phương pháp giải nhanh các bài tập di truyền

Tính nhanh các tỉ lệ phân li trong phép lai hai hay nhiều tính trạng di truyền độc lập - Sự có mặt của 4 KH ở đời con cho thấy có ít nhất là 2 gen - KG của bố mẹ có thể được xác định dựa

I ĐẶT VẤN ĐỀ

Trong chương trình sinh học phổ thông, phần kiến thức Di truyền chiếm một

vị trí khá quan trọng Nắm được một cách chắc chắn kiến thức ở phần này, học sinh đã có những kiến thức cơ bản về cơ sở Di truyền học, đây cũng chính là những cơ sở khoa học quan trọng để Học sinh có thể vận dụng để giải quyết các vấn đề thực tiễn cuộc sống đặt ra Để giảng dạy tốt phần kiến thức này ngoài việc lên lớp lí thuyết, người giáo viên còn phải sủ dụng một công cụ quan trọng

đó là thông qua giải các bài toán

Ở các trường phổ thông nói chung, đa số Học sinh còn gặp nhiều khó khăn khi tìm hiểu kiến thức và vận dụng toán học để làm bài tập về các quy luật Di truyền Theo qui định hiện nay, đề thi tốt nghiệp THPT gồm 40 câu, mỗi câu phải hoàn thành trong khoảng 1,5 phút; đề thi tuyển sinh đại học gồm 50 câu, mỗi câu phải hoàn thành trong khoảng 1,8 phút Điều đó đã đặt ra yêu cầu cao về

kỹ năng giải bài tập

Với những lí do trên, qua thực tế giảng dạy tôi thấy việc tìm tòi phương pháp

giải nhanh các bài tập sinh học để đưa vào giảng dạy phần các quy luật di truyền

là hết sức cần thiết Vì vậy, tôi chọn đề tài “ phương pháp giải nhanh các bài tập di truyền” để làm sáng kiến kinh nghiệm cho bản thân.

II NỘI DUNG

1 Giải nhanh dạng bài tập tương tác gen cộng gộp

Ví dụ 1: Màu sắc của hạt lúa mì là kết quả tương tác giữa 3 gen phân li độc lập ( từ màu trắng đến các dạng hồng, đỏ và đỏ thẫm) Mỗi gen có 2 alen trong đó 1 alen trội có khả năng điều khiển tổng hợp sắc tố màu đỏ và 1 alen lặn cho màu trắng Hạt đỏ thẫm là đồng hợp trội của cả 3 gen, trong khi hạt trắng là đồng hợp về các alen lặn của cả 3 gen Tất cả các kiểu hình ở giữa là kết quả của những tổ hợp khác nhau của các alen Hãy xác định tỉ lệ kiểu hình

ở F2 từ các cây bố mẹ sau đây:

F2 có tỉ lệ kiểu hình như sau:

+ Kiểu hình gồm 6 alen trội : AABBCC = (1/4)3 =1/64

+ Kiểu hình gồm 5alen trội : AaBBCC, AABbCC, AABBCc chiếm tỉ lệ

+ Kiểu gen gồm 3 alen trội chiếm tỉ lệ

AABbcc 1/4.2/4.1/4=2/64 AabbCC 1/2.1/4.1/4=2/64AAbbCc 1/4.2/4.1/4=2/64 aaBBCc 1/2.1/4.1/4=2/64

aaBbCC 1/4.2/4.1/4=2/64 Tổng=20/64

Tương tự ta có:

+ Kiểu gen gồm 2 alen trội chiếm tỉ lệ=15/64

+ Kiểu gen gồm 1 alen trội chiếm tỉ lệ=6/64

+ Kiểu gen không có alen trội nào chiếm tỉ lệ=1/64

Theo giả thuyết thì đây là trường hợp tương tác cộng gộp của các alen trội cho nên tỉ lệ KH trong trường hợp này=tỉ lệ các KG: 1/64 trắng : 6/64 hồng nhạt : 15/64: hồng : 20/64 đỏ nhạt : 15/64 đỏ : 6/64 đỏ đậm : 1/64 đỏ thẫm

Nhận xét: Phương pháp này dài dòng, mất nhiều thời gian, khó hiểu.

* Phương pháp giải nhanh

Theo bài ra màu sắc của hạt lúa mì có độ đậm tăng dần theo số gen trội cùng cặp hay khác cặp trong KG

Như vậy, tỉ lệ của mỗi KH đúng bằng số các tổ hợp chứa số gen trội bằng nhau Ta dễ dàng tính được tỉ lệ KH ở F2 theo bảng sau:

trội

1 gen trội

2 gen trội

3 gen trội

4 gen trội

5 gen trội

6 gen trộiCông

6/64Hồng

15/64Hồng

20/64

Đỏ nhạt

15/64Đỏ

6/64

Đỏ đậm

1/64

Đỏ

nhạt thẫm

Nhận xét : Phương pháp này ngắn gọn, dễ hiểu, chính xác

2 Tính nhanh các tỉ lệ phân li trong phép lai hai hay nhiều tính trạng di truyền độc lập

- Sự có mặt của 4 KH ở đời con cho thấy có ít nhất là 2 gen

- KG của bố mẹ có thể được xác định dựa vào các tỉ số đơn gen ở đời con

- Cho biết có 2 gen không liên kết và với tính trội lặn hoàn toàn, tỉ số phân

li 9:3:3:1 ở đời con, thì đó là phép lai giữa 2 thể di hợp kép ( AaBb x AaBb)

- Tỉ số phân li 3:3:1:1 ở đời con cho biết có 2 gen, một gen dị hợp tử ở cả 2

bố mẹ, gen kia dị hợp ở một bên bố (hoặc mẹ) và đồng hợp tử lặn ở bên kia

- Sự có mặt của 4 nhóm KH ở đời con với tỉ lệ tương đương (1:1:1:1) cho biết có 2 gen và đó là phép lai giữa thể dị hợp tử kép với thể đồng hợp tử lặn, hoặc mỗi bên bố, mẹ có 1 cặp gen đồng hợp lặn

- Xác suất để nhận được một KG hoặc KH cụ thể bằng tích của các xác suất riêng

- Nguyên tắc nhân xác suất có thể áp dụng để tính các tỉ lệ cho bất cứ phép lai nào, thậm chí với cả các phép lai có các alen gây chết

Biết A :Cây cao B: Hạt vàng C: Vỏ trơn

a: Cây thấp b: Hạt xanh c: Vỏ nhănXét phép lai : P AaBbCc x A aBbCc

Tính xác suất để nhận được một cây có:

a Thân cao, hạt vàng, trơn

b Thân thấp, hạt xanh, nhăn

c Thân cao, hạt xanh, trơn

Bài giải

• Phương pháp thông thường

Bạn có thể lập bảng Punnett và tính theo bảng, nhưng hơi dài và mất nhiều thời gian vì đây là một ma trận với 64 ô khá phức tạp

• Phương pháp giải nhanh

a xác suất để nhận được mỗi tính trạng trội là 3/4 Do vậy xác suất để nhận được cây có cả 3 tính trội là : 3/4.3/4.3/4=27/64

b Xác suất để xuất hiện mỗi tính trạng lặn là 1/4 Do vậy xác suất để nhận được một cây có cả 3 tính trạng lặn là :1/4.1/4.1/4=1/64

c Xác suất để nhận được tính trạng cây thấp là 1/4, hạt màu xanh là 1/4

và hạt trơn là 3/4 Do vậy tích các xác suất là :1/4.1/4.3/4=3/64

3 Tính nhanh tần số trao đổi chéo

3.1 Ví dụ: ở một loài động vật, xét 2 cặp gen dị hợp tử liên kết không hoàn

toàn, người ta đã xác định khoảng cách giữa 2 cặp gen là10cM (centiMorgan) Hãy xác định tỉ lệ của các tế bào sinh tinh đã xảy ra trao đổi chéo NST trong tổng số tế bào sinh tinh thực hiện giảm phân

Bài giải

• Phương pháp thông thường

- Theo giả thuyết thì tần số trao đổi chéo giữa 2 cặp gen là 10%, nghĩa là cứ

100 giao tử đực được tạo ra thì có 10 giao tử có hoán vị gen

- xét 100 tế bào sinh tinh, ta thấy:

+ qua giảm phân sẽ cho 400 tinh trùng, tương ứng với số đó sẽ có 40 giao

tử hoán vị gen( giao tử tái tổ hợp)

+ để có 40 giao tử hoán vị gen thì phải có 20 tế bào sinh tinh có xảy ra trao đổi đoạn trong giảm phân Vậy tỉ lệ của các tế bào sinh tinh đã xảy ra trao đổi chéo NST trong giảm phân là 20/100=20%.

• Phương pháp giải nhanh

Để có tần số trao đổi chéo là 50%, thì 100% số tế bào sinh tinh đều xảy ra trao đổi chéo Vậy, tần số trao đổi chéo 10% sẽ tương ứng với tỷ lệ các tế bào sinh tinh có xảy ra trao đổi chéo là 20%

Nhận xét: Cách giải này nhanh, ngắn gọn áp dụng rất tốt khi làm bài trắc nghiệm.

3.2 Một số qui tắc về di truyền liên kết

* Các tính trạng được xác định bởi các gen liên kết hoàn toàn luôn được

* Nếu trong phép lai phân tích, xuất hiện hai lớp KH có tần số lớn bằng nhau và hai lớp KH có tần số bé bằng nhau, thì trong đó có gen liên kết không hoàn toàn

* Phép lai hai tính cho tỉ lệ phân li KH 3:1 chứng tỏ 2 gen liên kết hoàn toàn và bố mẹ là dị hợp tử đều

* Phép lai hai tính cho tỉ lệ phân li KH 1:2:1 chứng tỏ hai gen liên kết hoàn toàn và bố mẹ là dị hợp tử đối

* Phép lai phân tích 2 tính cho tỉ lệ phân li KH khác 1:1:1:1, trong đó tần

số hai nhóm KH giống bố mẹ lớn hơn 50% cho thấy hai gen liên kết không hoàn toàn và cá thể đem lai phân tích là dị hợp tử đều

* Phép lai phân tích hai tính trạng cho tỉ lệ phân li KH khác 1:1:1:1, trong

đó tần số hai nhóm KH khác bố mẹ lớn hơn 50% cho thấy hai gen liên kết không hoàn toàn và cá thể đem lai phân tích là dị hợp tử đối

* Trong các phép lai liên quan đến 3 gen đều dị hợp tử, các lớp KH tạo thành từ trao đổi chéo kép luôn có tần số nhỏ nhất

4 Xác định nhanh qui luật di truyền

4.1 Dạng bài tập 1

Người ta tiến hành nuôi các loài chim cùng nòi như sau:

-Phép lai 1: Cho chim lông đỏ thuần chủng lai với chim lông nâu thuần chủng, được F1-1 đồng loạt chim lông tím Cho F1-1 giao phối với nhau, F2-1 gồm 136 con lông tím: 44 con lông đỏ: 46 con lông nâu: 15 con lông vàng

-Phép lai 2: Cho chim trống lông tím-có đốm lai với chim mái lông nâu-không đốm, thu được F1-2 gồm : 59 con lông tím- có đốm: 61 con lông nâu-có đốm:

20 con lông đỏ- có đốm: 20 con lông vàng- có đốm

-Phép lai 3: Cho chim trống lông đỏ –không đốm lai với chim mái lông nâu-có đốm, F1-3 phân tính theo tỉ lệ:

1chim trống lông tím-có đốm: 1 chim mái lông tím không đốm: 1 chim trống lông đỏ –có đốm

1 chim mái lông đỏ –không đốm: 1 chim trống lông nâu-có đốm: 1 chim mái lông nâu –không đốm

1 chim trống lông vàng -có đốm: 1 chim mái lông vàng-không đốm

Hãy xác định các qui luật di truyền chi phối các tính trạng trên và KG của các chim bố, mẹ trong các phép lai trên Biết rằng tính trạng có đốm và không đốm

do 1 cặp gen qui định

Bài giải

1/ Giải thích phép lai 1

- P thuần chủng, ở F2 có 16 kiểu tổ hợp vậy F1 dị hợp tử 2 cặp gen phân li độc lập, qui ước là AaBb và tương ứng với KH lông tím.

- F2-1 có tỉ lệ rút gọn là 9:3:3:1 tương ứng với 9 A-B- (tím): 3 A-bb (đỏ hoặc nâu) : 3 aaB-(nâu hoặc đỏ): 1aabb (vàng)

- Ta qui ước: 3 A-bb (lông đỏ), 3 aaB-(lông nâu), như vậy 2 cặp gen đó phân li độc lập và tương tác bổ trợ với nhau, trong đó gen A và B bổ trợ cho lông tím; 2 cặp gen lặn aa và bb bổ trợ với nhau cho lông vàng, gen trội A qui định lông đỏ, gen trội B qui định lông nâu

- P1 thuần chủng lông đỏ và lông nâu, nên KG của P1 là Aabb x aaBB

2/ Giải thích phép lai 2 và 3

a- Xét tính trạng màu sắc lông:

+ ở F1-2 có tỉ lệ 3:3:1:1 vậy F1-2 có 8 kiểu tổ hợp giao tử ( bằng 4 x2), chim

mái P2 lông nâu (aaB-) chỉ có thể cho tối đa 2 loại giao tử, KG của nó là aaBb

Chim trống P2 lông tím cho 4 loại giao tử, phù hợp với KG AaBb

+ ở F1-3 phân tính : 1 lông tím: 1 lông nâu: 1 lông đỏ : 1 lông vàng, vậy F1-3

có 4 kiểu tổ hợp giao tử, P3 có KH lông đỏ (A-bb) và lông nâu (aaB-), nên

mỗi bên phảI cho 2 loại giao tử vậy P3 có KG : Trống lông đỏ Aabb x mái lông nâu aaBb

b- Xét tính trạng đốm trên lông ( do 1 cặp gen qui định):

+ ở phép lai 2 cho thấy P2 : ♂ có đốm x ♀ không đốm suy ra F1-2 đồng tính

có đốm, vậy tính trạng có đốm trội hoàn toàn so với tính trạng không đốm.Qui ước gen: D : có đốm ; d : không đốm

+ ở F1-3 KH đốm và không đốm phân bố không đều ở đực và cái, đồng thời

có hiện tượng di truyền chéo Suy ra gen qui định tính trạng này nằm trên NST giới tính X không có alen tương ứng trên Y

+ Như vậy, KG của P2 phải là: : ♂ có đốm XDXD ; ♀ không đốm XdY

KG của P3 phải là : ♂ không đốm XdXd ; ♀ có đốm XDY

c- Xét sự di truyền đồng thời của 2 cặp tính trạng

+ Tỉ lệ KH của F1-2 và F1-3 đều bằng tích của tỉ lệ phân li từng tính trạng: -F1-2 : 3: 3: 1: 1= (3: 3: 1: 1) x 1

- F1-3 : 1: 1: 1: 1: 1: 1: 1: 1 = ( 1: 1: 1: 1) x (1: 1)

Qua đó ta thấy 2 cặp tính trạng trên di truyền độc lập, các cặp gen qui định màu lông nằm trên NST thường, các cặp gen qui định tính trạng đốm trên lông nằm trên NST giới tính X

Khi lai 2 cơ thể dị hợp tử về 2 cặp gen, mỗi gen qui định một tính trạng, F1 có 4

KH phân tính với tỉ lệ khác 9:3:3:1, chứng tỏ 2 gen qui định 2 tính trạng đó liên kết không hoàn toàn

Trường hợp 1: Nếu tỉ lệ nhóm KH lặn > 6,25% (> 1/16) thì KG của thể dị hợp

tử đem lai là dị hợp đều

Trường hợp 2: Nếu tỉ lệ nhóm KH lặn < 6,25% (<1/16) thì KG của thể dị hợp

tử đem lai là dị hợp chéo

5 PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP DI TRUYỀN LIÊN KẾT VỚI GIỚI TÍNH

Trường hợp gen quy định tính trạng nằm trên phần tương đồng của NST X

và Y.

5.1 Phương pháp giải:

Với cơ sở lý thuyết như trên các bài tập di truyền liên kết với giới tính có phương pháp giải chung là:

Bước 1:

Xác định quy luật chi phối sự di truyền các tính trạng :

* Dựa vào kết quả của 2 phép lai thuận nghịch:

+ Nếu kết quả lai thuận nghịch khác nhau thì gen quy định tính trạng được xét nằm trên nhiễm sắc thể giới tính

+ Nếu tính trạng đã cho thấy xuất hiện chỉ ở giới đực qua các thể hệ (di truyền thẳng)  gen nằm trên nhiễm sắc thể Y Ngược lại thì gen nằm trên nhiễm sắc thể X

+ ví dụ: xét màu thân, màu mắt ở ruồi giấm qua 2 phép lai sau:

đen trắng

ta thấy:

- màu thân: F1 đều như nhau  gen nằm trên nhiễm sắc thể thường

- màu mắt: kết quả F1 ở phép lai 2 là chỉ cái đỏ, còn đực trắng  gen nằm trên nhiễm sắc thể giới tính Đồng thời có sự di truyền chéo  gen nằm trên nhiễm sắc thể giới tính X

• Dựa vào sự di truyền chéo hoặc tính trạng biểu hiện không đồng đều trên

2 giới:

+ Di truyền chéo:

Tính trạng của con đực giống tính trạng của mẹ và tính trạng của con cái giống bố  di truyền chéo  gen nằm trên nhiễm sắc thể giới tính X

+ Tính trạng biểu hiện không đồng đều ở 2 giới: cùng 1 thế hệ nhưng tính

trạng nào đó chỉ xuất hiện ở giới đực, còn giới cái thì không hoặc ngược lại  gen nằm trên nhiễm sắc thể giới tính

Bước 2:

• xác định tính trội lặn

• Quy ước gen

• Viết kiểu gen kiểu hình của P

Biện luận, viết sơ đồ lai từ P đến F2?

(Với bài này HS sẽ giải như sau)

Ta thấy F1 chỉ có gà lông vằn, F2 chỉ có gà mái lông đen nên gen quy định

màu lông nằm trên NST giới tính

F2 có gà lông vằn: gà lông đen = 3:1→ lông vằn trội so với lông đen.

Quy ước: A: lông vằn, a: lông đen

Ptc: con đực lông vằn XAXA, con cái lông đen XaY

3 lông vằn: 1 lông đen

Cũng với phương pháp đó HS áp dụng để giải bài tập sau:

Ví dụ 2:

Ở một loài côn trùng, giới tính được xác định bởi cặp nhiễm sắc thể XX (con cái) và XY (con đực) Khi cho con đực cánh đen thuần chủng giao phối với con cái cánh đốm thuần chủng, thu được F1 toàn cánh đen Cho F1 giao phối tự

do với nhau, F2 thu được 1598 con cánh đen và 533 con cánh đốm Biết rằng tất

cả con cánh đốm ở F2 đều là cái và mỗi tính trạng do một gen quy định Hãy giải thích kết quả phép lai trên và viết sơ đồ lai?

giải

Vì 1 gen qui định 1 tính trạng, nên kết quả kiểu hình ở F1 cho thấy tính trạng cánh đen là trội, kí hiệu A là cánh đen và a là cánh đốm.

Vì tính trạng không phân bố đều ở 2 giới → gen này nằm trên nst giới tính

Do con đực P cánh đen, F1 xuất hiện con cái cánh đen → gen quy định màu lông nằm trên NST giới tính X

Ptc: con đực cánh đen XAY , con cái cánh đốm XaXa

KH: 1 con cái cánh đen : 1 con đực cánh đốm

Kết quả này hoàn toàn sai với đề ra

Nếu gen quy định tính trạng nằm trên NST giới tính Y thì ở F1 không thể có con cái cánh đen được

Như vậy, bài này giải theo phương pháp và kiến thức lý thuyết đơn thuần

về di truyền liên kết với giới tính thì học sinh sẽ bị lúng túng không thể viết sơ

đồ lai đúng với đề bài chỉ khi gen này nằm trên vùng tương đồng của X và Y mới thỏa mãn kết quả phép lai.

Vậy khi gặp dạng bài này HS sẽ giải như thế nào?

PHƯƠNG PHÁP GIẢI:

Bước 1:

• Xác định tính trội lặn(dựa vào kết quả phép lai: 100%đồng tính ở F1 hoặc tỉ lệ phân tính 3:1, ở F2 sau khi xét sự di truyền riêng rẽ của tính trạng ở đời con cháu)

• quy ước gen

Bước 2:

• Xác định kiểu di truyền của gen quy định tính trạng nằm trên phần tương đồng của NST X và Y

HS dựa vào dấu hiệu sau:

Các gen nằm trên đoạn tương đồng sẽ có sự di truyền liên kết với cả X lẫn Y Sự di truyền của các gen này ở F1 giống sự di truyền của gen trên NST thường Nhưng sự liên kết với giới tính (cả X và Y ) được phát hiện ở F2 tính trạng phân bố không đều ở 2 giới

Bước 3:

• Xác định KG,KH của P

• viết sơ đồ lai

Lưu ý: Khi gen nằm trên phần tương đồng của X và Y thì KG được viết như sau:Ví dụ gen có 2 alen A và a nằm trên phần tương đồng của X và Y, các kiểu gen có thể có là: X A Y A , X A Y a , X a Y A , X a Y a

Áp dụng phương pháp trên ví dụ 2 sẽ được giải như sau:

Vì 1 gen qui định 1 tính trạng , nên kết quả kiểu hình ở F1 cho thấy tính trạng cánh đen là trội, kí hiệu A: cánh đen và a: cánh đốm.

Vì tính trạng không phân bố đều ở 2 giới → gen này nằm trên nst giới tính

Do con đực P con đực cánh đen lai với con cái cánh đốm cho F1 đồng tính, điều này không thể xảy ra khi gen quy định tính trạng nằm trên NST X hoặc

Y Vậy khả năng duy nhất xẩy ra là gen này nằm trên phần tương đồng của NST X và Y

Ptc: con đực cánh đen XAYA , con cái cánh đốm XaXa