Chuyên đề sinh học ôn thi đh 2014 PHÂN LOẠI, GIẢI NHANH một số DẠNG bài TOÁN HOÁN vị GEN

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VĨNH PHÚC TRƯỜNG THCS VÀ THPT HAI BÀ TRƯNG =====*===== CHUYÊN ĐỀ BỒI DƯỠNG ÔN THI ĐẠI HỌC, CAO ĐẲNG MÔN SINH HỌC PHÂN LOẠI, GIẢI NHANH MỘT SỐ DẠNG BÀI TOÁN HOÁN VỊ

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VĨNH PHÚC TRƯỜNG THCS VÀ THPT HAI BÀ TRƯNG

=====*=====

CHUYÊN ĐỀ BỒI DƯỠNG ÔN THI ĐẠI HỌC, CAO ĐẲNG

MÔN SINH HỌC

PHÂN LOẠI, GIẢI NHANH MỘT SỐ DẠNG BÀI TOÁN

HOÁN VỊ GEN

NGƯỜI VIẾT CHUYÊN ĐỀ: NGUYỄN THỊ THANH TÂM

CHỨC VỤ: GIÁO VIÊN ĐƠN VỊ CÔNG TÁC: TRƯỜNG THCS VÀ THPT HAI BÀ TRƯNG

Phúc Yên, tháng 03 / 2014

MỤC LỤC

A. Một số dạng hoán vị gen thường gặp trong chương trình sinh học phổ

thông

5

B. Cách nhận dạng, tính tần số hoán vị gen, tỉ lệ kiểu hình 6

2.1 Hoán vị hai bên, kiểu gen giống nhau ( Cùng dị hợp đều, hoặc cùng dị

hợp chéo)

7

2.2 Hoán vị một bên (bên liên kết hoàn toàn phải dị hợp đều) 8

2.3 Hoán vị hai bên kiểu gen khác nhau (Một bên dị hợp đều một bên dị

hợp chéo)

10

2.4 Hoán vị gen trên NST giới tính (gen lặn trên NST X) 11

III. Dạng 3: Ba cặp gen trên hai cặp nhiễm sắc thể quy định 3 tính trạng 13

IV. Dạng 4: Ba cặp gen trên hai cặp nhiễm sắc thể quy định 2 tính trạng 14

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT TRONG ĐỀ TÀI

DTH Di truyền học

HVG Hoán vị gen

THCS & THPH Trung học cơ sở và trung học phổ thông

PHẦN I: ĐẶT VẤN ĐỀ

I LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI

Thực hiện kế hoạch năm học 2013-2014 đối với Giáo dục trung học tỉnh Vĩnh Phúc Sở GD&ĐT tổ chức Hội thảo chuyên đề bồi dưỡng ôn thi đại học (ĐH) nhằm giúp công tác bồi dưỡng học sinh ôn thi ĐH ngày càng đạt hiệu quả hơn, đáp ứng yêu cầu giáo dục chất lượng cao và đổi mới giáo dục Đây là một trong những giải pháp nhằm nâng cao chất lượng ôn thi ĐH, CĐ cho các môn học trong mỗi nhà trường

Thực tế giảng dạy môn sinh học ở trường THPT bản thân tôi nhận thấy phần kiến thức về hoán vị gen là một trong các nội dung hay nhưng khó, học sinh thường lúng túng trong việc tiếp cận nhận dạng, phân loại và giải quyết các bài toán hoán vị gen, hơn nữa dạng bài tập hoán vị gen thường xuyên có trong các đề thi đại học, đề thi học sinh giỏi Việc phân loại , giải nhanh các bài toán hoán vị gen có ý nghĩa trong việc nâng cao

thành tích học tập và phát triển tư duy cho học sinh Vì vậy tôi chọn đề tài “ Phân loại, giải nhanh một số dạng bài toán hoán vị gen”

II THỰC TRẠNG

Bộ môn Sinh học nằm trong hệ thống ba môn thi đại học khối B: Toán – Hoá – Sinh, đây là tiền đề cho học sinh thi vào các trường đại học y khoa, đại học khoa học tự nhiên, đại học nông nghiệp… Trong nhà trường, việc giảng dạy bộ môn sinh học song song với việc giảng dạy lí thuyết thì việc rèn luyện kĩ năng giải bài tập, nhận dạng bài tập và hệ thống kiến thức đã học cho học sinh là vô cùng quan trọng

Để giúp học sinh có kĩ năng giải bài tập sinh học là một vấn đề không ít khó khăn Bởi số lượng tiết học chính khoá không nhiều, từ 1- 2 tiết/ tuần nên hầu như giáo viên không có thời gian để hướng dẫn học sinh làm bài tập Bài học thường dài, vì thế nhiều học sinh có tâm lí coi đây là môn học phụ thiếu quan tâm học tập Mặt khác kiến thức môn học lại khá trừu tượng, nhiều mảng, khi giải bài tập bài tập phải vận dụng không chỉ đơn thuần kiến thức sinh học mà cả kiến thức toán học, bài tập khó, đa dạng nên nhiều học sinh cảm thấy rất khó khăn khi giải bài tập sinh học Việc làm bài thi kiểm tra hiện nay theo yêu cầu của Bộ GD& ĐT đang thực hiện là hình thức trắc nghiệm, câu hỏi không phải đơn thuần là nhận biết kiến thức đã học ở sách giáo khoa mà có nhiều bài tập vận dụng đòi hỏi học sinh phải trả lời nhanh, chính xác nên việc phân loại bài tập và hướng dẫn học sinh giải bài tập là vô cùng cần thiết

Qua quá trình giải bài tập không chỉ hình thành kĩ năng giải bài tập nhanh, chính xác mà còn giúp học sinh có thể hiểu và củng cố kiến thức lí thuyết rất tốt giúp cho việc làm bài thi đạt kết quả cao Vì những lí do trên mà tôi chọn đề tài cho chuyên đề của

mình là: “ Phân loại, giải nhanh một số dạng bài toán hoán vị gen”

III PHẠM VI CHUYÊN ĐỀ

Các bài tập sinh học về di truyền thì rất đa dạng Nhưng trong phạm vi chuyên đề này, tôi chỉ tổng hợp lại và đề cập đến cách phân loại, giải nhanh một số dạng bài tập di truyền về hoán vị gen một cách hệ thống Chuyên đề áp dụng cho học sinh lớp 12 Số tiết thực hiện chuyên đề: 8 tiết

PHẦN II: NỘI DUNG

-Trong quá trình giảm phân tạo giao tử tại kỳ trước của giảm phân I có hiện tượng tiếp hợp hai NST kép của cặp tương đồng, có thể xảy ra hiện tượng trao đổi đoạn tương ứng giữa hai crômatít khác nguồn gây nên hiện tượng hoán vị gen

-Tần số hoán vị gen (f) thể hiện lực liên kết giữa các gen trên NST

- Các gen trên NST có xu hướng kết với nhau là chủ yếu Nên tần số hoán vị không vượt quá 50%

( f< 50% )

-Tần số hoán vị gen thể hiện khoảng cách tương đối giữa các gen trên NST: các gen nằm càng xa nhau thì tần số hoán vị gen càng lớn và ngược lại các gen nằm gần nhau thì tần

số hoán vị gen càng nhỏ

A MỘT SỐ DẠNG HOÁN VỊ GEN THƯỜNG GẶP TRONG CHƯƠNG TRÌNH SINH HỌC PHỔ THÔNG

Dạng I: Hai cặp gen trên một cặp NST

+Bài toán liên quan đến phép lai phân tích(Fa)

+Bài toán liên quan đến phép tạp giao (F2)

- Hoán vị hai bên, kiểu gen giống nhau (Cùng dị hợp đều, hoặc cùng dị hợp chéo)

- Hoán vị một bên ( Bên liên kết hoàn toàn phải dị hợp đều)

- Hoán vị hai bên kiểu gen khác nhau (Một bên dị hợp đều, một bên dị hợp chéo)

- Hoán vị gen đồng thời trội không hoàn toàn

Dạng II : Ba cặp gen trên một cặp NST

+ Trao đổi chéo đơn(Tại hai chỗ không cùng lúc)

+Trao đổi chéo kép (Tại hai chỗ cùng lúc và không cùng lúc)

Dạng III: Ba cặp gen trên hai cặp NST quy định 2 tính trạng ( tính trạng thứ nhất di

truyền theo quy luật tương tác gen, tính trạng còn lại là tính trạng đơn gen , cặp NST quy định tính trạng này liên kết với một trong hai cặp của kiểu tương tác ở tính trạng thứ nhất

Dạng IV: Ba cặp gen trên 2 cặp NSTquy định 3 cặp tính trạng

+ Bài toán liên quan đến phép lai phân tích(Fa)

+ Bài toán liên quan đến phép tạp giao (F2)

B CÁCH NHẬN DẠNG, TÍNH TẦN SỐ HOÁN VỊ GEN, TỈ LỆ KIỂU HÌNH.

I DẠNG 1: HAI CẶP GEN TRÊN MỘT CẶP NHIỄM SẮC THỂ

1 Tính tần số hoán vị gen thông qua lai phân tích

1.1 Nhận dạng: Đời con xuất hiện 4 loại kiểu hình chia thành 2 nhóm: 2 loại kiểu hình

có tỉ lệ lớn và bằng nhau, hai loại kiểu hình có tỉ lệ nhỏ và bằng nhau

1.2 Cách tính tần số hoán vị gen:

+Tần số hoán vị = tổng số( tổng tỉ lệ ) các kiểu hình có tỉ lệ nhỏ /Tổng số đời lai phân tích + kiểu hình bố mẹ (P):

- Nếu nhóm có tỉ lệ kiểu hình nhỏ khác P thì cơ thể dị hợp ở P là dị hợp đều (AB / ab )

- Nếu nhóm có tỉ lệ kiểu hình nhỏ giống P thì cơ thể dị hợp ở P là dị hợp chéo ( Ad /aD )

2 Tính tần số hoán vị qua phép tạp giao (F2)

2.1 Hoán vị hai bên, kiểu gen giống nhau ( Cùng dị hợp đều, hoặc cùng dị hợp

chéo)

2.1.1 Nhận dạng: Nếu bài toán cho từ P-> F1 -> F2 thì kiểu gen cơ thể dị hợp chọn làm

bố mẹ phải giống nhau, hoặc bài toán cho lai các cây có kiểu hình trội với nhau đời con

thu được 4 loại kiểu hình với tỉ lệ khác 9:3:3:1( Nếu tách xét riêng từng tính trạng thì tỉ

lệ phân li đều là 3:1) Ngoài ra đề bài còn cho thêm các dữ kiện:

- Mọi diễn biến NST của tế bào sinh tinh và tế bào trứng là như nhau trong giảm phân

- Mọi diễn biến NST của tế bào sinh noãn và tế bào sinh hạt phấn là như nhau trong giảm phân

- Mọi diễn biến NST của tế bào sinh giao tử đực và tế bào sinhgiao tử cái là như nhau trong giảm phân

- Hoán vị gen ( trao đổi chéo) xảy ra ở cả hai bên bố và mẹ

2.1.2 Cách tính tần số hoán vị gen:

- Cả bố và mẹ đều sinh ra giao tử ab với tỉ lệ bằng nhau(m %)

- Dựa vào tỉ lệ cơ thể mang hai tính trạng lặn (k%) có kiếu gen ab / ab có tỉ lệ bằng m

ab x m ab

- Ta có m = căn bậc hai của k

* Nếu m > 25% thì kiểu gen bố mẹ là dị hợp đều và tần số hoán vị gen f = 100%- 2m

* Nếu m < 25% thì kiểu gen bố mẹ là dị hợp chéo và tần số hoán vị gen f = 2m

* Tỉ lệ các loại kiểu hình ở đời con

- Tỉ lệ cơ thể mang 2 tính trạng trội: 50% + k

- Tỉ lệ cơ thể mang 1 tính trạng trội: 25% - k

- Tỉ lệ cơ thể mang 2 tính trạng lặn : k

2.1.3 Bài tập áp dụng.

Bài toán : Cho những cây đậu F1 có cùng kiểu gen với kiểu hình hoa tím, hạt

phấn dài tự thụ phấn F2 thu được tỉ lệphân tính kiểu hình:

50,16% hoa tím, hạt phấn dài : 24,84% hoa tím, hạt phấn tròn : 24,84% hoa đỏ, hạt phấn dài :0,16% hoa đỏ, hạt phấn tròn

Biện luận và viết sơ đồ lai từ F1 đến F2 ( cho biết mỗi gen quy định một tính trạng )

Tóm tắt cách giải

Nhận dạng: Tỉ lệ phân tính kiểu hình ở F2: 50,16% : 28,84% : 28,84% : 0,16%

≠ 9 : 3: 3:1 đây là kết quả của hiện tượng di truyền hoán vị gen

* Cách tính tần số hoán vi gen : F2 hoa đỏ, hạt phấn tròn ( ab / ab ) = 0,16% = 4% ab

x 4% ab Hoán vị gen xảy xảy ra cả hai bên bố mẹ F1 đem lai

AB = ab = 4% < 25%  F1 dị hợp chéo Ab /aB và tần số HVG ( f) = 2 x 4% = 8%

Lập sơ đồ lai : dựa vào kiểu gen của P, F1, tần số hoán vị gen thu được kết quả

phù hợp với tỉ lệ đề bài

F2 : 50,16% hoa tím, hạt phấn dài; 24,84% hoa tím, hạt phấn tròn

24,84% hoa đỏ, hạt phấn dài; 0,16% hoa đỏ, hạt phấn tròn

2.2 Hoán vị một bên (bên liên kết hoàn toàn phải dị hợp đều)

2.2.1 Nhận dạng: Bài toán cho lai các cây có kiểu hình trội với nhau đời con thu được 4

loại kiểu hình với tỉ lệ khác 9:3:3:1 ( Nếu tách xét riêng từng tính trạng thì tỉ lệ phân li đều là 3:1) Ngoài ra đề bài còn cho thêm các dữ kiện:

- Cấu trúc NST của tế bào sinh tinh hoặc tế bào trứng không thay đổi trong giảm phân

- Cấu trúc NST của tế bào sinh noãn hoặc tế bào sinh hạt phấn không thay đổi trong giảm phân

- Cấu trúc NST của tế bào sinh giao tử đực hoặc tế bào sinhgiao tử cái không thay đổi trong giảm phân

- Hoán vị gen ( trao đổi chéo) chỉ xảy ra ở một bên bố hoặc mẹ

- Trường hợp đề bài không cho các dữ kiện trên nhưng ở một số loài qua nghiên cứu xác

định được hoán vị gen chỉ xảy ra ở một giới, ví dụ : ruồi giấm chỉ xảy ra hoán vị ở giới

cái, tằm dâu chỉ xảy ra hoán vị ở giới đực… vì vậy khi đề bài cho ở các loài này phải khai thác theo hướng hoán vị gen một bên mới cho kết quả đúng

2.2.2 Cách tính tần số hoán vị gen:

- Cả hai bên đều sinh ra giao tử ab, bên liên kết hoàn toàn cho giao tử ab với tỉ lệ 50%, bên hoán vị cho giao tử ab với tỉ lệ m%

-Dựa vào tỉ lệ cơ thể mang hai tính trạng lặn (k%) có kiếu gen ab / ab có tỉ lệ bằng m ab

x 50%

- Ta có m = 2k

* Nếu m > 25% thì kiểu gen cơ thể có hoán vị là dị hợp đều và tần số hoán vị gen f = 100% - 2m

*Nếu m < 25% thì kiểu gen cơ thể có hoán vị là dị hợp chéo và tần số hoán vị gen f = 2m

*Tỉ lệ các loại kiểu hình ở đời con

- Tỉ lệ cơ thể mang 2 tính trạng trội: 50% + k

- Tỉ lệ cơ thể mang 1 tính trạng trội: 25% - k

- Tỉ lệ cơ thể mang 2 tính trạng lặn : k

2.2.3 Bài tập áp dụng

Bài toán : Khi cho giao phuối giữa hai nòi ruồi giấm thuần chủng : Thân xám,

cánh dài với thân đen, cánh ngắn F1 thu được toàn thân xám, cánh dài Ccho F1 tạp giao thu được F2 có tỉ lệ phân li như sau:

70% Xám, dài

20% đen, ngắn

5% Xám, ngắn

5% đen, dài

Biện luận và viết sơ đồ lai từ P đến F2 ( sự hoán vị chỉ xảy ra ở ruồi cái )

Tóm tắt cách giải

Nhận dạng: Đây là dạng hoán vị gen xảy ra ở một bên ( ruồi cái)

Cách tính tần số hoán vị gen

F1: đen, ngắn ( ab / ab ) = 20% = 40% ab x 50% ab  Giao tử AB = ab = 40% > 25%  ruồi cái F1 dị hợp đều

( AB / ab ) xảy ra hoán vị gen với tần số f = 20%

* Sơ đồ lai tương ứng với dạng hoán vị một bên với tần số 20% cho kết quả phù hợp với tỉ lệ đề bài:

F2: 70% Xám, dài = 50% +20% =50% + k

20% đen, ngắn = 20% = k

5% Xám, ngắn = 25% -20% = 25% - k

5% đen, dài = 25% - 20% = 25% - k

2.3 Hoán vị hai bên kiểu gen khác nhau (Một bên dị hợp đều một bên dị hợp chéo)

2.3.1 Nhận dạng: Nếu lai các kiểu hình trội với nhau đời con thu được 4 loại kiểu hình

với tỉ lệ khác 9:3:3:1 ( Nếu tách xét riêng từng tính trạng thì tỉ lệ phân li đều là 3:1) Ngoài ra đề bài còn cho thêm các dữ kiện:

- Các cơ thể đem lai có kiểu hình trội về hai cặp tính trạng đem lai nhưng có kiểu gen khác nhau

- Mọi diễn biến NST của tế bào sinh tinh và tế bào trứng là như nhau trong giảm phân -Mọi diễn biến NST của tế bào sinh noãn và tế bào sinh hạt phấn là như nhau trong giảm phân

-Mọi diễn biến NST của tế bào sinh giao tử đực và tế bào sinhgiao tử cái là như nhau trong giảm phân

- Hoán vị gen ( trao đổi chéo) xảy ra ở cả hai bên bố và mẹ

2.3.2 Cách tính tần số hoán vị gen:

- Cả bố và mẹ đều sinh ra giao tử ab với tỉ lệ khác nhau (m%)

- Một bên cho tỉ lệ giao tử ab là m%

- Bên còn lại cho tỉ lệ giao tử ab là n% (n% = 50% - m%)

-Dựa vào tỉ lệ cơ thể mang hai tính trạng lặn (k%)  kiếu gen ab / ab có tỉ lệ bằng m ab

x n ab

- Ta có m x n = k

m + n =50%

- Vai trò của m, n là như nhau, dựa vào phương trình trên xác định được f = 2n (hoặc f = 2m)

- Tỉ lệ cơ thể mang 2 tính trạng trội: 50% + k

- Tỉ lệ cơ thể mang 1 tính trạng trội: 25% - k

- Tỉ lệ cơ thể mang 2 tính trạng lặn : k

2.3.3 Bài tập áp dụng

Bài toán: Cho các cây lúa thân cao hạt tròn có kiểu gen khác nhau lai với nhau

thu được đời con gồm1500 cây trong đó có 60 cây thân thấp hạt dài Biết rằng mỗi gen quy đinh một tính trạng và mọi diễn biến NST ở tế bào sinh noãn và sinh hạt phấn là như nhau trong giảm phân

a Xác định tần số hoán vị gen và tỉ lệ các kiểu hình còn lại

Tóm tắt cách giải

Nhận dạng Đây là dạng hoán vị gen 2 bên, kiểu gen khác nhau

m+n = 50%

m xn = 4%

- Giải hệ phương trình trên được nghiệm m = 40%, n = 10% ( hoặc m = 10%, n = 40%)

f= 20%

- Thân cao hạt tròn = 50% + 4% = 54%

Thân cao hạt dài = 25% - 4% = 21%

Thân thấp hạt tròn = 25% - 4% = 21%

2.4 Hoán vị gen trên NST giới tính (gen lặn trên NST X)

2.4.1 Nhận dạng: tách xét từng tính trạng, tính trạng phân bố không đều ở hai giới, lai

thuận nghịch cho kết quả khác nhau

* Cách tính tần số hoán vị gen căn cứ vào các bài toán cụ thể, về nguyên tắc thì tương tự trên NST thường nhưng thường dựa vào tỉ lệ cơ thể đực mang cả hai tính trạng lặn

2.4.2 Bài tập áp dụng

Bài toán: Ở ruồi giấm alen lặn a quy định mắt có màu hạt lựu, liên kết với gen b

quy định cánh xẻ Các tính trạng tương phản là mắt đỏ và cánh bình thường Kết quả một phép lai P cho những số liệu như sau:

* Ruồi đực F1 :

7,5% mắt đỏ cánh bình thường : 7,5% mắt hạt lựu cánh xẻ

42,5% mắt đỏ cánh xẻ : 42,5% mắt hạt lựu cánh bình thường

*Ruồi cái F1:

50%mắt đỏ cánh bình thường : - 50% mắt đỏ cánh xẻ

Biện luận và lập sơ đồ lai nói trên

Tóm tắt cách giải

-Mắt lựu chỉ có ở ruồi đực chứng tỏ gen a nằm trên NST giới tính X Gen a liên kết với gen b chứng tỏ cả hai gen cùng liên kết với NST X

+ Ruồi đực F1 có tỉ lệ :

7,5% mắt đỏ cánh bình thường : 7,5% mắt hạt lựu cánh xẻ

42,5% mắt đỏ cánh xẻ : 42,5% mắt hạt lựu cánh bình thường

Đây là tỉ lệ của quy luật hoán vị gen f = 7,5% +7,5% = 15%

- Ruồi đực F1 có 7,5% mắt đỏ, cánh bình thường  kiểu gen phải là X AB Y, nhận X AB

từ ruồi cái P, nhận Y từ ruồi đực P

- Ruồi đực F1 có 7,5% mắt hạt lựu, cánh xẻ  kiểu gen phải là X ab Y, nhận X ab từ ruồi cái P, nhận Y từ ruồi đực P

- Hai giao tử X AB và X ab có tỉ lệ nhỏ chứng tỏ được tạo ra từ hoán vị gen Nên ruồi cái P phải có kiểu gen X Ab X aB

- Ruồi cái F1 có kiểu hình mắt đỏ, cánh bình thường phải có kiểu gen: X ab X aB , Ruồi cái

F1 còn có kiểu hình mắt đỏ cánh xẻ phải có kiểu gen X Ab X -b  X Ab X ab

- Ruồi đực P phải có kiểu gen X ab Y

Sơ đồ lai

X Ab X aB x X ab Y ( Tần số hoán vị f = 15%)

( Kết quả thu được phù hợp với tỉ lệ đề bài)

II DẠNG 2 BA CẶP GEN TRÊN MỘT CẶP NHIỄM SẮC THỂ.

1.Trao đổi chéo đơn (Tại hai chỗ không cùng lúc)

1.1 Nhận dạng: Kết quả lai phân tích cho ra 6 loại kiểu hình chia thành3 nhóm

1.2 Cách giải quyết: Nhóm 2 loại kiểu hình chiếm tỉ lệ lớn nhất được sinh ra do giao tử

liên kết hoàn toàn, 2 nhóm còn lại sinh ra do hoán vị gen, giá trị phụ thuộc mức độ liên kết chủ yếu do khoảng cách giữa chúng quy định( tần số hoán vị được tính bằng khoảng cách - Đơn vị Mooc gan)

1.3 Bài tập áp dụng:

Bài toán : Khi lai cây ngô di hợp tử cả 3 cặp gen với cây ngô đồng hợp tử lặn cả 3

cặp gen ở F1 thu được:

A-B-D - = 113 cây aabbD- = 64cây aabbdd = 105 cây

A-B-dd =70 cây A-bbD- = 17 cây aaB-dd = 21 cây

Hãy xác định trật tự sắp xếp các gen trong NST và khoảng cách giữa chúng bằng bao nhiêu đơn vị trao đổi chéo?