Một số dạng bài tập của quần thể giao phối và tự phối_SKKN sinh học THPT

SÁNG KIẾN KINH NGHIỆMĐỀ TÀI: “PHƯƠNG PHÁP GIẢI MỘT SỐ DẠNG BÀI TẬP PHẦN QUẦN THỂ NGẪU PHỐI - TỰ PHỐI Ở SINH HỌC LỚP 12”... Ngoài khó khăn đã nêu, cả giáo viên và học sinh còn gặp phải k

SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM

ĐỀ TÀI:

“PHƯƠNG PHÁP GIẢI MỘT SỐ DẠNG BÀI TẬP PHẦN QUẦN

THỂ NGẪU PHỐI - TỰ PHỐI Ở SINH HỌC LỚP 12”

1 Đặt vấn đề

Để học tốt và thi tốt các kỳ thi với hình thức trắc nghiệm như hiện nay học sinh cầnđổi mới phương pháp học tập và làm quen với hình thức thi cử Nếu trước đây học và thimôn sinh học, học sinh cần học thuộc và nhớ từng câu, từng chữ hoặc đồi với bài toánhọc sinh phải giải trọn vẹn các bài toán Nay học sinh lưu ý trước hết đến sự hiểu bài,hiểu thấu đáo các kiến thức cơ bản đã học vận dụng những hiểu biết đó vào việc phântích, xác định nhận biết các đáp án đúng sai trong các câu trắc nghiệm Đặc biệt đối vớicác câu bài tập làm thế nào để có được kết quả nhanh nhất? Đó là câu hỏi lớn đối với tất

cả các giáo viên Trước thực tế đó đòi hỏi mỗi giáo viên cần xây dựng cách dạy riêng củamình Ngoài khó khăn đã nêu, cả giáo viên và học sinh còn gặp phải khó khăn hơn nữa

đó là:

Chương trình sinh học lớp 12 thời gian dành cho phần bài tập quần thể giao phối vàquần thể tự phối rất ít nhưng ngược lại trong các đề thi tỉ lệ điểm của phần này không nhỏ(đối với đề thi tốt nghiệp 2 câu, đối với thi đại học 3 câu Theo cấu trúc đề thi của bộ2011) Khối lượng kiến thức nhiều, nhiều bài tập áp dụng, trong khi đó thời gian hạn hẹpgiáo viên khó có thể truyền đạt hết cho học sinh Do đó mỗi giáo viên có cách dạy riêngcho mình.Với tôi khi dạy phần này tôi thường thống kê một số công thức cơ bản vàphương pháp giải những dạng bài tập đó Tôi hướng dẫn các em vận dụng lí thuyết tìm racông thức và cách giải nhanh để các em hiểu bài sâu hơn và làm bài trong các lần kiểmtra cũng như thi cử đạt hiệu quả Sau đây là một số công thức và phương pháp giải cácdạng bài tập tôi đã thống kê để dạy trên lớp

2 Cơ sở lí luận:

Chương trình sinh học 12 chương “ nguyên nhân và cơ chế tiến hoá ”theo tôi đây làchương khó dạy nhất và với học sinh đây là chương khó học, khó hiểu và cả khó nhớ

nhất Tiến hoá là gì? Nguyên nhân nào dẫn đến tiến hoá? Trả lời 2 câu hỏi đó đã là cả

vấn đề Đi sâu về mặt bản chất cơ chế nào làm diễn ra sự tiến hoá? Sự ổn định, cũng

như thay đổi thành phần kiểu gen của quần thể ngẫu phối và tự phối liên quan gì đến tiến hoá về bản chất được hiểu như thế nào?, và làm thế nào để cho học sinh hiểu được

thì không dễ dàng chút nào Với thời gian trên lớp thì quá ít mà nội dung kiến thức nhiềukhó mang tính lí thuyết đơn thuần, do đó giáo viên khó truyền đạt hết cho học sinh nếukhông có những nghiên cứu cụ thể

+Ngược lại với thời gian dành cho phần này, thực tế trong hầu hết các đề thi nộidung phần này lại chiếm tỉ lệ nhiều, đều dưới dạng bài tập, nhiều bài tập thậm chí rất khó.Nếu ở lớp giáo viên không có cách dạy riêng cho học sinh của mình thì khó mà học sinh

có được điểm của phần thi này

+Với những thực tiễn ở trên để làm đúng và nhanh nhất những câu bài tập quần thểhọc sinh có phương pháp giải nhanh Vậy làm thế nào để giải nhanh

-Nắm được dạng toán

-Thuộc công thức, các hệ số

-Thế và tính thật nhanh

+ Làm thế nào để học sinh có được kỹ năng ở trên Trừ những học sinh có khả năng tựhọc tự nghiên cứu còn đa số các học sinh phải nhờ thầy cô giáo mới có được kỹ năng đó.Với nhũng thực tế đó đỏi hỏi giáo viên có những phương pháp nghiên cứu nhất định Tôi

đã thành lập công thức và đưa ra PHƯƠNG PHÁP GIẢI MỘT SỐ DẠNG BÀI TẬP

PHẦN QUẦN THỂ NGẪU PHỐI-TỰ PHỐI Ở SINH HỌC LỚP 12 để giúp các em

dễ dàng làm được các câu trắc nghiệm phần quần thể dưới dạng bài tập

4 Nội dung nghiên cứu:

A Một số công thức cơ bản dùng cho quần thể ngẫu phối và quần thể tự phối:

I Một số công thức dùng cho quần thể ngẫu phối

-Gọi d là tần số tương đối của thể đồng hợp trội AA

-Goi h là tần số tương đối của thể dị hợp Aa

-Gọi r là tần số tương đối của thể đồng hợp lặn aa

-Trong đó d + h + r =1

Cấu trúc di truyền của quần thể được viết theo trật tự d, h, r ví dụ:0,25; 0,5; 0,25

-Gọi p là tần số tương đối của alen A

-Gọi q là tần số tương đối của alen a

p2 q2 = (2pq/2)2

II Một số công thức dùng cho quần thể tự phối:

*Quần thể tự phối có thành phần kiểu gen của thể hệ P ban đầu như sau: xAA + yAa +zaa

Quần thể P Sau n thế hệ tự phối thành phần kiểu gen thay đổi như sau

Tỷ lệ thể đồng hợp trội AA trong quần thể Fn là

AA = x +

2

y 2

1 y

1 y

1 y

bb = zn -

2

y 2

1 y

B Phương pháp giải một số dạng bài tập cơ bản.

I Bài tập về quần thể ngẫu phối

-Từ số lượng kiểu hình đã cho xác định cấu trúc di truyền của quần thể

-Chú ý đề dạng này thường có 2 kiểu: Kiểu 1 cho số lượng cá thể của tất cả kiểuhình có trong quần thể Kiểu 2 chỉ cho tổng số cá thể và số cá thể mang kiểu hình lặnhoặc trội

Dạng 3:

-Cho số lượng kiểu hình xác định tần số tương đối của các alen

Dạng 4:

Từ tần số tương đối của các alen tìm cấu trúc di truyền quần thể

2.Cách giải các dạng bài tập ở trên

a Dạng 1:

Từ cấu trúc di truyền quần thể chứng minh quần thể đã đạt trạng thái cân bằng haykhông, qua bao nhiêu thế hệ quần thể đạt trạng thái cân bằng:

Cách giải 1:

-Gọi p là tần số tương đối của alen A

-Gọi q là tần số tương đối của alen a

p+q = 1Cấu trúc di truyền của quần thể khi đạt trạng thái cân bằng:

p2 AA + 2pqAa + q2 aa

Như vậy trạng thái cân bằng của quần thể phản ánh mối tương quan sau:

p2 q2 = (2pq/2)2

Xác định hệ số p2, q2, 2pq

Thế vào p2 q2 = (2pq/2)2 quần thể cân bằng

Thế vào p2 q2 = (2pq/2)2 quần thể không cân bằng

Cách giải 2:

Từ cấu trúc di truyền quần thể tìm tần số tương đối của các alen

Có tần số tương đối của các alen thế vào công thức định luật

Nếu quần thể ban đầu đã cho nghiệm đúng công thức định luật (tức trùng công thứcđịnh luật) suy ra quần thể cân bằng

Nếu quần thể ban đầu đã cho không nghiệm đúng công thức định luật (tức khôngtrùng công thức định luật) suy ra quần thể không cân bằng

Bài1:

Các quần thể sau quần thể nào đã đạt trạng thái cân bằng

QT2: 0,7AA; 0,2Aa; 0,1aa

Giải:

Cách giải 1:

QT1: 0.36AA; 0.48Aa; 0.16aa

-Gọi p là tần số tương đối của alen A

-Gọi q là tần số tương đối của alen a

Quần thể đạt trạng thái cân bằng khi thoả mãn p2AA + 2pqAa + q2 aa = 1

và khi đó có được p2 q2 = (2pq/2)2

Ở quần thể 1 có p2 = 0.36 , q2 = 0.16, 2pq = 0.48

0.36 x 0.16 = (0.48/2)2 vậy quần thể ban đầu đã cho là cân bằng

Cách giải 2:

QT2: 0,7AA; 0,2Aa; 0,1aa

-Gọi p là tần số tương đối của alen A

-Gọi q là tần số tương đối của alen a

P = 0,7 + 0,1 q = 0.1 +0.1

Quần thể đạt trạng thái cân bằng khi thoả mãn p2AA + 2pqAa + q2 aa

Tức 0,82 AA + 2.0,8.0,2Aa + 0,22 aa = 0,7AA + 0,2Aa + 0,1aa vậy quần thể không cânbằng

Bài 2:Quần thể nào trong các quần thể dưới đây đạt trạng thái cần bằng

Quần thể Tần số kiểu gen

AA

Tần số kiểu genAa

Tần số kiểu genaa

Quần thể 3: Nếu cân bằng thì p2 q2 = (2pq/2)2 =>0 x 1 = (0/2)2 => quần thể cân bằng.Quần thể 4: Nếu cân bằng thì p2 q2 = (2pq/2)2 =>0,2 x 0,3 = (0,5/2)2 => quần thể khôngcân bằng

*các câu trắc nghiệm:

Câu 1.Trong các quần thể sau, quần thể nào không ở trạng thái cân bằng?

C 72 cá thể có kiểu gen AA, 32 cá thể có kiểu gen aa, 96 cá thể có kiểu gen Aa

D 40 cá thể có kiểu gen đồng hợp trội, 40 cá thể có kiểu gen dị hợp, 20 cá thể có kiểugen đồng hợp lặn

Câu 2: Quần thể nào dưới đây ở trạng thái cân bằng di truyền?

QT 1: 1AA

A 0,525AA : 0,150Aa : 0,325aa B 0,7AA : 0,2Aa : 0,1aa.

C 0,36AA : 0,24Aa : 0,40aa D 0,36AA : 0,48Aa : 0,16aa

Đáp án: 1D, 2C, 3A, 4B.

b Dạng 2:

+Từ số lượng kiểu hình đã cho đã cho xác định cấu trúc di truyền của quần thể

-Kiểu 1: cho số lượng tất cả kiểu hình có trong quần thể

Cách giải:

Cấu trúc di truyền của quần thể

-Tỷ lệ kiểu gen đồng trội = số lượng cá thể do kiểu gen đồng trội qui định/Tổng

số cá thể của quần thể

-Tỷ lệ kiểu gen dị hợp = số cá thể do kiểu gen dị hợp quy định/ Tổng số cá thểcủa quần thể

-Tỷ lệ kiểu gen đồng lặn = Số cá thể do kiểu gen lặn quy định/ Tổng số cá thểcủa quần thể

- Kiểu 2: chỉ cho tổng số cá thể và số cá thể mang kiểu hình lặn hoặc trội

Cách giải:

*Nếu tỷ lệ kiểu hình trội=> kiểu hình lặn = 100% - Trội

*Tỷ lệ kiểu gen đồng lặn = Số cá thể do kiểu gen lặn quy định/ Tổng số cá thể của quầnthể

-Từ tỷ lệ kiểu gen đồng lặn => Tần số tương đối của alen lặn tức tần số của q => Tần sốtương đối của alen trội tức tần số p

- Áp dụng công thức định luật p2 AA + 2pq Aa + q2 aa = 1 => cấu trúc di truyền quần thể

Bài 1:(kiểu 1)

Ở gà, cho biết các kiểu gen: AA qui định lông đen, Aa qui định lông đốm, aa quiđịnh lông trắng

Một quần thể gà có 410 con lông đen, 580 con lông đốm, 10 con lông trắng

a Cấu trúc di truyền của quần thể nói trên có ở trạng thái cân bằng không?

b Quần thể đạt trạng thái cân bằng với điều kiện nào?

c Xác định cấu trúc di truyền của quần thể khi đạt trạng thái cân bằng?

Giải:

a Cấu trúc di truyền của quần thể được xác định dựa vào tỉ lệ của các kiểu gen:

-Gọi p tần số tương đối của alen B

-q tần số tương đối alen b

Ở bò A qui định lông đen, a: lông vàng Trong một quần thể bò lông vàng chiếm9% tổng số cá thể của đàn Biết quần thể đạt trạng thái cân bằng Tìm tần số củagen A?

Chú ý giải nhanh:

quần thể đạt trạng thái cân bằng aa = 9% = q2 => q = a = o,3 => p = A= 0,7

Bài 5: quần thể người có tần số người bị bạch tạng 1/10000 Giả sử quần thể này cân

Vậy xác suất để 2 người bình thường trong quần thể lấy nhau sinh ra người con đầu lòng

bị bạch tạng là: p22+pq2pq x p22+pq2pq x 41

thế p=0,01 , q= 0,99 => p22+pq2pq x p22+pq2pq x 41 = 0,00495

Câu 6: Trong một quần thể cân bằng có 90% alen ở lôcus Rh là R Alen còn lại là r Cả

40 trẻ em của quần thể này đến một trường học nhất định Xác suất để tất cả các em đều

là Rh dương tính là bao nhiêu?

Giải nhanh:

Tần số tương đối của alen R =p= 0,9 => tần số alen r=q = 0,1

Rh dương có kiểu gen RR, Rr tần số của 2 nhóm kiểu gen trên là

Bài 8:

Ở cừu, lông dài do gen D qui định , lông ngắn do gen d qui định Khi kiểm tra mộtđàn cừu người ta phát hiện cừu lông ngắn chiếm tần số 1% Hãy cho biết tần số củacừu lông dài thuần chủng, cừu lông dài trong đàn cừu ấy?

Các câu trắc nghệm

Câu 1: Giả sử một quần thể giao phối ở trạng thái cân bằng di truyền có 10000 cá thể,trong đó 100 cá thể có kiểu gen đồng hợp lặn (aa), thì số cá thể có kiểu gen dị hợp (Aa)trong quần thể sẽ là

Câu 2: Một quần thể động vật tại thời điểm thống kê có 75 AA: 28 Aa: 182 aa, các cá

thể giao phối tự do cấu trúc di truyền của quần thể khi đó là

C 0,09 AA: 0,42 Aa: 0,49 aa D 0,25 AA: 0,1 Aa: 0,65 aa

Đáp án: 1D, 2C

c.Dạng 3:

-Cho số lượng kiểu hình xác định tần số tương đối của các alen

Cách giải

-Cho số lượng kiểu hình xác định cấu trúc di truyền của quần thể (dạng 2)

-cấu trúc di truyền quần thể là: xAA + yAa + zaa

Bài 1: Quần thể ngẫu phối có thành phần kiểu gen đạt trạng thái cân bằng với 2 loại kiểu

hình là hoa đỏ(do B trội hoàn toàn quy định) và hoa trắng(do b quy định) Tỷ lệ hoa đỏ84% Xác định tần số tương đối của các alen?

Giải:

-Theo cách giải ở trên cấu trúc di truyền của quần thể là: 0,36BB + 0,48Bb + 0,16bb

-Tần số tương đối của alen B = x +

= 0,6

-Tần số tương đối của alen b = z + 2y = 0,16 + 0,248= 0,4

Bài 2: Quần thể gồm 120 cá thể có kiểu gen BB 400 cá thể có kiểu gen Bb và 480 cá thể

có kiểu gen bb Tìm tần số tương đối của mỗi alen?

Bài 3:

Một quần thể có thành phần kiểu gen như sau: 0,64 AA + 0,32 Aa + 0.04 aa

Tìm tần số tương đối của các alen trong quần thể?

Các câu trắc nghiệm

Câu 1: Ở một loài thực vật, gen trội A quy định quả đỏ, alen lặn a quy định quả vàng.Một quần thể của loài trên ở trạng thái cân bằng di truyền có 75% số cây quả đỏ và 25%

số cây quả vàng Tần số tương đối của các alen A và a trong quần thể là

A 0,5A và 0,5a B 0,6A và 0,4a

C 0,4A và 0,6a D 0,2A và 0,8a

Câu 2: Ở một loài vật nuôi, alen A qui định kiểu hình lông đen trội không hoàn toàn so

với alen a qui định màu lông trắng,kiểu gen dị hợp Aa cho kiểu hình lông lang đen

trắng.Một QT vật nuôi giao phối ngẫu nhiên có 32 cá thể lông đen,96 cá thể lông lang, 72

cá thể lông trắng.Tần số tương đối của alen A và a lần lượt là:

Câu 3: Tần số tương đối các alen của một quần thể có tỉ lệ phân bố kiểu gen 0,81 AA +

0,18 Aa + 0,01 aa là

Câu 4: Một quần thể người, nhóm máu O (kiểu gen IOIO) chiếm tỉ lệ 48,35%; nhóm máu

B (kiểu gen IBIO, IBIB) chiếm tỉ lệ 27,94%, nhóm máu A ((kiểu gen IAIO, IAIA) chiểm tỉ lệ19,46%; Nhóm máu AB (kiểu gen IAIB) chiếm tỉ lệ 4,25% Tần số của các alen IA, IB và IO

trong quần thể này là :

A IA = 0,69; IB = 0,13; IO = 0,18

B IA = 0,13; IB = 0,18; IO = 0,69

C IA = 0,17; IB = 0,26; IO = 0,57

D IA = 0,18; IB = 0,13; IO = 0,69

Câu 5: : Một quần thể giao phối ở trạng thái cân bằng di truyền, xét một gen có hai alen

(A và a), người ta thấy số cá thể đồng hợp trội nhiều gấp 9 lần số cá thể đồng hợp lặn Tỉ

lệ phần trăm số cá thể dị hợp trong quần thể này là

A 37,5% B 18,75% C 3,75% D 56,25%

Đáp án: 1A, 2C, 3A, 4B, 5A.

d Dạng 4:Từ tần số tương đối của các alen tìm cấu trúc di truyền quần thể.

-Gọi p là tần số tương đối của alen IA.

-Goi q là tần số tương đối của alen IB

-Gọi r là tần số tương đối của alen IO

IBIB + IBIO

q2 + 2qr0,21

IAIB

2pq0,3

(0,5 IA + 0,3IB + 0,2IO) (0,5 IA + 0,3IB + 0,2IO) = 0,25IAIA + 0,09IBIB + 0,04 IOIO +0,3IAIB + 0,2IAIO + 0,12IBIO

Bài 2:

Tần số tương đối của alen a ở quần thể 1 là 0,3, còn ở quần thể 2 là 0,4 Vậy quầnnào có nhiều cá thể dị hợp hơn? Biết rằng cả 2 quần thể đều ngẫu phối Xác địnhcấu trúc di truyền của 2 quần thể đó

Bài 5:

Tần số tương đối của A của phần đực trong quần thể là 0,8

Tần số tương đối của a của phần đực trong quần thể là 0,2

Tần số tương đối của A của phần cái trong quần thể là 0,4

Tần số tương đối của a của phần cái trong quần thể là 0,6

a Xác định cấu trúc di truyền ở thế hệ thứ nhất ?

b Khi quần thể đạt trạng thái cân bằng di truyền thì có cấu trúc như thế nào

Các câu trắc nghiệm

Câu 1: Một quần thể cĩ tần số tương đối a A= 00,,28 cĩ tỉ lệ phân bố kiểu gen trong quần thểlà

C 0,64 AA + 0,04 Aa + 0,32 aa D 0,04 AA + 0,64 Aa + 0,32 aa

Câu 2 Một quần thể cĩ tần số tương đối a A= 46 cĩ tỉ lệ phân bố kiểu gen trong quần thể là

A 0, 42AA + 0,36 Aa + 0,16 aa B 0,36 AA + 0,42 Aa + 0,16 aa

Câu 3 Quần thể nào có tần số tương đối giữa các alen: a A =32

A 0,36AA: 0,48Aa: 0,16aa B 0,16AA: 0,48Aa: 0,36aa

Đáp án: 1A, 2B, 3B

II Bài tập về quần thể tự phối

1 Các dạng

Dạng 1: Cho thành phần kiểu gen của thế hệ P (thế hệ xuất phát) 100% dị hợp Aa qua n

thế hệ tự phối tìm thành phần kiểu gen của thế hệ Fn

Dạng 2:

Cho thành phần kiểu gen của thế hệ P (thế hệ xuất phát) xAA + yAa + zaa qua nthế hệ tự phối tìm thành phần kiểu gen của thế hệ Fn

Dạng 3:

Cho thành phần kiểu gen của quần thể qua n thế hệ tự phối tìm thành phần kiểu gencủa thế hệ P(thế hệ xuất phát) (cụ thể tìm xAA + yAa + zaa )

2 Cách giải các dạng bài tập ở trên

1 Dạng 1: Cho thành phần kiểu gen của thế hệ P (thế hệ xuất phát) 100% dị hợp Aa qua

n thế hệ tự phối tìm thành phần kiểu gen của thế hệ Fn

Quần thể P Sau n thế hệ tự phối thành phần kiểu gen thay đổi như sau

Tỷ lệ thể đồng hợp trội AA trong quần thể Fn là

AA =

2 2

1 1

Tỷ lệ thể đồng hợp lặn aa trong quần thể Fn là

aa =

2 2

1 1

Bài 1:Quần thể ban đầu 100% cá thể có kiểu gen dị hợp Sau 3 thế hệ tự thụ phấn thành

phần kiểu gen của quần thể như thế nào?

Giải nhanh:

Sau n thế hệ tự phối thành phần kiểu gen thay đổi như sau (Với n=3)

Tỷ lệ thể đồng hợp trội AA trong quần thể Fn là