: Aa x Aa (1)
+ Tính trạng hình dạng quả: quả đỏ: quả bầu vàng = 75: 25 = 3: 1 ( phù hợp định luật phân tính Menđen) P: Bb x Bb (2)
Từ (1), (2) => P dị hợp 2 cặp gen.
- So sánh tích các cặp tính trạng đã phân tích với dữ kiện đầu bài để nhận diện QLDT chi phối:
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
+ Nếu 2 cặp gen/ 2 cặp nhiễm sắc thể thì tỷ lệ ở F1 là: (3:1)(3:1) = 9: 3: 3: 1 dữ kiện bài ra (50,16%: 28,84%: 28,84%: 0,16%) hai cặp gen phân bố trên 1 cặp NST và tính trạng di truyền tuân theo quy luật hoán vị gen.
Bước 2: phân tích bài toán phát hiện vấn đề
Vấn đề bài toán: Bài toán thuộc quy luật hoán vị gen nhưng hoán vị 1 bên hay 2 bên, cơ thể đem lai dị hợp tử đều hay dị hợp tử chéo? Tần số hoán vị là bao nhiêu?
Đề xuất phương án xác định hoán vị 1 bên hay 2 bên bố mẹ và kiểu gen bố mẹ:
-Dựa vào tỷ lệ % kiểu hình mang hai tính trạng lặn:
+ Nếu nó là một số chính phương khai căn được thì xảy ra hoán vị 2 bên bố mẹ.
+ Nếu tỷ lệ không phải số chính phương, không khai căn được thì xảy ra hoán vị 1 bên bố hoặc mẹ.
-Dựa vào tỷ lệ kiểu hình mang 1 tính trạng trội, 1 tính trạng lặn: nếu tỷ lệ bài toán cho ≠ 18,75% => tính trạng tuân theo hoán vị gen.
- Nếu tỷ lệ % ab > 25% thì kiểu gen bố mẹ dị hợp tử đều, ngược lại dị hợp tử chéo.
- Cách xác định tần số hoán vị gen (p):
+ Dựa vào tỷ lệ % của kiểu hình mang tính trạng lặn => p = tổng số % các giao tử hoán vị.
+ Dựa vào tỷ lệ % của kiểu hình mang tính trạng 1 trội, 1 lặn => lập phương trình để tìm p.
Bước 3: Giải bài tập
Dựa vào tỷ lệ % của kiểu hình mang tính trạng lặn để xác định hoán vị 1 bên hay 2 bên và xác định loại hoán vị và tần số hoán vị.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
- F2 cây thấp, vàng (ab/ab) = 0,16% = 4% ab x 4% ab => Hoán vị gen xảy ra cả hai bên bố mẹ F1 đem lai.
- AB = ab = 4% < 25% là giao tử hoán vị => F1 dị chéo kiểu gen của F1 là Ab/aB, p = 2 x 4% = 8%
Bước 4: Lập sơ đồ lai để kiểm chứng kết quả.
2.4. Giáo án minh họa
Bài 1: HƢỚNG DẪN GIẢI BÀI TẬP QUY LUẬT DI TRUYỀN CỦA MENĐEN
I. Mục tiêu
-HS nhận biết được dạng bài tập thuộc quy luật di truyền của Menđen. -HS đề xuất được các phương án giải bài tập và giải được bài tập theo
yêu cầu của bài dựa trên tư duy theo TRIZ. II. Phương pháp: Hỏi đáp
III.Cách tiến hành
Hoạt động 1: Nội dung quy luật di truyền của Menđen
Hoạt động của GV và HS Nội dung
- Nêu nội dung các quy luật di truyền Menđen và điều kiện nghiệm đúng của chúng?
- Nêu nội dung 3 định luật và điều kiện nghiệm đúng.
Hoạt động 2: Hướng dẫn giải bài tập quy luật di truyền Menđen
- GV nêu đặc điểm của quy luật di truyền của Menđen.
- HS biết được: +1 gen/1 NST.
+ 1 gen quy định 1 TT.
- Giới thiệu một số công thức của Menđen sử dụng trong giải bài tập.
-Ghi các công thức.
1.Công thức:
Gọi n là số cặp gen dị hợp trong kiểu gen. - Số giao tử: 2n
- Số kiểu hình: 2n
- Tỷ lệ phân ly KH: (3:1)n - Số kiểu gen: 3n
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
-GV tóm tắt các đặc điểm nhận dạng bài tập thuộc QLDT Menđen theo bản ghi Algorit.
-Ghi lại dấu hiệu nhận biết.
- GV nêu 2 dạng bài tập về QLDT: + BT thuận: cho biết P, xác định F. + BT nghịch: cho biết F, xác định P. HS lắng nghe và ghi vào vở.
-GV nêu các bước giải bài tập QLDT Menđen:
+ Bài toán thuận: + Bài toán nghịch:
- Giới thiệu cho HS cách xác định TT trội, lặn:
+ Dựa vào nội dung định luật đồng tính và phân tính của Menđen. Lưu ý: trường hợp trội không hoàn toàn và gen gây chết.
+ Dựa vào tỷ lệ 1 KH ở F2 trong lai 2 hay nhiều TT.
-HS tư duy được:
+ F1 đồng tính => TT biểu hiện F1 là trội. + F1 phân tính (3:1) => TT chiếm tỷ lệ ¾ là TT trội. + Lai 2 TT: F2 có tỷ lệ 1 KH = 6,25% (1/16) => 2 TT của tỷ lệ này là lặn. + Lai 3 TT: Tỷ lệ 1/64 ở F2 là tỷ lệ TT lặn. - Số tổ hợp GT: 2n ♂ x 2n♀ - Lai phân tích: tỷ lệ KH= tỷ lệ KG: (1:1)n. - Nếu gen trội không hoàn toàn: tỷ lệ KG=tỷ lệ KH: (1:2:1)n.
2. Dấu hiệu nhận biết bài tập thuộc QLDT Menđen
3.Cách giải bài tập QLDT của Menđen
Bài toán thuận:
Bước 1: Xác định TT trội, lặn. Quy ước gen. Bước 2: Xác định kiểu gen.
Bước 3: Viết sơ đồ lai.
Bài toán nghịch:
Bước 1: Xác định TT trội, lặn. Quy ước gen. - Dựa vào KH của con lai F1 để xác định TT trội, TT lặn.
- Dựa vào 1 tỷ lệ KH của F2 để xác định.
Dấu hiệu nhận biết bài tập quy luật PLĐL
1 gen nằm trên 1 NST và quy định 1 tính trạng.
Tỷ lệ phân li KH ở đời con:
- Lai 1 cặp TT: 100%; 1:1; 3:1; 1:2:1
- Lai 2 hay nhiều cặp TT: (1:1)n ; (3:1)n; (1:2:1)n
Tỷ lệ của một kiểu hình ở đời con lai:
- Lai 1 cặp TT: tỷ lệ của 1 KH bằng hoặc là bội số của 25% (1/4).
- Lai 2 hay nhiều cặp TT: tỷ lệ 1 KH bằng hoặc là bội số của 6,25% (1/16)
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
- Với các bài toán lai nhiều cặp TT, GV giải thích cho HS: quy luật PLĐL là sự tổ hợp của các QL chi phối từng TT nên có thể xét riêng từng TT => xác định tỷ lệ cơ bản => xác định quy luật tác động của gen.
-GV đưa ra bài tập mẫu, yêu cầu HS giải: Cho F1 giao phấn với 2 cây khác nhau, thu được kết quả sau:
+ Với cây 1, thu được 6,25% cây thấp, quả vàng.
+ Với cây 2: thu được 75% cây cao,