Sáng kiến kinh nghiệm Phân dạng bài tập phần di truyền quần thể

Nội dung text: Sáng kiến kinh nghiệm Phân dạng bài tập phần di truyền quần thể

1. Së gi¸o dôc vµ ®µo t¹o Tr­êng THPT N«ng Cèng I kinh nghiÖm ph©n d¹ng bµi tËp phÇn di truyÒn quÇn thÓ Gi¸o viªn: Lª ThÞ Na Tæ: Sinh – ThÓ dôc Bé m«n: Sinh häc N¨m häc 2008 – 2009 1
2. Đề tài: ph©n d¹ng bµi tËp phÇn di truyÒn quÇn thÓ Phần I – Đặt vấn đề. Hiện nay khi học phần di truyền quần thể, học sinh thường không biết xác định tần số alen, thành phần kiểu gen của quần thể trong điều kiện quần thể c©n b»ng và quần thể có đột biến, có áp lực của chọn lọc tự nhiên, nhất là trong trường hợp gen có nhiều alen, gen nằm trên nhiễm sắc thể thường hoặc giới tính. Vì vậy trong quá trình giảng dạy kinh nghiệm của tôi rút ra là: phải phân dạng các loại bài và phương pháp giải từng loại ®Ó gióp häc sinh biÕt c¸ch gi¶i bµi tËp vµ n¾m ®­îc b¶n chÊt cña di truyÒn quÇn thÓ. Phần II. Giải quyết vấn đề. I. Đối với quần thể tự phối thì có đặc điểm: - Gồm nhiều dòng thuần với kiểu gen khác nhau. Các gen chủ yếu ở trạng thái đồng hợp, tỷ lệ dị hợp rất nhỏ. - Các đột biến đều nhanh chóng thể hiện thành kiểu hình và chịu tác động của chọn lọc. - Sự trao đổi thông tin di truyền giữa các dòng thuần là rất hạn chế, thậm chí hoàn toàn không có ở các loài tự phối bắt buộc. Vì vậy nếu quần thể ban đầu có thành phần gen xAA, yAa, Zaa thì tần số alen được tính: Gọi tần số alen A là p, gọi tần số alen a là q. Ta có: p = x + y , q = Z + y 2 2 Qua n thế hệ tự phối ta có thành phần kiểu gen như sau: 1 1 n AA = x + 1 - y 2 2 Aa = y. 1 2n 2
3. 1 1 n aa = Z + y 2 2 II. Đối với quần thể ngẫu phối. A. Đặc điểm quần thể ngẫu phối. - Đa hình về kiểu gen và kiểu hình. - Các đột biến lặn có điều kiện tồn tại và nhân lên trong quần thể ở trạng thái dị hợp. - Có sự trao đổi thông tin di truyền giữa các cá thể trong quần thể, thậm chí giữa các quần thể trong loài với nhau. - Trong một quần thể ngẫu phối có số lượng lớn, giao phối tự do và ngẫu nhiên, ở vào thế cân bằng, không có chọn lọc và đột biến thì tần số các alenkhông thay đổi từ thế hệ này sang thế hệ khác (Định luật Hac-đi-Vanber) B. Phần bài tập. I. Các dạng bài sự phân bố kiểu gen trong quần thể ngẫu phối, không có áp lực của chọn lọc. 1. Trường hợp c¸c gen trªn NST th­êng. Tr­êng hîp 1 gen cã 2 alen. Dạng 1: Biết tỷ lệ phân bố kiểu gen trong quần thể, xác định tần số alen và thành phần kiểu gen của quần thể, x¸c ®Þnh quÇn thÓ cã cân bằng không? Bước giải: - Bước 1: Xác định số lượng quần thể mang gen trội, lặn - Bước 2: Xác định kiểu gen có thể qua giao phối ngẫu nhiên (SGK). Dạng 2: Biết tổng số cá thể và số lượng cá thể có kiểu hình lặn xác định tổng số gen trong quần thể. Bước giải: - Xác định tỷ lệ phần trăm kiểu hình lặn. - Xác định tần số xuất hiện alen lặn. - Xác định số lượng alen trội, lặn. 3
4. Ví dụ: Ở ngô bÖnh trắng lá do gen lặn b quy định, gen B quy định lá xanh bình thường. Qua theo dõi thấy có 210 cây trắng lá trong tổng số 84000 cây ngô. Giải: 210 Tỷ lệ cây trắng lá là: .100% 0,25% 84000 Tần số giao tử b: 2 q bb 0,0025 qb 0,0025 0,05 Tần số giao tử B là: pB 1 0,05 0,95 Dạng 3: Biết tỷ lệ kiểu gen, xác định tỷ lệ kiểu gen F 3 trong quần thể với điều kiện giao phối tự do. Bước giải: - Xác định tần số alen qua từng thế hệ. - Xác định phân bố kiểu gen qua từng thế hệ. Ví dụ: Tỷ lệ kiểu gen trong quần thể 1AA : 10Aa : 10aa. Xác định cấu trúc quần thể ở F3 trong trường hợp giao phối tự do. Giải: Từ tỷ lệ phân bố trên ta có tần số alen: 2 10 Alen A: P x100% 28,6% A 42 2.10 10 Alen a: q x100% 71,4% a 42 Theo định luật Hac-đi-Van ber ta có tỷ lệ và cấu trúc các kiểu gen ở F 2, F3 theo công thức: p2 AA, 2pq Aa, q2 aa. Kiểu gen: 81,1225 AA; 40,755 Aa; 51,1 aa. Trường hợp 1 locus có nhiều alen. a) Xác định kiểu gen trong quần thể. Gọi r là số alen của 1 gen, n là số gen khác nhau. Ta có số kiểu gen trong r r 1 n quần thể là: 2 4
5. Dạng 4: Ví dụ: Ở loài động vật có 2 dãy alen tồn tại trên 2 cặp NST tương đồng khác nhau. Dãy 1 có các alen A, a1, a. Dãy 2 có các alen B, b1, b. 2 3 3 1 Số kiểu gen của quần thể là: 36 kiểu. 2 b) Cách tính tần số alen trong trường hợp 1 gen có nhiều alen. Dạng 5: Ví dụ: Thỏ màu lông được di truyền do dãy 3 alen: A quy định màu xám tuyền, a1 lông đốm, a lông trắng. Với A > a2 > a. Các gen trên NST thường. Cách tính: Gọi p là tần số của gen A, q là tần số của gen a1, r là tần số của gen a. Kiểu gen thỏ xám tuyền: AA, Aa1, Aa. Kiểu gen thỏ lông đốm: a1a1, a1a. Kiểu gen thỏ lông trắng: aa. Sự tạp giao ngẫu nhiên trong quần thể theo định luật H.W thì tần số kiểu gen của thế hệ sau là: p q r 2 p 2 q 2 r 2 2 pq 2 pr 2qr . Với quần thể có 168 thỏ xám, 30 thỏ đốm, 2 thỏ bạch t¹ng. Tính tần số alen A, a1, a. Từ tần số kiểu hình trắng aa tần số r. 2 2 r r 2 0,1. 168 30 2 200 2 - Tần số: q1 H r 0,3 - Tần số: A p 1 q r 1 0,3 0,1 0,6 2. Trường hợp các gen trên NST giới tính. gen DD : lông đen  Dạng 6: Ví dụ: Ở mèo gen Dd : lông tam thê các gen đều nằm trên NST X. gen dd : lông vàng  Người ta ghi được số liệu sau: Đen Vàng Tam thể Tổng số Mèo đực 311 42 0 353 Mèo cái 277 7 54 338 5
6. Tổng số gen D trong quần thể: 311 + 2(227) + 54 = 919. Tổng số gen trong quần thể: 353 + 2 . 338 = 1029 Tần số gen D là: 919 : 1029 = 0,893 Tần số của gen d là: 1 – 0,893 = 0,107 II. Bài tập về các nhân tố làm biÕn đổi cấu trúc di truyền của quần thể. Dạng 7: Biết % kiểu hình đột biến lặn, xác định tần số gen qua các thế hệ. Bước giải: - Căn cứ kiểu hình lặn xác định tần số xuất hiện alen. - Dựa vào công thức tính tần số alen qua n thế hệ. Ví dụ: Ở gia súc tính trạng lông dài do gen D quy định, alen d quy định lông ngắn. Người ta thấy số lông ngắn chiếm 0,0081. Giả sử đột biến thuËn D d với tần số u = 10-4. Xác định tần số gen qua 2 thế hệ. Giải: Theo công thức: n pn p0 1 u ta cã 2 p2 p0 1 u 2 Cõu l«ng ng¾n cã kiªñ gen dd: qdd 0,0081 q 0,09 rót ra: pD = 1 – 0,09 = 0,91 4 2 p2 0,91 1 10 0,909818. D¹ng 8: BiÕt tÇn sè ®ét biÕn thuËn nghÞch, x¸c ®Þnh sè l­îng ®ét biÕn thuËn nghÞch. B­íc gi¶i: - T×m tæng sè alen trong quÇn thÓ. - X¸c ®Þnh tÇn sè tréi lÆn. - X¸c ®Þnh sè l­îng ®ét biÕn thuËn nghÞch. VÝ dô: Mét loµi gia sóc tÝnh tr¹ng sõng dµi do gen A quy ®Þnh, sõng ng¾n do gen a quy ®Þnh. Mét ®µn gia sóc gåm 5.104 con cã mét sè gen A ®ét biÕn thµnh a vµ ng­îc l¹i. T×m sè l­îng ®ét biÕn thuËn vµ ®ét biÕn nghÞch? Trong ®ã A ®ét biÕn thµnh a víi tÇn sè u, a ®ét biÕn thµnh A víi tÇn sè v, u = 3v = 3.10-4. 6
7. Gi¶i: Tæng sè gen A vµ a: 5.104.2 = 105 TÇn sè gen A: pA vµ tÇn sè alen a (qa) lóc c©n b»ng míi ®­îc thiÕt lËp. u 3v 3 q 0,75 a v u 3v v 4 - Suy ra pA = 1 – 0,75 = 0,25. - Sè l­îng ®ét biÕn thuËn vµ ®ét biÕn nghÞch Sè l­îng alen A: 0,25.105 = 2,5 . 104 Sè l­îng alen a: 0,75 . 105 = 7,5 . 104 Sè l­îng ®ét biÕn: 3.10-4.2,5.104 = 7,5 alen. D¹ng 9: Ng­îc l¹i, biÕt sè alen vµ sè ®ét biÕn x¸c ®Þnh tÇn sè ®ét biÕn thuËn nghÞch. B­íc gi¶i: - T×m tÇn sè alen trong quÇn thÓ. - Dùa vµo tÇn sè alen ®Ó x¸c ®Þnh sè l­îng alen ®ét biÕn ®­îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc: so luong dot bien thuan A a u tong so alen A so luong dot bien nghich a A v tong so alen a III. Bµi tËp vÒ vai trß ¸p lùc cña chän läc. D¹ng 10: BiÕt tû lÖ sèng sãt cña tõng kiÓu gen so víi ®ång hîp tö tréi x¸c ®Þnh hÖ sè cän läc vµ gi¸ trÞ thÝch øng. B­íc gi¶i: - X¸c ®Þnh hÖ sè chän läc ®èi víi tõng kiÓu gen. - X¸c ®Þnh gi¸ trÞ thÝch øng ®èi víi tõng kiÓu gen. VÝ dô: Ba kiÓu h×nh lÆn cã søc sinh s¶n kÐm so víi 3 kiÓu gen tréi ®ång hîp tö t­¬ng øng. aa kÐm AA lµ 25%, bb kÐm BB lµ 50%, cc hoµn toµn bÊt thô. T×m hÖ sè chän läc vµ gi¸ trÞ thÝch øng trong c¸c tr­êng hîp trªn. Gi¶i: Theo ®Çu bµi aa sinh s¶n kÐm AA 25% nªn hÖ sè chän läc S1 = 0,25 7
8. bb sinh s¶n kÐm BB lµ 50% nªn hÖ sè chän läc lµ S2 = 0,5; cc hoµn toµn bÊt thô nªn hÖ sè chän läc S3 = 1. Suy ra gi¸ trÞ thÝch øng cña tõng kiÓu gen lµ: W1 cña aa 1 – S1 = 0,75 W2 cña bb 1 – S2 = 0,5 W3 cña cc 1 – S3 = 0. D¹ng 11: X¸c ®Þnh tÇn sè biÕn thiªn cña mét chu kú chän läc. B­íc gi¶i: - X¸c ®Þnh tÇn sè ph©n bè kiÓu gen tr­íc khi chän läc. - X¸c ®Þnh tÇn sè kiÓu gen sau khi chän läc. - X¸c ®Þnh sù biÕn thiªn tÇn sè gen sau mét chu kú chän läc. VÝ dô: Trong mét quÇn thÓ ë locus A cã 2 alen A vµ a. Trong ®ã tÇn sè alen A lµ p, tÇn sè alen a lµ q. Gi¶ sö gi¸ trÞ thÝch øng cña kiÓu gen AA, Aa, aa lÇn l­ît lµ W0, W1, W2. X¸c ®Þnh tÇn sè biÕn thiªn cña alen q sau mét chu kú chän läc. Gi¶i: X¸c ®Þnh tÇn sè ph©n bè kiÓu gen tr­íc khi chän läc theo c«ng thøc: 2 2 p( AA) 2 pqAa q aa 1 - TÇn sè ph©n bè kiÓu gen sau chän läc, tû lÖ c¸c kiÓu gen sèng sãt qua chän läc. 2 2 W0 p AA W1 2 pq Aa W2 q(aa) W TÇn sè chä läc: W p 2 W 2 pq(Aa) W q 2 0 AA 1 2 aa 1 W W W Sù biÕn thiªn tÇn sè gen sau mét chu kú chän läc: q 2W pqW q 2 1 1 W q 2W pqW q(W p 2 W 2 pq q 2W ) q q q 2 1 0 1 2 1 W q 2W pqW qp 2W 2 pq 2W q 3W 2 1 0 1 2 W pq W W p W W  2 1 2 0 W 8
9. KÕt qu¶: Qua c¸ch ph©n d¹ng bµi tËp trªn so s¸nh víi líp d¹y kh«ng ph©n d¹ng, t«i thÊy kÕt qu¶ ®­îc ®¸nh gi¸ qua bµi kiÓm tra nh­ sau: Tû lÖ ®iÓm Líp D¹y kh«ng ph©n d¹ng D¹y ph©n d¹ng Giái Kh¸ TB YÕu Giái Kh¸ TB YÕu 12B1 0% 20% 60% 20% 12B3 20% 30% 50% 0% PhÇn III. KÕt luËn. Trong qu¸ tr×nh gi¶ng d¹y bÊt cø phÇn nµo th× ph©n d¹ng bµi tËp häc sinh ®Òu tiÕp thu rÊt dÔ vµ ghi nhí, vËn dông kiÕn thøc thµnh th¹o. NhÊt lµ nh÷ng líp khèi vµ luyÖn ®éi tuyÓn häc sinh giái th× cµng cÇn thiÕt. Cã nh­ vËy míi ®¹t hiÖu qu¶ cao. 9