MỘT SỐ DẠNG BÀI TẬP DI TRUYỀN VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI

Bài tập di truyền là một trong những dạng bài tập khó đối với học sinh vì nó đòi hỏi người giải phải biết phán đoán, suy luận thật logic thì mới đi đến kết quả chính xác. Mặc khác, đây là dạng bài tập mới mẽ nên đa số học sinh không nắm được phương pháp giải nếu không được hướng dẫn chi tiết từng bước để giải quyết bài tập

ĐỀ TÀI MỘT SỐ DẠNG BÀI TẬP DI TRUYỀN VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI

I ĐẶT VẤN ĐỀ

- Bài tập di truyền là một trong những dạng bài tập khó đối với học sinh vì nó đòi hỏi người giải phải biết phán đoán, suy luận thật logic thì mới đi đến kết quả chính xác Mặc khác, đây là dạng bài tập mới mẽ nên đa số học sinh không nắm được phương pháp giải nếu không được hướng dẫn chi tiết từng bước để giải quyết bài tập

- Trong sách giáo khoa cũ trước đây thì có đề cập đến phương pháp giải và cũng

có đưa ra nhiều dạng bài tập dưới dạng tự luận, thời gian dành cho việc giải bài tập tương đối nhiều nên học sinh và giáo viên dễ dàng trong việc lý luận và tìm ra đáp án, còn trong chương trình sách giáo khoa sinh học hiện nay thì không đề cập đến phương pháp giải bài tập Thời lượng dành cho việc giải bài tập cũng rất ít Các dạng bài tập đưa ra đều là dạng trắc nghiệm, giáo viên không đủ thời gian để đưa ra phương pháp giải cụ thể cho học sinh

Ví dụ 1 Trong các phép lai sau đây, phép lai nào cho tỉ lệ phân tính là 1: 1?

a Aa x aa b AA x Aa c Aa x Aa d AA x AA

Ví dụ 2: Bố và mẹ có kiểu gen là AaBb và aabb khi lai với nhau thì tỉ lệ phân li ở đời con sẽ như thế nào?

a Tỉ lệ 1:1 b Tỉ lệ 1:2:1 c Tỉ lệ 3:1 d.Tỉ lệ 1:1:1:1

Ví dụ 3 Mạch 1 của ADN có trình tự các Nu là: T-A-X-G-T thì trình tự các Nu trên mạch 2 sẽ là:

a G-X-T-A-T b X-G-A-T-T c G-G-X-X-T d A-T-G-X-A

Với những dạng bài tập như thế này thì học sinh có làm được một số bài, song khi tiếp cận với các bài tập dưới dạng tự luận thì các em không lý luận và phần lớn là không giải được Đa số các em khi vào đầu bài là cứ quy cho tính trạng này là AA hoặc Aa rồi cứ như vậy mà viết sơ đồ lai dẫn đến một số rất ít bài làm đúng còn đa số kết quả không nghiệm đúng yêu cầu đề bài đặt ra Các em gặp rất nhiều khó khăn khi

tiếp cận với các bài tập tính toán về chiều dài của AND, gen, tính số lượng các loại nuclêôtit, các bài tập về nguyên phân vì trong sách không đưa ra các công thức tính toán

- Mặt khác, một số giáo viên vì thấy không có thời gian nên cũng không đưa ra bài tập dạng tự luận và phương pháp giải, cũng như việc lồng ghép các công thức tính toán vào các tiết dạy trên lớp nên kỹ năng giải bài tập sinh học của học sinh dưới dạng

tự luận là rất hạn chế Từ đó việc ôn luyện học sinh giỏi cũng gặp không ít khó khoăn Xuất phát từ thực tế nêu trên, tôi chọn đề tài “Một số dạng bài tập di truyền và phương pháp giải” để các đồng nghiệp cùng chia sẻ và góp ý

II NỘI DUNG

1 Thực trạng

- Hiện nay, theo những thông tin từ nhiều người thì môn sinh học là một môn học phụ không có tầm quan trọng đối với học sinh, nhiều người quan niệm rằng học môn sinh học là chẳng qua để tìm hiểu qua loa về cây, con rồi sau đó lấy điểm là xong chuyện Chính vì thế, đại đa số học sinh thường không chú ý nhiều đến việc học môn sinh học, điều đó ảnh hưởng nhiều đến việc học tập của các em nhất là môn sinh học lớp 9 với nhiều dạng bài tập đầy khó khăn

- Với khoảng thời gian ngắn chỉ có 45 phút một tiết rất khó cho giáo viên lồng ghép được những thông tin khác liên quan đến bài học nhất là những bài học có bài tập cần suy luận và có công thức tính toán, vì thế nên phần lớn các giáo viên đứng lớp đều bỏ qua các thông tin này, do đó khi học sinh gặp đến bài tập sinh học lớp 9 là đều vấp phải những sai xót

- Theo phân phối chương trình hiện nay, môn sinh học 9 chỉ có 2 tiết một tuần

và chỉ có 1 tiết làm bài tập chương I Tiết bài tập trong chương trình sinh học 9 quá ít trong khi đó lượng kiến thức lí thuyết ở mỗi tiết học lại quá nặng, dẫn đến hầu hết giáo viên dạy môn sinh học lớp 9 không có thời gian để hướng dẫn học sinh giải bài tập ở cuối bài Học sinh không có khả năng phân tích và tổng hợp kiến thức, đây là trở ngại lớn trong công tác dạy và học ở trên lớp cũng như quá trình bồi dưỡng học sinh

giỏi phần bài tập di truyền Vì vậy tôi nhận thấy đề tài “Một số dạng bài tập di truyền

và phương pháp giải” mà tôi đưa ra trong dạy học và bồi dưỡng học sinh giỏi môn sinh học lớp 9 là rất cần thiết để giúp cho các em học sinh có được khả năng suy luận

và tìm ra các kỹ năng, phương pháp giải các dạng bài tập di truyền trong chương trình sinh học 9, góp phần nâng cao chất lượng giảng dạy cũng như nâng cao tỉ lệ học sinh giỏi cấp huyện, cấp tỉnh

2 Biện pháp thực hiện

A Bài tập lai các cặp tính trạng của Menden

a Phương pháp giải

Trước tiên để giải được bài tập di truyền của Men Đen tôi xin đưa ra phương pháp tổng quát chung như sau:

+ Bước 1: Xác định gen trội, gen lặn

Để xác định dược gen trội, gen lặn ta căn cứ vào định luật I và định luật II của Men Đen, có thể khái quát hai định luật đó như sau:

Định luật I ( Định luật đồng tính): “Khi lai hai cơ thể bố mẹ khác nhau về một cặp tính trạng thuần chủng tương phản thì các con lai có kiểu hình đồng nhất” Theo định luật này nếu con lai ở thế hệ thứ nhất biểu hiện ra tính trạng nào thì tính trạng đó

là tính trạng trội ( quy định bởi gen trội), còn tính trạng không được biểu hiện là tính trạng lặn ( quy định bởi gen lặn)

Định luật II (Định luật phân li): “Khi cho các cơ thể lai ở thế hệ thứ nhất giao phối với nhau hoặc để chúng tự thụ phấn thì ở thế hệ tiếp theo có sự phân li theo tỉ lệ trung bình 3 trội : 1 lặn” Theo định luật này thì tính trạng chiếm ¾ trong tổng số các tính trạng là tính trạng trội, còn tính trạng chiếm ¼ trong tổng số các tính trạng là tính trạng lặn

+ Bước 2: Gọi tên gen

Ta sử dụng các chữ cái tương ứng để gọi tên gen trong đó chữ cái in hoa quy định gen trội, chữ cái thường quy định gen lặn Chẳng hạn A là gen trội thì a là gen lặn tương ứng

+ Bước 3: Xác định kiểu gen của P ( kiểu gen của bố mẹ ).

Từ các tỉ lệ kiểu gen của thế hệ con ta suy ra được kiểu gen của bố mẹ (vì kiểu gen của con cái là do cha mẹ truyền)

Ví dụ: Trong một phép lai, nếu các con lai đều có kiểu gen Aa ta suy ra chúng nhận 1 giao tử A từ bố và một giao tử a từ mẹ hoặc ngược lại, từ đó ta suy ra kiểu gen của bố là AA và của mẹ là aa hoặc ngược lại

+ Bước 4: Viết sơ đồ lai

Sau khi đã xác định được kiểu gen của con cái và của bố mẹ ta bắt đầu tiến hành viết sơ đồ lai và xác định tỉ lệ kiểu gen, kiểu hình của thế hệ sau

b Các ví dụ cụ thể

Ta thường gặp hai dạng bài tập, tạm gọi là bài toán thuận và bài toán nghịch

Dạng 1: Bài toán thuận.

Là dạng bài toán cho biết tính trội, tính lặn, kiểu hình của P Từ đó xác định kiểu gen, kiểu hình của F và lập sơ đồ lai

Ví dụ 1 Ở chuột, tính trạng lông đen trội hoàn toàn so với lông trắng Khi cho chuột đực lông đen giao phối với chuột cái lông trắng thì kết quả giao phối sẽ như thế nào?

Bài giải

Bước 1: Xác định gen trội, gen lặn

Theo đề ra, lông đen là tính trạng trội, lông ngắn là tính trạng lặn

Bước 2: Gọi tên gen:

Gọi A là gen qui định tính trạng lông đen

Gọi a là gen qui định tính trạng lông trắng

Bước 3: Xác định kiểu gen của P

- Chuột đực lông đen có kiểu gen AA hay Aa

- Chuột cái lông trắng có kiểu gen aa

Bước 4: Viết sơ đồ lai

Ở P có hai sơ đồ lai ( P : AA x aa và P : Aa x aa)

- Trường hợp 1:

P : AA (đen) x aa (trắng)

GP A a

F1 Aa

Kiểu hình: 100% lông đen

- Trường hợp 2:

P: Aa (đen) x aa (trắng)

GP A,a a

F1 1Aa : 1aa

Kiểu hình: 50% lông đen : 50% lông trắng

Dạng 2: Bài toán nghịch.

Là dạng bài toán dựa vào kết quả lai để xác định kiểu gen, kiểu hình của bố, mẹ

và lập sơ đồ lai

Ta thường gặp hai trường hợp sau:

Trường hợp 1: Nếu đề bài đó nêu tỉ lệ phân li kiểu hình của con lai.

Ta có cách giải như sau:

- Căn cứ vào tỉ lệ kiểu hình của con lai ( có thể rút gọn tỉ lệ ở con lai thành tỉ lệ quen thuộc để dễ nhận xét ), từ đó suy ra kiểu gen của bố mẹ

- Lập sơ đồ lai và nhận xét kết quả

Lưu ý: Nếu đề bài chưa xác định tính trội, tính lặn thì có thể căn cứ vào tỉ lệ ở

con lai để qui ước gen

Ví dụ:

Trong phép lai giữa hai cây lúa thân cao, người ta thu được kết quả ở con lai như sau: 3018 hạt cho cây thân cao, 1004 hạt cho cây thân thấp

Biện luận và lập sơ đồ lai cho phép lai trên

Bài giải

- Xét tỉ lệ kiểu hình : (3018 cây thân cao: 1004 cây thân thấp)

Tỉ lệ trên xấp xỉ 3 cao : 1 thấp

Tỉ lệ 3:1 tuân theo định luật phân li của Menđen, suy ra: Tính trạng thân cao trội hoàn toàn so với tính trạng thân thấp

Qui ước gen: A: thân cao ; a: thân thấp

Tỉ lệ con lai 3:1 chứng tỏ bố mẹ có kiểu gen dị hợp: Aa

- Sơ đồ lai:

P: Aa (thân cao) x Aa (thân cao)

GP A,a A,a

F1 1AA : 2Aa : 1aa

Kiểu hình F1: 3 thân cao : 1 thân thấp

Trường hợp 2: Nếu đề bài không nêu tỉ lệ kiểu hình của con lai.

Để giải dạng bài toán này, dựa vào cơ chế phân li và tổ hợp NST trong quá trình giảm phân và thụ tinh Cụ thể là căn cứ vào kiểu gen của con để suy ra loại giao tử mà con có thể nhận từ bố, mẹ

Nếu có yêu cầu thì lập sơ đồ lai kiểm nghiệm

Ví dụ:

Ở người, màu mắt nâu là tính trạng trội so với màu mắt xanh Trong một gia đình, bố và mẹ đều có mắt nâu Trong số các con sinh ra thấy có đứa con gái mắt xanh Xác định kiểu gen của bố, mẹ và lập sơ đồ lai minh hoạ

Bài giải

Theo đề ra ta qui ước gen: A mắt nâu ; a: mắt xanh

Người con gái mắt xanh mang kiểu hình lặn, tức có kiểu gen aa Kiểu gen này được tổ hợp từ 1 giao tử a của bố và một giao tử a của mẹ Tức bố và mẹ đều tạo được giao tử a

Theo đề bài, bố mẹ đều có mắt nâu lại tạo được giao tử a Suy ra bố và mẹ đều có kiểu gen dị hợp tử Aa

Sơ đồ lai minh hoạ:

P: Aa (mắt nâu) x Aa (mắt nâu)

GP A,a A,a

F1 1AA : 2Aa : 1aa

Kiểu hình F1 là 3 mắt nâu : 1 mắt xanh

c Bài tập vận dụng

Bài tập 1

Cho hai thứ cà chua quả đỏ lai với cà chua quả vàng thì F1 được toàn bộ cà chua quả đỏ Cho các cây cà chua quả đỏ ở F1 tự thụ phấn thì ở F2 phân ly theo tỉ lệ 3 quả

đỏ : 1 quả vàng Hãy biện luận và viết sơ đồ lai từ P đến F2.

Bài giải:

- Bước 1: Xác định gen trội, gen lặn

Theo đề ra ở F1 thu được toàn bộ cà chua quả đỏ, vậy theo định luật I của MenĐen ta suy ra cà chua quả đỏ là trội hoàn toàn so với cà chua quả vàng, suy ra P thuần chủng

- Bước 2: Gọi tên gen

Gọi A quy định cà chua quả màu đỏ, thì a quy định cà chua quả màu vàng

- Bước 3: Xác định kiểu gen của P

Cà chua quả màu đỏ thuần chủng có kiểu gen là AA và cà chua quả màu vàng thuần chủng có kiểu gen aa

- Bước 4: Viết sơ đồ lai

P: Qủa màu đỏ x Quả màu vàng

AA aa

GP A a

F1 Aa (quả đỏ) x Aa ( quả đỏ)

GF1 A, a A, a

F2 AA, Aa, Aa, aa

Tỉ lệ kiểu gen : 1AA: 2Aa: 1aa (25%AA: 50%Aa: 25%aa)

Tỉ lệ kiểu hình: 3 quả đỏ: 1 quả vàng ( 75% quả đỏ: 25% quả vàng)

Lưu ý: Với những bài tập mà đề bài đã gọi tên gen sẳn thì ta không cần sử dụng bước gọi tên gen

Bài tập 2

Ở lợn, tính trạng thân dài do gen B quy định là trội hoàn toàn so với tính trạng thân ngắn do gen b quy định

a Khi đem lai hai con lợn thân dài có kiểu gen dị hợp thì đời con sẽ có kiểu hình như thế nào?

b Nếu đem lai hai con lợn thân dài có kiểu gen đồng hợp thì đời con có kiểu hình như thế nào?

c Làm thế nào để xác định được lợn thân dài có thuần chủng hay không ?

Bài giải

Với dạng bài tập như thế nay ta bỏ qua bước xác định gen trội lặn và bước gọi tên gen

a Vì tính trạng thân dài là trội hoàn so với tính trạng thân ngắn nên kiểu gen của hai con lợn thân dài dị hợp đều là Bb, ta có sơ đồ lai như sau:

Sơ đồ lai

P: Thân dài x thân dài

Bb x Bb

GP: B, b B, b

F1: BB, Bb, Bb, bb

Tỉ lệ kiểu gen: 1BB: 2Bb: 1bb (25%BB: 50%Bb: 25%bb)

Tỉ lệ kiểu hình: 3 thân dài: 1 thân ngắn.(75% thân dài: 25% thân ngắn)

b Hai con lợn thân dài đồng hợp có kiểu gen thuần chủng là BB, ta có sơ đồ lai như sau:

P: BB x BB

GP B B

F1 BB

Tỉ lệ kiểu gen: 1BB (100% BB)

Tỉ lệ kiểu hình: 100% thân dài

c Để biết được lợn thân dài có thuần chủng hay không thì ta cho chúng giao phối với lợn thân ngắn, nếu đời con chỉ có một kiểu hình duy nhất thì ta kết luận lợn thân dài là thuần chủng và có kiểu gen là BB, nếu đời con phân li theo tỉ lệ 1 thân dài: 1 thân ngắn thì ta kết luận lợn thân dài là dị hợp Bb

Lưu ý: Đối với dạng bài tập di truyền có liên quan đền hai cặp tính trạng thì phương pháp giải được tiến hành tương tự

Bài tập 3

Người ta tiến hành hai phép lai và thu được kết quả như sau:

- Ở phép lai thứ nhất: Cho hai cây cà chua lai với nhau người ta thu được F1 với

tỉ lệ kiểu hình như sau: 75% cây có quả đỏ , dạng bầu dục; 25% cây có quả vàng dạng bầu dục

- Ở phép lai thứ hai: Cho hai cây cà chua lai với nhau, người ta thu được F1 với tỉ

lệ kiểu hình như sau: 75% cây có quả vàng, dạng tròn; 25% cây có quả vàng, dạng bầu dục

Hãy biện luận và viết sơ đồ lai trong hai phép lai trên Biết rằng mổi gen quy định một tính trạng, các gen nằm trên nhiễm sắc thể khác nhau

Bài giải

- Ở phép lai thứ nhất F1 phân li theo tỉ lệ 3 quả đỏ: 1 quả vàng chứng tỏ tính trạng quả đỏ là tính trạng trội càn tính trạng quả vàng là tính trạng lặn và cây cà chua quả

đỏ ban đầu có kiểu gen dị hợp

Gọi A quy định cà chua quả đỏ thì cà chua quả vàng là a, cây cà chua quả đỏ dị hợp có kiểu gen Aa

- Ở phép lai thứ hai F1 phân li theo tỉ lệ 3 quả tròn: 1 quả bầu dục chứng tỏ quả tròn là tính trạng trội còn quả bầu dục là tính trạng lặn và cây cà chua quả tròn ban đầu có kiểu gen dị hợp

Gọi B quy định cà chua quả tròn thì cà chua quả bầu dục là b, cây cà chua quả bầu dục dị hợp có kiểu gen Bb

Từ 2 kết quả trên suy ra:

- Ở phép lai thứ nhất F1 thu được toàn bộ quả bầu dục có kiểu gen bb chứng tỏ hai cây cà chua ban đầu củng có kiểu gen bb quy định quả bầu dục,tổng hợp tinh trạng màu sắc và hình dạng quả thì kiểu gen chung của hai cây cà chua ban đầu trong phép lai thứ nhất là Aabb (quả đỏ, dạng bầu dục)

- Ở phép lai thứ hai F1 thu được toàn bộ quả vàng có kiểu gen aa chứng tỏ hai cây

cà chua ban đầu củng có kiểu gen aa quy định quả màu vàng, tổng hợp tinh trạng màu sắc và hình dạng quả thì kiểu gen của hai cây cà chua ban đầu trong phép lai thứ hai là aaBb (quả vàng, dạng tròn) Ta có sơ đồ lai như sau:

Sơ đồ 1:

P: Quả đỏ, dạng bầu dục x quả đỏ, dạng bầu dục

Aabb Aabb

GP: Ab, ab Ab, ab

F1: AAbb, Aabb, Aabb, aabb

Tỉ lệ kiểu gen: 1Aabb: 2Aabb: 1aabb

Tỉ lệ kiểu hình: 3 đỏ, bầu dục: 1 vàng, bầu dục (75% đỏ, bầu dục: 25% vàng, bầu dục)

Sơ đồ 2:

P: Quả vàng, dạng tròn x quả vàng, dạng tròn

aaBb aaBb

GP: aB, ab aB, ab

F1: aaBB, aaBb, aaBb, aabb

Tỉ lệ kiểu gen: 1aaBB: 2aaBb: 1aabb

Tỉ lệ kiểu hình: 3 quả vàng, dạng tròn: 1 quả vang, dạng bầu dục (75% quả vàng, dạng tròn: 25% quả vàng, dạng bầu dục)

B Bài tập liên quan đến AND, GEN, ARN.

Ta thường gặp một số dạng sau đây:

Dạng 1 Tính chiều dài, số vòng xoắn( số chu kỳ xoắn ), số lượng nucleôtit của phân tử ADN ( hay của gen )

Để giải được dạng này, ta cần nắm các công thức sau đây:

Biết trong gen hay trong phân tử ADN luôn có:

Tổng số nuclêôtít = A + T +G +X trong đó A = T ; G = X

Mỗi vòng xoắn chứa 20 nuclêôtít với chiều dài 34 A0, mỗi nuclêôtít dài 3,4

A0( 1A0 =10-4µm =10-7 mm)

Khối lượng trung bình một nuclêôtít là 300 đvc

N: Số nuclêôtít của AND

L: Chiều dài của ADN

M: Khối lượng của ADN

C: Số vòng xoắn của ADN

- Chiều dài của ADN = (số vòng xoắn ) x 34 A0 hay L = C 34 A0

Ta cũng có thể tính chiều dài của ADN theo công thức L =

2

N

3,4 A0

- Tổng số nuclêôtít của ADN = số vòng xoắn x 20 hay N = C x 20 Hoặc:

N =

4 , 3

) A (

2L 0

N = 2A + 2X = 2T + 2G

- Số vòng xoắn của ADN là C = (A )0

34

L

= 20

N

- Khối lượng của ADN là M = N × 300 (đvc)

- Số lượng từng loại nuclêôtít của ADN :

N = A +T +G +X, theo NTBS A =T ; G = X, Suy ra A =T =

2

N

- G và G =X =

2

N

- A

- Số liên kết hidrô : H = 2A + 3X = 2T + 3G

Một số ví dụ minh họa

Ví dụ 1 Một phân tử ADN có chứa 150.000 vòng xoắn hãy xác định :

a Chiều dài và số lượng nuclêôtít của ADN