skkn vận dụng một số phép toán giúp học sinh giải nhanh các dạng bài tập trắc nghiệm về di truyền quần thể

Đại đa số học sinh chưa có được kĩ nănggiải bài tập trắc nghiệm về dạng này.. Đề thi trắc nghiệm được cấu trúc số câu nhiều theo từng nhóm chủđề, rải đều khắp các nội du

A PHẦN MỞ ĐẦU

Đổi mới phương pháp dạy học, thực hiện dạy học dựa vào hoạt động tíchcực, chủ động của học sinh với sự tổ chức và hướng dẫn đúng mực của giáoviên nhằm phát triễn tư duy độc lập, sáng tạo hình thành phương pháp và nhucầu tự học, bồi dưỡng hứng thú học tập, tạo niềm tin và niềm vui trong học tập

Nâng cao chất lượng giáo dục phổ thông nói chung, chất lượng môn sinhhọc nói riêng là nhiệm vụ cấp thiết của người thầy giáo Một trong những yêucầu cơ bản trong dạy học sinh học là giáo viên phải tìm ra giải pháp phù hợpnhằm nâng cao tính tích cực, chủ động, độc lập của học sinh, từ đó nâng caohiệu quả của quá trình tiếp thu, lĩnh hội kiến thức và hình thành kĩ năng, giảiquyết được các vấn đề một cách sáng tạo và có hiệu quả

Trong chương trình sinh học phổ thông, ở khối lớp 12 học sinh được họcvề di truyền quần thể (Chương III – Phần Di truyền học) Đây là một phần khóvì khá phức tạp đòi hỏi tư duy cao nên rất khó nhớ, khó hiểu và đặc biệt khó vậndụng kiến thức đã học để giải quyết các bài tập

Thực tế hiện nay có khá nhiều tài liệu đề cập đến cách giải các dạng bàitập về di truyền quần thể Tuy nhiên, hiệu quả của việc hướng dẫn cho học sinhvận dụng phương pháp giải phù hợp với các dạng bài tập cụ thể còn nhiều hạnchế, đặc biệt các bài tập trắc nghiệm Học sinh chưa hiểu hết tầm quan trọng củamối liên hệ hữu cơ giữa các môn học, đặc biệt giữa toán học và sinh học Điều

đó dẫn đến việc hiểu và vận dụng kiến thức đã học một cách máy móc rậpkhuôn, thiếu tính hệ thống theo kiểu học từng bài tập chứ chưa phải học và nắmphương pháp giải từng dạng bài tập Đại đa số học sinh chưa có được kĩ nănggiải bài tập trắc nghiệm về dạng này

Bắt đầu từ năm học 2006 – 2007, bài thi môn sinh học làm theo hình thứctrắc nghiệm Đề thi trắc nghiệm được cấu trúc số câu nhiều theo từng nhóm chủđề, rải đều khắp các nội dung của chương trình, do đó học sinh cần phải họctoàn bộ nội dung môn học Kiến thức nhiều nếu không có phương pháp học tậpđúng, với thói quen “học vẹt, học tủ” thiếu khả năng tư duy thì kết quả học tậpsẽ thấp dẫn đến thiếu tự tin, thiếu tích cực hứng thú trong học tập

Vì vậy việc tìm ra mối liên quan giữa phép toán và dạng bài tập cụ thể,tìm được cách giải phù hợp cho từng dạng bài tập, giúp học sinh dễ hiểu, dễnhớ, có thể giải một cách nhanh gọn đáp ứng được với việc kiểm tra và thi theohình thức trắc nghiệm Qua đó tạo được sự hứng thú và niềm tin trong học tập,góp phần nâng cao hiệu quả của việc dạy và học bộ môn sinh học trong nhàtrường là một việc làm cần thiết.

Từ thực tiễn giảng dạy và kinh nghiệm của bản thân, tôi viết đề tài : “Vận

dụng một số phép toán giúp học sinh giải nhanh các dạng bài tập trắc nghiệm về di truyền quần thể” trao đổi cùng các đồng nghiệp với mong muốn

góp một phần nào đó nâng cao chất lượng giảng dạy sinh học trong nhà trường.Giúp các em học sinh có thể hiểu và dễ nhớ, làm tốt các bài tập trắc nghiệm cóliên quan đến di truyền quần thể

B PHẦN NỘI DUNG

I THỰC TRẠNG VẤN ĐỀ

- Bài tập di truyền quần thể tương đối đa dạng, phức tạp, đòi hỏi tư duycao, khá khó lại liên quan nhiều đến toán học Thực tế, phần đông học sinh chưanắm được cách giải nên không giải được

- Di truyền quần thể tương đối khó trong khi đó theo phân phối chươngtrình sinh học 12, sự di truyền quần thể chỉ có thời lượng giảng dạy 2 tiết chophần lí thuyết, không có tiết bài tập Điều đó đòi hỏi người thầy giáo phải đầu tưnhiều cho việc tìm giải pháp nhằm giúp học sinh có thể nắm được kiến thức vàvận dụng để giải các dạng bài tập Trong khi hiện nay đa phần giáo viên cònlúng túng trong việc tìm phương pháp phù hợp để giải bài tập và chưa hệ thốnghóa được các cách giải bài tập di truyền quần thể để có thể giúp học sinh dễdàng làm được các dạng bài tập này

- Hiện nay, môn sinh học kiểm tra và thi theo hình thức trắc nghiệm Thờigian làm bài theo hình thức trắc nghiệm là một thách thức lớn đối với học sinh;đòi hỏi các em phải hết sức khẩn trương, tiết kiệm thời gian; phải vận dụngnhanh kiến thức, kĩ năng để nhanh chóng quyết định chọn phương án trả lờiđúng Trong khi đó học sinh chưa có được kĩ năng giải bài tập trắc nghiệm liênquan đến phần di truyền quần thể Điều này ảnh hưởng không nhỏ đến kết quảthi của học sinh

Với thực trạng nêu trên nếu không tìm được giải pháp thích hợp để khắcphục chắc rằng sẽ ít nhiều ảnh hưởng đến kết quả giảng dạy trong nhà trường,ảnh hưởng đến kết quả thi tốt nghiệp THPT và kết quả thi tuyển vào các trườngĐại học và Cao đẳng của học sinh

II CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ GIẢI PHÁP THỰC HIỆN

1 Bài tập trắc nghiệm về di truyền của quần thể tự phối

1.1 Cơ sở lý thuyết

- Quần thể tự phối điển hình là các quần thể thực vật tự thụ phấn, động vậtlưỡng tính tự thụ tinh

- Quá trình tự phối làm cho quần thể dần dần phân thành các dịng thuần cĩkiểu gen khác nhau.

- Cấu trúc di truyền của quần thể biến đởi qua các thế hệ theo hướng giảmdần tỷ lệ dị hợp tử và tăng dần tỷ lệ đờng hợp tử, nhưng khơng làm thay đởi tần

số tương đối của các alen

- Cấu trúc di truyền của quần thể qua n thế hệ tự phối :

Qua n thế hệ tự phối, thành phần kiểu gen của quần thể ở Fn là :

dAA  dAAraa  raahAa  Aa = (1/2)nh và AA = aa = 1 (1/ 2)

2

n h



Fn : (d + 1 (1/ 2)

2

n h



)AA + (1/2)nhAa + (r + 1 (1/ 2)

2

n h



)aa = 1

1.2 Vận dụng để giải bài tập

1.2.1 Trường hợp thế hệ xuất phát chỉ gờm các cá thể có kiểu gen đờng hợp

Cấu trúc di truyền của quần thể qua các thế hệ khơng thay đởi

V

í dụ : Cấu trúc di truyền của quần thể ban đầu như sau : 1AA : 1aa Nếu đây là

mợt quần thể tự thụ phấn thì cấu trúc di truyền của quần thể sau 6 thế hệ là :

A 0,25AA : 0,50Aa : 0,25aa B 0,375AA : 0,25Aa : 0,375aa

Hướng dẫn giải

Quần thể ban đầu gờm các cá thể cĩ kiểu gen đờng hợp nên cấu trúc ditruyền của quần thể luơn khơng đởi qua các thế hệ khi cho tự thụ phấn

1AA : 1aa = 0,5AA : 0,5aa  Chọn C

1.2.2 Trường hợp thế hệ xuất phát chỉ gờm các cá thể có kiểu gen dị hợp

Cứ sau 1 thế hệ thì tỷ lệ kiểu gen dị hợp giảm đi 1/2  sau n thế hệ tỷ lệ thể dị hợp Aa = (1/ 2)n

Khi đó tỷ lệ của kiểu gen đờng hợp AA = aa = 1 (1/ 2)

2

n



Ví dụ : Ở cà chua, cho biết A – quả đỏ, a – quả vàng Giả sử mợt quần thể cà

chua ở thế hệ xuất phát gờm toàn cây quả đỏ dị hợp Khi cho quần thể này tựthụ phấn liên tiếp, tính theo lý thuyết tỷ lệ các kiểu hình thu được ở F3 là

A 50% cây quả đỏ : 50% cây quả vàng.

B 56,25% cây quả đỏ : 43,75% cây quả vàng.

C 75% cây quả đỏ : 25% cây quả vàng.

D 100% cây quả đỏ.

Hướng dẫn giải

- Cấu trúc di truyền của quần thể ban đầu P : 100%Aa

- Tỷ lệ kiểu hình ở F3 : Cây quả đỏ (AA, Aa) = 0,4375 + 0,125 = 0,5625

1.2.3 Trường hợp thế hệ xuất phát có cả 2 loại kiểu gen : đờng hợp và dị hợp

- Chuyển P về cấu trúc di truyền : dAA + hAa + raa = 1 (d + h + r = 1)

- Chỉ thực hiện phép tính với kiểu gen dị hợp : hAa

Aa = (1/2) n h = (u)  AA = aa =

2

h u

= (v)

- Cấu trúc di truyền của quần thể ở F n là : (d + v)AA + uAa + (r + v)aa = 1

Ví dụ 1 : Mợt quần thể đậu Hà Lan ở thế hệ thứ nhất cĩ cấu trúc di truyền là :

0,3AA + 0,3Aa + 0,4aa = 1

Khi cho tự thụ phấn liên tiếp thì đến thế hệ thứ tư, thành phần kiểu gen củaquần thể là

A 0,48125AA : 0,0375Aa : 0,48125aa.

B 0,440625AA : 0,01875Aa : 0,540625aa.

C 0,1450AA : 0,3545Aa : 0,5005aa.

D 0,43125AA : 0,0375Aa : 0,53125aa.

Hướng dẫn giải

- Chỉ thực hiện tính toán đối với kiểu gen dị hợp và lưu ý từ thế hệ thứ nhấtđến thế hệ thứ tư, quần thể trải qua 3 thế hệ tự thụ liên tiếp nên ta cĩ :



- Thành phần kiểu gen của quần thể ở thế hệ thứ tư là :

(0,3 + 0,13125)AA + 0,0375Aa + (0,4 + 0,13125)aa = 1

0,43125AA + 0,0375Aa + 0,53125aa = 1  Chọn D

Ví dụ 2 : (Câu 24 - Mã đề 357 - Đề thi tuyển sinh Đại học năm 2011)

Từ mợt quần thể thực vật ban đầu (P), sau 3 thế hệ tự thụ phấn thì thànhphần kiểu gen của quần thể là 0,525AA : 0,050Aa : 0,425aa Cho rằng quần thểkhơng chịu tác đợng của các nhân tố tiến hĩa khác, tính theo lí thuyết, thànhphần kiểu gen của (P) là:

A 0,400AA : 0,400Aa : 0,200aa

B 0,250AA : 0,400Aa : 0,350aa

C 0,350AA : 0,400Aa : 0,250aa

D 0,375AA : 0,400Aa : 0,225aa

Hướng dẫn giải

- Ở F3 cĩ Aa = (1/2)3h = 0,05  ở P cĩ Aa = 0,4

- Tỷ lệ đờng hợp tăng thêm : AA = aa = (0,4 – 0,05)/2 = 0,175

Ví dụ 3 : Quần thể ban đầu cĩ 2 cây hoa màu hờng (Aa), 3 cây hoa trắng (aa) Ở

mợt thế hệ, trong quần thể thấy cĩ 0,3125% cây hoa màu hờng Quần thể banđầu đã trãi qua bao nhiêu thế hệ tự thụ phấn liên tiếp?

Hướng dẫn giải

- Cấu trúc di truyền của P : 0,4Aa + 0,6aa = 1

- Tỷ lệ cây hoa màu hờng (Aa) trong quần thể ở Fn :

(1/ 2) 0, 4 0,3125%n x   n = 7  Chọn A

1.2.4 Trường hợp có kiểu gen khơng có khả năng sinh sản (hoặc chết)

- Loại bỏ kiểu gen khơng có khả năng sinh sản, sau đó tính tỷ lệ các kiểu gen còn lại sao cho tởng bằng 1.

- Thực hiện tính toán như các trường hợp trên

Ví dụ : (Câu 15 - Mã đề 980 - Đề thi tuyển sinh Đại học năm 2008)

Mợt quần thể thực vật tự thụ phấn cĩ tỉ lệ kiểu gen ở thế hệ P là: 0,45AA :0,30Aa : 0,25aa Cho biết các cá thể cĩ kiểu gen aa khơng cĩ khả năng sinh sản.Tính theo lí thuyết, tỉ lệ các kiểu gen thu được ở F1 là:

A 0,525AA : 0,150Aa : 0,325aa B 0,36AA : 0,24Aa : 0,40aa

C 0,36AA : 0,48Aa : 0,16aa D 0,7AA : 0,2Aa : 0,1aa.

Hướng dẫn giải

- Thành phần các kiểu gen ở P cĩ khả năng sinh sản :

0,45AA + 0,30Aa = 0,75  0,6AA + 0,4Aa = 1

- Khi cho tự thụ phấn F1 thu được : Aa = (1/2)0,4 = 0,2

AA = 0,6 + (0,4 – 0,2)/2 = 0,7 và aa = (0,4 – 0,2)/2 = 0,1  Chọn D

2 Bài tập trắc nghiệm về di truyền của quần thể ngẫu phới

2.1 Cơ sở lý thuyết

- Quần thể ngẫu phối được xem là đơn vị sinh sản của loài trong tự nhiên.Quần thể ngẫu phối nởi bật ở đặc điểm đa hình Quá trình ngẫu phối là nguyênnhân làm cho quần thể đa hình về kiểu gen, dẫn đến đa hình về kiểu hình

- Theo định luật Hacđi – Vanbec, thành phần kiểu gen và tần số tương đốicác alen của quần thể ngẫu phối được duy trì ởn định qua các thế hệ trongnhững điều kiện nhất định Định luật Hacđi – Vanbec được thể hiện bằng đẳngthức :

p2AA + 2pqAa + q2aa = 1

- Mợt quần thể được xem là đang ở trạng thái cân bằng di truyền khi tỷ lệ cáckiểu gen (cịn gọi là thành phần kiểu gen) của quần thể tuân theo đẳng thức trên

- Cách tính tần số kiểu gen :

Số cá thể cĩ kiểu hình tương ứng với kiểu gen / Tởng số cá thể

- Cách tính tần số tương đối của mỡi alen :

- Cách viết cấu trúc di truyền của quần thể ngẫu khi đạt trạng thái cân bằng+ Tìm tần số tương đối của mỡi alen

+ Bình phương của tởng tần số tương đối mỡi alen

(pA + qa)2 = p2(AA) + 2pq(Aa) + q2(aa) = 1

- Cách xét xem quần thể đã cho cĩ ở trạng thái cần bằng di truyền hay chưa?

( ) 2

2.2 Vận dụng để giải bài tập

2.2.1 Trường hợp gen quy định tính trạng gờm 2 alen (gen nằm trên NST thường)

Ví dụ 1 : (Câu 27 - Mã đề 980 - Đề thi tuyển sinh Đại học năm 2000)

Ở mợt loài thực vật, gen trợi A - quả đỏ, alen lặn a - quả vàng Mợt quần thểcủa loài trên ở trạng thái cân bằng di truyền cĩ 75% số cây quả đỏ và 25% sốcây quả vàng Tần số tương đối của các alen A và a trong quần thể là

A 0,2A và 0,8a B 0,4A và 0,6a

Hướng dẫn giải

- Khi quần thể ở trạng thái cân bằng di truyền thì tỷ lệ cây quả vàng (aa)

aa = q2  q(a) = 25%= 0,5

- Suy ra p(A) = 1 – 0,5 = 0,5  Chọn C

Ví dụ 2 : Cho P cĩ thành phần kiểu gen là 30AA : 10Aa : 10aa Khi cho giao

phối ngẫu nhiên, đến F3 cấu trúc di truyền quần thể là

A 0,49AA : 0,42Aa : 0,09aa B 0,6875AA : 0,025Aa : 0,2875aa

C 0,6AA : 0,2Aa : 0,2aa D 0,09AA : 0,42Aa : 0,49aa

Hướng dẫn giải

- Chuyển P về cấu trúc chung : 0,6AA + 0,2Aa + 0,2aa = 1

- Tìm tần số mỡi alen : p(A) = 0,6 + 0,2/2 = 0,7, q(a) = 1 – 0,7 = 0,3

- Cấu trúc di truyền quần thể ở F3 :

Ví dụ 3 : Quần thể nào sau đây đang ở trạng thái cân bằng di truyền?

A 0,42 AA : 0,48Aa : 0,10aa B 0,01AA : 0,18Aa : 0,81aa

C 0,36 AA : 0,39Aa : 0,25aa D 0,49AA : 0,50Aa : 0,01aa

Hướng dẫn giải

- Tính d.r và (h/2)2 , sau đĩ so sánh chúng (đối với từng phương án)

- Trường hợp ở phương án B thu được kết quả :

0,01 x 0,81 = (0,18/2)2 = 0,081  Chọn B

Ví dụ 4 : (Câu 37 - Mã đề 864 - Đề thi tuyển sinh Đại học năm 2010)

Mợt quần thể ban đầu cĩ cấu trúc di truyền là: 0,6AA : 0,4Aa Sau mợt thếhệ ngẫu phối, người ta thu được ở đời con 8000 cá thể Tính theo lí thuyết, số cáthể cĩ kiểu gen dị hợp ở đời con là

Hướng dẫn giải

- Tìm tần số mỡi alen : p(A) = 0,6 0, 4 0,8

2

- Tỷ lệ cá thể cĩ kiểu gen di hợp (Aa) = 2pq = 2(0,8)(0,2) = 0,32

- Số cá thể cĩ kiểu gen dị hợp ở đời con là : 0,32 x 8000 = 2560  Chọn A

Ví dụ 5 : (Câu 12 - Mã đề 980 - Đề thi tuyển sinh Đại học năm 2008)

Mợt quần thể giao phối ở trạng thái cân bằng di truyền, xét mợt gen cĩ haialen (A và a) người ta thấy số cá thể đờng hợp trợi nhiều gấp 9 lần số cá thểđờng hợp lặn Tỉ lệ phần trăm số cá thể dị hợp trong quần thể này là

Hướng dẫn giải

- Từ cấu trúc di truyền quần thể ở trạng thái cân bằng : AA = p2 và aa = q2

- Ta cĩ hệ phương trình : p2 = 9q2 và p + q = 1  p = 0,75 và q = 0,25

- Tỉ lệ % số cá thể dị hợp trong quần thể là :

Aa = 2pq = 2(0,75)(0,25) = 0,375  Chọn C

Ví dụ 6 : (Câu 19 - Mã đề 357 - Đề thi tuyển sinh Đại học năm 2011)

Trong mợt quần thể thực vật giao phấn, xét mợt lơcut cĩ hai alen, alen A quyđịnh thân cao trợi hoàn toàn so với alen a quy định thân thấp Quần thể ban đầu(P) cĩ kiểu hình thân thấp chiếm tỉ lệ 25% Sau mợt thế hệ ngẫu phối và khơngchịu tác đợng của các nhân tố tiến hĩa, kiểu hình thân thấp ở thế hệ con chiếm tỉlệ 16% Tính theo lí thuyết, thành phần kiểu gen của quần thể (P) là:

A 0,45AA : 0,30Aa : 0,25aa B 0,25AA : 0,50Aa : 0,25aa

C 0,30AA : 0,45Aa : 0,25aa D 0,10AA : 0,65Aa : 0,25aa

Hướng dẫn giải

- Sau mợt thế hệ ngẫu phối thì quần thể đạt trạng thái cân bằng di truyền Tỷ lệ kiểu hình thân thấp (aa) = q2 = 16%  q(a) = 0,4

- Tần số q(a) ở thế hệ xuất phát = (h/2) + r = (0,3/2) + 0,25 = 0,4  Chọn A

2.2.2 Trường hợp gen quy định tính trạng gờm nhiều alen (gen nằm trên NST thường)

- Sớ kiểu gen tạo ra từ mợt gen có x alen = ( 1)

- Từ giả thiết đề cho thiết lập phương trình hoặc hệ phương trình để giải.

Ví dụ 1 : (Câu 47 - Mã đề 980 - Đề thi tuyển sinh Đại học năm 2008)

Ở người, gen quy định màu mắt cĩ 2 alen (A và a), gen quy định dạng tĩc cĩ

2 alen (B và b), gen quy định nhĩm máu cĩ 3 alen (IA, IB và IO) Cho biết cácgen nằm trên các cặp nhiễm sắc thể thường khác nhau

Số kiểu gen tối đa cĩ thể được hình thành từ 3 gen nĩi trên ở trong quần thểngười là

Hướng dẫn giải





- Số kiểu gen tối đa cĩ thể được tạo ra từ 3 gen nĩi trên ở trong quần thể

người là : 3 x 3 x 6 = 54  Chọn D

Ví dụ 2 : Mợt quần thể người, thống kê thấy cĩ 45% số người cĩ nhĩm máu A

và 4% số người cĩ nhĩm máu O Cho rằng quần thể đang ở trạng thái cân bằng

di truyền Tỷ lệ số người cĩ nhĩm máu B trong quần thể là

Hướng dẫn giải

- Tỷ lệ nhĩm máu O (IOIO) = r2 = 0,04  r(IO) = 0 , 04= 0,2

- Tỷ lệ nhĩm máu A (IAIA , IAIO) = p2 + 2pr = 0,45

Giải phương ta được p(IA) = 0,5  q(IB) = 1 – (0,5 + 0,2) = 0,3

- Tỷ lệ nhĩm máu B (IBIB , IBIO) = q2 + 2qr

= (0,3)2 + 2(0,3)(0,2) = 0,21  Chọn B

Ví dụ 3 : Ở cú mèo màu lơng chịu sự kiểm soát của mợt gen gờm 3 alen : A

(lơng nâu)  a (lơng đen)  a1 (lơng xám) Đếm ngẫu nhiên trong quần thể củaloài này ở mợt khu rừng thấy cĩ 57 con lơng nâu, 216 con lơng đen, 27 con lơngxám Nếu quần thể ở trạng thái cân bằng di truyền, thì tần số tương đối của cácalen A, a, a1 lần lượt là

216





