Sáng kiến kinh nghiệm Phương pháp giải bài tập di truyền học quần thể

Nội dung text: Sáng kiến kinh nghiệm Phương pháp giải bài tập di truyền học quần thể

1. ĐỀ TÀI SKKN:PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP DI TRUYỀN HỌC QUẦN THỂ. A. ĐẶT VẤN ĐỀ. I. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Trong quá trình dạy học môn sinh học 12, tôi nhận thấy một trong số các dạng bài tập khó đối với học sinh là dạng bài tập di truyền học quần thể, mà thời gian dành cho chương “ Di truyền học quần thể” chỉ có hai tiết lý thuyết, không có tiết bài tập và tiết ôn tập. Do đó, học sinh sẽ gặp nhiều khó khăn khi gặp phải các dạng bài tập này trong các đề thi tốt nghiệp , đặc biệt là đề thi đại học. Chính vì vậy tôi viết sang kiến kinh nghiệm với đề tài “ Phương pháp giải bài tập di truyền học quần thể ” nhằm giúp học sinh có cơ hội hiểu sâu hơn và nâng cao kỹ năng làm bài tập di truyền học quần thể cũng như rèn thói quen tự học và yêu thích môn sinh học hơn. II. PHẠM VI NGHIÊN CỨU. Học sinh lớp 12 trường THPT Lê Quý Đôn III. ĐIỂM MỚI TRONG NGHIÊN CỨU Đề tài “ Phương pháp giải bài tập di truyền học quần thể ” không chỉ giúp học sinh dễ hiểu, dễ nhớ, biết phân dạng bài tập khi giải các đề thi, mà cón giúp các em nâng cao kỹ năng làm bài tập và rèn thói quen tốt tự học. B. NỘI DUNG I. CƠ SỞ THỰC TIỄN Qua hai tiết lý thuyết, học sinh còn rất mơ hồ. Các em còn hay bị nhầm lẫn giữa quần thể nội phối và quần thể ngẫu phối khi tìm cấu trúc di truyền của quần thể ở thế hệ tiếp theo. Nhiều em còn luẩn quẩn trong cách tính tần số alen và thành phần kiểu gen của quần thể. Còn một số em thì ngại hỏi thầy cô và muốn buông xuôi môn học này. II. CƠ SỞ LÝ LUẬN Trong phân phối chương trình chỉ có hai tiết lý thuyết dành cho chương “Di truyền học quần thể, không có tiết bài tập và tiết ôn tập. Trong sách bài tập, phần bài tập có lời giải hướng dẫn thì nội dung còn hạn chế và cách giải vắn tắt ( bài 3, ý c trang 49). Nên các em rất khó có thể hiểu được nội dung một cách thấu đáo và hoàn thiện, đồng thời khó phát huy khả năng tự học của bản thân. III. BIỆN PHÁP THỰC HIỆN 1. PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN Sau mỗi tiết học lý thuyết, giáo viên đưa các dạng bài tập và hướng dẫn cách học cho học sinh nghiên cứu. Sau đó kiểm tra học sinh bằng bài tập trắc nghiệm, giúp học sinh tháo gỡ dần những khó khăn khi giải bài tập. 1 GV: Dương Thị Kim Năm học: 2013-2014
2. ĐỀ TÀI SKKN:PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP DI TRUYỀN HỌC QUẦN THỂ. 2. NỘI DUNG THỰC HIỆN DẠNG 1: TÌM THÀNH PHẦN KIỂU GEN VÀ TÍNH TẦN SỐ TƯƠNG ĐỐI CỦA CÁC ALEN a. Xét một gen có hai alen ( A, a) a 1. Gen nằm trên NST thường: quần thể có 3 kiểu gen AA, Aa, aa. a 11. Thành phần kiểu gen - gọi D là tỉ lệ kiểu gen AA, ta có: D= ( số cá thể mang kiểu gen AA)/ ( tổng số cá thể trong quần thể) - gọi H là tỉ lệ kiểu gen Aa, ta có: H= ( số cá thể mang kiểu gen Aa)/ ( tổng số cá thể trong quần thể) - gọi R là tỉ lệ kiểu gen aa, ta có: R= ( số cá thể mang kiểu gen aa)/ ( tổng số cá thể trong quần thể) •VD: Một quần thể thực vật có 1000 cây với 500 cây có kiểu gen AA, 200 cây có kiểu gen Aa, 300 cây có kiểu gen aa. Tìm thành phần kiểu gen của quần thể. • Hướng dẫn: theo lý thuyết : D (AA) = 500 = 0,5 1000 H (Aa) = 200 = 0,2 1000 R (aa) = 300 = 0.3 1000  quần thể có dạng: 0,5 AA + 0,2 Aa + 0,3 aa =1 a 12. Tính tần số alen - Theo lý thuyết: + Tần số alen A: P(A) = ( số laen A) / tổng số alen của gen A + Tần số alen a:q( a) = ( số laen a) / tổng số alen của gen A Suy ra: P( A) +q( a) = 1 •VD: Một quần thể thực vật có 1000 cây với 500 cây có kiểu gen AA, 200 cây có kiểu gen Aa, 300 cây có kiểu gen aa. Tìm tần sồ alen A và a của gen A. • Hướng dẫn: Ta hiểu rằng mỗi cá thề mang kiểu gen AA là có hai alen A, mỗi cá thể mang kiểu gen Aa là mang một alen A và một alen a, mỗi cá thể mang kiểu gen aa là mang hai alen a.Vậy số alen A trong quần thể bằng 500.2 + 200 = 1200, số alen a trong quần thể bằng 300.2 + 200 =800. 2 GV: Dương Thị Kim Năm học: 2013-2014
3. ĐỀ TÀI SKKN:PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP DI TRUYỀN HỌC QUẦN THỂ. 1200 800 Suy ra p( A) = 0,6 ; p(a) = 0,4 2000 2000 - Tính tần số alen khi biết cấu trúc di truyến quần thể H P(A) D 2 H P(a) R 2 •VD: Quần thể thực vật ở thế hệ P có cấu trúc di truyền như sau:0,5AA+ 0,3Aa + 0,2aa =1. Thì tấn số alen A va a của quần thề này là? • Hướng dẫn: P( A) = 0,5 +0,3/ 2 = 0,65 Q (a ) = 0,2 + 0,3/2 = 0,35. a 13. tính tấn số alen khi quần thể đạt trạng thái cân bằng: Nếu yêu cầu đề bài cho quần thể đang ở trạng thái cân bằng di truyền, thì tần số alen lặn bằng căn bậc hai tần số kiều hình lặn. •VD: Một quần thể gia súc đang ở trạng thái cân bằng di truyền có 84 % cá thể lông vàng , các cá thể còn lại có lông đen. Biết gen A quy định lông vàng là trội hoàn toàn so với alen a quy định lông đen. Tần số của alen A và a trong quần thể này lần lượt là: a. 0,4 và 0,6 b. 0,6 và 0,4 c. 0,7 và 0,3 d. 0,3 và 0,7 • Hướng dẫn: % số cá thể lông đen = 100% - 64% = 36% Ta có: q(a) 0,36 0,6 Suy ra P( A) = 1- 0,6 = 0,4 a 2. Gen trên NST X không có alen tương ứng trên Y. -Trường hợp quần thể cân bằng, thì tần số alen lặn q ( Xa) tính bằng ( số cá thể đực mắc bệnh)/ tổng số cá thể đực của quần thể. q(Xa) = q(Xa Y) P(XA) = 1- q(Xa) • VD. Trong quần thể người tỉ lệ nam giới mắc bệnh mù màu là 1 %. Khả năng nữ giới trong quần thể này mắc bệnh là bao nhiêu ? • Hướng dẫn: q(Xa Y) = q(Xa) = 1% = 0,01. => Tỉ lệ nữ mắc bệnh là: q2(Xa Xa) = (0,01)2 =0,0001 = 0,01% - Trường hợp xét cả hai giới: Giới XX có dạng cấu trúc: p2 (XAXA)+ 2pq (XAXa )+ q2 (XaXa )=1 Giới XY có dạng cấu trúc: p ( XA Y) + q ( XaY) =1 p2 q2 p q Xét cả hai giới: XAXA+ pq XAXa + XaXa + (XA Y)+ (XaY) =1 2 2 2 2 q2 q Ta có số người mắc bệnh là: XaXa + (XaY). Từ đây ta tìm ra q ( Xa) 2 2 3 GV: Dương Thị Kim Năm học: 2013-2014
4. ĐỀ TÀI SKKN:PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP DI TRUYỀN HỌC QUẦN THỂ. •VD. Trong quần thể người có 12 % ngưới bị mù màu, xác định tỉ lệ nam và nữ bị bệnh mù màu? Biết quần thể đang cân bằng. • Hướng dẫn q2 q Ta có XaXa + ( XaY) = 0,12. 2 2 Giải phương trình này được q( Xa) = 0,2 Vậy tỉ lệ nam bệnh: q( Xa Y) = 0,2 = 20%. Tỉ lệ nữ bệnh q2 (XaXa )= 0,22 =0,04 = 4 %. b. Xét một gen có nhiểu alen. b1. Trường hợp các gen di truyền theo kiểu đồng trội: Xét sự di truyền nhóm máu ở người có ba alen I A, IB, I0 với tần số tương ứng là p,q,r. Khi quần thể cân bằng di truyền thì cấu trúc di truyền quần thể là: [ p(IA ) + q(IB )+ r(I0)] =1. - Tần số nhóm máu A: p2 (IA IA) + 2pr(IA I0) - Tần số nhóm máu B: q2 (IB IB) + 2qr( IB I0) - Tần số nhóm máu AB: 2pq(IA, IB, ) - Tần số nhóm máu O: r2 (I0I0) Từ nhóm máu O ta tìm ra tấn số alen I0 , từ tấn số nhóm máu A và tần số alen I0 ta tìm ra alen IA và tương tự ta tìm ra alen IB. • VD: Trong một quần thể người cân bằng di truyền , người ta khảo sát thấy 1% người có nhóm máu O, 28 % người có nhóm máu AB. Tỉ lệ người có nhóm máu A và B của quần thể đó là bao nhiêu? Biết nhóm máu A cao hơn nhóm máu B. • Hướng dẫn: ta có I0 = 1% 0,1 2pqIAIB =0,28. (IA + IB + I0) = 1 I A = 0,7, IB = 0,2 . Nhóm máu A = :p2 (IA IA) + 2pr(IA I0) =( 0,7)2 +2.0,7.0,1= 0,63. Nhóm máu B = q2 (IB IB) + 2qr( IB I0)=( 0,2 )2 +2.0,2.0,1= 0,08. b2. trường hợp các gen di truyền theo thứ tự trội lặn khác nhau: Xét locus A có ba alen a1, a2, a3 theo thứ tự trội lặn hoàn toàn a 1> a2, > a3 với tần số tương ứng là p,q,r. Cấu trúc di truyển của quần thể khi cân bằng là: 2 2 2 p ( a1a1) + 2pq (a1a2 ) +2pr( a1 a3 ) + q (a2 a2) +2qr (a2 a3 ) + r (a3 a3 )= 1 2 Tần số kiểu hình 1: p ( a1a1) + 2pq (a1a2 ) +2pr( a1 a3 ) 2 Tần số kiểu hình 2: q (a2 a2) +2qr (a2 a3 ) 2 Tần số kiểu hình 3: r (a3 a3 ) Từ tần số kiểu hình 3 ta tìm ra tần số alen r a 3, từ tần số kiểu hình 2 và tần số alen a3 tìm ra tấn số alen a2. Sau đó lấy 1 trừ đi tấn số alen a2 và a3 ra tần số alen a1. 4 GV: Dương Thị Kim Năm học: 2013-2014
5. ĐỀ TÀI SKKN:PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP DI TRUYỀN HỌC QUẦN THỂ. c. Xét trường hợp có chọn lọc tự nhiên. c1. Quần thể nội phối. Đối với quần thề nội phối có chọn lọc để loại bỏ một kiểu gen nào đó, thì ta phải xác định lại cấu trúc di truyền quần thể sau khi có chọn lọc. • VD. Một quần thể thực vật tự thụ phấn có tỉ lệ kiểu gen ở thế hệ P là: 0,45AA: 0,30Aa: 0,25aa. Cho biết trong quá trình chọn lọc người ta đã đào thải các cá thể có kiểu hình lặn. Tính theo lí thuyết, tần số alen A và a ở F1 là? • Hướng dẫn: cấu trúc di truyển quần thể sau chọn lọc ( aa bị loại bỏ) 0,45 0,30 AA + Aa = 1 hay o,6 AA + 0,4 Aa = 1 0,45 0,30 0,45 0,30 P(A) = 0,6 + 0,4 / 2=0,8; q( a) = 0,4/2 = 0,2 c2. Quần thể ngẫu phối. - Quần thể chưa cân bằng: để tìm được tần số alen ta phải xác định lại cấu trúc di truyền của quần thể , sau đó tính tần số alen theo công thức (dạng I, mục a12 trang 2 ) - Quần thể đã cân bằng: Nếu kiểu gen đồng hợp lặn gây chết thì tần số alen lặn sau một thế hệ tính bằng : q ( a) = q . Ta có thể chứng minh: 1 q * Cấu trúc di truyền của quần thể ở thế hệ P: 2 2 2 2 2 2 pq p AA + 2pq Aa + q aa = 1 ( điếu kiện: p q = 2 * Sau khi chọn lọc ta có cấu trúc di truyền của quần thể như sau: p2 2 pq 2 AA + 2 Aa = 1 p 2 pq p 2 pq 2 pq 1 pq pq q Suy ra q ( a )= 2 2 p 2 pq 2 p 2 pq p( p 2q) 1 q Nếu kiểu gen đồng hợp lặn gây chết thì tần số alen lặn sau n thế hệ tính bằng: q (a)= q 1 nq • VD: Một quần thể thực vật có cấu trúc di truyền ở thế hệ P như sau: 0,64 AA + 0,32 Aa + 0,04 aa = 1. trong quá trình chọn lọc người ta đã đào thải những cá thể có kiểu hình lặn. Tìm tần số alen A, a sau 3 thế hệ ngẫu phối. • Hướng dẫn: áp dụng công thức q 0,2 q( a) = = 0,125 1 nq 1 3.0,2 suy ra: p ( A)= 1- 0,125=0,875 d. Tính tần số alen trong trường hợp xảy ra đột biến, xảy ra nhập cư. Tôi không thể áp dụng được nên không thể hiện trong đề tài này. 5 GV: Dương Thị Kim Năm học: 2013-2014
6. ĐỀ TÀI SKKN:PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP DI TRUYỀN HỌC QUẦN THỂ. DẠNG 2: XÁC ĐỊNH CẤU TRÚC DI TRUYỀN QUẦN THỂ a. quần thể nội phối ( quần thể tự thụ và quần thể giao phối gần) a 1. Quần thể có cấu trúc di truyền dạng Aa = 1: qua n lần tự thụ liên tiếp thì cấu trúc di truyền của quần thể là: n 1 Aa = 2 n 1 1 AA= 2 2 n 1 1 Aa= 2 2 •VD: Một quần thể thực vật ở thế hệ P có 100% cá thể có kiểu gen Aa. Tìm cấu trúc di truyền của quần thể ở thế hệ thứ 3 khi cho quần thể tự thụ phấn ? 3 1 1 • Hướng dẫn: Aa còn bằng 2 8 1 7 Như vậy thực giảm của Aa= 1 mà thực giảm lại bằng thực tăng. 8 8 1 1 7 Lấy thực tăng chia cho 2 ra tăng đều AA và aa. Nên ta có AA Aa 8 . 2 16 7 1 7 Vậy cấu trúc di truyền của quần thể ở thế hệ thứ 3 là: AA Aa aa 1 16 8 16 a2. Quần thể cấu trúc có dạng tổng quát: xAA + yAx + Zaa =1, nếu quần thể tự thụ qua n thế hệ thì: n 1 Aa còn: .y 2 n n 1 1 Suy ra Aa thực giảm = y - .y = y ( 1 - ) = thực tăng 2 2 n 1 Vậy AA = x + = x + y ( 1 - )/ 2 2 n 1 aa = Z + = Z + y ( 1 - )/ 2 2 •VD: Quần thể có cấu trúc di truyền ở thế hệ P: 0,12AA +0,8Aa+0,08aa = 1.Tìm cấu trúc di truyền của quần thể tự thụ ở thế hệ F4. • Hướng dẫn: Từ F1 tự thụ đến F4 là trải qua 3 thế hệ tự thụ: 6 GV: Dương Thị Kim Năm học: 2013-2014