Sáng kiến kinh nghiệm Các dạng toán di truyền phức tạp

Nội dung text: Sáng kiến kinh nghiệm Các dạng toán di truyền phức tạp

1. Sáng kiến kinh nghiệm Sinh học A. đặt vấn đề. Trong những năm học gần đây Bộ GD-ĐT áp dụng hình thức thi trắc nghiệm đối với môn Sinh học cho kì thi tốt nghiệp THPT và tuyển sinh vào đại học cao đẳng. Ưu điểm của hình thức thi trắc nghiệm thì mỗi giáo viên và cán bộ quản lí đều nhận thức được. Tuy nhiên hình thức này có một số hạn chế đó là trong quá trình học, ôn tập giáo viên và học sinh thường chú ý nhiều đến các dạng đề trắc nghiệm , có nghĩa là khai thác phần ngọn, kiến thức tản mạn , mức độ khó thường là thấp và trung bình, không chú trọng phát triển tư duy logic sáng tạo cho học sinh, chưa chú ý khai thác các bài toán khó và hay để bổ trợ phát triển tư duy, tìm thấy cái hay, cái lý thú trong nội dung bộ môn, đặc biệt khi các em đậu vào các trường đại học, cao đẳng thuộc khối B các em sẽ thiếu kĩ năng tư duy logic, gặp khó khăn khi giải quyết các bài toán di truyền phức tạp. Từ những nhận định ban đầu đó tôi tiến hành khảo sát trên học sinh khối 12, thực tế cho thấy đa số các em ít chú ý đến các bài tập tự luận, chưa nói gì là những bài toán phức tạp. Kĩ năng viết, kĩ năng trình bày các vấn đề rất hạn chế, hầu hết các em không có khả năng giải các bài toán di truyến mà đồng thời nhiều quy luật di truyền cùng tác động lên một phép lai ( Từ đây gọi là các phép lai phức tạp). Không chỉ học sinh gặp khó khăn khi giải quyết các bài toán lai phức tạp mà trong quá trình sinh hoạt chuyên môn bộc lộ việc nhiều giáo viên quá đề cao mạc tiêu thi đại học cao đẳng của học sinh, bản thân các giáo viên ít đầu tư nghiên cứu nên vẫn còn lúng túng trong việc tiếp cận, phân loại, tư duy nhanh, giải hay, và hướng dẫn học sinh giải được các bài toán lai phức tạp. Từ thực tế đó bản thân tôi thấy cần thiết phải đưa các dạng toán lai phức tạp vào sinh hoạt chuyên môn, lồng ghép hợp lí vào nội dung ôn thi tốt nghiệp , ôn thi đại học,ôn thi học sinh giỏi. Muốn thực hiện tốt việc đó mỗi giáo viên cần nhuyễn kiến thức, vận dụng linh hoạt sáng tạo kiến thức để giải quyết vấn đề. Tổ, nhóm chuyên môn cần xây dựng được các nội dung sinh hoạt chuyên đề về các dạng toán lai phức tạp. Vì vậy tôi mạnh dạn tuyển chọn, phân loại, đề xuất một số hướng giải quyết đối với các dạng toán lai phức tạp có thể gặp trong chương trình thi đại học, thi học sinh giỏi , xin được chia sẻ với đồng nghiệp. Để đồng nghiệp, bạn đọc tiện theo dõi và tiếp cận tôi sắp xếp các dạng toán lai phức tạp theo các nhóm mức độ từ dễ đến khó, trong đó một phép lai có nhiều quy luật di truyền cùng chi phối, gồm: * Vừa liên kết với giới tính vừa phân li độc lập. * Vừa trội không hoàn toàn vừa hoán vị gen * Vừa liên kết với giới tính vừa hoán vị gen. * Vừa liên kết giới tính vừa trội không hoàn toàn. * Vừa liên kết giới tính vừa hoán vị gen, vừa có tác động của chọn lọc * Vừa tương tác bổ sung vừa liên kết hoàn toàn. * Vừa tương tác át chế vừa liên kết hoàn toàn. * Vừa tương tác át chế vừa hoán vị gen. B. GiảI quyết vấn đề. I/. Những nguyên tắc chung. Gv: Nguyễn Gia Thạch 1 THPT Thạch Thành III
2. Sáng kiến kinh nghiệm Sinh học 1. Đưa các số liệu về sự phân li kiểu hình về dạng thu gọn đơn giản nhất( có thể xác định tỉ lệ %) 2. Tách riêng từng cặp tính trạng để xác định quy luật di truyền chi phối tính trạng đó. 3. Quy ước gen và viết sơ đồ lai riêng cho từng cặp tính trạng. 4. Xét chung các tính trạng.Nếu: * Tỉ lệ phân li chung bằng tích các tỉ lệ thành phần( tỉ lệ cơ bản), ví dụ - Tính trạng thứ nhất phân li theo tỉ lệ 9:6:1 - Tính trạng thứ hai phân li theo tỉ lệ 3:1 - Tỉ lệ chung cho cả hai tính trạng là 27:18:3:9:6:1= ( 9:6:1) (3:1) Thì các gen quy định tính trạng( hoặc tương tác ) nằm trên các cặp nhiễm sắc thể khác nhau, sơ đồ lai được viết theo Men Đen * Tỉ lệ chung khác tỉ lệ cơ bản nhưng tổng tỉ lệ ( tổ hợp gen) là một luỹ thừa nguyên dương của cơ số 2 thì ở đây có hiện tượng liên kết gen hoàn toàn. * Tỉ lệ chung khác tỉ lệ cơ bản nhưng tổng tỉ lệ ( tổ hợp gen) là một tỉ lệ bất kì thì ở đây thường hiện tượng liên kết gen không hoàn toàn( hoán vị gen) * Tỉ lệ chung khác tỉ lệ cơ bản nhưng tổng tỉ lệ ( tổ hợp gen) là một luỹ thừa nguyên dương của cơ số 2 đồng thời xác định trong phép lai có quy luật tương tác gen thì ở đây có hiện tượng một cặp liên kết gen hoàn toàn với một trong 2 cặp của kiểu tương tác ( Ví dụ AaBb), đến đây cần xác định + Nhóm liên kết ( Ví dụ cặp Dd liên kết với cặp nào của kiểu tương tác AaBb) + Kiểu liên kết ( Dị hợp đều AD hay dị hợp chéo ad Ad aD * Tỉ lệ chung khác tỉ lệ cơ bản nhưng tổng tỉ lệ ( tổ hợp gen) là một tỉ lệ bất kì đồng thời xác định trong phép lai có quy luật tương tác gen thì ở đây thường hiện tượng liên kết gen không hoàn toàn( Ví dụ liên kết không hoàn toàn giữa cặp Dd với một trong 2 cặp của kiểu tương tác AaBb), đến đây cần xác định + Nhóm liên kết ( Ví dụ cặp Dd liên kết với cặp nào của kiểu tương tác AaBb) + Kiểu liên kết ( Dị hợp đều AD hay dị hợp chéo Ad ad aD + Tần số hoán vị gen. 5. Viết sơ đồ lai. 6. Xác định tỉ lệ phân li kiểu gen, kiểu hình. 7. So sánh với số liệu đề bài. II/. Một số gợi ý định hướng ẩn trong đề bài. - Nếu đề bài cho 2 tính trạng, trong đó đã xác định một tính trạng đơn gen ( Do một cặp gen quy định) thì tính trạng còn lại thường là đa gen ( do nhiều cặp gen quy định, tương tác bổ trợ, át chế hoặc cộng gộp). - Nếu đề bài xác định “ Mọi diễn biến NST của tế bào sinh tinh và tế bào sinh trứng là như nhau trong giảm phân”, có nghĩa rằng hoán vị gen xảy ra ở cả hai bên, hoặc liên kết gen xảy ra ở cả hai bên. Gv: Nguyễn Gia Thạch 2 THPT Thạch Thành III
3. Sáng kiến kinh nghiệm Sinh học - Nếu trong đề bài cho: Diễn biến NST của tế bào sinh tinh( hoặc tế bào sinh hạt phấn) không đổi trong giảm phân. có nghĩa hoán vị gen nếu có chỉ xảy ra ở một bên. - Nếu trong đề bài cho hai tính trạng trong đó xác định tương quan trội lặn ở một tính trạng, như vậy tính trạng đó là tính trạng đơn gen, tính trạng còn lại thường là tính trạng đa gen. Đa số trường hợp có thể biện luận triệt để cho kết quả nhanh và chính xác, tuy nhiên một số trường hợp phải dựa vào kinh nghiêm bằng cách thử tất cả các phương án để loại trừ phương án về công thức lai không chính xác, đề xuất phương án chính xác cho phép lai ( Kết quả phép lai phù hợp với tỉ lệ đề bài) * Lưu ý : Khi quy ước gen trong bài viết cần tránh sử dụng chữ cái “ C, c ” vì trong khi viết thường khó phân biệt hai dạng viết này, dễ gây nhầm lẫn. III/. Một số dạng toán lai cụ thể. 1. Vừa trội không hoàn toàn vừa hoán vị gen : Bài toán 1: Khi lai hai thứ cây thuần chủng là cây hạt trơn, hoa trắng và cây hạt nhăn hoa đỏ thu được F1 toàn cây hạt trơn hoa màu hồng ( Tính trạng hoa đỏ là trội so với tính trạng hoa trắng). Cho các cây F1 giao phấn với nhau thu được F2 có kiểu hình phân li như sau: - 840 Cây hạt trơn, hoa màu hồng - 480 Cây hạt trơn, hoa màu trắng - 320 Cây hạt nhăn, hoa màu đỏ - 180 Cây hạt trơn, hoa màu đỏ - 160 Cây hạt nhăn, hoa màu hồng - 20 Cây hạt nhăn, hoa màu trắng. a. Biện luận và viết sơ đồ lai từ P-> F2 b. Cho F1 lai phân tích, kết quả thu được của phép lai sẽ như thế nào. Biết rằng không có đột biến xảy ra. Tóm tắt cách giải - Xét tỉ lệ : hạt trơn : hạt nhăn =1500 : 500 =3:1. Đây là tỉ lệ của quy luật phân li. Quy ước A quy định hạt trơn, a quy định hạt nhăn. - Xét tỉ lệ :Hoa đỏ: hoa hồng :hoa trắng= 1:2:1 . Đây là quy luật trội không hoàn toàn. Quy ước: BB hoa đỏ, Bb hoa hồng, bb hoa trắng. - Tỉ lệ chung cho cả hai tình trạng. 42%:24% : 16% : 9% : 8% : 1% tỉ lệ này khác tỉ lệ cơ bản là: (1:2:1)(3:1)= 3:6:3:1:2:1. Kết luận: có hoán vị gen trong quá trình hình thành giao tử. - Cây hạt nhăn hoa trắng có kiểu gen:ab chiếm tỉ lệ1%= 10%ab x 10% ab ab ( Tỉ lệ ab .giao tử sinh ra do hoán vị gen.) - Sơ đồ lai. P: Hạt trơn, hoa trắng x Hạt nhăn hoa đỏ Ab aB Ab aB Gv: Nguyễn Gia Thạch 3 THPT Thạch Thành III
4. Sáng kiến kinh nghiệm Sinh học Ab F1 : (100% hạt trơn màu hồng) aB F1x F1: Ab X Ab aB aB F2 : - 42% Cây hạt trơn, hoa màu hồng. - 24% Cây hạt trơn, hoa màu trắng. - 16% Cây hạt nhăn, hoa màu đỏ. - 9% Cây hạt trơn, hoa màu đỏ. - 8% Cây hạt nhăn, hoa màu hồng. - 1% Cây hạt nhăn, hoa màu trắng. -Tỉ lệ này phù hợp với tỉ lệ đề bài. b. Phép lai phân tích có kết quả: - 40% hạt trơn hoa trắng - 40% hạt trơn hoa hồng - 10% hạt trơn hoa hồng - 40% hạt nhăn hoa trắng 2. Vừa liên kết với giới tính vừa phân li độc lập. Bài toán1: Trong một thí nghiệm lai giữa ruồi giấm cái cánh dài mắt đỏ với ruồi giấm đực cánh ngắn mắt trắng, người ta thu được toàn bộ F1 có cánh dài mắt đỏ. Cho các con ruồi F1 lai với nhau , người ta thu được F2 gồm * Ruồi đực - 147 cánh dài mắt đỏ 152 cánh dài mắt trắng - 50 cánh ngắn mắt đỏ. 51 cánh ngắn mắt trắng. * Ruồi cái. - 306 cánh dài mắt đỏ 101 cánh ngắn mắt đỏ. Cho rằng mỗi gen quy định một tính trạng. Hãy giải thích kết quả thu được ở thí nghiệm trên và viết sơ đồ lai. Tóm tắt cách giải - Xét tính trạng chiều dài cánh F2 : cánh dài: cánh ngắn =3:1-> cánh dài là trội - Xét tính trạng màu sắc mắt F2 đỏ : trắng = 3:1 -> mắt đỏ trội so với mắt trắng. - Quy ước B quy định cánh dài. b quy định cánh ngắn A quy định mắt đỏ. a quy định mắt trắng - Nhận xét: cánh dài, cánh ngắn phân bố đều ở hai giới -> gen quy định màu mắt nằm trên NST thường, tính trạng di truyền theo quy luật phân li. Mắt đỏ và mắt trắng phân bố không đều ở hai giới, mắt trắng tập trung nhiều hơn ở giới đực -> màu mắt do gen trên NST X quy định. Vì F1 đồng tính nên kiểu gen của P chỉ có thể là Cái: XAXABB đực XaY bb ( Sơ đồ lai cho kết quả phù hợp với số liệu đề bài) 3. Vừa liên kết giới tính vừa tương tác gen. Gv: Nguyễn Gia Thạch 4 THPT Thạch Thành III
5. Sáng kiến kinh nghiệm Sinh học Bài toán 1: cho 1 cặp côn trùng thuần chủng giao phối với nhau được F1 đồng loạt có mắt đỏ cánh dài. - Trường hợp1: Cho con cái F1 lai phân tích được thế hệ lai phân li theo tỉ lệ: +45% Mắt trắng cánh ngắn. +30% Mắt trắng cánh dài. +20% Mắt đỏ cánh dài. +5% Mắt đỏ cánh ngắn. - Trường hợp2: Cho con đực F1 lai phân tích được thế hệ lai phân li theo tỉ lệ: +50% Con đực mắt trắng cánh ngắn. +25% Con cái mắt trắng cánh dài. +25% Con cái mắt đỏ cánh ngắn. - Cho biết chiều dài cánh do 1 cặp gen chi phối. Biện luận và viết sơ đồ lai của từng trường hợp nêu trên. Tóm tắt cách giải Xét trường hợp 2 . - Đực F1 lai phân tích với cái mang gen lặn tương ứng( chỉ cho 1 loại giao tử) - Xét tính trạng màu mắt ở F2: đỏ : trắng = 3: 1. Như vậy F1 phải cho 4 loại giao tử Sơ đồ lai: F1: AaBb x aabb Fa: 1 AaBb 1 Aabb 1 aaBb 1 aabb KH 1 Đỏ : 3 Trắng. Màu sắc mắt do sự tác động bổ sung giữa 2 gen không alen A-B- Mắt đỏ. A-bb Mắt trắng. aaB- Mắt trắng. aabb Mắt trắng. - Xét tính trạng chiều dài cánh F2 1 dài: 1 ngắn, F1 cánh dài dị hợp tử về 1 cặp gen Dd. Sơ đồ lai. F1 : Dd x dd Fa : 1Dd : 1 dd ( 1 cánh dài: 1 cánh ngắn). - F2 con đực toàn bộ cánh ngắn, con cái toàn bộ cánh dài nên gen quy định chiều dài cánh phải liên kết với NST X. - Xét chung sự di truyền của 2 tính trạng: F2 gồm 4 tổ hợp gen , F1 phải cho 4 loại giao tử , vì vậy một trong 2 gen quy định màu sắc mắt phải liên kết hoàn toàn với gen quy định chiều dài cánh trên NST X. Sơ đồ lai: *A liên kết hoàn toàn với D trên NST X. AD ad ad F1 : X Y Bb x X X bb Fa: ( Phù hợp với tỉ lệ đề bài) * B liên kết hoàn toàn với D trên NST X. Xét trường hợp 1. Gv: Nguyễn Gia Thạch 5 THPT Thạch Thành III