PHÂN LOẠI và PHƯƠNG PHÁP GIẢI bài tập DI TRUYỀN học QUẦN THỂ

Phân loại và phương pháp giải bài tập tính số kiểu gen và kiểu giao phối tối đa trong quần thể..... Chính vì lí do đó tôi quyết định chọn chuyên đề “Phân loại và phương pháp giải bài tập

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 2

NGUYỄN BÁ HÙNG

TÊN ĐỀ TÀI LUẬN VĂN THẠC SĨ

ĐỀ CƯƠNG LUẬN VĂN THẠC SĨ SINH HỌC

Mã số 62 42 30

HÀ NỘI, năm 2010

1

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VĨNH PHÚC

TRƯỜNG TRUNG HỌC PHỔ THÔNG VĂN QUÁN

Vĩnh Phúc, tháng 03/2014

MỤC LỤC Trang

PHẦN 1 MỞ ĐẦU 1

1 Lí do chọn chuyên đề 1

2 Mục tiêu của chuyên đề 1

3 Phương pháp nghiên cứu 1

4 Phạm vi chuyên đề……… 1

PHẦN 2 NỘI DUNG……… 2

2.1 Hệ thống kiến thức sách giáo khoa sử dụng trong chuyên đề… 2

2.1.1 Các đặc trưng của quần thể……… ……… 2

2.1.2 Cấu trúc di truyền của quần thể tự thụ phấn và tự thụ tinh 2

2.1.3 Cấu trúc di truyền của quần thể ngẫu phối……… 2

2.2 Nội dung kiến thức sử dụng để bồi dưỡng học sinh……… 3

2.2.1 Xác định tần số alen, tần số kiểu gen……… 3

2.2.2 Phân loại và phương pháp giải bài tập quần thể nội phối (Tự thụ phấn) 6

2.2.3 Phân loại và phương pháp giải bài tập quần thể ngẫu phối 9 2.2.4 Phân loại và phương pháp giải bài tập tính số kiểu gen và kiểu giao phối tối đa trong quần thể 16

PHẦN 3 KẾT LUẬN……… 20

2

PHẦN 1 MỞ ĐẦU

1 Lí do chọn chuyên đề

Bài tập sinh học là một nội dung khó trong chương trình sinh học phổthông Mặt khác kiến thức môn học lại khá trừu tượng, khi giải bài tập khôngchỉ đơn thuần là kiến thức sinh học mà còn có cả những kiến thức vật lí, hóahọc đặc biệt là toán học khá nhiều Bài tập đa dạng, kiến thức gồm nhiềumảng nên nhiều học sinh cảm thấy rất khó khăn khi giải các bài tập sinh học.Việc làm bài thi kiểm tra hiện nay theo yêu cầu của Bộ GD& ĐT đang thựchiện là hình thức trắc nghiệm, câu hỏi không phải đơn thuần chỉ là nhận biếtkiến thức đã học ở sách giáo khoa mà có nhiều bài tập vận dụng đòi hỏi họcsinh phải trả lời nhanh, chính xác nên việc phân loại bài tập và hướng dẫn họcsinh giải bài tập là vô cùng cần thiết Qua nhiều năm giảng dạy ôn thi tốtnghiệp và ôn thi vào ĐH-CĐ tôi nhận thấy các bài tập phần di truyền họcquần thể tương đối khó và trừu tượng nên học sinh rất khó tiếp thu và khi đithi lại thường không đạt kết quả cao Chính vì lí do đó tôi quyết định chọn

chuyên đề “Phân loại và phương pháp giải bài tập di truyền học quần thể”

nhằm phục vụ cho việc dạy và học phần kiến thức này trong trường THPTVăn Quán

3 Phương pháp nghiên cứu

- Nghiên cứu tài liệu qua đọc và tham khảo tài liệu sinh học

- Nghiên cứu thực tiễn qua giảng dạy tại trường THPT Văn Quán

4 Phạm vi chuyên đề

- Phân loại và phương pháp giải bài tập di truyền học quần thể

- Chuyên đề áp dụng cho học sinh lớp 12

- Số tiết thực hiện chuyên đề: 15 tiết

PHẦN 2 NỘI DUNG

2.1 Hệ thống kiến thức sách giáo khoa sử dụng trong chuyên đề

2.1.1 Các đặc trưng của quần thể

a Khái niệm

Quần thể là một tập hợp các cá thể cùng loài, chung sống trong mộtkhoảng không gian xác định, tồn tại qua thời gian nhất định, các cá thể giao

phối với nhau sinh ra thế hệ mới (quần thể giao phối) Trừ loài sinh sản vô

tính và trinh sinh không qua giao phối

b Đặc trưng của quần thể.

- Mỗi một quần thể có vốn gen đặc trưng Vốn gen của quần thể, thể hiện

ở tần số alen và thành phần kiểu gen của quần thể

+ Tần số alen: Tỉ lệ giữa số lượng alen đó trên tổng số alen thuộc mộtlocut trong quần thể hay bằng tỉ lệ phần trăm số giao tử mang alen đó trongquần thể ở 1 thời điểm xác định

+ Tần số kiểu gen: Tỉ lệ cá thể có kiểu gen đó trên tổng số cá thể trongquần thể

2.1.2 Cấu trúc di truyền của quần thể tự thụ phấn và tự thụ tinh

a Quần thể tự thụ phấn

- Khái niệm: Tự thụ phấn là sự thụ phấn xảy ra cùng cây nên tế bào sinh dục

đực và cái có cùng kiểu gen

- Quần thể tự thụ phấn qua các thế hệ thì tần số alen không đổi, nhưng tần sốkiểu gen thay đổi theo hướng tăng dần tỉ lệ kiểu gen đồng hợp tử, giảm dầntần số kiểu gen dị hợp tử Kết quả là quần thể phân hoá thành các dòng thuần

có kiểu gen khác nhau

b Giao phối cận huyết (Giao phối gần)

- Khái niệm: Giao phối giữa các cá thể cùng bố mẹ, hoặc giữa bố mẹ với con

cái của chúng

- Cơ sở của việc cấm kết hôn gần: Hạn chế gen lặn có hại biểu hiện ra kiểu

hình ở thể đồng hợp

2.1.3 Cấu trúc di truyền của quần thể ngẫu phối

a Khái niệm: Hiện tượng các cá thể có thể lựa chọn và giao phối với nhau

hoàn toàn ngẫu nhiên

b Kết quả:

+ Tạo ra nhiều biến dị tổ hợp

+ Duy trì tần số alen và thành phần kiểu gen ở trạng thái cân bằng

c Định luật Hardy-Weinberg.

- Nội dung: Trong quần thể lớn ngẫu phối, nếu không có các yếu tố làm thay

đổi tần số alen, thì thành phần kiểu gen của quần thể sẽ duy trì không đổi từthế hệ này sang thế hệ khác theo đẳng thức: p2(AA) +2pq(Aa) + q2(aa) = 1

- Điều kiện nghiệm đúng của định luật Hardy-Weinberg.

+ Quần thể có kích thước lớn

+ Các cá thể trong quần thể giao phối ngẫu nhiên

+ Các cá thể có kiểu gen khác nhau phải có sức sống và khả năng sinhsản như nhau

+ Đột biến không xảy ra hoặc xảy ra với tần số đột biến thuận bằng tần sốđột biến nghịch

+ Quần thể được cách li di truyền với quần thể khác, không có biến động

di truyền và di nhập gen

- Ý nghĩa: Khi quần thể ở trạng thái cân bằng, nếu biết tần số cá thể có kiểu

hình lặn, ta tính được tần số alen lặn, alen trội và thành phần kiểu gen củaquần thể và ngược lại

Trong phần này tôi đưa ra dạng bài tập chung nhất cho cả 2 dạng quầnthể là dạng bài tập xác định tần số kiểu gen, tần số alen và cấu trúc di truyền

2.2 Nội dung kiến thức sử dụng để bồi dưỡng học sinh (Các dạng bài tập

về di truyền quần thể)

2.2.1 Xác định tần số alen, tần số kiểu gen

a Lý thuyết

+ Tần số mỗi alen = số lượng alen đó/ tổng số alen của gen đó trong

quần thể tại một thời điểm xác định

+ Tần số một loại kiểu gen = số cá thể có kiểu gen đó/ tổng số cá thể

trong quần thể

Xét 1 gen gồm 2 alen, alen trội (A) và alen lặn (a), gen này nằm trên nhiễmsắc thể thường Khi đó, trong quần thể có 3 kiểu gen khác nhau là AA, Aa, aa.Gọi N là tổng số cá thể của quần thể

D là số cá thể mang kiểu gen AA

H là số cá thể mang kiểu gen Aa

R là số cá thể mang kiểu gen aa

Khi đó N = D + H + R

Gọi d là tần số của kiểu gen AA → d = D/N

h là tần số của kiểu gen Aa → h = H/N

r là tần số của kiểu gen aa → r = R/N ⇒(d + h + r = 1)

→ Cấu trúc di truyền của quần thể là d AA : h Aa : r aa

Gọi p là tần số của alen A

q là tần số của alen a (p + q = 1)

Ta có: p =

N

H D

Bài 1: Xét quần thể gồm 1000 cá thể, trong đó có 500 cá thể có kiểu gen AA,

200 cá thể có kiểu gen Aa, số còn lại có kiểu gen aa

a Tính tần số các alen A và a của quần thể

b Tính tần số các kiểu gen của quần thể, từ đó suy ra cấu trúc di truyền củaquần thể

=> Cấu trúc di truyền của quần thể là 0,5 AA : 0,2 Aa : 0,3 aa

Bài 2: Một quần thể có cấu trúc di truyền là 0,7 AA : 0,2 Aa : 0,1 aa

Tính tần số các alen A, a của quần thể

Giải

Ta có: Tần số alen A = 0,7 + 0, 2

2 = 0,8Tần số alen a = 0,1 + 0, 2

2 = 0,2

Bài 3: Một quần thể sóc gồm 1050 sóc lông nâu đồng hợp tử, 150 sóc lông

nâu dị hợp tử và 300 sóc lông trắng

Biết tính trạng màu lông do một gen gồm hai alen quy định.

Tính tần số các kiểu gen và tần số các alen trong quần thể

Từ đó suy ra: Tần số các kiểu gen AA, Aa và aa lần lượt là 0,7, 0,1 và 0,2

Tần số alen A = 0,7 + 0,1

2 = 0,75Tần số alen a = 0,2 + 0,1

2 = 0,25

Bài

4: Một quần thể bao gồm 120 cá thể có kiểu gen AA, 400 cá thể có kiểu

gen Aa, 680 cá thể có kiểu gen aa Tần số alen A và a trong quần thể trên lầnlượt là:

1200= 0,33Tần số kiểu gen aa = 680

1200= 0,57Vậy: pA = 0,1 + 0,33

2 = 0,265; qa = 1 – 0,265 = 0,735 → chọn A

c Bài tập áp dụng

Bài 1: Ở bò tính trạng có sừng (A) là trội hoàn toàn so với tính trạng không

sừng (a) Một quần thể bò đực trạng thái cân bằng di truyền có 192 con cósừng và 108 con không sừng Hãy tính tần số tương đối của alen A và a?

A A : a = 0,6 : 0,4 C A : a = 0,8 : 0,2

B A : a = 0,4 : 0,6 D A : a = 0,2 : 0,8

Bài 2: Trong quần thể Hacđi – Vanbec, có hai alen A và a trong đó có 4%

kiểu gen aa Tần số tương đối của alen A và a trong quần thể đó là ?

A A = 0,92; a = 0,08 B A = 0,8; a = 0,2

C A = 0,96; a = 0,04 D A = 0,84; a = 0,16

Bài 3: Trong một quần thể có tỉ lệ phân bố các kiểu gen là : 0,36 AA + 0,48

Aa + 0,16 aa Tần số tương đối của các alen ở thế hệ tiếp theo là?

A A = 0,7; a = 0,3 B A = 0,6; a = 0,4

C A = 0,65; a = 0,35 D A = 0,5; a = 0,5

Bài 4: Mỗi quần thể có 1050 cá thể mang AA, 150 cá thể mang Aa và 300 cá

thể mang aa Tỉ lệ kiểu gen của quần thể khi đạt trạng thái cân bằng là?

A 0,16AA : 0,48Aa : 0,36aa B 0,25AA : 0,5Aa : 0,25aa

C 0,5625AA : 0,375Aa : 0,0625aa D 0,36AA : 0,16Aa : 0,48aa

2.2.2 Phân loại và phương pháp giải bài tập quần thể nội phối (Tự thụ

- Một quần thể có thành phần kiểu gen ở thế hệ P là: xAA + yAa + zaa

=1 qua n thế hệ tự thụ phấn thì thành phần kiểu gen của quần thể ở Fn là:

Bài 1: Một quần thể thực vật ở thế hệ xuất phát đều có kiểu gen Aa Tính

theo lí thuyết tỉ kiểu gen AA trong quần thể sau 5 thế hệ tự thụ phấn bắt buộclà:

A.46,8750 % B.48,4375 % C.43,7500% D.37,5000 %

Giải

Tỉ lệ kiểu gen AA = ((1 – (1/2)5) : 2) = 31/ 64 = 48,4375 % → Chọn B

Bài 2: Một quần thể có 0,36AA; 0,48Aa; 0,16aa Xác định cấu trúc di truyền

của quần thể trên qua 3 thế hệ tự phối

A.0,57AA : 0,06Aa : 0,37aa B.0,7AA : 0,2Aa ; 0,1aa

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

Bài 3: Nếu ở P tần số các kiểu gen của quần thể là: 20%AA :50%Aa :30%aa,

thì sau 3 thế hệ tự thụ phấn, tần số kiểu gen: AA :Aa :aa sẽ là :

Bài 4 * : Một quần thể xuất phát có tỉ lệ của thể dị hợp Bb bằng 60% Sau một

số thế hệ tự phối liên tiếp, tỉ lệ của thể dị hợp còn lại bằng 3,75% Số thế hệ tựphối đã xảy ra ở quần thể tính đến thời điểm nói trên là bao nhiêu?

A n = 1 ; B n = 2 C n = 3 D n = 4

Bài 5 * : Một quần thể thực vật tự thụ phấn có tỉ lệ kiểu gen ở thế hệ xuất phát:

0,45AA : 0,30Aa : 0,25aa Cho biết cá thể có kiểu gen aa không có khả năngsinh sản Tính theo lí thuyết tỉ lệ kiểu gen thu được ở F1 là:

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

c Bài tập áp dụng

Bài 1 * : Quần thể tự thụ phấn có thành phần kiểu gen là 0,3 BB + 0,4 Bb + 0,3

bb = 1 Cần bao nhiêu thế hệ tự thụ phấn thì tỉ lệ thể đồng hợp chiếm 95%

A n = 1 B n = 2 C n = 3 D n = 4

Bài 2 * : Xét quần thể tự thụ phấn có thành phần KG ở thế hệ P là: 0,3 BB +

0,3 Bb + 0,4 bb = 1 Các cá thể bb không có khả năng sinh sản, thì thành phầnkiểu gen F1 như thế nào?

A.0,25AA + 0,15Aa + 0,60aa = 1 B.0,7AA + 0,2Aa + 0,1aa = 1

C.0,625AA + 0,25Aa + 0,125 aa = 1 D.0,36AA + 0,48Aa + 0,16aa = 1

Bài

3: Xét một quần thể thực vật có thành phần kiểu gen là 25% AA : 50%

Aa : 25% aa Nếu tiến hành tự thụ phấn bắt buộc thì tỉ lệ kiểu gen đồng hợp ởthế hệ F2 là

Bài 4 * : Ở một quần thể sau khi trải qua 3 thế hệ tự phối, tỉ lệ của thể dị hợp

trong quần thể bằng 8% Biết rằng ở thế hệ xuất phát, quần thể có 20% số cáthể đồng hợp trội và cánh dài là tính trội hoàn toàn so với cánh ngắn Hãy chobiết trước khi xảy ra quá trình tự phối Tỉ lệ kiểu hình nào sau đây là của quầnthể trên?

+ Aabb x Aabb → 1AAbb : 2Aabb : 2aabb

+ aaBb x aaBb → 1aaBB : 2aaBb : 2aabb

+ AABb x AABb → 1AABB : 2AABb : 2Aabb

+ AaBB x AaBB → 1aaBB : 2AaBB : 2AABB

- AaBb x AaBb→ AABB = 0,4 x [1/2(1-1/23)] (AA) x [1/2(1-1/23)] BB

=49/640

→ Tổng tỉ lệ kiểu gen 2 cặp đồng hợp trội khi cho tự thụ phấn 3 thế hệ :7/40+49/640 = 161/640

2.2.3 Phân loại và phương pháp giải bài tập quần thể ngẫu phối

2.2.3.1 Định luật Hácđi – Vanbec cho gen nằm trên NST thường

* Trường hợp1 Một gen có 2 alen

a Lý thuyết

- Với một gen có hai alen (A, a) thì thành phần kiểu của quần thể ở trạng thái

cân bằng di truyền là: p2AA + 2pqAa + q2aa =1

- Đặc điểm di truyền của quần thể ngẫu phối :

+ Các cá thể giao phối tự do với nhau

+ Quần thể giao phối đa dạng về kiểu gen và kiểu hình

+ Tạo ra nguồn biến dị tổ hợp đa dạng và phong phú là nguồn nguyên liệu củatiến hoá và chọn giống

b Bài tập mẫu

Bài 1: Gen BB quy định hoa đỏ, Bb quy định hoa hồng, bb quy định hoa

trắng Một quần thể có 300 cá thể đỏ, 400 cá thể hoa hồng và 300 cá thể hoatrắng tiến hành giao phấn ngẫu nhiên Nếu không có sự tác động của các nhân

tố tiến hóa thì thành phần kiểu gen của quần thể ở F1 là

Bài 2 *: Bệnh bạch tạng do gen lặn nằm trên NST thường quy định Ở huyện A

có 106 người, có 100 người bị bệnh bạch tạng Xác suất bắt gặp người bìnhthường có kiểu gen dị hợp là:

Bài 3: Biết alen A quy định lông xám là trội hoàn toàn so với alen a quy định

lông trắng, các alen nằm trên NST thường Một quần thể chuột ở thế hệ xuấtphát có 1020 chuột lông xám đồng hợp, 510 chuột có kiểu gen dị hợp Khiquần thể đạt trạng thái cân bằng có 3600 cá thể

Sử dụng dữ kiện trên trả lời các câu hỏi a) và b) sau đây:

a) Tần số tương đối của mỗi alen là:

Giải: a) Tần số tương đối của mỗi alen là:

Tổng số cá thể chuột trong quần thể ở thế hệ xuất phát: 1020 + 510 = 1530

→ Tần số kiểu gen AA = 1020/1530 = 2/3;

Tần số kiểu gen Aa = 510/1530 = 1/3

Vậy: Thành phần kiểu gen ở thế hệ xuất phát là: 2/3 AA + 1/3 Aa = 1

Tần số tương đối của mỗi alen là:

pA = 2/3 + (1/3 : 2) = 5 / 6 ; qa = 0 + (1/3 : 2) = 1 / 6 → chọn B

b) Kết quả ngẫu phối giữa các cá thể ở thế hệ P:

P: (5/6A : 1/6 a) x (5/6A : 1/6 a) = 25AA : 10Aa : 1aa (hay kẻ ôpennett )

Vậy: Số lượng chuột ở từng kiểu gen đạt trạng thái cân bằng:

Kiểu gen AA = (25 : 36) x 3600 = 2500

Kiểu gen Aa = (10 : 36) x 3600 = 1000

Kiểu gen aa = (1 : 36) x 3600 = 100 → chọn D

c Bài tập tự giải

Bài 1: Đàn bò có thành phần kiểu gen đạt cân bằng, với tần số tương đối của

alen quy định lông đen là 0,6 Tần số tương đối của alen quy định lông vàng

là 0,4 Tỉ lệ kiểu hình của đàn bò này như thế nào?

A 84% bò lông đen, 16% bò lông vàng

B 16% bò lông đen, 84% bò lông vàng

C 75% bò lông đen, 25% bò lông vàng

D 99% bò lông đen, 1% bò lông vàng

Bài 2: Quần thể giao phấn có thành phần kiểu gen đạt trạng thái cân bằng, có

hoa đỏ chiếm 84% Thành phần kiểu gen của quần thể như thế nào (B quyđịnh hoa đỏ trội hoàn toàn so b quy định hoa trắng)?

A 0,16 BB + 0,48 Bb + 0,36 bb = 1 B 0,36 BB + 0,48 Bb + 0,16 bb = 1

C 0,25 BB + 0,50 Bb + 0,25 bb = 1 D 0,64 BB + 0,32 Bb + 0,04 bb = 1

Bài 3: Trong một quần thể gia súc cân bằng có 20,25% số cá thể lông dài, số

còn lại có lông ngắn Biết A: lông ngắn, a : lông dài Nếu xảy ra sự giaophối tự do trong quần thể, thì sang thế hệ tiếp theo, tỉ lệ của số cá thể cólông ngắn là ?

Bài 4: Trong một quần thể, thấy số cá thể có kiểu hình lá nguyên chiếm 64%,

còn lại là số cá thể có lá chẻ Biết quần thể đang ở trạng thái cân bằng và genA: lá nguyên trội hoàn toàn so với a: lá chẻ Tỉ lệ giữa giao tử A / giao tử atrong quần thể là ?

a Lý thuyết

- Xét trường hợp một gen có 3 alen kí hiệu: A1 , A2 , A3 với các tần số tươngđối tương ứng là: p, q, r, trong đó p + q + r =1 Cấu trúc di truyền của quầnthể cân bằng là:

(pA1 + qA2 + rA3) 2 = 1 Khai triển ra ta có biểu thức

Khi tính toán cấu trúc quần thể nói trên theo định luật Hacdi- Vanbec, những

số liệu về kiểu gen, kiểu hình có thể dược viết dưới dạng sau :

Bài 2 * : Trong quần thể người nhóm máu O chiếm 4%, nhóm máu B chiếm

21% Hai vợ chồng cùng có nhóm máu B Tính xác suất họ sinh con trai đầulòng có nhóm máu B?

A 45/98 B 45/49 C 3/16 D.47/49

Giải: Ta tính được tần số alen tương ứng là IA = 0,5, IB= 0,3, IO = 0,2 Tần sốnhóm máu B là 0,21 Xác suất một người có nhóm máu B có kiểu gen IBIO là:2pr/(q2 + 2qr) = 0,12/0,21 = 4/7 Vậy xác suất cặp vợ chồng này sinh con đầulòng có máu O là: 4/7.4/7.1/4= 4/49

Vậy xác suất họ sinh con trai đầu lòng có nhóm máu A là (1- 4/49).1/2 =45/98