skkn vận dụng kiến thức về sự phân li của nhiễm sắc thể trong nguyên phân, giảm phân để giải các bài tập liên quan tới đột biến lệch bội

Sự phân li của các cặp nhiễm sắc thể tương đồng trong nguyên phân.. Sự phân li của các cặp nhiễm sắc thể tương đồng trong giảm phân... Trong thực tế giảng dạy ôn thi Đại học, Cao đẳng tô

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO HƯNG YÊN TRƯỜNG THPT DƯƠNG QUẢNG HÀM

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan " Đây là SKKN của bản thân tôi viết không sao chép nộidung của người khác"

Văn Giang, ngày 08 tháng 04 năm 2014

I L‎‎y do chọn đề tài……… y do chọn đề tài……… 1

II.Mục đích nghiên cứu……… 2

III Phạm vi và đối tượng nghiên cứu……… 1

IV Nhiệm vụ nghiên cứu……… 2

V Phương pháp nghiên cứu……… 2

VI Điểm mới trong nghiên cứu……… 2

B PHẦN NỘI DUNG 3 PHẦN 1: CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA ĐỀ TÀI 3 1.1 Khái niệm về nhiễm sắc thể……… 3

1.2 Phân biệt NST tương đồng và NST không tương đồng………… 3

1.3 Phân biệt bộ NST lưỡng bội, đơn bội……… 3

1.4 Đặc trưng của nhiễm sắc thể 4

1.5 Chức năng của nhiễm sắc thể……… 4

1.6 Đột biến lệch bội nhiễm sắc thể ( dị bội) ……… 4

1.6.1 Khái niệm……… 4

1.6.2 Cơ chế phát sinh……… 4

PHẦN 2: NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 5 2.2 Sự phân li của các cặp nhiễm sắc thể tương đồng trong nguyên phân 5 2.1.1 Nguyên phân xảy ra bình thường……… 5

2.1.2 Nguyên phân xảy ra không bình thường (có đột biến)……… 6

2.1.3 Trường hợp điển hình 7 2.2 Sự phân li của các cặp nhiễm sắc thể tương đồng trong giảm phân 8

2.2.1 Giảm phân xảy ra bình thường……… 8

2.2.1.1 Giảm phân I……… 8

2.2.1.2.Giảm phân II……… 10

2.2.2 Giảm phân xảy ra không bình thường (có đột biến)………… 10

2.2.3.Trường hợp điển hình 12

2.3.Quá trình phát triển của tế bào sinh dục và sự thụ tinh 14

2.3.1 Quá trình phát triển của tế bào sinh dục 14

2.3.2 Sự thụ tinh 14

PHẦN 3: CÔNG THỨC TÍNH TOÁN 14 3.1.Phân bào nguyên phân……… 14

3.2 Phân bào giảm phân……… 14

PHẦN 4: bµi tËp vËn dông 15 4.1 Bài tập liên quan tới sự phân li của các cặp NST trong quá trình nguyên phân………

15 4.2 Bài tập liên quan tới sự phân li của các cặp NST trong quá trình giảm phân

16 4.3 Bài tập kết hợp giữa nguyên phân, giảm phân và thụ tinh 20

A PHẦN MỞ ĐẦU

I Lý do chọn đề tài.

Trong vài năm gần đây việc đánh giá học sinh được thay đổi theo hướng trắcnghiệm khách quan, trong đó thêi lîng ph©n bè cho viÖc hoµn thµnh mét c©u tr¾cnghiÖm lµ rÊt ng¾n ( khoảng 1,5- 1,8).Vì vậy việc giúp học sinh linh hoạt hơn khigiải bài tập ngắn là rất cần thiết và quan trọng

Trong thực tế giảng dạy ôn thi Đại học, Cao đẳng tôi nhận thấy có rất nhiềucâu trắc nghiệm dưới dạng bài tập ngắn về quá trình nguyên phân, giảm phân nhất

là những câu hỏi liên quan tới sự phân li của các cặp nhiễm sắc thể (NST) trong

quá trình nguyên phân và giảm phân không bình thường làm học sinh rất lúng

túng và tỏ ra không mấy hào hứng với dạng bài tập này nhất là đối với học sinh cólực học trung bình và ngay cả một số học sinh có lực học khá Khi gặp những bàitập này đa số học sinh chọn đáp án theo cảm tính, không có cơ sở khoa học dẫn tớichọn sai đáp án.Xuất phát từ thực tế này trong quá trình giảng dạy ôn thi Đại học,

ôn thi học sinh giỏi tôi đã thiết kế chi tiết hơn về sự phân li của các cặp NST trong

quá trình nguyên phân và giảm phân không bình thường(có đột biến) để các em

hiểu được bản chất của vấn đề từ đó vận dụng linh hoạt và chính xác hơn khi làmbài tập Đó chủ yếu là những bài tập liên quan tới đột biến lệch bội Vì vậy tôi chọn

đề tài là" Vận dụng kiến thức về sự phân li của nhiễm sắc thể trong Nguyên

phân, Giảm phân để giải các bài tập liên quan tới đột biến lệch bội ".

Tôi thấy đề tài đã đem lại những hiệu quả nhất định Vì vậy tôi mạnh dạn đưa ra

đề tài này để các đồng nghiệp cùng tham khảo

II.Mục đích nghiên cứu.

- Giúp học sinh làm được các bài tập trắc nghiệm nhanh hơn, chính xác hơn từ

đó tạo được hứng thú cho học sinh với môn học

- Góp phần cùng với đồng nghiệp tìm ra phương pháp giảng dạy mới, sáng tạo

- Nhằm trau dồi và nâng cao chuyên môn, nghiệp vụ của bản thân.

III Phạm vi và đối tượng nghiên cứu.

Đề tài được thực hiện với nội dung chủ yếu là những bài tập về đột biến lệch bộitrong các kỳ thi học sinh giỏi, thi Đại học- Cao đẳng

Đối tượng : Học sinh chuẩn bị bước vào lớp 12 - Trường THPT Dương Quảng Hàm

Thời gian nghiên cứu: cuối hè năm học 2011-2012.

IV Nhiệm vụ nghiên cứu.

Để cho học sinh học tốt phần này, tôi đã làm rõ các vấn đề:

- Nghiên cứu sự phân li của các cặp NST trong quá trình nguyên phân,giảm phân bình thường từ đó giúp học sinh tự suy luận về sự phân li của các cặpNST trong quá trình nguyên phân và giảm phân không bình thường (có đột biến)

- Nhận biết được bài toán thuộc dạng nào? Kĩ năng giải nhanh, chính xácbài toán đó như thế nào?

V Phương pháp nghiên cứu.

Để đạt được mục đích đã đề ra trong quá trình nghiên cứu tôi đã sử dụng cácphương pháp nghiên cứu sau:

- Nghiên cứu tài liệu: sách giáo khoa, sách giáo viên, tài liệu và sách thamkhảo,……

- Nghiên cứu và tổng kết kinh nghiệm giảng dạy

- Phân tích, tổng hợp và hệ thống lí thuyết

- Tổng hợp các dạng bài toán có liên quan đến nội dung nghiên cứu

VI Điểm mới trong nghiên cứu.

- Khai thác kiến thức chủ yếu thông qua hình vẽ, bảng biểu, sơ đồ từ đó học sinhnắm được bản chất của sự phân li nhiễm sắc thể trong quá trình nguyên phân, giảmphân bình thường và không bình thường nên khi vận dụng vào bài tập linh hoạthơn

B PHẦN NỘI DUNG

PHẦN 1: CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA ĐỀ TÀI 1.1 Khái niệm về nhiễm sắc thể.

Nhiễm sắc thể là vật chất di truyền ở cấp độ tế bào

- Ở sinh vật nhân thực: nhiễm sắc thể là những cấu trúc nằm trong nhân tế

bào, có khả năng nhuộm màu đặc trưng bằng thuốc nhuộm kiềm tính, được cấu tạo

từ chất nhiễm sắc bao gồm chủ yếu là ADN và protein loại histon[1,tr23].

- Ở sinh vật nhân sơ như vi khuẩn: chưa có cấu trúc NST như ở tế bào

nhân thực Mỗi tế bào chỉ chứa một AND dạng trần, không liên kết với protein, có

mạch xoắn kép và dạng vòng[1,tr24] (Ví dụ Vi khuẩn E coli)

- Ở vi rút (thể thực khuẩn - phage): vật chất di truyền chỉ chứa 1 trong 2

loại ADN hoặc ARN

1.2 Phân biệt NST tương đồng và NST không tương đồng.

Thông thường, trong tế bào sinh dưỡng (tế bào xôma), hầu như tất cả cácnhiễm sắc thể đều tồn tại thành từng cặp Mỗi cặp gồm 2 nhiễm sắc thể giống nhau

về hình dạng, kích thước và cấu trúc đặc trưng, được gọi là cặp nhiễm sắc thể

tương đồng, trong đó, một có nguồn gốc từ bố, một có nguồn gốc từ mẹ[8]

1.3 Phân biệt bộ NST lưỡng bội, đơn bội.

- Toàn bộ các nhiễm sắc thể nằm trong nhân tế bào hợp thành bộ nhiễm sắcthể lưỡng bội của loài (2n) Ví dụ, ở người 2n = 46; ở ruồi giấm 2n = 8; ở ngô 2n =20…[8]

- Trong tế bào giao tử số NST chỉ bằng một nửa số NST trong tế bào sinh

dưỡng và được gọi là bộ NST đơn bội (n) VD : trong tinh trùng người có n = 23

NST, trong trứng người có n = 23 NST[8]

1.4 Đặc trưng của nhiễm sắc thể

- Tế bào của mỗi loài sinh vật có một bộ nhiễm sắc thể đặc trưng về sốlượng, hình thái và cấu trúc, được duy trì ổn định qua các thế hệ

- NST có khả năng tự nhân đôi, phân li, tổ hợp ổn định qua các thế hệ

- NST có khả năng bị đột biến làm thay đổi số lượng hoặc cấu trúc, tạo ranhững đặc trưng di truyền mới

1.5 Chức năng của nhiễm sắc thể

- L‎‎y do chọn đề tài……… ưu giữ, bảo quản và truyền đạt thông tin di truyền[6,tr27]

- Giúp tế bào phân chia vật chất di truyền vào các tế bào trong phânbào[6,tr27]

- Điều hòa hạt động gen thông qua sự cuộn xoắn và tháo xoắn NST[6,tr27]

1.6 Đột biến lệch bội nhiễm sắc thể ( dị bội)

- L‎‎y do chọn đề tài……… ệch bội cũng có thể xảy ra trong nguyên phân ở các tế bào sinh dưỡng vàbiểu hiện ở một phần cơ thể[1,tr27]

PHẦN 2: NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 2.1 SỰ PHÂN LI CỦA CÁC CẶP NHIỄM SẮC THỂ TRONG NGUYÊN PHÂN 2.1.1 Nguyên phân xảy ra bình thường

Khi tế bào ở kì trung gian các NST đã nhân đôi thành NST kép ( ở pha S) Kết thúc kì này tế bào tiến hành nguyên phân.Trong nguyên phân diễn ra sự phân chia nhân và phân chia tế bào chất Ở đây chúng ta chủ yếu quan tâm đến sự phân

li của các cặp NST qua các kì nguyên phân( phân chia nhân)

*Giả sử xét một tế bào ban đầu có 2n = 4 NST.

Tế bào ban đầu Cuối kì trung gian

*Diễn biến các kì của phân bào[2,tr73]:

lượng NST trong mỗi tế bào

Đặc điểm

Kì đầu

2n kép

- Các NST kép bắt đầu congắn, đóng xoắn

Kì

giữa

2n kép

-Các NST kép đóng xoắncực đại và xếp thành mộthàng trên mặt phẳng xíchđạo của thoi phân bào

- Thoi phân bào đính về 2phía của NST

Kì sau

4n đơn

2.1.2 Nguyên phân xảy ra không bình thường (có đột biến).

- Nếu có một cặp NST không phân ly ở kỳ sau[3,tr22]:

Hình vẽ

2n + 2

2n - 2

Kết quả: Từ 1 tế bào (2n) →2 tế bào:

- Nếu 2 sợi crômatit trong một NST kép không phân li ở kỳ sau[3,tr23]:

2n+ 2 2n- 2

Các kì Kì giữa Kì sau Kì cuối Kết quả

Hình vẽ

2n +1

2n -1

Kết quả: Từ 1 tế bào (2n) →2 tế bào

- Nếu toàn bộ các NST không phân li ở kỳ sau ( do thoi vô sắc không hình thành)

Các kì Kì đầu- Kì giữa Kì sau Kì cuối

AAaaBb, BbhoặcAaBBbb, Aa

AAaBb, aBbhoặcAaaBb, ABb

2.2 SỰ PHÂN LI CỦA CÁC CẶP NHIỄM SẮC THỂ TRONG GIẢM PHÂN

- Giảm phân xảy ra ở tế bào sinh dục giai đoạn chín, gồm 2 lần phân bào liên

tiếp, xảy ra 1 lần NST nhân đôi nhưng 2 lần NST phân li

- Giảm phân thực chất là quá trình tạo giao tử chuẩn bị cho quá trình thụ tinh

2.2.1 Giảm phân xảy ra bình thường[5,tr100]

2.2.1.1 Giảm phân I:

lượng NST trong mỗi tế

Đặc điểm

Kì đầu

I

2n kép

- Các NST kép xoắn, co ngắn,hiện rõ

- Các NST kép trong từngcặp tương đồng tiếp hợp, bắt chéo và có thể xảy ra trao đổi đoạn

Kì giữa

I

2n kép

- Các NST kép xếp thành

2 hàng trên mặt phẳng xích đạo

Kì sau I

2n kép

- Các NST kép tương đồng phân li độc lập về 2 cực của tế bào

NST trong mỗi tế bào

Kì đầu

II

n kép

- Các NST kép bắt đầu co ngắn

Kì sau

đơn

- Các NST kép tách ra thành NST đơn phân li

về 2 cực của tế bào

Từ 1 tế bào ( n kép)→ 2 tế bào ( n đơn)

Kết quả giảm phân: Từ 1 tế bào ( 2n )→ 4 tế bào ( n ) 2.2.2 Giảm phân xảy ra không bình thường (có đột biến).

- Nếu có một cặp NST không phân ly ở kỳ sau lần phân bào I[3,tr24]:

Các

kì

Kì sau I Kì cuối I Kì sau II Kì cuối II Kết quả

- Xét 1 tế bào có 2n= 2( có 1 cặp NST) Sự phân li bình thường và không bình

thường trong giảm phân đã tạo ra các loại giao tử theo bảng sau[3,tr26]:

Cặp NST

Loại giao tử Giảm

phân bình thường

Nếu cặp NST không phân li trong giảm phân I

Nếu cặp NST không phân li trong giảm phân II

- Xét 1 tế bào có 2n = 4( AaBb) Dưới đây là kí hiệu NST qua các kì giảm phân

trong các trường hợp→các loại giao tử được tạo ra:

bình

thường

hoặc AAbb,aaBB

hoặcAb↔Ab,aB↔aB

hoặc Ab, aB

AAaaBB,bbhoặc

AAaabb,BB

AaB↔AaB,b↔b hoặc

Aab↔Aab,B↔B

AaB, bhoặcAab, B

AABB,aabbhoặc

AAbb,aaBB

AAB↔B,ab↔ab;

AB↔AB,aab↔bhoặc

AAb↔b,aB↔aB;

Ab↔Ab,aaB↔B

AAB,B,ab;

AB, aab,bhoặcAAb,b,aB;Ab,aaB,B

2.3.Quá trình phát triển của tế bào sinh dục và sự thụ tinh

2.3.1 Quá trình phát triển của tế bào sinh dục.

Tế bào sinh dục đực Tế bào sinh dục cái Số NST

môi trường cung cấp

1 Vùng

Nếu gọi k là số lần nhân đôi của tế bào

- Số tế bào con tạo ra: 2k

- Số tế bào con mới được tạo thêm là: 2k -1

- Số NST đơn mới tương đương môi trường cung cấp : 2n (2k -1)

- Số NST đơn mới hoàn toàn môi trường cung cấp : 2n (2k -2)

3.2 Phân bào giảm phân.

Từ 1 tế bào(2n) qua giảm phân tạo 4 tế bào (n)

+ Nếu là tế bào sinh dục đực: Từ 1 tế bào → tạo ra 4 giao tử đực (n)

+ Nếu là tế bào sinh dục cái: Từ 1 tế bào → tạo ra 1 giao tử cái (n) và ba thểđịnh hướng (n)

- Số NST đơn mới mà môi trường cung cấp cho GP: 2n.2k

- Số cách sắp xếp có thể có của các NST kép ở kỳ giữa I = Số cách phân ly có

thể có của các NST kép ở kỳ sau I: 2

2

n

PHẦN 4: bµi tËp vËn dông 4.1 Bài tập liên quan tới sự phân li của các cặp NST trong quá trình nguyên phân.

Bài 1 (CĐ 2009) Ở một loài thực vật, cho lai hai cây lưỡng bội với nhau được

các hợp tử F1 Một trong các hợp tử này nguyên phân liên tiếp 4 đợt Ở kì giữa củalần nguyên phân thứ tư, người ta đếm được trong tất cả các tế bào con có 336crômatit Số nhiễm sắc thể có trong hợp tử này là

Giải

- Ở kì giữa của lần nguyên phân thứ 4, tức là tế bào đã nguyên phân được 3 lần

Số tế bào con tạo ra: 23 = 8 tế bào

Số crômatit trong 1 tế bào đang ở kì giữa là: 336

8 = 42

Số NST có trong hợp tử là: 42: 2= 21→ Đáp án đúng là C.

Bài 2 (ĐH 2009) Ở ngô, bộ NST 2n = 20 Có thể dự đoán số lượng NST đơn

trong một tế bào của thể bốn đang ở kì sau của quá trình nguyên phân là

Giải

- Thể 4 nhiễm : 2n+ 2 Ở kì sau của nguyên phân tức là NST đã nhân đôi, phân

li về 2 cực nhưng chưa tách ra thành 2 tế bào →Số NST : 2.2n +2.2 = 44

→Đáp án đúng là D

Bài 3 (ĐH 2010) Trong một lần nguyên phân của một tế bào ở thể lưỡng bội,

một nhiễm sắc thể của cặp số 3 và một nhiễm sắc thể của cặp số 6 không phân li, các nhiễm sắc thể khác phân li bình thường Kết quả của quá trình này có thể tạo racác tế bào con có bộ nhiễm sắc thể là

A 2n + 1 – 1 và 2n – 2 – 1 hoặc 2n + 2 + 1 và 2n – 1 + 1

B 2n + 1 + 1 và 2n – 1 – 1 hoặc 2n + 1 – 1 và 2n – 1 + 1

C 2n + 2 và 2n – 2 hoặc 2n + 2 + 1 và 2n – 2 – 1

D 2n + 1 + 1 và 2n – 2 hoặc 2n + 2 và 2n – 1 – 1

Đáp án C, D có tế bào chứa 2n-2 tức là đột biến chỉ liên quan tới 1 cặp

NST→L‎‎y do chọn đề tài……… oại

Một NST của cặp số 3 và một NST của cặp số 6 không phân li chỉ có thể tạo tế

bào có tối đa 2n +1 hoặc 2n-1→Đáp án đúng là B

Bài 4 (CĐ 2011) Một tế bào sinh dưỡng của thể một kép đang ở kì sau nguyên

phân, người ta đếm được 44 nhiễm sắc thể Bộ nhiễm sắc thể lưỡng bội bìnhthường của loài này là

Giải

Thể 1 kép: 2n-1-1 đang ở kì sau tức là: 2.(2n-1-1) = 44

→2n = 24 Đáp án đúng là A

Bài 5 : Một tế bào sinh dưỡng của lúa 2n = 24 NST Nguyên phân liên tiếp 6 lần.

Nhưng khi kết thúc lần phân bào 3; trong số tế bào con, do tác nhân đột biến có 1

tế bào bị rối loạn phân bào xảy ra trên tất cả các cặp nhiễm sắc thể

a Tìm số lượng tế bào con hình thành?

A.56 B.60 C.57 D 61

b Tính tỉ lệ tế bào đột biến so với tế bào bình thường.

A 1/14 B.1/15 C 1/16 D.1/17

Giải

a Kết thúc nguyên phân lần 3 tạo 8 tế bào: 7 tế bào vẫn nguyên phân bình

thường, còn 1 tế bào bị rối loạn.7 tế bào bình thường nguyên phân tiếp 3 lần tạo ra:

7 x 23 = 56 tế bào

Một tế bào bị rối loạn phân bào lần thứ 4 tạo ra bộ nhiễm sắc thể 4n = 48 tồn tại trong 1 tế bào Tế bào này tiếp tục trải qua lần phân bào 5 và 6 tạo nên 4 tế bào tứ

bội Vậy tổng số tế bào con hình thành: 56 + 4 = 60 tế bào → Đáp án đúng là B

b Tỉ lệ tế bào đột biến so với tế bào bình thường bằng: 4/56 = 1/14 → Đáp

án đúng là A.

4.2 Bài tập liên quan tới sự phân li của các cặp NST trong quá trình giảm phân.

Bài 1: Xét cặp NST giới tính XY của một cá thể đực Trong quá trình giảm phân

một số tế bào xảy ra sự phân li bất thường ở kì sau Cá thể trên có thể tạo ra nhữngloại giao tử nào?

A XY và O B X, Y, XY và O

C XY, XX, YY và O D X, Y, XX, YY, XY và O

Giải

- Một số tế bào không phân li ở kì sau I tạo ra 2 loại: XY,0

- Một số tế bào không phân li ở kì sau II tạo ra 3 loại: XX, 0, Y hoặc X, YY, 0

- Một số tế bào phân li bình thường tạo ra 2 loại: X, Y

→ Đáp án đúng là D.

Bài 2: Trong trường hợp tất cả các tế bào bước vào giảm phân 2 đều rối loạn

phân li NST, các loại giao tử có thể được tạo ra từ tế bào mang kiểu gen XAXa là

A XAXA, XaXa và 0 B XA và Xa C XAXA và 0 D XaXa và 0

Giải

- Kết thúc giảm phân I tạo ra 2 tế bào là: XAXA và XaXa

- Giảm phân II cả 2 tế bào không phân li tạo ra giao tử là: XAXA, XaXa và 0

→ Đáp án đúng là A.

Bài 3 (ĐH- 2007) Một cơ thể có tế bào chứa cặp NST XAXa trong quá trình giảm phân phát sinh giao tử, ở một số tế bào cặp NST này không phân li trong lần phân bào II Các loại giao tử có thể được tạo ra từ cơ thể trên là:

A XAXa, XaXa ,XA, Xa,0 B XAXA, XAXa ,XA, Xa,0

C XAXA, XaXa ,XA, Xa,0 D XAXa , 0, XA, XAXA

Giải

Cách 1: Nhận thấy giao tử XAXa sinh ra do các NST không phân li trong giảm

phân I→ L‎‎y do chọn đề tài……… oại đáp án A, B, D→ Đáp án đúng là C.

Cách 2:

- Kết thúc giảm phân I tạo ra 2 tế bào là: XAXA và XaXa

- Một số tế bào không phân li giảm phân II tạo ra các giao tử là: XAXA, 0, Xa

hoặc XA, XaXa , 0

- Một số tế bào phân li bình thường tạo giao tử: XA, Xa