Mục đích nghiên cứu... Phương pháp nghiên cứu.. Dựa trên cơ sở sách giáo khoa ban cơ bản và nâng cao yêu cầu đối với học sinhTHPT... Ba gen trên nằm trên nằm trên 3 cặp NS
Trang 1SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HÓA
TRƯỜNG THPT TRIỆU SƠN 5
-
-SÁNG KIẾN KINH NGHIỆMPHƯƠNG PHÁP TÍNH SỐ LOẠI KIỂU GEN
VÀ SỐ KIỂU GIAO PHỐI
TRONG QUẦN THỂ GIAO PHỐI LƯỠNG BỘI (2n)
Người thực hiện : Lê Quang Hưng
Chức vụ: Giáo viên
Đơn vị công tác: Trường THPT Triệu Sơn 5
SKKN thuộc lĩnh vực: Sinh học
THANH HÓA NĂM 2013
Trang 2TT Mục Trang
5 Một gen có r alen nằm trên một cặp NST thường tương đồng 4
6 Các gen nằm trên các cặp NST thường tương đồng khác nhau 5
7 Các gen nằm trên một cặp NST thường tương đồng 6
8 Bài toán tổng hợp về các gen nằm trên NST thường 6
10 Quần thể ngẫu phối có cặp NST giới tính kiểu XX, XY 8
11 Bài toán tổng hợp về các gen nằm trên cặp NST giới tính 15
12
Bài toán tổng hợp về các gen nằm trên NST thường và về các
13 Quần thể ngẫu phối có cặp NST giới tính kiểu XX, XO 19
Trang 3PHƯƠNG PHÁP TÍNH SỐ LOẠI KIỂU GEN VÀ SỐ KIỂU GIAO PHỐI
TRONG QUẦN THỂ NGẪU PHỐI LƯỠNG BỘI (2n)
A.PHẦN MỞ ĐẦU I.Lí do chọn đề tài.
Trong các năm học từ 2009 Bộ GD & ĐT đã tổ chức thi tốt nghiệp, đại học và caođẳng bằng phương pháp thi trắc nghiệm đối với môn sinh học Phương pháp thi này đãkhai thác được lượng lớn kiến thức, kiến thức sâu và mở rộng hơn đặc biệt từ khi thaysách giáo khoa Do đó để đem lại kết quả cao trong các kì thi thì học sinh phải hiểu,vận dụng các kiến thức đã học trong các kì thi một cách thành thục mới đem lại kếtquả cao trong các kì thi
Hai năm học mới đây 2010-2011 và 2011-2012 ở các kì thi đại học, cao đẳng do bộ
GD & ĐT tổ chức và các kì thi học sinh giỏi do tỉnh Thanh Hóa tổ chức (thi văn hóavà thi giải toán trên máy tính cầm tay) đã khai thác các dạng bài tập về di truyền quầnthể, trong đó các dạng bài toán liên quan đến tính số loại kiểu gen và số kiểu giao phốitrong quần thể ngẫu phối là dạng mới nhưng đã khai thác ở rộng và sâu về kiến thứcphần này, do đó chỉ có những học sinh giỏi có tư duy tốt mới làm được Tuy nhiênviệc yêu cầu kiến thức phần này ở mức độ cao, nhưng chưa có một tài liệu tham khảonào viết chi tiết về phương pháp tính, có nhiều chỗ, nhiều công thức đang còn hướngdẫn chung chung chưa cụ thể hoặc có tài liệu chỉ viết cho một phần nào đó
Trên cơ sở như vậy, để giúp học sinh nắm được phương pháp tính cơ bản, có hệ thống,cách tính cho nhiều trường hợp, dễ hiểu và đơn giản, áp dụng thuận lợi, đặc biệt tạo rasự hứng thú khi làm các bài tập về tính số loại kiểu gen và số kiểu giao phối trong
quần thể giao phối nên tôi đã lựa chọn đề tài sáng kiến kinh nghiệm: “Phương pháp
tính số loại kiểu gen và số kiểu giao phối trong quần thể ngẫu phối lưỡng bội”.
II Mục đích nghiên cứu.
Giúp học sinh nắm được các phương pháp tính số loại kiểu gen, số kiểu giao phối, sốkiểu gen đồng hợp tử, số kiểu gen dị hợp tử trong quần thể ngẫu phối một cách có hệthống Đồng thời giúp học sinh hình thành kĩ năng làm các bài tập thuộc các dạng trêntừ đó các em sẽ giải nhanh, tính nhanh và chọn được phương án đúng trong các kì thi,nhất là thi trắc nghiệm trong một thời gian ngắn nhất
III Đối tượng và phạm vi nghiên cứu.
Nội dung chương di truyền quần thể sinh học 12, trong đó phần quần thể giao phối làchủ yếu
Hệ thống và xây dựng các công thức, phương pháp tính, kĩ năng tính, chọn lọc cáccác bài toán có hệ thống trong giảng dạy, ôn thi học sinh giỏi, ôn thi đại học và caođẳng, ôn thi tốt nghiệp ở nội dung quần thể giao phối
Trang 4IV Nhiệm vụ nghiên cứu.
Trên cơ sở ôn cho học sinh đi thi học sinh giỏi, thi đại học và cao đẳng, dạy học ởTHPT thì thấy các em chưa nắm vững kiến thức về tính số loại kiểu gen và số kiểugiao phối trong quần thể ngẫu phối nên khi làm bài hay bị nhầm lẫn dẫn đến kết quả
không cao trong các kì thi Để cho học sinh học tốt, cần làm rõ các vấn đề:
- Số loại kiểu gen là gì? Số kiểu giao phối là gì? Số loại kiểu gen đồng hợp tử làgì? Số kiểu gen dị hợp tử là gì?
- Công thức tính? Phương pháp tính? Vận dụng công thức như thế nào?
- Bài toán thuộc dạng nào? Bài toán phải sử dụng công thức nào để tính? Kĩ nănggiải như thế nào?
V Phương pháp nghiên cứu.
Xuất phát từ đối tượng và nhiệm vụ nghiên cứu, để đạt được mục đích đã đề ra trongquá trình nghiên cứu tôi đã sử dụng các phương pháp nghiên cứu sau:
- Nghiên cứu tài liệu: sách giáo khoa, sách giáo viên, tài liệu và sách tham khảo,
……
- Nghiên cứu và tổng kết kinh nghiệm giảng dạy
- Thực nghiệm sư phạm
- Phân loại, phân tích, tổng hợp và hệ thống lí thuyết
- Tổng hợp các dạng bài toán có liên quan đến nội dung nghiên cứu
B NỘI DUNG
I Cơ sở khoa học của đề tài.
Dựa trên cơ sở sách giáo khoa ban cơ bản và nâng cao yêu cầu đối với học sinhTHPT
Dựa trên nội dung các bài tập trong sách bài tập sinh học 12 yêu cầu đối với họcsinh THPT
Dựa trên nội dung các câu hỏi và bài tập yêu cầu đối với thí sinh dự thi trong cácđề thi của bộ GD $ ĐT như thi tốt nghiệp THPT, thi đại học và cao đẳng trong cácnăm có liên quan đến nội dung nghiên cứu
Dựa trên các câu hỏi và bài tập trong các kì thi học sinh giỏi tỉnh Thanh Hóa yêucầu đối với các thí sinh dự thi ở các kì thi như: giải toán trên máy tính cầm tay và họcsinh giỏi các môn văn hóa
Trên cơ sở như vậy, tôi thiết nghĩ đề tài sáng kiến kinh nghiệm này sẽ có ích chohọc sinh đang ôn thi tốt nghiệp THPT, đặc biệt dùng cho ôn thi học sinh giỏi, ôn thiđại học và cao đẳng
Trang 5Như ta đã biết quần thể giao phối mang tính đa hình: đa hình về kiểu gen dẫn đến
đa hình về kiểu hình Trong quần thể giao phối có nhiều cá thể, mỗi cá thể mang mộtkiểu gen khác nhau (trừ trường hợp sinh đôi cùng trứng)
Kiểu gen là tập hợp tất cả các alen trong nhân tế bào sinh dưỡng (xô ma) của cơthể (2n) Khi nói đến kiểu gen thực tế ta chỉ xét đến các gen đang xét còn các gen khác
ta bỏ qua
Kiểu gen đồng hợp tử là cơ thể mang hai alen có cấu trúc giống nhau của cùng mộtgen Trong cơ thể có nhiều gen, nếu tất cả các gen đều đồng hợp tử thì kiểu gen đó làđồng hợp
Kiểu gen dị hợp tử là cơ thể mang hai alen có cấu trúc khác nhau của cùng mộtgen Trong cơ thể có nhiều gen, nếu có một gen dị hợp tử thì kiểu gen đó là dị hợp.Số kiểu giao phối = số loại kiểu gen của giới đực x số loại kiểu gen của giới cái
Ta có thể chia cách tính số loại kiểu gen trong quần thể giao phối thành các trườnghợp sau:
II.1.Gen nằm trên nhiễm sắc thể thường (NST).
II.1.1 Một gen có r alen nằm trên một cặp NST thường tương đồng.
Ta có các công thức:
- Tổng số kiểu gen ( tối đa) =
- Số loại kiểu gen đồng hợp = số alen của gen đó = r
- Số loại kiểu gen dị hợp = tổng số kiểu gen – số kiểu gen đồng hợp
a Tổng số kiểu gen có thể có trong quần thể?
b Số kiểu gen đồng hợp và số kiểu gen dị hợp tử, hãy viết các kiểu gen đó?
c Số kiểu giao phối trong quần thể về gen trên?
Giải
Trang 6a. Tổng số kiểu gen = = 3 ( kiểu gen)
b. - Số kiểu gen đồng hợp = số alen của gen = 2; các kiểu gen: AA, aa
- Số kiểu gen dị hợp = 3 – 2 = 1, kiểu gen đó là: Aa
c Số kiểu giao phối = 3 x 3 = 9 (kiểu)
Ví dụ 2: Một quần thể ngẫu phối xét gen B có 4 alen (B,b,b1,b2) nằm trên cặp NSTthường Hãy tính:
a Tổng số kiểu gen có thể có trong quần thể?
b Số kiểu gen đồng hợp và số kiểu gen dị hợp tử, hãy viết các kiểu gen đó?
c Số kiểu giao phối trong quần thể về gen trên?
Giải
a. Tổng số kiểu gen = = 10 (kiểu gen)
b. -Số kiểu gen đồng hợp tử = 4; gồm: BB, bb, b1b1, b2b2.
- Số kiểu gen dị hợp tử = 10 – 4 = 6 kiểu; gồm: Bb, Bb1, Bb2, bb1, bb2, b1b2.
c Số kiểu giao phối = 10 x 10 = 100 (kiểu)
II.1.2 Các gen nằm trên các cặp NST thường tương đồng khác nhau (mỗi gen nằm trên một cặp NST tương đồng khác nhau hay mỗi gen thuộc một nhóm liên kết khác nhau, hay các gen không cùng nhóm liên kết).
Có nhiều gen mỗi gen nằm trên một cặp NST thường tương đồng khác nhau: gen 1 có
a alen, gen 2 có b alen, gen 3 có c alen, các gen này thuộc các cặp NST khác nhau (các gen này thuộc các nhóm liên kết gen khác nhau)
Ta có các công thức tính sau:
* Tổng các loại kiểu gen trong quần thể = tích các loại kiểu gen được tạo ra ở từng
gen nằm trên từng cặp NST tương đồng = .…
Nếu trường hợp có n gen, mỗi gen có cùng số alen là r thì tổng số kiểu gen được tínhbằng công thức Tổng số kiểu gen =
* Số kiểu gen đồng hợp tử = tích các kiểu gen đồng hợp ở từng gen nằm trên từng cặp
NST tương đồng = a b.c…
* Số kiểu gen dị hợp = tổng số kiểu gen – số kiểu gen đồng hợp tử.
* Số kiểu giao phối = bình phương của tổng kiểu gen trong quần thể.
Trang 7Ví dụ: Một quần thể ngẫu phối xét 3 gen, gen 1 có 2 alen, gen 2 có 3 alen, gen 3 có 4
alen Ba gen trên nằm trên nằm trên 3 cặp NST thường tương đồng khác nhau Hãytính:
a Tổng số kiểu gen có thể có trong quần thể về 3 gen trên?
b Số loại kiểu gen đồng hợp về 3 gen trên?
c Số loại kiểu gen dị hợp về một cặp gen?
d Số loại kiểu gen dị hợp về hai cặp gen?
e Số loại kiểu gen dị hợp về ba cặp gen?
f Số kiểu giao phối trong quần thể?
Giải
- Gen 1 tạo ra tổng số kiểu gen = = 3 (kiểu gen)
+ Số kiểu gen đồng hợp = 2
+ Số kiểu gen dị hợp = 3 – 2 = 1
- Gen 2 tạo ra tổng số kiểu gen = = 6 (kiểu gen)
+ Số kiểu gen đồng hợp = 3
+ Số kiểu gen dị hợp = 6 – 3 = 3
- Gen 3 tạo ra tổng số kiểu gen = = 10 (kiểu gen)
+ Số kiểu gen đồng hợp = 4
+ Số kiểu gen dị hợp = 10 – 4 = 6
a Tổng số kiểu gen trong quần thể = 3.6.10 = 180 (kiểu gen)
b Số loại kiểu gen đồng hợp tử = 2.3.4 = 24 ( kiểu gen)
c Số loại kiểu gen dị hợp về 1 cặp gen (hai cặp còn lại là đồng hợp tử) = 1.3.4 +2.3.4 + 2.3.6 = 72 ( kiểu gen)
d. Số loại kiểu gen dị hợp về 2 cặp gen (cặp còn lại là đồng hợp tử) = 1.3.4+ 1.6.3+ 3.6.2 = 36 (kiểu gen)
e Số loại kiểu gen dị hợp về 3 cặp gen = tích các kiểu gen dị hợp của từng gen =1.3.6 = 18 (kiểu gen)
f. Số kiểu giao phối trong quần thể = 1802 = 32400 (kiểu)
II.1.3 Các gen cùng nằm trên một cặp NST thường tương đồng (các gen cùng nhóm liên kết)
Trên cặp NST thường tương đồng có nhiều gen: gen 1 có a alen, gen 2 có b alen, gen 3có c alen, gen 4 có d alen,… biết các gen thuộc một cặp NST thường tương đồng.Nếu ta gọi m là tích số các alen có ở các gen: m = a.b.c.d…
Ta có các công thức:
Trang 8- Tổng số kiểu gen (tối đa) =
- Số loại kiểu gen đồng hợp = tích các alen của các gen = m
- Số loại kiểu gen dị hợp = tổng số kiểu gen – số kiểu gen đồng hợp
Ví dụ: Một quần thể ngẫu phối xét 3 gen, gen 1 có 2 alen, gen 2 có 3 alen, gen 3 có 4
alen Ba gen trên nằm trên nằm trên 1 cặp NST thường tương đồng (3 gen cùng nhómliên kết) Hãy tính:
a Tổng số kiểu gen có thể có trong quần thể về 3 gen trên?
b Số kiểu gen đồng hợp và số kiểu gen dị hợp tử?
c Số kiểu giao phối trong quần thể về 3 gen trên?
Giải
Gọi m là tích số các alen của 3 gen, ta có m = 2.3.4 = 24
a. Tổng số kiểu gen trong quần thể = = 300 ( kiểu gen)
b - Số kiểu gen đồng hợp = m = 24
- Số kiểu gen dị hợp = 300 – 24 = 276
c Số kiểu giao phối trong quần thể = 3002 = 90000 (kiểu)
II.1.4 Bài toán tổng hợp về các gen nằm trên NST thường.
Trong bài toán:
- Có a gen nằm trên a cặp NST thường tương đồng khác nhau
- Có b gen nằm trên 1 cặp NST thường tương đồng (b gen cùng nhóm liên kết)
Khi tính ta có thể thực hiện các bước sau:
Bước 1: Tính số loại kiểu gen được tạo ra ở từng cặp NST tương đồng.
Bước 2:
Trang 9- Tổng số các loại kiểu gen về các gen trong quần thể = tích số các loại kiểu gen được
tạo ra ở các cặp NST tương đồng
- Số loại kiểu gen đồng hợp tử = tích số các kiểu gen đồng hợp tạo ra ở các cặp NST
tương đồng
- Số kiểu gen dị hợp = tổng số kiểu gen trong quần thể – số kiểu gen đồng hợp tử.
- Số kiểu giao phối = bình phương của tổng các loại kiểu gen trong quân thể.
Ví dụ Một quần thể ngẫu phối xét 5 gen: gen 1 có 2 alen, gen 2 có 3 alen, gen 3 có 4
alen, 3 gen này thuộc 3 cặp NST thường tương đồng khác nhau Gen 4 và gen 5 mỗigen có 3 alen, 2 gen này thuộc 1 cặp NST thường tương đồng khác (5 gen này thuộc 4cặp NST thường tương đồng khác nhau) Hãy tính:
a Tổng số kiểu gen có thể có trong quần thể về 5 gen trên?
b Số kiểu gen đồng hợp và số kiểu gen dị hợp tử?
c Số kiểu giao phối trong quần thể về 5 gen trên?
Giải
- Gen 1 tạo ra tổng số kiểu gen = = 3 (kiểu gen)
+ Số kiểu gen đồng hợp = 2 (kiểu gen)
+ Số kiểu gen dị hợp = 3 – 2 = 1
- Gen 2 tạo ra tổng số kiểu gen = = 6 (kiểu gen)
+ Số kiểu gen đồng hợp = 3
+ Số kiểu gen dị hợp = 6 – 3 = 3
- Gen 3 tạo ra tổng số kiểu gen = = 10 (kiểu gen)
+ Số kiểu gen đồng hợp = 4
+ Số kiểu gen dị hợp = 10 – 4 = 6
- Gen 4 và gen 5:
Gọi m là tích số các alen của 2 gen, ta có m = 3.3 = 9
+ Số kiểu gen tạo ra từ gen 4 và gen 5 = = 45 (kiểu gen)
+ Số kiểu gen đồng hợp = m = 9
+ Số kiểu gen dị hợp = 45 – 9 = 36
a Tổng số kiểu gen có thể có trong quần thể về 5 gen trên = 3.6.10.45 = 8100 (kiểugen)
b - Số kiểu gen đồng hợp về 5 gen = 2.3.4.9 = 216 (kiểu gen)
- Số kiểu gen dị hợp = 8100 – 216 = 7884 (kiểu gen)
Trang 10c Số kiểu giao phối về 5 gen = 81002 = 65610000 (kiểu)
II.2 Gen nằm trên NST giới tính.
II.2.1 Quần thể ngẫu phối có cặp NST giới tính kiểu XX, XY.
* Tổng số kiểu gen = số loại kiểu gen ở giới XX + số loại kiểu gen ở giới XY
* Số kiểu giao phối = số loại kiểu gen ở giới XX x số loại kiểu gen ở giới XY
II.2.1.1 Gen thuộc vào vùng tương đồng của cặp NST giới tính XY (gen nằm trên NST X và có alen tương ứng trên NST Y).
II.2.1.1.1 Một gen với r alen nằm trên vùng tương đồng của cặp NST giới tính XY.
* Số kiểu gen ở giới XX (đây là cặp NST tương đồng, giống như cặp NST thường
tương đồng), nên số kiểu gen =
- Số kiểu gen đồng hợp tử ở giới XX = r
- Số kiểu gen dị hợp ở giới XX = - r =
* Số kiểu gen ở giới XY:
- Số kiểu gen đồng hợp tử = r
- Số kiểu gen dị hợp = + = r(r – 1) (có dị hợp tử chéo như: XAYa, XaYA)
- Số kiểu gen ở giới XY = r + r(r – 1) = r2
Ta có công thức tính:
* Tổng số kiểu gen = số loại kiểu gen ở giới XX + số loại kiểu gen ở giới XY =
+ r2 =
* Số kiểu gen đồng hợp tử = r + r = 2r
* Số kiểu gen dị hợp = + r(r – 1) =
* Số kiểu giao phối = số loại kiểu gen ở giới XX x số loại kiểu gen ở giới XY
Trang 11= r2 =
Ví dụ 1 Một quần thể ngẫu phối , xét 1 gen gồm 2 alen (A,a) nằm trên vùng tương
đồng của cặp NST giới tính Biết loài này có kiểu giới tính XX, XY Xác định:
a Tổng số loại kiểu gen có thể có trong quần thể về gen này?
b Số loại kiểu gen đồng hợp tử và dị hợp tử, viết các kiểu gen đó?
c Số kiểu giao phối có trong quần thể?
- Số kiểu gen dị hợp = = = 3 (kiểu gen), gồm: XAXa, XAYa, XaYA
c Số kiểu giao phối có trong quần thể = = = 12 (kiểu)
Ví dụ 2 Một quần thể ngẫu phối , xét 1 gen gồm 5 alen nằm trên vùng tương đồng của
cặp NST giới tính Biết loài này có kiểu giới tính XX, XY Xác định:
a Tổng số loại kiểu gen có thể có trong quần thể về gen này?
b Số loại kiểu gen đồng hợp tử và dị hợp tử, viết các kiểu gen đó?
c Số kiểu giao phối có trong quần thể?
Giải
a. Tổng số loại kiểu gen có thể có trong quần thể = = 40 (kiểugen)
b -Số loại kiểu gen đồng hợp tử = 2r = 2.5 = 10 (kiểu gen)
-Số kiểu gen dị hợp = = = 30 (kiểu gen)
c Số kiểu giao phối có trong quần thể = = = 375 (kiểu)
II.2.1.1.2 Trên vùng tương đồng của cặp NST giới tính XY mang nhiều gen.
Trang 12Trên vùng tương đồng của cặp NST XY có nhiều gen: gen 1 có a alen, gen 2 có b alen,gen 3 có c alen,… Ta gọi m là tích số các alen của các gen, ta có : m = a.b.c…
Ta có các công thức tính:
* Số loại kiểu gen ở giới XX =
* Số loại kiểu gen ở giới XY = m2
* Tổng số kiểu gen = số loại kiểu gen ở giới XX + số loại kiểu gen ở giới XY
= + m2 =
* Số kiểu gen đồng hợp tử = 2m
* Số kiểu gen dị hợp =
* Số kiểu giao phối =
Ví dụ Một quần thể ngẫu phối, xét 3 gen: gen 1 có 2 alen, gen 2 có 4 alen, gen 3 có 5
alen nằm trên vùng tương đồng của cặp NST giới tính XY Biết loài này có kiểu giớitính XX, XY Xác định:
a Tổng số loại kiểu gen có thể có trong quần thể về gen này?
b Số loại kiểu gen đồng hợp tử và dị hợp tử?
c Số kiểu giao phối có trong quần thể?
Giải
Gọi m là tích số các alen của 3 gen, ta có : m = 2.4.5 = 40
Áp dụng các công thức trên ta có
a. Tổng số loại kiểu gen có thể có trong quần thể = = 2420(kiểu gen)
b -Số loại kiểu gen đồng hợp tử = 2m = 2.40 = 80 (kiểu gen)
-Số kiểu gen dị hợp = = = 2340 (kiểu gen)
c Số kiểu giao phối có trong quần thể:
Trang 13- Số loại kiểu gen ở giới XY = m2 = 402 =1600 (kiểu gen)
Số kiểu giao phối = 820 1600 = 1312000 (kiểu)
II.2.1.2 Gen nằm trên vùng không tương đồng của cặp NST giới tính XY.
II.2.1.2.1 Gen nằm trên NST X, không có alen tương ứng trên NST Y.
II.2.1.2.1.1.Trên NST X có 1 gen với r alen, NST Y không mang alen tương ứng.
* Số kiểu gen ở giới XX =
- Số kiểu gen đồng hợp tử ở giới XX = r
- Số kiểu gen dị hợp ở giới XX =
* Số kiểu gen ở giới XY:
- Số kiểu gen đồng hợp tử = 0 (NST Y không mang alen, NST X mang alen, nêntrong kiểu gen các alen tồn tại thành từng alen)
- Số kiểu gen dị hợp = r
- Số kiểu gen ở giới XY = r + 0 = r (bằng số alen của gen đó)
Ta có công thức tính:
* Tổng số kiểu gen = số loại kiểu gen ở giới XX + số loại kiểu gen ở giới XY
* Số kiểu gen đồng hợp tử = r
* Số kiểu gen dị hợp = + r =
* Số kiểu giao phối = số loại kiểu gen ở giới XX x số loại kiểu gen ở giới XY
Ví dụ Một quần thể ngẫu phối, xét 1 gen gồm 2 alen (A,a), nằm trên vùng không
tương đồng của cặp NST giới tính, gen nằm trên NST X không có alen tương ứng trênNST Y Biết loài này có kiểu giới tính XX, XY Xác định:
a Tổng số loại kiểu gen có thể có trong quần thể về gen này?