(SKKN 2022) hệ thống lý thuyết, bài tập nội dung phối hợp các quy luật di truyền, di truyền học quần thể và tiến hóa đề ôn thi THPTQG và bồi dưỡng học sinh giỏi các cấp

Với những lí do trên, tôi chọn đề tài: Hệ thống lý thuyết và bài tập nội dung phối hợp các quy luật di truyền, di truyền học quần thể và tiến hóa để ôn thi THPTQG và bồi dưỡng HSG các cấ

1.1 Lí do chọn đề tài.

Trong những thập kỷ qua, Sinh học đã phát triển rất nhanh và đạt đượcnhiều thành tựu mới về lý thuyết cũng như thực tiễn Một trong những nội dungnhận được sự quan tâm của nhiều nhà sinh học đó là di truyền học quần thể, cácquy luật di truyền và tiến hóa Trên cơ sở đó, trong những năm gần đây các đềthi học sinh giỏi (HSG) các cấp nội dung ở phần di truyền học quần thể, quy luật

di truyền và tiến hóa được đề cập nhiều hơn và thường có những nội dung mangtính ứng dụng thực tiễn

Về ứng dụng thực tiễn bài tập quy về dạng di truyền quần thể giúp họcsinh dễ hiểu, giải nhanh, cho kết quả chính xác và đặc biệt dễ vận dụng trongcác kì thi THPT quốc gia và thi học sinh giỏi các cấp

Trên thực tế, cũng đã có nhiều đề tài viết về nội dung di truyền học quầnthể, quy luật di truyền và tiến hóa nhưng chưa có đề tài nào hệ thống lại câu hỏi,bài tập phối hợp phần di truyền quần thể, quy luật di truyền và tiến hóa

Với những lí do trên, tôi chọn đề tài: Hệ thống lý thuyết và bài tập nội dung phối hợp các quy luật di truyền, di truyền học quần thể và tiến hóa để ôn thi THPTQG và bồi dưỡng HSG các cấp.

1.2 Mục đích nghiên cứu.

Hệ thống hóa câu hỏi và bài tập phối hợp các quy luật di truyền, di truyềnhọc quần thể và tiến hóa giúp giáo viên giảng dạy và học sinh ôn thi THPTQG

và HSG các cấp tốt hơn, nhằm giúp học sinh đạt kết quả cao trong các kì thi

1.3 Đối tượng nghiên cứu.

Hệ thống các dạng bài tập về di truyền quần thể, quy luật di truyền và tiếnhóa

1.4 Phương pháp nghiên cứu

1.4.1 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết.

Nghiên cứu lý thuyết, câu hỏi và bài tập trong SGK sinh học 12, sáchtham khảo, đề thi HSG các cấp những năm gần đây

1.4.2 Phương pháp thực nghiệm.

- Tiến hành thực nghiệm sư phạm ở các lớp 12 T1, 12T2, 12H, 12Strường THPT chuyên Lam Sơn

- Dùng toán thống kê để xử lý kết quả bài kiểm tra đánh giá các lớp

1.5 Những điểm mới của sáng kiến kinh nghiệm.

So với các đề tài viết về di truyền quần thể, quy luật di truyền và tiến hóathì sáng kiến kinh nghiệm này có điểm mới là đã phối hợp các quy luật di truyềnvới di truyền học quần thể và tiến hóa giúp học sinh dễ hiểu bài làm bài nhanhhơn và chính xác hơn trong kì thi các cấp

2 NỘI DUNG

2.1 Cơ sở lí luận của sáng kiến kinh nghiệm

Trong phân phối chương trình sinh học lớp 12 phần quy luật di truyền, ditruyền quần thể và tiến hóa chủ yếu là lí thuyết các em ít được làm các dạng bàitập

Trong sách bài tập sinh học 12 có giải bài tập nhưng giải vắn tắt nên các

em đang còn lúng túng khi giải các bài tập

Trong các đề tài trước đó thì chỉ viết về quy luật di truyền hoặc di truyềnquần thể, tiến hóa riêng lẻ mà chưa phối hợp quy luật di truyền, di truyền quầnthể và tiến hóa

2.2 Cơ sở thực tiễn

Trong thực tế giảng dạy các em lớp 12 sau khi dạy hết theo phân phốichương trình các em đa số làm bài tập mức 1,2 tương đối tốt Nhưng nhiều emlúng túng khi giải các câu hỏi mức 3,4 khi phối hợp các quy luật di truyền và ditruyền quần thể

2.3 Nội dung

2.3.1 Khái niệm: Quần thể là tập hợp các cá thể cùng loài cùng sinh sống

trong một khoảng không gian nhất định vào một thời điểm xác định, các cá thể

có quan hệ với nhau về sinh sản để tạo ra các thế hệ kế tiếp

2.3.2 Quần thể nội phối (tự thụ phấn, tự phối).

Xét 1 gen gồm 2 alen A và a Giả sử quần thể ban đầu có 100% Aa với n: số thế hệ tự phối

n

y AA = x +

1 1 2 2

n

 

  

  y

Nếu gọi f là tần số cá thể tự thụ phấn thì tỷ lệ các loại kiểu gen trong quầnthể sẽ là:

2.3.3 Quần thể ngẫu phối (định luật Hacđi - Vanbec).

Ta có: xAA + yAa + zaa = 1 ; Nếu gọi p là tần số alen A, q là tần số alen

a thì:

pA = x + 2y; qa = z + 2y

a Nội dung định luật

Khi xảy ra ngẫu phối, quần thể đạt trạng thái cân bằng theo định luậtHacđi - Vanbec Khi đó thoả mãn đẳng thức: p2AA + 2pqAa + q2aa = 1, quầnthể cân bằng => p + q = 1

b Kiểm tra sự cân bằng của quần thể

Nếu: p2 x q2 =

2 2 2

pq

  => quần thể không cân bằng

c Xác định số loại kiểu gen của quần thể.

- Nếu có r của các locut khác nhau thì tính từng locut theo công thức, sau

đó nhân kết quả tính từng locut

- Nếu gen nằm trên cùng một NST thì tổng kiểu gen là: ( 

Ví dụ: Quần thể người: (1 gen có 3 alen tạo nên 4 nhóm máu: A, B, AB,

e Gen trên NST giới tính.

Đối với 1 locus trên NST giới tính X có 2 alen sẽ có 5 kiểu gen: A A

p2X X A A + 2pq X X A a+ q2 X X a a = 1

Các cá thể đực chỉ có 1 alen trên X nên tần số các kiểu gen ở giới dị giao tử:

pX Y A + qX Y a =1 (Khi xét chỉ trong phạm vi giới dị giao tử)

Vì tỉ lệ đực : cái là 1: 1 nên tỉ lệ các kiểu gen trên mỗi giới tính phải giảm

đi một nửa khi xết trong phạm vi toàn bộ quần thể, vì vậy ở trạng thái cân bằngquần thể Hacdi – Vanbec, công thức tính kiểu gen liên quan đến locus gen trênNST trên NST X (vùng không tương đồng) gồm 2 alen là:

0,5p2X X A A + pqX X A a+ 0,5q2X X a a + 0,5pX Y A + 0,5qX Y a = 1

2.3.4 Bài tập vận dụng

a Bài tập một gen gồm 2 alen không xảy ra đột biến NST.

Bài tập 1: Ở đậu Hà Lan, thân cao (A) là tính trạng trội hoàn toàn so với

thân thấp (a) Cho các cây thân cao thuần chủng lai với các cây thân thấp thuầnchủng được F1, cho F1 tự thụ phấn được F2, cho các cây thân cao ở F2 tự thụphấn thu được F3 có tỉ lệ kiểu hình 15 thân cao : 1 thân thấp Giải thích kết quả

phân li kiểu hình ở F3 Biết quá trình giảm phân bình thường, không chịu tácđộng của các nhân tố tiến hóa

Cách giải: Đưa bài tập về dạng quần thể tự thụ phấn.

F1: 100% Aa (thân cao)

F2: 1

4AA + 2

4Aa + 1

4aa = 1

Cho các cây thân cao ở F2 tự thụ phấn:

Gọi x là tỉ lệ cây AA, y là tỉ lệ cây Aa khi đó quần thể tiến hành tự thụphấn:

Bài tập 2: Ở dê tính trạng râu xồm do 1 gen gồm 2 alen quy định nằm

trên NST thường Nếu cho dê đực thuần chủng (AA) có râu xồm giao phối với

dê cái thuần chủng (aa) không có râu xồm thì F1 thu được 1 đực râu xồm : 1 cáikhông râu xồm Cho F1 giao phối với nhau thu được ở F2 có tỉ lệ phân li 1 râuxồm : 1 không râu xồm Nếu chỉ chọn những con đực râu xồm ở F2 cho tạp giaovới các con cái không râu xồm ở F2 thì tỉ lệ dê cái không râu xồm ở đời lai thuđược là bao nhiêu?

Cách giải: Đưa bài tập về dạng quần thể ngẫu phối.

- P thuần chủng, F1 và F2 đều có tỉ lệ 1:1 nhưng F1 phân li không đều ở 2 giới

=> đây là dấu hiệu đặc trưng của di truyền tính trạng chịu ảnh hưởng củagiới tính

- Quy ước: Aa râu xồm ở đực và không râu xồm ở cái

- P: AA × aa

F1: 1 đực Aa : 1 cái Aa (kiểu hình: 1 đực râu xồm : 1 cái không râu xồm)

F2: 1AA : 2Aa : 1aa

+ Đực F2 có 1AA : 2Aa : 1aa ⇒ kiểu hình đực: 3 râu xồm : 1 không râu xồm.+ Cái F có 1AA : 2Aa : 1aa ⇒ kiểu hình cái: 1 râu xồm : 3 không râu xồm

⇒ Con đực râu xồm ở F2 có 1AA : 2Aa; Con cái không râu xồm ở F2 có 2Aa : 1aa.

Bài tập 3: Ở một loài thực vật, tính trạng màu hoa do một gen có 2 alen qui

định Thực hiện một phép lai P giữa cây hoa đỏ thuần chủng với cây hoa trắng thuần chủng, thế hệ F1 thu được toàn cây hoa hồng Cho các cây hoa hồng F1 tự thụ phấn thuđược các hạt F2 Người ta chọn ngẫu nhiên từ F2 một hỗn hợp X hạt, gieo thành cây chỉ thu được các cây hoa đỏ và hoa hồng, cho các cây này tự thụ phấn liên tục qua 3 thế hệ, trong số các cây thu được ở thế hệ cuối cùng, tỉ lệ cây hoa trắng thu được là7

20 Tỉ lệ của hạt mọc thành cây hoa hồng trong hỗn hợp X là bao nhiêu?

Cách giải: Đưa bài tập về dạng quần thể tự thụ phấn.

- Quy ước kiểu gen: AA – hoa đỏ; Aa – hoa hồng; aa – hoa trắng

- Cho X hạt tự thụ qua ba thế hệ, ở thế hệ cuối cùng có cây hoa trắng (aa)chiếm tỉ lệ:

7

20 = 3

1 1 2 2

y

 => y = 0,8

- Vậy tỉ lệ của hạt mọc thành cây hoa hồng trong hỗn hợp X là 80%

Bài tập 4: Ở một loài thực vật, khi lai các cây hoa đỏ với cây hoa trắng,

người ta thu được F1 100% cây hoa đỏ Cho các cây hoa đỏ F1 tự thụ phấn, F2 có

tỉ lệ phân li kiểu hình 3 đỏ : 1 trắng Lấy ngẫu nhiên 4 cây hoa đỏ ở F2 cho tự thụphấn, xác suất để đời con cho tỉ lệ phân li kiểu hình 7 đỏ : 1 trắng là bao nhiêu?

Cách giải: Đưa bài tập về dạng quần thể tự thụ phấn.

- F2: đỏ : trắng = 3 : 1 => tính trạng quy định màu sắc hoa di truyền theoquy luật phân li, tính trạng trội là trội hoàn toàn và F1 có kiểu gen dị hợp

- Quy ước: A – hoa đỏ; a – hoa trắng

) = 1

3- Lấy 4 cây hoa đỏ ở F2, xác suất có 2 cây AA và 2 cây Aa = (1

3)2 x (2

3)2 x2

b Bài tập một gen gồm 2 alen xảy ra đột biến số lượng NST.

Bài tập: Ở một loài thực vật, gen A quy định quả đỏ trội hoàn toàn so với

alen a quy định quả vàng Lai cây thuần chủng lưỡng bội quả đỏ với cây lưỡngbội quả vàng được F1 Xử lý F1 bằng cônsixin, sau đó cho toàn bộ F1 này giaophấn ngẫu nhiên với nhau được F2 Giả thiết rằng thể tứ bội chỉ tạo ra giao tửlưỡng bội, khả năng sống và thụ tinh của các loại giao tử là ngang nhau, hợp tửphát triển bình thường và hiệu quả việc xử lí hoá chất cônsixin gây đột biến lên

F1 đạt tỉ lệ thành công là 60% Theo lý thuyết, tỉ lệ kiểu hình quả đỏ ở F2 là baonhiêu?

Cách giải: Giải bài tập ở dạng quần thể ngẫu phối.

Aa AAaa H 60% 60%AAaa 0,5A _ : 0,1aa.

c Bài tập một gen gồm nhiều alen.

Bài tập: Ở một loài thực vật tự thụ phấn bắt buộc, tính trạng hình dạng

quả được quy định bởi một cặp gen gồm có 3 alen tương quan trội lặn hoàn toàn

theo thứ tự: A1 > A2 > A3; trong đó A1 quy định quả tròn, A2 quy định quả bầu,

A3 quy định quả dài Trong quần thể loài này, người ta lấy ngẫu nhiên 2 cây quảtròn cho tự thụ phấn thu được đời F1 Giả sử không có đột biến xảy ra, sức sốngcác cá thể là như nhau Theo lý thuyết, xác định kiểu gen của 2 cây trên tươngứng với các trường hợp phát sinh tỉ lệ kiểu hình sau đây ở F1

(1) 100% cây quả tròn

(2) 75% cây quả tròn : 25% cây quả bầu

(3) 75% cây quả tròn : 25% cây quả dài

(4) 87,5% cây quả tròn : 12,5% cây quả bầu

(5) 50% cây quả tròn : 50% cây quả bầu

(6) 87,5% cây quả tròn : 12,5% cây quả dài

(7) 50% cây quả tròn : 25% cây quả bầu : 25% cây quả dài

(8) 75% cây quả tròn : 12,5% cây quả bầu : 12,5% cây quả dài

Cách giải: Giải bài tập ở dạng quần thể tự thụ phấn

- Cây quả tròn có kiểu gen A1A1, A1A2, A1A3:

+ TH1: 2 cây đều có kiểu gen A1A1 (100% A1A1 tự thụ) => F1: 100% tròn.+ TH2: 2 cây đều có kiểu gen A1A2 (100% A1A2 tự thụ) => F1:75% tròn,25% bầu

+ TH3: 2 cây đều có kiểu gen A1A3 (100% A1A3 tự thụ) => F1:75% tròn,25% dài

+ TH4: 1 cây A1A1 và 1 cây A1A2 ta có: 1

2A1A1 + 1

2A1A2 = 1 tự thụ => F1:87,5% tròn : 12,5% bầu

+ TH5: 1 cây A1A1 và 1 cây A1A2 ta có: 1

2A1A1 + 1

2A1A3 = 1 tự thụ => F1:87,5% tròn : 12,5% dài

+ TH6: 1 cây A1A2 và 1 cây A1A3 ta có: 1

2A1A2 + 1

2A1A3 = 1 tự thụ => F1:75% tròn : 12,5% bầu : 12,5% dài

d Bài tập hai hoặc nhiều gen phân li độc lập.

Bài tập 1: Khi lai hai thứ bí quả tròn thuần chủng thu được F1 đồng loạtquả dẹt Cho các cây F1 giao phấn với nhau thu được F2 gồm 56,25% quả dẹt;37,5% quả tròn; 6,25% quả dài Cho tất cả các cây quả tròn và quả dài ở F2 giao

phấn ngẫu nhiên với nhau Về mặt lí thuyết, tỉ lệ phân li kiểu hình ở F3 là baonhiêu?

Cách giải: Giải bài tập ở dạng quần thể ngẫu phối.

- Quy ước: A-B- dẹt; A-bb và aaB- tròn và aabb: dài

- F1: có kiểu gen AaBb, F1 × F1: AaBb × AaBb

=> F2: 9 quả dẹt : 6 quả tròn : 1 quả dài

- Đề bài cho những cây tròn và dài ở F2 giao phấn ngẫu nhiên

Cây tròn, dài ở F2 có thành phần kiểu gen:

aabb = 9

49.A-bb + aaB - = 32

49.A-B- = 1 – ( 9

49+32

49) = 8

49

=> Tỉ lệ phân li kiểu hình ở F3 là: 8 dẹt : 32 tròn : 9 dài

Bài tập 2: Một loài thực vật, khi cho giao phấn giữa cây quả dẹt với cây

quả bầu dục (P), thu được F1 gồm toàn cây quả dẹt Cho cây F1 lai với cây đồnghợp lặn về các cặp gen, thu được đời con có kiểu hình phân li theo tỉ lệ 1 câyquả dẹt : 2 cây quả tròn : 1 cây quả bầu dục Cho cây F1 tự thụ phấn thu được F2.Cho tất cả các cây quả tròn F2 giao phấn với nhau thu được F3 Lấy ngẫu nhiênmột cây F3 đem trồng, theo lí thuyết, xác suất để cây này có kiểu hình quả bầudục là bao nhiêu?

Cách giải: Giải bài tập ở dạng quần thể ngẫu phối.

Đề cho thấy các gen tương tác bổ sung, quy ước:

(A-B-) => dẹt; (A-bb; aaB-) => tròn ; (aabb) => bầu dục

F1: AaBb (dẹt)

Bài tập 3: Ở đậu Hà Lan, gen A quy định thân cao trội hoàn toàn so với

alen a quy định thân thấp; gen B quy định hoa đỏ trội hoàn toàn so với alen bquy định hoa trắng; gen D quy định vỏ hạt vàng trội hoàn toàn so với alen d quyđịnh vỏ hạt xanh Các gen này phân li độc lập với nhau Cho cây cao, hoa đỏ, vỏhạt vàng có kiểu gen dị hợp cả 3 cặp gen tự thụ phấn được F1 Chọn ngẫu nhiên

1 cây thân cao, hoa trắng, vỏ hạt vàng và 1 cây thân thấp, hoa đỏ, vỏ hạt xanh ở

F1 cho giao phấn với nhau được F2 Nếu không có đột biến và chọn lọc, tính theo

lí thuyết thì xác suất xuất hiện kiểu hình cây cao, hoa đỏ, vỏ hạt xanh ở F2 là baonhiêu?

Cách giải: Giải bài tập ở dạng quần thể ngẫu phối.

= 4

27

e Bài tập hai hoặc nhiều gen trên cùng một NST.

Bài tập 1: Ở một loài thực vật, thực hiện phép lai giữa cây thân cao, hoa

đỏ thuần chủng với cây thân thấp, hoa trắng thuần chủng được F1 toàn cây thân

cao, hoa đỏ Cho các cây F1 tự thụ phấn được F2 xuất hiện tỉ lệ kiểu hình 3 câythân cao, hoa đỏ : 1 cây thân thấp, hoa trắng Nếu cho các cây F2 giao phấn vớinhau, biết mỗi gen quy định 1 tính trạng, không xảy ra đột biến, hãy xác định:

1 Tỉ lệ kiểu hình thân cao, hoa đỏ thuần chủng ở F3

2 Tỉ lệ kiểu hình thân cao, hoa đỏ dị hợp ở F3

3 Tỉ lệ kiểu gen và kiểu hình ở F3

Cách giải: Giải bài tập ở dạng quần thể ngẫu phối.

- P thuần chủng, F1 toàn cây thân cao, hoa đỏ => cao, đỏ là tính trạngtrội; thấp, trắng là tính trạng lặn

- Quy ước: A quy định thân cao trội hoàn toàn so với a quy định thânthấp

B quy định hoa đỏ trội hoàn toàn so với b quy định hoa trắng

2 = 0,5; q(ab) = 0,5 Cho F2 ngẫu phối, ta được:

1 Tỉ lệ kiểu hình thân cao, hoa đỏ thuần chủng (AB

- Kiểu hình ở F3: 3 thân cao, hoa đỏ : 1 thân thấp, hoa trắng

Bài tập 2: Ở một loài thực vật, thực hiện phép lai giữa cây thân cao, hoa

đỏ thuần chủng với cây thân thấp, hoa trắng thuần chủng được F1 toàn cây thâncao, hoa đỏ Cho các cây F1 tự thụ phấn được F2 xuất hiện tỉ lệ kiểu hình 3 câythân cao, hoa đỏ : 1 cây thân thấp, hoa trắng Nếu cho các cây F2 tự thụ phấn,biết mỗi gen quy định 1 tính trạng, không xảy ra đột biến, hãy xác định:

1 Tỉ lệ kiểu hình thân cao, hoa đỏ thuần chủng ở F3

2 Tỉ lệ kiểu hình thân cao, hoa đỏ dị hợp ở F3

3 Tỉ lệ kiểu gen và kiểu hình ở F3

Cách giải: Giải bài tập ở dạng quần thể tự thụ phấn.

- P thuần chủng, F1 toàn cây thân cao, hoa đỏ => cao, đỏ là tính trạngtrội; thấp, trắng là tính trạng lặn

- Quy ước: A quy định thân cao trội hoàn toàn so với a quy định thânthấp

B quy định hoa đỏ trội hoàn toàn so với b quy định hoa trắng

1 Tỉ lệ kiểu hình thân cao, hoa đỏ thuần chủng ở F3 ( AB

AB) = 0,25 + 0,5 (1

- Tỉ lệ kiểu gen ở F3: 0,375 AB

AB + 0,25 AB

ab + 0,375 ab

ab

- Tỉ lệ kiểu hình ở F3: 5 thân cao, hoa đỏ : 1 thân thấp, hoa trắng

f Bài tập xác định số phép lai (khả năng xuất hiện kiểu gen qua cách tính số loại kiểu gen của quần thể).

Bài tập: Ở một loài thú, có 3 gen không alen phân li độc lập, tác động qua

lại cùng quy định màu sắc lông, mỗi gen đều có 2 alen (A, a; B, b; D, d) Khitrong kiểu gen có mặt đồng thời cả 3 alen trội A, B, D cho lông xám; các kiểugen còn lại đều cho lông trắng Cho cá thể lông xám giao phối với nhau Khôngtính phép lai thuận nghịch Tính:

1 Số phép lai khác nhau tối đa có thể xảy ra

2 Số phép lai có kiểu gen khác nhau tối đa có thể xảy ra

Cách giải: Giải bài tập bằng cách tính số loại kiểu gen của quần thể.

- Kiểu hình lông xám: A-B-D-

=> Số loại kiểu gen quy định kiểu hình lông xám = 2x2x2 = 8 loại

1 Số phép lai khác nhau tối đa có thể xảy ra = 8(8 1)

2

 = 36 phép lai

2 Số phép lai có kiểu gen khác nhau tối đa có thể xảy ra = 8(8 1)

2

 = 28phép lai

g Bài tập di truyền quần thể dưới tác động của nhân tố tiến hóa.

- Nhân tố tiến hóa đột biến.

Đột biến gen làm cho mỗi gen phát sinh ra nhiều alen cung cấp nguồnnguyên liệu sơ cấp chủ yếu cho quá trình tiến hoá

Giả sử 1 locut có hai alen A và a Trên thực tế có thể xảy ra các trườnghợp sau:

Gen A đột biến thành gen a (đột biến thuận) với tần số u Chẳng hạn, ởthế hệ xuất phát tần số tương đối của alen A là po Sang thế hệ thứ hai có u alen

A bị biến đổi thành a do đột biến Tần số alen A ở thế hệ này là: p1 = po – upo =