Tôi xin được trình bày những suy nghĩ và việc làm của mình trong những năm học vừa qua với đề tài "Các dạng bài tập di truyền hoán vị gen dùng ôn thi học sinh giỏi và thi tốt nghiệp THPT
Trang 12.2 Thực trạng giải bài tập di truyền hoán vị gen dùng ôn thi học sinh
giỏi và tốt nghiệp THPT trường THPT Lê Lợi hiện nay
5
2.3 Các dạng bài tập di truyền hoán vị gen dùng ôn thi học sinh giỏi
và tốt nghiệp THPT trường THPT Lê Lợi hiện nay
Trang 2Trong quá trình dạy học sinh học cũng như các bộ môn khác ở trường phổ thông,nhiệm vụ quan trọng là pháp triển tư duy cho học sinh Sinh học là môn khoa họcthực nghiệm và lý thuyết, vì thế bên cạnh việc nắm vững lý thuyết, người học cònphải biết vận dụng linh hoạt sáng tạo kiến thức thu được thông qua hoạt động thựcnghiệm, thực hành, giải bài tập Việc giải bài tập sinh học không những giúp rènluyện kỹ năng vận dụng, đào sâu, mở rộng kiến thức đã học mà còn có tác dụng pháttriển năng lực tư duy tích cực, độc lập sáng tạo, năng lực quan sát, rèn luyện kĩ năngsinh học cho học sinh, giúp các em nâng cao hứng thú học tập Chính vì thế, việc giảibài tập sinh học ở trường phổ thông giữ một vai trò quan trọng trong việc dạy và họcsinh học, đặc biệt là việc sử dụng hệ thống câu hỏi và bài tập có sử dụng phươngpháp dạy học theo hướng dạy học tích cực.
Do đó việc nghiên cứu hệ thống các câu hỏi và bài tập trong dạy học sinh học, đặcbiệt là các bài tập cần có kỹ năng lôgic nhằm giúp cho học sinh phát triển năng nhậnthức và tư duy, góp phần đào tạo con người theo định hướng đổi mới giáo dục củaĐảng là sự cần thiết
Việc nghiên cứu các vấn đề về bài tập sinh học đã có nhiều tác giả quan tâm vàcũng có nhiều công trình được áp dụng ở các mức độ khác nhau, đề tài về di truyềnhoán vị gen được nhắc đến nhưng chưa nhiều và có hệ thống Đặc biệt từ năm học2021-2022 Sở GD& ĐT Thanh Hóa tổ chức thi HSG lớp 12 bằng hình thức thiTNKQ Tôi xin được trình bày những suy nghĩ và việc làm của mình trong những
năm học vừa qua với đề tài "Các dạng bài tập di truyền hoán vị gen dùng ôn thi học sinh giỏi và thi tốt nghiệp THPT ".
- Rèn luyện phương pháp chuyên môn và kiến thức chuyên sâu cho bản thân giáoviên
1.3 Đối tượng nghiên cứu: Dùng để ôn thi tốt nghiệp cho học sinh lớp 12 và thi
học sinh giỏi cấp Tỉnh tại trường THPT Lê Lợi,Thọ Xuân
1.4 Phương pháp nghiên cứu
- Nghiên cứu về phương pháp dạy và học của GS Trần Bá Hoành, Bài tập di truyềncủa Vũ Đức Lưu…
- Nghiên cứu cấu trúc đề thi của các kỳ thi chọn học sinh giỏi cấp Tỉnh và đề thi tốtnghiệp THPT (đề chính thức, đề minh họa)
Trang 3- Kết hợp giữa cơ sở lí luận và phương pháp phân tích, tổng hợp lí thuyết, phươngpháp thống kê thực nghiệm.
1.5 Những điểm mới của SKKN
- Nhận dạng từng dạng bài tập, vận dụng linh hoạt các bước giải toán, đưa raphương pháp tính toán tối ưu, chính xác
- Vận dụng các phương pháp dạy học phù hợp các dạng bài tập hoán vị gen trêntừng đối tượng học sinh
- Sử dụng các dạng bài tập cụ thể để kiểm tra, đánh giá mức độ nhận thức, mức độhình thành kĩ năng của các đối tượng học sinh
- Rút kinh nghiệm, khắc phục tồn tại và bổ sung phương pháp cho học sinh tiếpcận kiến thức một cách phù hợp
II NỘI DUNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM 2.1 Cơ sở lý luận
Trang 4- Hoán vị gen có thể giải thích bằng sự trao đổi chéo của 2 trong 4 cromatit của cặpNST kép ở kì trước lần phân bào I trong giảm phân.
- Hoán vị gen phụ thuộc vào giới tính:
+ Đa số các loài hoán vị gen xảy ra trong cả quá trình phát sinh giao tử đực và quátrình phát sinh giao tử cái
+ Một số loài ( ruồi giấm ) hoán vị gen xảy ra trong quả trình phát sinh giao tử cái.+ Một số loài (tằm ) hoán vị gen xảy ra trong quả trình phát sinh giao tử đực
- Tần số hoán vị gen thể hiện lực liên kết giữa các gen trên NST, các gen trên NST
có xu hướng liên kết chặt chẽ nên tần số hoán vị gen không vượt quá 50% (0 <f 50% )
-Tần số hoán vị gen thể hiện khoảng cách tương đối giữa các gen trên NST: các gennằm càng xa nhau thì tần số hoán vị gen càng lớn và ngược lại các gen nằm gần nhauthì tần số hoán vị gen càng nhỏ
- Hoán vị gen là hiện tượng trong quá trình giảm phân hình thành giao tử, ở một số tếbào, khi các nhiễm sắc thể tương đồng tiếp hợp với nhau, giữa chúng xảy ra hiệntượng trao đổi đoạn NST dẫn tới các gen đổi chỗ cho nhau
- Tần số hoán vị gen được tính bằng tỉ lệ phần trăm số cá thể có tái tổ hợp gen, hay tỉ
lệ giữa số giao tử hoán vị trên tổng số giao tử
- Nếu 1 tế bào sinh tinh có 2 cặp gen dị hợp khi giảm phân hình thành tinh trùng xảy
ra hiện tượng trao đổi chéo thì sẽ tạo ra 4 giao tử, trong đó có 2 giao tử liên kết và 2giao tử hoán vị tần số hoán vị gen lúc này f = 1/2 = 50%
- Nếu có nhiều tế bào cùng tiến hành quá trình giảm phân nhưng do xu hướng chủyếu của các gen là liên kết nên chỉ có 1 số ít tế bào xảy ra trao đổi chéo Lúc này sốlượng giao tử liên kết lớn hơn số lượng giao tử hoán vị dẫn tới tần số hoán vị gen nhỏhơn 50%
- Biết được tần số hoán vị giữa 2 gen đồng nghĩa với việc biết được khoảng cáchtương đối của 2 gen trên bản đồ di truyền và tỉ lệ ( hay số lượng tế bào tham gia giảmphân ) đã xảy ra trao đổi chéo
- Trong toán hoán vị gen, kết quả 1 phép lai về số lượng và tỉ lệ mỗi loại kiểu hìnhphụ thuộc vào kiểu gen của cá thể đem lai, tần số hoán vị gen và hiện tượng trao đổichéo xảy ra ở 1 bên hay 2 bên bố, mẹ Do vậy , muốn xác định được tỉ lệ kiểu gen,kiểu hình của 1 phép lai có xảy ra hoán vị thì phải biết kiểu gen của cá thể đem lai,tần số hoán vị gen
- Dạng toán hoán vị gen đơn giản là dạng cho đầy đủ số loại kiểu hình ở đời lai nênviệc xác định tần số hoán vị gen và kiểu gen của cá thể mang lai rất đơn giản.Tuynhiên, dạng toán hoán vị gen mà đề bài cho tỉ lệ của 1 loại kiểu hình, yêu cầu xácđịnh kiểu gen của thế hệ bố, mẹ, xác định tần số hoán vị gen lại là 1 dạng khó
Trường hợp đơn giản nhất dạng này là đề bài cho biết tỉ lệ kiểu hình lặn, lặn (aa,bb )
Có thể xác định tần số hoán vị gen và kiểu gen của bố mẹ bằng cách sau:
Tỉ lệ kiểu hình mang 2 tính trạng lặn (aa,bb ) = tỉ lệ giao tử ab bên cá thể đực x tỉ lệgiao tử ab bên cá thể cái Xác định được tỉ lệ giao tử ab có thể xác định được giao tử
Trang 5ab là giao tử liên kết hay giao tử hoán vị từ đó suy ra được kiểu gen của cá thể manglai và tần số hoán vị gen.
2.2 Thực trạng giải bài tập di truyền hoán vị gen dùng ôn thi học sinh giỏi và thi tốt nghiệp THPT trường THPT Lê Lợi hiện nay
Theo cấu trúc đề thi học sinh giỏi, thi tốt nghiệp Bộ GD &ĐT giới hạn chuơngtrình tập trung vào nội dung kiến thức lớp 12, phần quy luật của hiện tượng di truyềntrong đề thi đại học chiếm tỉ lệ rất lớn trong tổng số 40 câu đề tốt nghiệp hay đề thihọc sinh giỏi lớp 12 là 50 câu Tuy nhiên, thời lượng học theo phân phối chươngtrình của Bộ GD & ĐT lại rất ngắn Cụ thể chương trình chuẩn và chương trình nângcao học sinh học chỉ được nghiên cứu trong 9 tiết (7 tiết lí thuyết, 1 tiết bài tập và 1tiết thực hành ) Trong phần tính quy luật của hiện tượng di truyền thì hoán vị genđược xem là một trong những phần rất khó, học sinh chỉ học trong thời gian là 1 tiếttrên lớp nên không thể nào hiểu và áp dụng được một cách linh hoạt các kĩ năngtrong giải bài tập hoán vị gen Thực tế qua nhiều năm giảng dạy tại trường THPT LêLợi, Thọ Xuân, Thanh Hóa và luyện thi học sinh ôn thi đại học, ôn thi TNTHPT hay
ôn thi HSG, tôi nhận thấy rằng học sinh thường có tâm lí ngại các bài toán liên quantới hiện tượng hoán vị gen , không chỉ vì nó khó và phức tạp mà còn vì thời gian giải
ra kết quả rất lâu, dễ xảy ra nhầm lẫn.Trong khi đó, xu hướng chung của hình thứckiểm tra đánh giá học sinh hiện nay đang được áp dụng là sử dụng câu hỏi trắcnghiệm, với những ưu điểm như phạm vi kiến thức rộng, chống được "học tủ, họclệch", học sinh khó có thể chuẩn bị tài liệu cho toàn bộ chương trình từ đó hiệntượng tiêu cực trong các kì kiểm tra được hạn chế rất nhiều Để có thể làm được tốtcác bài thi trắc nghiệm thì học sinh phải học đầy đủ, toàn diện và không được bỏ quabất cứ kiến thức cơ bản nào có trong chương trình, phải thi bằng chính kiến thức củamình, không thể trông chờ vào sự may rủi Đối với những câu hỏi trắc nghiệm cóphần trả lời là những kết quả phải qua các bước tính toán ( ví dụ như phải lập sơ đồlai ) thì học sinh phải hết sức linh hoạt và tỉnh táo Nếu chỉ tập trung thực hiện theohướng tính đến kết quả cuối cùng theo phương pháp thông thường để kết luận thì sẽtốn rất nhiều thời gian , không kể có các trường hợp tính không ra các kết quả đã chotrong phương án lựa chọn Như vậy, học sinh phải có các cách giải nhanh, khoa học
và chính xác để có thể có kết quả tốt nhất trong thời gian ngắn nhất
2.3 Các dạng bài tập hoán vị gen đã sử dụng dùng ôn thi học sinh giỏi và thi tốt nghiệp THPT trường THPT Lê Lợi hiện nay.
Tôi xin trình bày các dạng bài tập hoán vị tôi tham khảo ở các tài liệu và tổng hợplại thành các dạng bài tập để giảng dạy cho học sinh trong quá trình giảng dạy
Dạng 1: Xác định số loại giao tử, tỉ lệ giao tử một tế bào hay một cơ thể.
Phương pháp giải:
Trường hợp 1: Xác định số loại giao tử một tế bào hay một cơ thể.
Bước 1: Phân biệt các loại giao tử do một tế bào sinh ra hay do một cơ thể sinh ra Bước 2: Xác định số loại giao tử tạo ra qua giảm phân.
Trang 6- Một tế bào giảm phân không có hoán vị thì luôn luôn chỉ tạo 2 loại giao tử, có hoán
vị thì tạo ra 4 loại giao tử với tỉ lệ l:1:l:l
- Một cơ thể giảm phân cho tỉ lệ của các giao tử sinh ra phụ thuộc vào tần số hoán vịgen của các cặp gen và kiểu gen của cơ thể đó
Ví dụ: Một tế bào sinh dục đực ở 1 loài động vật có kiểu gen AbDEGh
aBDEGH tiến hànhgiảm phân tạo giao tử Biết không xảy ra hiện tượng đột biến nhưng xảy ra hoán vịgen Theo lí thuyết, số loại giao tử tối đa được tạo ra là
Hướng dẫn giải
Đáp án A Số loại giao tử tối đa được tạo ra là 4 loại do đây là tế bào sinh tinh.
Trường hợp 2: Xác định tỉ lệ loại giao tử một tế bào hay một cơ thể.
Phương pháp : Có x tế bào sinh tinh của cơ thể có kiểu gen AB
ab hay Ab
aBgiảm phân,trong đó có y tế bào xảy ra hoán vị gen x y thì tỉ lệ các loại giao tử được sinh ra là
2x y : 2x y : y : y
Ví dụ 1: Có 3 tế bào sinh tinh của 1 cơ thế có kiểu gen AB
ab giảm phân tạo tinh trùng,trong đó có 1 tế bào xảy ra hiện tượng hoán vị gen Theo lí thuyết, tỉ lệ các loại giao
Ví dụ 2: Có 10 tế bào sinh tinh của cơ thể có kiểu gen Ab
aB tiến hành giảm phân tạotinh trùng, trong quá trình đó không xảy ra hiện tượng đột biến nhưng có xảy ra hoán
vị gen ờ 4 tế bào Theo lí thuyết có bao nhiêu phát biểu sau đây đúng?
I Có tổng cộng 4 loại giao tử được tạo ra
II Tỉ lệ các loại giao tử được tạo ra là 4 : 4 : 1 : 1
III Loại giao tử AB chiếm tỉ lệ 2
Trang 7II Tỉ lệ các loại giao tử được tạo ra là 4 : 4 : 1 : 1 Đúng Áp dụng công thức x =
10; y = 4tỉ lệ giao tử =(2x - y) :(2x - y) :y :y =(2.10 - 4) :(2.10 - 4) :4 :4 = 4:4:1:1III Loại giao tử AB chiếm tỉ lệ 2
5 Sai Giao tử AB là giao tử hoán vị nên có tỉ lệ
4 4 1 1 10
IV Loại giao tử Ab chiếm tỉ lệ 1
10 Sai Giao tử Ab là giao tử liên kết nên có tỉ lệ
abKiểu hình A-B- thuần chủng = tỉ lệ của kiểu hìnhab
ab
Ví dụ : Ở 1 loài thực vật, A quy định hoa đỏ trội hoàn toàn so với a quy định hoa
trắng; B quy định quả to trội hoàn toàn so với b quy định quả nhỏ Thực hiện phép lai
AB Ab
P : x
ab ab , thu đươc F'1 có 20% số cây hoa trắng, quả nhỏ Biết không xảy ra độtbiến Hãy xác định tỉ lệ của các loại kiểu hình sau đây của F1
a) Kiểu hình cây hoa đỏ, quả to
b) Kiểu hình cây hoa đỏ, quả nhỏ
c) Kiểu hình cây hoa trắng, quả to
Hướng dẫn giải
Vận dụng công thức giải nhanh, ta có:
F1 có cây hoa trắng, quả nhỏ chiếm 20% = 0,2
a) Kiểu hình cây hoa đỏ, quả to (A-B-) có tỉ lệ = 0,25 + 0,2 = 0,45
b) Kiểu hình cây hoa đỏ, quả nhỏ (A-bb) có tỉ lệ = 0,5 - 0,2 = 0,3
c) Kiểu hình cây hoa trắng, quả to (aaB-) có tỉ lệ = 0,25 - 0,2 = 0,05
Trường hợp 2: Nếu P dị hợp 2 cặp gen giao phấn với cây dị hợp 1 cặp gen (ABxAb
ab abhoặc P :AbxAb
aB ab ), thu được F1 Theo lí thuyết, F1 sẽ có tỉ lệ các loại kiểu hình nhưsau:
Trang 8Ví dụ: Biết mỗi cặp gen quy định 1 cặp tính trạng, alen trội là trội hoàn toàn Ở 1 loài
thực vật, khi cho lai cây thân cao, hoa đỏ với cây thân thấp hoa trắng (P) thu được F1
gồm 100% cây thân cao, hoa đỏ Cho cây thân cao, hoa đỏ F1 lai với cây thân thấp,hoa đỏ thu được F2 có 4 loại kiểu hình gồm 3200 cây, trong đó có 640 cây thân thấp,hoa trắng Quá trình giảm phân không xảy ra hiện tượng đột biến Theo lí thuyết, hãyxác định số lượng cá thể của các kiểu hình sau ở F2:
a Thân cao, hoa đỏ
b Thân cao, hoa trắng
c Thân thấp, hoa đỏ
Hướng dẫn giải
- F1 gồm 100% cây thân cao, hoa đỏ A quy định thân cao, a quy định thân thấp; Bquy định hoa đỏ, b quy định hoa trắng
- Cây thân cao, hoa đỏ F1 lai với cây thân thấp, hoa đỏ thu được F2 có 4 loại kiểu hình
Các cây đem lai đều có 2 alen lặn ab
- F2 gồm 3200 cây, trong đó có 320 cây thân thấp, hoa trắng
- Ở F1 có tối đa số loại kiểu gen đồng hợp n
Trang 9Ví dụ : Cho phép lai (P) ABMNpQxABMNpQ
ab mnpq ab mnpq Biết rằng không xảy ra đột biến.Theo lí thuyết, có bao nhiêu phát biểu sau đây đúng?
I F1 có tối đa 32 kiểu gen đồng hợp
II F1 có tối đa 8 kiểu gen dị hợp về tất cả các cặp gen nói trên
III F1 có tối đa 16 kiểu gen dị hợp về 2 cặp gen
IV F1 có tối đa 36 loại kiểu gen
I Đúng Vì số loại kiểu gen đồng hợp = 22 x 23 = 32 loại kiểu gen
II F1 có tối đa 8 kiểu gen dị hợp về tất cả các cặp gen nói trên Đúng, số kiểu gen
dị hợp về tất cả các cặp gen 2 2 1 3 3 1
C x2 xC x2 8
III F1 có tối đa 16 kiểu gen dị hợp về 2 cặp gen Sai
Số loại kiểu gen dị hợp về 2 cặp gen đều nằm ở cặp NST thứ nhất = 2 2 1
loại kiểu gen
Dạng 4: Tìm kiều gen của P
Phương pháp giải:
Trường hợp 1:
Bước 1: Xác định quy luật di truyền chi phổi phép lai : Nếu tích tỉ lệ của hai cặp
tính trạng bé hơn tỉ lệ phân li kiểu hình của phép lai thì hai cặp tính trạng đó di truyềnliên kết không hoàn toàn với nhau
Bước 2: Từ kiểu hình lặn xác định giao tử ab >25% hay ab < 25%.
Giao tử có số lượng lớn >25% là giao tử liên kết; giao tử có số lượng bé < 25% làgiao tử hoán vị kiểu gen cần tìm
Bước 3: Xác định kiểu gen cần tìm.
Ví dụ: Cho cây thân cao, hoa đỏ (P) tự thụ phấn, đời F1 có tỉ lệ 66% cây thân cao,hoa đỏ: 9% cây thân thấp, hoa đỏ: 9% cây thân cao, hoa trắng: 16% cây thân thấp,hoa trắng Cho biết mỗi cặp tính trạng do một cặp gen quy định, không xảy ra đột
Trang 10biến nhưng xảy ra hoán vị gen ở cả hai giới với tần số bằng nhau Tính theo lí thuyết,
kiểu gen của P là A Ab
Bước 1: Xác định các cặp tính trạng do cặp gen quy định tuân theo quy luật di truyền
Giả sử bài toán có 2 cặp tính trạng do 3 cặp gen quy định thì cặp tính trạng thứ nhất
do cặp gen Aa quy định, cặp tính trạng thứ hai do 2 cặp gen Bb và Dd tương tác
Bước 2: Dựa vào kiểu hình mang tính trạng trội xác định tỉ lệ kiểu hình để xác định
kiểu gen P đem lai
Nếu cơ thể P tự thụ phấn, thu được F1 có kiểu hình A-B-D- chiếm tỉ lệ 9/16 thì chứng
tỏ kiểu gen của P là ABDd
ab hoặcADBb
adNếu cơ thể P tự thụ phấn, thu được F1 có kiểu hình A-B-D- chiếm tỉ lệ 6/16 thì chứng
tỏ kiểu gen của P là AbDd
aB hoặcAdBb
aD
Ví dụ: Ở một loài thực vật, A quy định thân cao trội hoàn toàn so với a quy định thân
thấp; Hai cặp gen Bb và Dd quy định màu sắc hoa; trong đó kiểu gen có cả hai gentrội B và D quy định hoa đỏ; các kiểu gen còn lại quy định hoa trắng Cây thân cao,hoa đỏ tự thụ phấn, thu được F1 có tỉ lệ kiểu hình cây thân cao, hoa đỏ chiếm 56,25%.Biết không xảy ra hiện tượng đột biến Tính theo lý thuyết, kiểu gen của P là
Gen trội A liên kết với gen trội B hoặc gen trội A liên kết với gen trội D
Kiểu gen của cây P là ABDd
ab hoặc ADBb
ad Đáp án D
Dạng 5 Tìm tần số hoán vị gen
Phương pháp giải:
Bước 1: Xác định quy luật di truyền chi phổi phép lai : Tích tỉ lệ của hai cặp tính
trạng có số tổ hợp bé hơn số tổ hợp tỉ lệ phân li kiểu hình của phép lai thì hai cặp tínhtrạng đó di truyền liên kết không hoàn toàn với nhau