Sáng kiến kinh nghiệm Bồi dưỡng nâng cao chuyên đề Bài tập Di truyền quần thể

Nội dung text: Sáng kiến kinh nghiệm Bồi dưỡng nâng cao chuyên đề Bài tập Di truyền quần thể

1. BỒI DƯỠNG NÂNG CAO CHUYÊN ĐỀ BÀI TẬP DI TRUYỀN QUẦN THỂ I. Đặt vấn đề Trong chương trình sinh học lớp 12, phần di truyền quần thể liên quan đến các phép toán thống kê khá trừu tượng, học sinh chuyển từ dạng bài tập của các phép lai giữa các cá thể với nhau dễ hình dung sang dạng bài tập của nhiều cá thể (quần thể): bao gồm quần thể tự thụ phấn, quần thể giao phối ngẫu nhiên nên sẽ gặp nhiều khó khăn. Việc bồi dưỡng để các em học sinh thành thạo bài tập di truyền quần thể sẽ có nhiều ứng dụng trong thực tiễn chứ không đơn thuần là giải các bài tập trong các đề thi. Từ thực tế trên, tôi tiến hành đề tài: “Bồi dưỡng nâng cao chuyên đề bài tập di truyền quần thể”. II. Nội dung nghiên cứu 1. Cơ sở lí luận và thực tiễn - Di truyền quần thể là nội dung khó và trừu tượng, thời lượng dành cho phần này khá ít, chỉ có 2 tiết trong sách giáo khoa sinh học 12. Các bài tập trong các đề thi tốt nghiệp, đề thi đại học và đề thi học sinh giỏi Quốc gia khá đa dạng và khó. Hơn nữa phần di truyền quần thể còn liên quan đến các bài tập về tiến hoá nên đòi hỏi học sinh phải vận dụng kiến thức rất linh hoạt. - Trong chương trình sinh học 12 phần bài tập di truyền học quần thể gây nhiều khó khăn đối với học sinh. Trong chương trình phổ thông chỉ trang bị lý thuyết, không có tiết rèn luyện bài tập, ngay cả trong sách bài tập sinh học 12 dạng toán quần thể có rất ít bài để học sinh luyện tập. 2. Nội dung đề tài 2.1. Một số khái niệm cơ bản - Vốn gen: tập hợp các alen của tất cả các gen trong quần thể. Thực tế vốn gen có thể thay đổi do tác động của các nhân tố tiến hoá. - Tần số alen của một gen nào đó được tính bằng tỉ lệ giữa số lượng alen đó trên tổng số alen của các loại alen khác nhau của gen đó trong quần thể tại một thời điểm xác định. - Tần số một loại kiểu gen nào đó trong quần thể được tính bằng tỉ lệ giữa số cá thể có kiểu gen đó trên tổng số các thể có trong quần thể. - Tự thụ phấn là hiện tượng giao tử đực và giao tử cái thuộc cùng một cây kết hợp với nhau. - Giao phối ngẫu nhiên là hiện tượng các cá thể trong quần thể giao phấn tự do (quần thể thực vật) hoặc giao phối tự do với nhau (quần thể động vật). 1
2. F1: 1/4 AA : 1/2 Aa : 1/4 aa. Do aa không sinh sản nên khi F1 tự thụ phấn: F1: 1/3AA : 2/3 Aa tự thụ phấn F2: 1/3AA : 2/3 (1/4 AA : 1/2 Aa : 1/4 aa) = 1/2 AA : 1/3 Aa : 1/6 aa. 2.2.2. Xét trường hợp 2 cặp gen trên NST các NST thường khác nhau Bài tập 1: F0: AaBb a. Xác định tỉ lệ kiểu gen của F1: F1: (1/4 AA : 1/2 Aa : 1/4 aa)(1/4 BB : 1/2 Bb : 1/4 bb) = 1/16 AABB : 2/16 AaBB : 2/16 AABb : 4/16 AaBb : 2/16 Aabb : 2/16 aaBb : 1/16 aaBB : 1/16 AAbb : 1/16 aabb. b. Lấy toàn bộ cây có kiểu hình A-B- ở F2 cho tự thụ phấn, xác định tỉ lệ kiểu hình thu được ở đời con. Cách 1: 1/9 AABB: tự thụ phấn cho ra: 1/9 A-B- 2/9 AABb: tự thụ phấn cho ra: 2/9 (3/4 A-B- : 1/4 A-bb) 2/9 AaBB: tự thụ phấn cho ra: 2/9 (3/4 A-B- : 1/4 aaB-) 4/9 AaBb: tự thụ phấn cho ra: 4/9 (9/16 A-B- : 3/16 A-bb : 3/16 aaB-: 1/16 aabbb) Cộng các loại kiểu hình ta được: 25/36 Cao đỏ (A-B-) : 5/36 Cao trắng (A-bb): 5/36 Thấp đỏ (aaB-): 1/36 Thấp trắng (aabb). Cách 2: 1/9 AABB : 2/9 AABb : 2/9 AaBB : 4/9 AaBb = (1/3 AA : 2/3 Aa) (1/3 BB : 2/3 Bb) = (5/6 A- : 1/6 aa)(5/6 B- : 1/6 bb) = 25/36 A-B- : 5/36 A-bb : 5/36 aaB- : 1/36 aabb. Cách này chỉ áp dụng khi đặt được thừa số chung thành tích các tỉ lệ kiểu gen. Bài tập 2: F0: 0,4 AaBb : 0,2 AaBB : 0,4 Aabb, tự thụ phấn, xác định tỉ lệ kiểu gen đồng hợp 2 cặp gen ở F1. Trong trường hợp có thể ghép thành tích các tỉ lệ kiểu gen như trường hợp này thì ta làm như sau: F0: Aa (0,4 Bb : 0,2 BB : 0,4 bb) F1: (1/4 AA : 1/2 Aa : 1/4 aa)[0,4 (1/4 BB : 1/2 Bb : 1/4 bb) : 0,2 BB : 0,4 bb] 3
3. (2) Các cá thể trong quần thể phải giao phối với nhau một cách ngẫu nhiên; (3) Các cá thể khác nhau phải có sức sống và khả năng sinh sản như nhau; (4) Đột biến không xảy ra hay nếu xảy ra thì tần số đột biến thuận phải bằng đột biến nghịch; (5) Quần thể phải cách li với quần thể khác. Ý nghĩa: Từ tỉ lệ kiểu hình của quần thể có thể suy ra tần số alen và thành phần kiểu gen của quần thể. Giải thích vì sao có những quần thể ổn định trong thời gian dài. 2.2.2. Áp dụng định luật Hacđi - Vanbec Bài tập 1: Một loài thực vật, Alen A quy định hoa đỏ trội hoàn toàn so với alen a quy định hoa trắng. Quần thể cân bằng di truyền có tỉ lệ kiểu hình hoa trắng chiếm 16%. a. Xác định tần số tương đối của các alen. b. Cho toàn bộ các cây hoa đỏ của quần thể giao phấn ngẫu nhiên. Xác định tỉ lệ kiểu gen ở đời con. Giải: a. Ta có aa = 16% → a = 0,4; A = 0,6. b. F0: 0,36 AA : 0,48 Aa : 0,16 aa. Toàn bộ đỏ: 3/7 AA : 4/7 Aa, giao phấn ngẫu nhiên Tỉ lệ giao tử: (5/7 A : 2/7 a) × (5/7 A : 2/7 a) → F1: 25/49 AA : 20/49 Aa : 4/49 aa. Bài tập 2: Ở người, alen A quy định kiểu hình da bình thường trội hoàn toàn so với alen a quy định bệnh bạch tạng. Một người đàn ông da bình thường kết hôn với một người phụ nữ da bình thường. Biết rằng người đàn ông thuộc quần thể cân bằng di truyền có tỉ lệ người bạch tạng chiếm 1%; người phụ nữ có mẹ bạch tạng. Xác suất sinh một người con da bình thường và một người con da bạch tạng của cặp vợ chồng trên. Giải: Quần thể người chồng: a = 0,1; A = 0,9. Tỉ lệ kiểu gen là 0,81 AA : 0,18 Aa : 0,01 aa. Người chồng có thể có kiểu gen: 9/11 AA : 2/11 Aa. Người vợ chắc chắn có kiểu gen Aa vì mẹ bị bạch tạng (aa). Để sinh một người con aa thì cặp vợ chồng này phải có kiểu gen Aa × Aa với xác suất là 2/11. Xác suất sinh một người con da bình thường và một người con da bạch tạng của cặp vợ chồng trên là: 2/11 × 3/4 × 1/4 × 2 = 3/44. 5