SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HOÁ TRƯỜNG THPT ĐÔNG SƠN 1 SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM PHƯƠNG PHÁP GIẢI NHANH MỘT SỐ DẠNG BÀI TẬP CHƯƠNG III DI TRUYỀN HỌC QUẦN THỂ SINH HỌC 12 ĐỂ NÂNG CAO HIỆU QU
Trang 1SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HOÁ
TRƯỜNG THPT ĐÔNG SƠN 1
SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM
PHƯƠNG PHÁP GIẢI NHANH MỘT SỐ DẠNG BÀI TẬP CHƯƠNG III DI TRUYỀN HỌC QUẦN THỂ SINH HỌC 12
ĐỂ NÂNG CAO HIỆU QUẢ DẠY HỌC CHO HỌC SINH
Trang 2Mục lục
Trang
1 MỞ ĐẦU 1
1.1 Lí do chọn đề tài 1
1.2 Mục đích nghiên cứu 1
1.3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 1
1.4 Phương pháp nghiên cứu 1
1.5 Điểm mới của đề tài 2
2 NỘI DUNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM 2
2.1 Cơ sở lí luận của sáng kiến kinh nghiệm 2
2.2 Thực trạng của đề tài 3
2.3 Các giải pháp đã sử dụng để giải quyết vấn đề 3
2.3.1 Nghiên cứu lý thuyết, xây dựng phương pháp giải nhanh 3
2.3.2 Thực nghiệm sư phạm 13
2.4 Hiệu quả của sáng kiến kinh nghiệm đối với hoạt động giáo dục, đối với bản thân, đồng nghiệp và nhà trường 18
3 KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ 19
3.1 Kết luận 19
3.2 Kiến nghị 19
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Trang 41 MỞ ĐẦU
1.1 Lí do chọn đề tài
Năm học 2008-2009, Bộ Giáo dục và Đào tạo đã hoàn thành thay sách giáokhoa bậc THPT ở tất cả các môn học Những năm gần đây trong cấu trúc đề thitốt nghiệp THPT môn Sinh học có 90% lượng kiến thức thuộc chương trình sinhhọc 12 Hệ thống lí thuyết và bài tập tương đối nhiều so với thời lượng 1,5 tiết/tuần Để có thể làm bài thi tốt các em cần trang bị những kĩ năng nhất định đểgiải bài tập
Trong công cuộc đổi mới căn bản, toàn diện giáo dục có đổi mới nội dung,phương pháp dạy học kèm theo đổi mới kiểm tra đánh giá ở các kì thi nhưTHPT Quốc gia và thi học sinh giỏi cấp tỉnh Nhằm giúp học sinh có thể tiếp cậnnhanh với cách kiểm tra đánh giá mới, giáo viên ngoài việc giúp các em chủđộng, tích cực khám phá, chiếm lĩnh kiến thức mới mà còn phải tìm ra nhữngkinh nghiệm, phương pháp ôn tập và thi đạt hiệu quả
Đặc biệt năm 2021- 2022 kì thi HSG cấp tỉnh Thanh Hoá, đề thi ở dạngTNKQ nhiều lựa chọn Vì vậy cần thiết có phương pháp giải nhanh các dạng bàitập dễ hiểu, dễ nhớ, dễ vận dụng để đáp ứng trước yêu cầu đổi mới của các kìthi
Qua nhiều năm giảng dạy lớp 12 và ôn thi HSG cũng như ôn thi Đại học,tôi đã tích luỹ được một số kinh nghiệm nhỏ, xây dựng phương pháp một cách
có hệ thống về giải nhanh một số dạng bài tập Sinh học cơ bản, phù hợp với đốitượng học sinh bắt nhịp với yêu cầu của thời đại mới
Cho đến nay đã có nhiều tài liệu nghiên cứu đề xuất phương pháp giải cácchuyên đề về bài tập Sinh học, tuy nhiên việc cập nhật và bổ sung nhữngphương pháp giải mới trong dạy học luôn luôn cần thiết
Do đó tôi chọn đề tài: “Phương pháp giải nhanh một số dạng bài tập
chương III di truyền học quần thể sinh học 12 để nâng cao hiệu quả dạy học cho học sinh trung học phổ thông” Qua đó giúp học sinh có thể nhận biết và
giải quyết nhanh một số dạng bài tập về di truyền học quần thể
1.2 Mục đích nghiên cứu
- Giúp học sinh nắm vững lí thuyết phần di truyền học quần thể Từ đó hìnhthành cho học sinh phương pháp, kĩ năng để giải quyết các bài toán liên quantrong kì thi tốt nghiệp, xét tuyển Đại học và chọn học sinh giỏi cấp Tỉnh
- Giúp học sinh chọn nhanh phương án đúng ở các câu hỏi trắc nghiệm
- Dạng toán này sẽ được sử dụng bồi dưỡng HSG, ôn thi tốt nghiệp THPT
1.3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- Các phương pháp giải bài tập di truyền quần thể.
- Học sinh của 4 lớp 12A1, 12A2, 12A3, 12A4 trường THPT Đông Sơn 1
năm học 2021- 2022
1.4 Phương pháp nghiên cứu
Trong quá trình nghiên cứu tôi sử dụng các phương pháp sau:
- Phương pháp xây dựng cơ sở lý thuyết:
+ Dựa vào SGK Sinh học 12 và tài liệu chuẩn kiến thức và kĩ năng bài “Cấutrúc di truyền của quần thể” xây dựng kế hoạch dạy học đảm bảo mục tiêu bài học
Trang 5+ Nghiên cứu các đề thi, đặc biệt là đề thi Đại học, Tốt nghiệp THPT, HSGcác tỉnh đặc biệt là tỉnh Thanh Hoá qua các năm, từ đó xây dựng phương phápgiải nhanh, phù hợp với từng đối tượng học sinh.
- Phương pháp thực nghiệm sư phạm: Thực hiện đề tài ở lớp 12A1 và12A3, hai lớp đối chứng là 12A2 và 12A4 trường THPT Đông Sơn 1 năm học2021- 2022 Trong đó các lớp có trình độ tương đương là 12A1 và 12A2, 12A3
và 12A4
- Phương pháp quan sát: Quan sát hoạt động học tập của học sinh
- Phương pháp điều tra: Sử dụng câu hỏi kiểm tra kết quả học tập của học sinh
- Phương pháp thống kê: Thống kê kết quả kiểm tra của học sinh
1.5 Điểm mới của đề tài
Năm 2013 -2014 tôi nghiên cứu về “Phương pháp giải nhanh một số dạngbài tập quy luật di truyền”, sáng kiến đã đạt loại B cấp Tỉnh, từ đó đến nay tôivẫn liên tục nghiên cứu, cập nhật và phát triển đề tài Trong xu hướng các kì thiđều sử dụng hình thức TNKQ thì việc không ngừng tìm các phương pháp giảinhanh là yêu cầu cần thiết Tôi đã tiếp tục mở rộng đề tài theo hướng xây dựngphương pháp giải nhanh một số dạng bài tập chương III “Di truyền học quầnthể”- Sinh học 12
2 NỘI DUNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM
2.1 Cơ sở lí luận của sáng kiến kinh nghiệm
Để giải được bài tập phần này yêu cầu học sinh phải nắm vững các kiếnthức lý thuyết về di truyền học quần thể Phân biệt đặc trưng di truyền của quầnthể tự phối và quần thể ngẫu phối
* Điểm giống nhau về đặc trưng di truyền của quần thể tự thụ và quần thểgiao phối ngẫu nhiên:
- Đặc trưng về tần số alen và tần số kiểu gen
- Trong điều kiện không có sự tác động của các nhân tố tiến hoá thì tần sốalen của quần thể không thay đổi qua các thế hệ
Đặc
trưng
di
truyền
- Thành phần kiểu gen thay đổi
qua các thế hệ theo hướng tăng
hệ
- Cấu trúc di truyền ở thế hệ P: xAA + yAa + zaa = 1, khikhông có các yếu tố làm thay đổitần số alen, sau n thế ngẫu phốiFn: p2AA + 2pqAa + q2aa = 1
Trang 6- Làm giảm sự đa dạng di truyền.
- Tạo trạng thái cân bằng ditruyền cho quần thể
- Có tính đa hình: đa dạng về kiểugen và kiểu hình
2.2 Thực trạng của đề tài
- So với các môn tự nhiên trong chương trình THPT môn Sinh học thường
ít được học sinh quan tâm, trong khi đó nội dung kiến thức các kì thi chủ yếu tậptrung vào chương trình Sinh học 12, điều đó tạo nên không ít khó khăn cho việcdạy học và ôn tập của giáo viên
- Kiến thức chương trình Sinh học 12 nhiều lý thuyết khó nhớ, thời gianphân bố cho các tiết bài tập và ôn tập ít nên rất khó cho học sinh làm các bài tậpvận dụng ở cuối bài hoặc cuối chương
- Do xu hướng chọn nghề, với nhóm học sinh chọn ban KHTN chủ yếu tậptrung học các môn Toán, Lý, Hóa, còn môn Sinh học chỉ học để đối phó lấyđiểm xét tốt nghiệp
Năm học 2021 – 2022 trường THPT Đông Sơn 1 có tổng số 359 học sinh,trong đó có 119 học sinh đăng kí ban KHTN chiếm tỉ lệ
Bảng 1 Bảng thống kê tỉ lệ HS học ban KHTN và HS học khối B
Lớp Tổng số HS
Số lượng HS theo ban KHTN
Tỉ lệ %
Số lượng
HS thi khối B
Tỉ lệ HS thi khối B/ KHTN
Trang 72.3 Các giải pháp đã sử dụng để giải quyết vấn đề
2.3.1 Nghiên cứu lý thuyết, xây dựng phương pháp giải nhanh
Sau khi học sinh nắm vững phần lý thuyết, tôi chia các bài tập thành cácdạng, mỗi dạng có công thức tổng quát và bài tập áp dụng trong nội dung vềquần thể ngẫu phối và quần thể tự thụ
Dạng 1 Phương pháp xác định quần thể cân bằng di truyền
Trường hợp 1: Xét một gen gồm 2 alen trên nhiễm sắc thể thường
Ví dụ 1: Cho quần thể ngẫu phối có cấu trúc di truyền:
Quần thể (P): 0,16AA + 0,48Aa + 0,36aa = 1
Quần thể trên có đạt trạng thái cân bằng không?
Hướng dẫn giải Cách 1 Nếu sử dụng cách giải thông thường
- Tần số alen A là PA = 0,16+ 0,482 = 0,4
- Tần số alen a là qa = 0,36 + 0,482 = 0,6
Quần thể (P) cân bằng khi có cấu trúc (0,4)2AA + (2 x 0,4 x0,6) Aa + (0,6)2aa
= 0,16AA + 0,48Aa + 0,36aa
-> Quần thể (P) cân bằng di truyền
Cách 2 Nếu sử dụng phương pháp giải nhanh
- Ta có: 2√0,16 .√0,36 = 0,48 -> Quần thể (P) cân bằng di truyền
Ví dụ 2: Cho các quần thể ngẫu phối có cấu trúc như sau:
Quần thể 1: 0,09AA + 0,42Aa + 0,49aa =1
Quần thể 2: 0,4AA + 0,4Aa + 0,2aa =1
Phương pháp giải:
Quần thể ngẫu phối có (P) CTDT: xAA + yAa + zaa = 1
Trong đó x, y, z lần lượt là tần số các kiểu gen AA, Aa và aa
Quần thể (P) đạt trạng thái CBDT khi 2√x √z = y
Trang 8Các quần thể trên có ở trạng thái cân bằng không?
= 0,09AA + 0,42Aa + 0,49aa
→ Quần thể 1 cân bằng di truyền
Cách 2 Nếu sử dụng phương pháp giải nhanh
- Ta có: 2√0,09 .√0,49 = 0,42 → Quần thể 1 cân bằng di truyền
* Xét quần thể 2
Cách 1 Nếu sử dụng cách giải thông thường
- Tần số alen A là PA = 0,4+ 0,42 = 0,6, tần số alen a là qa = 0,2 + 0,42 = 0,4Quần thể 2 cân bằng khi có cấu trúc (0,6)2AA + (2 x 0,6 x0,4)Aa + (0,4)2aa
= 0,36AA + 0,48Aa + 0,16aa
→ Quần thể 2 không cân bằng di truyền
Cách 2 Nếu sử dụng phương pháp giải nhanh
- Ta có: 2√0,4 .√0,2 = 0,5657 ≠ 0,4 Aa → Quần thể 2 không CBDT
* Kết luận 1: Với cách giải 2, học sinh chỉ cần thực hiện một phép tính đã
có thể kiểm tra được quần thể có CBDT không, trong khi nếu sử cách giải thứnhất thì phải thực hiện qua 3 phép tính, mất nhiều thời gian và khả năng xảy ra saisót cao hơn
Trường hợp 2: Xét một gen gồm nhiều alen trên nhiễm sắc thể thường
Ví dụ 3: Màu sắc vỏ ốc sên do một gen có 3 alen kiểm soát: C1: nâu, C2:
hồng, C3: vàng Alen qui định màu nâu trội hoàn toàn so với 2 alen kia, alen quiđịnh màu hồng trội hoàn toàn so với alen qui định màu vàng Điều tra một quầnthể ốc sên có cấu trúc di truyền:
0,04C1C1: 0,2 C1C2: 0,12 C1C3: 0,25 C2C2: 0,3 C2C3: 0,09 C3C3
Phương pháp giải:
Xét locut gen có 3 alen a1, a2, a3 theo thứ tự trội lặn hoàn toàn a1>a2> a3 với
Trong đó x, y, z, k, l, m lần lượt là tần số các kiểu gen a1a1, a1a2, a1a3, a2a2,
a2a3, a3a3
Một quần thể ngẫu phối có trúc di truyền là:
x(a1a1) + y(a1a2) + z(a1a3) + k(a2a2) + l(a2a3) + m(a3a3) = 1
Quần thể đạt trạng thái cân bằng di truyền khi
Trang 9Quần thể trên có cân bằng di truyền không?
Hướng dẫn giải Cách 1 Nếu sử dụng cách giải thông thường
- Tần số alen C1 là PC1 = 0,04+ 0,22 + 0,122 = 0,2
- Tần số alen C2 là qC2 = 0,25 + 0,22 + 0,32 = 0,5
- Tần số alen C3 là rC3 = 1- ( 0,2 +0,5) = 0,3
(P): (0,2)2C1C1: (2 x 0,2 x,0,5) C1C2: (2 x 0,2 x 0,5) C1C3: (0,5)2 C2C2: (2 x 0,5x0,3) C2C3: (0,3)2 C3C3
= 0,04C1C1: 0,2 C1C2: 0,12 C1C3: 0,25 C2C2: 0,3 C2C3: 0,09 C3C3
Vậy quần thể (P) cân bằng di truyền
Cách 2 Nếu sử dụng phương pháp giải nhanh
Quần thể đạt trạng thái cân bằng di truyền khi
* Kết luận 2: Với một gen có nhiều alen thì cách giải 2, học sinh chỉ cần
thực hiện phép tính đơn giản, trong thời ngắn đã có thể khẳng định được quầnthể có CBDT không, trong khi sử cách giải thứ nhất phải thực hiện phối nhiềuphép tính, cần nhiều thời gian, khả năng xảy ra sai sót cao hơn Bởi vậy cáchgiải 2 là phương pháp được lựa chọn sử dụng trong SKKN
Trường hợp 3 Xét một gen gồm 2 alen trên nhiễm sắc thể giới tính X vùng không tương đồng
Ví dụ 4: Ở một loài thú ngẫu phối xét một gen có 2 alen nằm trên NST giới
tính không có alen tương ứng trên Y Biết quần thể khởi đầu có tần số kiểu gen là: 0,08XAXA : 0,24XAXa : 0,18XaXa: 0,2XAY: 0,3 XaY
Quần thể trên có cân bằng di truyền không?
Hướng dẫn giải CTDT của quần thể: 0,08XAXA : 0,24XAXa : 0,18XaXa: 0,2XAY: 0,3 XaY
- PA giới đực = PA giới cái = 0,4 → tần số alen ở giới đực và giới cái bằngnhau
Khi đó áp dụng công thức giải nhanh ta có:
2√0,08.√0,18 = 0,24
Phương pháp giải:
Một gen có 2 alen nằm ở vùng không tương đồng trên X là A, a
Khi tần số alen ở giới đực và giới cái bằng nhau, xét quần thể có CTDT:
x XAXA + yXAXa + zXaXa + kXAY + mXaY = 1
+ Nếu
2√x √z = y
x + 2y = k → Quần thể trên cân bằng di truyền
+ Nếu 2√x √z ≠ y → Quần thể không cân bằng di truyền
Trang 100,08 + 0,242 = 0,2 → Quần thể cân bằng di truyền
Ví dụ 5: Ở một loài thú ngẫu phối xét một gen có 2 alen nằm trên NST giới
tính không có alen tương ứng trên Y Biết quần thể khởi đầu có tần số kiểu genlà: 0,125XAXA : 0,25XAXa : 0,125XaXa: 0,25XAY: 0,25 XaY
Quần thể trên có cân bằng di truyền không?
Hướng dẫn giải
- PA giới đực = PA giới cái = 0,5
→ tần số alen ở giới đực và giới cái bằng nhau
Khi đó áp dụng công thức giải nhanh ta có:
2√0,125.√ 0,125 = 0,25
0,125 + 0,252 = 0,25
→ Quần thể cân bằng di truyền
Ví dụ 6: Ở một loài thú ngẫu phối xét một gen có 2 alen nằm trên NST giới
tính không có alen tương ứng trên Y Biết quần thể khởi đầu có tần số kiểu gen là: 0,15XAXA : 0,3XAXa : 0,05XaXa: 0,2XAY: 0,3 XaY
Quần thể trên có cân bằng di truyền hay không?
Hướng dẫn giải
- PA giới đực = PA giới cái = 0,6
→ tần số alen ở giới đực và giới cái bằng nhau
Khi đó áp dụng công thức giải nhanh ta có:
0,15 x 0,05 = 0,0075 ≠ ( 0,32 )2 = 0,0225
→ Quần thể không cân bằng di truyền
Dạng 2 Tính tần số tương đối mỗi alen khi xét 1 gen gồm nhiều alen trên nhiễm sắc thể thường.
Ví dụ 7: Màu sắc vỏ Ốc sên do một gen có 3 alen kiểm soát: A1: nâu, A2:
hồng, A3: vàng Alen qui định màu nâu trội hoàn toàn so với 2 alen kia, alen quiđịnh màu hồng trội hoàn toàn so với alen qui định màu vàng Điều tra một quầnthể ốc sên người ta thu được các số liệu sau: Màu nâu có 360 con; màu hồng có
Phương pháp giải:
Xét locut gen có 3 alen A1,A2, A3 theo thứ tự trội lặn hoàn toàn :
A1>A2> A3 với Trong đó P, q, r lần lượt là tần số alen A1, A2, A3, quần thể ngẫu phối đang cân bằng có trúc di truyền là:
P2(A1A1): 2Pq(A1A2): 2Pr(A1A3): q2(A2A2): 2qr(A2A3): r2(A3A3)
Tần số kiểu hình 1- KH1: P2(A1A1) + 2Pq(A1A2)+ 2Pr(A1A3)
Tần số kiểu hình 2 - KH2: q2(A2A2) + 2qr(A2A3)
Tần số kiểu hình lặn - KH3: r2(A3A3) → r
→ Ta có (q A 2+r A 3)2 = q2(A2A2) + 2qr(A2A3) + r2(A3A3)
→ (q A 2+r A 3) = √% KH 2+% KH 3 → q A 2 = √% KH 2+% KH 3 - r A 3
→ P A 1 = 1 - ( q A 2 + r A 3)
Trang 11480 con; màu vàng có 160 con Biết quần thể cân bằng di truyền Xác định tần
số các alen A1, A2, A3?
Hướng dẫn giải Gọi P, q, r lần lượt là tần số alen A1, A2, A3, quần thể
Quần thể đang ở trạng thái CBDT nên quần thể có dạng:
P2(A1A1): 2Pq(A1A2): 2Pr(A1A3): q2(A2A2): 2qr(A2A3): r2(A3A3)
- TS kiểu hình màu nâu: P2(A1A1): 2Pq(A1A2): 2Pr(A1A3) = 360+480+160360 = 0,36
- TS kiểu hình màu hồng: q2(A2A2): 2qr(A2A3) = 360+480+160480 = 0,48
- TS kiểu hình màu hồng: r2(A3A3) = 360+480+160160 = 0,16 → r = √0,16 = 0,4
Ta có (q A 2+r A 3)2 = q2(A2A2) + 2qr(A2A3) + r2(A3A3)
→ (q A 2+r A 3) = √0,16+0,48 = 0,8
→ q A 2 = 0,8- r A 3 = 0,8 - 0,4 = 0,4
→ P A 1 = 1 - ( q A 2 + r A 3) = 1 - (0,4 +0,4) = 0,2
Vậy tần số các alen A1, A2, A3lần lượt là: 0,2, 0,4, 0,4
Ví dụ 8: Một quần thể động vật giao phối, màu sắc cánh do 1 gen gồm 4alen nằm trên nhiễm sắc thể thường trong đó, alen A1quy định cánh đen trộihoàn toàn so với alenA2, alen A3 và alen A4; Alen A2 quy định cánh xám trộihoàn toàn so với alen A3 và A4; Alen A3 quy định cánh vàng trội hoàn toàn so vớialen A4 quy định cánh trắng Một quần thể đang ở trạng thái cân bằng di truyền
có 510 con cánh đen; 130 con cánh xám; 320 con cánh vàng; 40 con cánh trắng.Biết không xảy ra đột biến, xác định tần số các alen A1, A2, A3, A4
Hướng dẫn giải
Gọi P, q, r, k lần lượt là tần số alen A1, A2, A3, A4 quần thể
- TS kiểu hình màu trắng : k2(A4A4) = 510+130+320+4040 = 0,04
Vậy tần số các alen A1, A2, A3, A4 lần lượt là: 0,3; 0,1; 0,4; 0,2
Tổng quát: Xét locut gen có 3 alen A1,A2, A3, An theo thứ tự trội lặn hoàn
toàn:
A1>A2> A3 …> An với Trong đó P, q, r, k…, n lần lượt là tần số alen A1, A2, A3, An quần thể ngẫu phối đang cân bằng có trúc di truyền Tần số các alen A1,A2, A3, …An được tính như sau:
n= √% KH n
…
Trang 12r =√% KH n+% KH (n−1)+ +% KH 3 - ( n + … + k)
q = √% KH n+% KH (n−1)+ +% KH 3+% KH 2 - ( n + … + k +r)
P = 1 - (n + …+ k +r +q)
Kết luận 3: Phương pháp giải này giúp học sinh tính nhanh tần số tương
đối của các alen khi xét một gen gồm nhiều alen
Dạng 3 Xác định tần số tương đối alen của quần thể sau n thế hệ ngẫu phối khi xét gen trên NST giới tính X vùng không tương đồng
Phương pháp giải:
Một gen có 2 alen nằm ở vùng không tương đồng trên X là A, a
Xét quần thể ngẫu phối có CTDT:
- Giới đực: XAY: XaY; giới cái: XAXA: XAXa : XaXa
+ Nếu tần số alen ở giới đực và giới cái bằng nhau thì qua ngẫu phối quần thể
sẽ đạt trạng thái cân bằng di truyền, khi đó CTDT của quần thể là:
p 2
2 XAXA + pq XAXa + q 22 XaXa + p2XAY + q2 XaY = 1
+ Nếu tần số alen ở giới đực và giới cái không bằng nhau thì quần thể sẽ
không đạt trạng thái cân bằng di truyền mà cần qua nhiều thế hệ ngẫu phốimới cân bằng Khi đó tần số alen ở giới đực và giới cái bằng nhau và bằng tần
số chung của quần thể
- PA = 13 PA đực + 23 PA cái
- Sau mỗi thế hệ ngẫu phối thì tỉ lệ XA ở giới đực sẽ thay đổi theo quy luật làthế hệ sau bằng trung bình của 2 thế hệ liền trước đó
- XA ở giới đực ở thế hệ sau = XA ở giới cái ở thế hệ trước đó
+ Nếu gọi tần số XA ở giới đực thế hệ đầu là a, XA ở giới cái thế hệ đầu là b