Dạng bài tập tính quy luật của hiện tượng di truyền là một dạng bài tập khó, trọng tâm của kiến thức sinh học trong thi tuyển chọn HS giỏi cấp tỉnh, quốc gia và thi đại học, cao đẳng hàn
Trang 1SỞ GD & ĐT VĨNH PHÚC
TRƯỜNG THPT TAM ĐẢO 2
========*========
CHUYÊN ĐỀ BỒI DƯỠNG ÔN THI ĐẠI HỌC CAO ĐẲNG
MÔN SINH HỌC
XÂY DỰNG MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP GIẢI
MỘT SỐ DẠNG BÀI TẬP DI TRUYỀN – SINH HỌC 12
Người thực hiện: Nguyễn Thị Giang Chức vụ: Giáo viên
Đơn vị công tác: Trường THPT Tam Đảo 2
Tam Đảo, tháng 03 / 2014
Trang 2I ĐẶT VẤN ĐỀ
Hiện nay, một trong những nhiệm vụ quan trọng của ngành giáo dục là đổi mới phương pháp nhằm nâng cao chất lượng dạy học Đặc biệt là đổi mới phương pháp dạy học trong nâng cao chất lượng học sinh (HS) mũi nhọn (học sinh giỏi) hay trong ôn thi đại học, cao đẳng
Để làm được điều này, thì ngoài việc cố gắng nỗ lực của HS, việc tích cực học hỏi để nâng cao trình độ và phương pháp giảng dạy của giáo viên thì việc tìm ra những phương pháp giải hay, nhanh và ngắn ngọn là rất cần thiết
Có rất nhiều cách giải cho một dạng bài tập sinh học, đặc biệt là trong giải các bài tập di truyền Dạng bài tập tính quy luật của hiện tượng di truyền là một dạng bài tập khó, trọng tâm của kiến thức sinh học trong thi tuyển chọn HS giỏi cấp tỉnh, quốc gia và thi đại học, cao đẳng hàng năm
Việc đưa ra các cách giải nhanh và ngắn gọn sẽ giúp cho HS tốn ít thời gian hơn trong việc giải bài tập, đặc biệt là trong ôn thi đại học, cao đẳng Như vậy, biết nhiều phương pháp giải bài tập là một phương tiện dạy học rất cần thiết của GV, nhằm phát huy tính tích cực của học sinh trong quá trình lĩnh hội kiến thức Tuy nhiên số lượng cách giải được thiết kế sẵn trong SGK, trong sách
tham khảo Sinh học phần Di truyền còn rất ít, chưa đáp ứng đủ nhu cầu trong
quá trình dạy học
Từ những lí do trên cũng như để góp phần vào việc giảng dạy và học tập
phần di truyền, tôi tiến hành thực hiện đề tài “Xây dựng một số phương pháp giải một số dạng bài tập di truyền – Sinh học 12”.
Trang 3II GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ
1 Cơ sở lí luận của vấn đề
1.1 Vị trí của phần di truyền trong chương trình Sinh học Phổ thông
Di truyền là một nội dung quan trọng trong chương trình Sinh học từ bậc THCS đến bậc THPT
Ngay từ bậc THCS phần Tính quy luật của hiện tượng di truyền đã được đưa vào giảng dạy trong chương trình Sinh học 9 Ở bậc THPT phần Di truyền được biên soạn thành một phần riêng (phần V), với những kiến thức chuyên sâu
và rộng hơn chương trình THCS và được dạy ở Sinh học 12
Hiện nay chương trình Di truyền đang được giảng dạy ở các trường THPT trong nội dung Sinh học 12, tuy nhiên chưa có tài liệu tham khảo cũng như đề tài nghiên cứu nào xây dựng nhiều cách giải bài tập di truyền để tổ chức hoạt động cho HS trong việc giảng dạy Việc xây dựng các cách giải cho một số dạng bài tập di truyền trong bồi dưỡng HS giỏi và ôn thi đại học, cao đẳng là rất cần thiết và phù hợp với xu thế đổi mới phương pháp dạy học hiện nay
1.2 Cơ sở lí luận của vấn đề:
* Phân tích SGK Sinh học 12 phần Di truyền
Chương I Cơ
chế di truyền và
biến dị
Bài 1 Gen, mã di truyền và quá trình nhân đôi
ADN Bài 2 Phiên mã, dịch mã Bài 3 Điều hòa hoạt động của gen Bài 4 Đột biến gen
Bài 5 NST và đột biến cấu trúc NST Bài 6 Đột biến số lượng NST
Chương II Tính
quy luật của
hiện tượng di
truyền
Bài 8 Quy luật Menđen: Quy luật phân li Bài 9 Quy luật Menđen: Quy luật phân li độc lập Bài 10 Tương tác gen và tác động đa hiệu của gen Bài 11 Liên kết gen và hoán vị gen
Bài 12 Di truyền liên kết với giới tính và di truyền
ngoài nhân Bài 13 Ảnh hưởng của môi trường lên sự biểu hiện
Trang 4của gen Bài 14 Thực hành: Lai giống Bài 15 Bài tập chương I và chương II Chương III
Di truyền học
quần thể
Bài 16 Cấu trúc di truyền quần thể Bài 17 Cấu trúc di truyền quần thể (tiếp)
Chương IV
Ứng dụng di
truyền học
Bài 18 Chọn giống vật nuôi và cây trồng dựa trên
nguồn biến dị tổ hợp Bài 19 Tạo giống bằng phương pháp gây đột biến
và công nghệ tế bào Bài 20 Tạo giống nhờ công nghệ gen Chương V Di
truyền học
người
Bài 21 Di truyền y học Bài 22 Bảo vệ vốn gen của loài người và một số
vấn đề xã hội của di truyền học Nhận xét: Kiến thức phần Di truyền - Sinh học 12 được trình bày trên quan điểm cập nhật những kiến thức hiện đại nhất Đây là những kiến thức căn bản tiếp nối phần kiến thức đã được học ở lớp 9 tuy nhiên kiến thức phần này đi sâu hơn, có nhiều bài tập di truyền hơn, giúp học sinh không những chiếm lĩnh được kiến thức về tính quy luật của hiện tượng di truyền mà còn áp dụng vào thực tiễn cuộc sống Đây là cơ sở để thiết kế các cách giải bài tập đảm bảo phù hợp các yêu cầu đặt ra
* Cơ sở lí luận của vấn đề
Trong chương trình Sinh học phổ thông thì phần lý thuyết chiếm đa số chương trình, phần bài tập chỉ chiếm một phần nhỏ Tuy nhiên trong chương trình Di truyền – Sinh học 12 thì phần lý thuyết và bài tập được coi trọng như nhau Đặc biệt, trong chương trình thi HSG cấp THPT và chương trình thi đại học, cao đẳng thì phần bài tập chiếm số lượng nhiều hơn cả Vì vậy để HS làm được cả bài tập tự luận và trắc nghiệm thì trong quá trình giảng dạy giáo viên phải có phương pháp giải như thế nào cho nhanh và hiệu quả, đem lại kết quả cao
Trong dạy học Sinh học thì việc dạy lý thuyết có vẻ dễ dàng hơn, còn việc hướng dẫn học sinh giải bài tập Sinh học sao cho thuần thục và nhanh nhạy thì
Trang 5phải tốn nhiều thời gian và công sức hơn.Vì khi giải bài tập đòi hỏi phải vận dụng lý thuyết đã học và kèm theo các công thức toán học
Tiết bài tập Sinh học, tiết tự chọn sinh học và các buổi dạy bồi dưỡng kiến thức kĩ năng giữ một vai trò quan trọng giúp học sinh củng cố, đào sâu và nắm vững kiến thức, nó là một hình thức tổng hợp kiến thức của một bài, một chương Nó là thước đo mức độ sâu sắc và vững vàng kiến thức mà học sinh thu nhận được
Trong chương trình sách giáo khoa không biên soạn cụ thể một tiết dạy bài tập, vì vậy mỗi giáo viên phải lựa chọn những bài tập thích hợp, thích hợp với mỗi lớp học, thích hợp với mỗi đối tượng học sinh Do đó người giáo viên phải vững vàng về chuyên môn và có sức sáng tạo và đặc biệt là phải yêu nghề thì mới hoàn thành tốt một tiết bài tập sinh học
Do nhu cầu về thi cử, học sinh phải nhớ một nội dung kiến tức rộng lớn
và nhiều kĩ năng khác, do đó đối vơi tiết bài tập cần phải:
+ Làm cho học sinh nắm vững nội dung lý thuyết cơ bản
+ Rèn kĩ năng phân tích các hiện tượng sinh học
+ Rèn kĩ năng làm các bài toán trắc nghiệm hoặc tự luận
Thực tế hiện nay với cách học "nhồi nhét" thụ động, kĩ năng làm bài tập sinh học của đại bộ phận học sinh còn yếu, vì vậy tìm ra các phương pháp giải các bài tập sinh học nhanh và dễ hiểu là một vấn đề rất cần thiết
2 Thực trạng của vấn đề
Di truyền học – sinh học 12 là một phần học gồm nhiều dạng bài tập, trong đó có nhiều dạng bài tập có nhiều cách giải và các dạng bài tập khó, đây cũng là phần bài tập chủ yếu trong các đề thi HSG và đề thi đại học cao đẳng Tuy nhiên để HS nắm được các cách giải một cách dễ dàng đặc biệt là nắm được các cách giải nhanh là một điều không dễ và cũng chưa có tài liệu chuyên sâu về nội dung này
Trường THPT Tam Đảo 2 là một trường có hầu hết học sinh đầu vào khi tuyển sinh còn thấp, cố lượng HS có học lực khá giỏi còn chưa thật cao Vì vậy việc giảng dạy như thế nào cho phù hợp giữa các đối tượng HS còn khó khăn
Trang 6Vậy làm thế nào để giúp các em hiểu và làm nhanh được các bài toán sinh học di truyền là vấn đề khó khăn đối với giáo viên chúng tôi Với kinh nghiệm 4 năm giảng dạy còn ít ỏi, tôi mạnh dạn đưa ra đề tài này nhằm trao đổi với các bạn đồng nghiệp về các cách giải cho một số dạng bài tập di truyền
3 Các biện pháp đã tiến hành để giải quyết vấn đề
* Phương pháp nghiên cứu lí thuyết
+ Thu thập tài liệu có liên quan đến đề tài
- Sưu tầm tài liệu ở nhiều nguồn khác nhau: thư viện, mượn đồng nghiệp…
- Lập thư mục sách tra cứu, sắp xếp hệ thống các tài liệu đã thu thập được + Nghiên cứu tài liệu
- Đọc các tài liệu về chủ trương, đường lối của Đảng và Nhà nước trong công tác giáo dục của Bộ GD và ĐT về đổi mới phương pháp dạy học ở các cấp bậc làm cơ sở định hướng cho việc nghiên cứu
- Nghiên cứu về phương pháp dạy học Sinh học ở THPT
- Nghiên cứu cấu trúc nội dung chương trình SGK Sinh học 12 phần di truyền
- Nghiên cứu các tài liệu có liên quan đến đề tài nhằm mục đích kế thừa các kết quả nghiên cứu của các tác giả cũng như vận dụng các thông tin, số liệu vào vấn đề nghiên cứu của đề tài
* Phương pháp hệ thống hoá lí thuyết:
Sắp xếp và hệ thống hoá nội dung đã nghiên cứu để nhìn nhận vấn đề nghiên cứu một cách toàn diện
* Phương pháp thực nghiệm: trực tiếp giảng dạy nội dung nghiên cứu trong các tiết bài tập trên lớp, trong công tác bồi dưỡng HS giỏi cấp tỉnh, ôn thi đại học – cao đẳng, tiến hành kiểm tra nhận thức của HS để đánh giá hiệu quả từ
đó rút kinh nghiệm và tìm ra hướng đúng đắn cho việc nghiên cứu
4 Hiệu quả của đề tài:
4.1 Kết quả nghiên cứu:
* Bài tập về Cơ chế di truyền biến dị ở mức phân tử:
Trang 7Bài 1: Một gen ở sinh vật nhân thực có 3900 liên kết hidro và có 900
nucleotit loại Guanin Mạch 1 của gen có số nucleotit loại Adenin chiếm 30% và
số nucleotit loại guanin chiếm 10% tổng số nucleotit của mạch Xác định số nucleotit mỗi loại của mạch 1?
Hướng dẫn giải:
Cách 1: Theo bài ra, ta có số nucleotit loại A là:
ADCT: H = 2A + 3G => A = T = 600 (nu)
- Tỉ lệ % số nu từng loại của gen là:
+ Tổng số nu của gen: N = 3000 (nu)
+ Tỉ lệ % từng loại nu của gen: %A = %T = 20%; %G = %X = 30%
- Tỉ lệ % số nu từng loại của mạch 1:
%A1 = 30% => %T1 = 20% 2 – 30% = 10%
% G1 = 10% => %X1 = 50%
- Số nu từng loại của mạch 1 là: A1 = 450 (nu); T1 = 150 (nu); G1 = 150 (nu); X1 = 750 (nu)
Cách 2: Xác định số nu của 1% rồi đem nhân với tỉ lệ % của các loại nu
của mạch 1
Bài 2: Một gen dài 0,408 micromet và có tỉ lệ nu loại A = 20% Gen nói
trên tự nhân đôi 5 lần Tính số lượng từng loại nucleotit của các gen con?
Hướng dẫn giải:
Cách 1: - Tổng số nu của gen là: N = 2400 (nu)
- Số nu từng loại của gen là: A = T = 480 (nu); G = X = 720 (nu)
Vậy số nu từng loại của các gen con được tạo ra sau khi gen tự nhân đôi 5 lần là: A = T = 480 25 = 15360 (nu)
G = X = 720 25 = 23040 (nu)
Cách 2: Vì gen nhân đôi dù bao nhiêu lần, thì tỉ lệ % số nu từng loại của
các gen con cũng bằng tỉ lệ % từng loại nu của gen ban đầu
- Tổng số nu của các gen con khi gen tự nhân đôi liên tiếp 5 lần là:
2400 25 = 76800 (nu)
- Số nu từng loại trong các gen con là:
Trang 8A = T = 76800 20% = 15360 (nu)
G = X = 76800 30% = 23040 (nu)
Bài 3: Một gen có số nucleotit loại Adenin chiếm 30% tổng số nucleotit
của gen và có 3600 liên kết hidro Tính số nucleotit từng loại của gen?
Hướng dẫn giải:
Cách 1: Theo bài ra ta có: 2A + 3G = 3600 (1)
- Mà %A/%G = 30%/20% => A/G = 3/2 (2)
Giải phương trình 1 và 2 ta thu được số nu từng loại của gen là:
A = T = 900 (nu); G = X = 600 (nu)
Cách 2: Theo bài ra ta có: 2A + 3G = 3600
=> 2 (30.N/100) + 3.(20.N/100) = 3600 => N = 3000 = 2A + 2G (2) Giải phương trình 1 và 2 ta thu được số nu từng loại của gen là:
A = T = 900 (nu); G = X = 600 (nu)
* Bài tập về Tính quy luật của hiện tượng di truyền:
Bài 1: Với phép lai AaBb x AaBb trong trường hợp các gen phân li độc
lập, tác động riêng rẽ, trội lặn hoàn toàn sẽ cho ra các cơ thể lai mang 2 tính trạng trội là bao nhiêu?
Hướng dẫn giải:
Cách 1: Viết sơ đồ lai (thường không nên áp dụng trong giải bài tập
nhanh – trong thi ĐH, CĐ)
Sơ đồ lai: P: AaBb x AaBb
Gp: 1/4AB : 1/4Ab : 1/4aB : 1/4ab
F 1 1/4AB 1/4Ab 1/4aB 1/4ab
1/4AB 1/16AABB 1/16AABb 1/16AaBB 1/16AaBb
1/4Ab 1/16AABb 1/16AAbb 1/16AaBb 1/16Aabb
1/4aB 1/16AaBB 1/16AaBb 1/16aaBB 1/16aaBb 1/4ab 1/16AaBb 1/16Aabb 1/16aaBb 1/16aabb KG: 1/16AABB : 2/16AABb : 2/16AaBB : 4/16AaBb
1/16AAbb : 2/16Aabb : 1/16aaBB : 2/16aaBb : 1/16aabb KH: 9(A-B-) : 3 (A-bb) : 3 (aaB-) : 1aabb
Vậy, cơ thể lai mang 2 tính trạng trội (A-B-) chiếm tỉ lệ: 9/16
Cách 2: Sử dụng phương pháp tách cặp
Trang 9- Aa x Aa 1/4AA : 2/4Aa : 1/4aa tỉ lệ A-: 3/4
- Bb x Bb 1/4BB : 2/4Bb : 1/4bb tỉ lệ B-: 3/4
Vậy tỉ lệ cơ thể lai mang 2 tính trạng trội (A-B-) là: 3/4 3/4 = 9/16
Cách 3: Áp dụng công thức: k
n
C (3/4)k (1/4)n – k
Trong đó: n là tổng số tính trạng, k là số tính trạng trội
Vậy tỉ lệ cơ thể lai mang 2 tính trạng trội là:
2
2
C (3/4)2 (1/4)2 – 2 = 9/16
Bài 2: Trong trường hợp giảm phân và thụ tinh bình thường, một gen quy
định một tính trạng và gen trội là trội hoàn toàn Tính theo lí thuyết, phép lai: AaBbDdHh x AaBbDdHh sẽ cho kiểu hình mang 3 tính trạng trội và một tính trạng lặn là bao nhiêu?
Hướng dẫn giải:
Cách 1: Viết sơ đồ lai (Không nên áp dụng)
Cách 2: Chia trường hợp và sử dụng phương pháp tách cặp
- KH mang 3 tính trạng trội và 1 tính trạng lặn sẽ có 4 trường hợp xảy ra
đó là: A-B-D-hh; A-B-ddH-; A-bbD-H- và
aaB-D-H Sử dụng phương pháp tách cặp:
+ Aa x Aa 1/4AA : 2/4Aa : 1/4aa tỉ lệ A-: 3/4; aa: 1/4
+ Bb x Bb 1/4BB : 2/4Bb : 1/4bb tỉ lệ B-: 3/4; bb: 1/4
+ Dd x Dd 1/4DD : 2/4Dd : 1/4dd tỉ lệ D-: 3/4; dd: 1/4
+ Hh x Hh 1/4HH : 2/4Hh : 1/4hh tỉ lệ H-: 3/4; hh: 1/4
Ta thấy, cả 4 TH trên đều có tỉ lệ như nhau, vậy tỉ lệ cơ thể lai có KH mang 3 tính trạng trội và 1 tính trạng lặn là:
4 3/4 3/4 3/4 = 27/64
Cách 3: Áp dụng công thức: k
n
C (3/4)k (1/4)n – k
Vậy tỉ lệ cơ thể lai mang 3 tính trạng trội và 1 tính trạng lặn là:
3
4
C (3/4)3 (1/4)4 – 3 = 27/64
Bài 3: Cho cây có kiểu gen AaBbCc tự thụ phấn Biết các cặp gen này
nằm trên các cặp NST khác nhau và tính trạng trội là trội hoàn toàn Số loại kiểu gen và kiểu hình có thể tạo ra ở thế hệ sau là?
Trang 10Hướng dẫn giải:
Cách 1: Viết sơ đồ lai (Không nên sử dụng)
Cách 2: Sử dụng phương pháp tách cặp
+ Aa x Aa 1/4AA : 2/4Aa : 1/4aa KG: 3; KH: 2
+ Bb x Bb 1/4BB : 2/4Bb : 1/4bb KG: 3; KH: 2
+ Cc x Cc 1/4CC : 2/4Cc : 1/4cc KG: 3; KH: 2
Vậy: - Số loại kiểu gen là: 3 3 3 = 27
- Số loại kiểu hình là: 2 2 2 = 8
Cách 3: Dựa vào tỉ lệ phân li KG và KH của quy luật phân li của Menđen
khi lai cơ thể có 1 cặp gen dị hợp với nhau:
+ Aa x Aa tỉ lệ KG: 1 : 2 : 1; KH: 3 : 1 KG: 3; KH: 2
+ Bb x Bb tỉ lệ KG: 1 : 2 : 1; KH: 3 : 1 KG: 3; KH: 2
+ Cc x Cc tỉ lệ KG: 1 : 2 : 1; KH: 3 : 1 KG: 3; KH: 2
Bài 4: Mỗi cặp trong 3 cặp alen Aa, Bb, Dd quy định một tính trạng khác
nhau và phân li độc lập Hãy xác định:
a Tỉ lệ giao tử ABD từ cá thể AaBbDd là bao nhiêu?
b Tỉ lệ loại hợp tử AaBBDD từ phép lai AaBbDd x AaBbDd là bao nhiêu?
Hướng dẫn giải:
Cách 1:
a Sử dụng phương pháp tách cặp:
- Aa cho ra 2 giao tử với tỉ lệ: 1/2A : 1/2a
- Bb cho ra 2 giao tử với tỉ lệ: 1/2B : 1/2b
- Dd cho ra 2 giao tử với tỉ lệ: 1/2D : 1/2d
Vậy tỉ lệ giao tử ABD là: 1/2 1/2 1/2 = 1/8
b Sử dụng phương pháp tách cặp:
+ Aa x Aa 1/4AA : 2/4Aa : 1/4aa tỉ lệ KG Aa: 1/2
+ Bb x Bb 1/4BB : 2/4Bb : 1/4bb tỉ lệ KG BB: 1/4
+ Dd x Dd 1/4DD : 2/4Dd : 1/4dd tỉ lệ KG DD: 1/4
Vậy tỉ lệ kiểu gen AaBBDD là: 1/2 1/4 1/4 = 1/32
Cách 2:
Trang 11a Tổng số giao tử có thể được tạo ra từ kiểu gen AaBbDd là:
ADCT: Số giao tử được tạo ra: 2n = 23 = 8 (n là số cặp gen dị hợp)
- Vì xác suất tạo ra các giao tử là như nhau, vậy tỉ lệ giao tử ABD là: 1/8
b Tổng số tổ hợp giao tử được tạo ra từ phép lai trên là: 8 8 = 64
Vì cơ thể có KG chứa 1 cặp gen dị hợp luôn chiếm 2 phần trong tổng số
tổ hợp được tạo ra, nên tỉ lệ KG AaBBDD là: 2/64 = 1/32
Bài 5: Cho biết không xảy ra đột biến, tính theo lí thuyết, xác suất sinh
một người con có hai alen trội của một cặp vợ chồng đều có kiểu gen AaBbDd
là bao nhiêu?
Hướng dẫn giải:
Cách 1: Viết sơ đồ lai xác định tỉ lệ kiểu gen mang hai tính trạng trội:
P: AaBbDd x AaBbDd
Cách 2: Áp dụng công thức: C2
a/ 2n 2n
Trong đó: n là số cặp gen dị hợp; a là số alen
Vậy, xác suất sinh một người con có hai alen trội của một cặp vợ chồng đều có kiểu gen AaBbDd là bao nhiêu:
C2
6/ 23 23 = 15/64
Bài 6: Cho biết mỗi gen quy định một tính trạng, alen trội là trội hoàn
toàn, các cặp gen nằm trên các cặp NST tương đồng khác nhau và không xảy ra đột biến Trong một phép lai, người ta thu được đời con có kiểu hình phân li theo tỉ lệ 3A-B- : 3aaB- : 1A-bb : 1aabb Xác định phép lai phù hợp với kết quả trên?
Hướng dẫn giải:
Cách 1: Ở F1 thu được 8 tổ hợp giảo tử, như vậy một bên bố hoặc mẹ P
cho ra 4 loại giao tử, bên còn lại cho ra hai loại giao tử
Để cho ra bốn loại giao tử thì P phải có KG: AaBb
Để cho ra hai loại giao tử thì P phải có kiểu gen Aabb hoặc aaBb
Viết sơ đồ lai để xác định kiểu gen của P
Cách 2: Sử dụng phương pháp tách cặp:
- Tỉ lệ KH A - : aa = 1 : 1, vậy KG của P là: Aa x aa