Vận dụng một số phép toán giúp học sinh giải nhanh các dạng bài tập trắc nghiệm về di truyền quần thể

di truyền quần thể Vận dụng một số phép toán giúp học sinh giải nhanh các dạng bài tập trắc nghiệm về di truyền quần thể A.. Một trong những yêu cầu cơ bản trong dạy học sinh học là giá

Trang 1

di truyền quần thể

Vận dụng một số phép toán giúp học sinh giải nhanh các dạng bài tập trắc nghiệm về di truyền quần thể

A PHẦN MỞ ĐẦU

Đổi mới phương pháp dạy học, thực hiện dạy học dựa vào hoạt động tích cực, chủ động của học sinh với sự tổ chức và hướng dẫn đúng mực của giáo viên nhằm phát triễn tư duy độc lập, sáng tạo hình thành phương pháp và nhu cầu tự học, bồi dưỡng hứng thú học tập, tạo niềm tin và niềm vui trong học tập

Nâng cao chất lượng giáo dục phổ thông nói chung, chất lượng môn sinh học nói riêng là nhiệm vụ cấp thiết của người thầy giáo Một trong những yêu cầu cơ bản trong dạy học sinh học là giáo viên phải tìm ra giải pháp phù hợp nhằm nâng cao tính tích cực, chủ động, độc lập của học sinh, từ đó nâng cao hiệu quả của quá trình tiếp thu, lĩnh hội kiến thức và hình thành kĩ năng, giải quyết được các vấn đề một cách sáng tạo và có hiệu quả

Trong chương trình sinh học phổ thông, ở khối lớp 12 học sinh được học về di truyền quần thể (Chương III – Phần Di truyền học) Đây là một phần khó vì khá phức tạp đòi hỏi tư duy cao nên rất khó nhớ, khó hiểu và đặc biệt khó vận dụng kiến thức đã học để giải quyết các bài tập

Thực tế hiện nay có khá nhiều tài liệu đề cập đến cách giải các dạng bài tập về

di truyền quần thể Tuy nhiên, hiệu quả của việc hướng dẫn cho học sinh vận dụng phương pháp giải phù hợp với các dạng bài tập cụ thể còn nhiều hạn chế, đặc biệt các bài tập trắc nghiệm Học sinh chưa hiểu hết tầm quan trọng của mối liên hệ hữu cơ giữa các môn học, đặc biệt giữa toán học và sinh học Điều đó dẫn đến việc hiểu và vận dụng kiến thức đã học một cách máy móc rập khuôn, thiếu tính hệ thống theo kiểu học từng bài tập chứ chưa phải học và nắm phương pháp giải từng dạng bài tập Đại

đa số học sinh chưa có được kĩ năng giải bài tập trắc nghiệm về dạng này

Trang 2

“học vẹt, học tủ” thiếu khả năng tư duy thì kết quả học tập sẽ thấp dẫn đến thiếu tự tin, thiếu tích cực hứng thú trong học tập

Vì vậy việc tìm ra mối liên quan giữa phép toán và dạng bài tập cụ thể, tìm được cách giải phù hợp cho từng dạng bài tập, giúp học sinh dễ hiểu, dễ nhớ, có thể giải một cách nhanh gọn đáp ứng được với việc kiểm tra và thi theo hình thức trắc nghiệm Qua đó tạo được sự hứng thú và niềm tin trong học tập, góp phần nâng cao hiệu quả của việc dạy và học bộ môn sinh học trong nhà trường là một việc làm cần thiết

Từ thực tiễn giảng dạy và kinh nghiệm của bản thân, tôi viết đề tài : “Vận dụng

một số phép toán giúp học sinh giải nhanh các dạng bài tập trắc nghiệm về di truyền quần thể” trao đổi cùng các đồng nghiệp với mong muốn góp một phần nào

đó nâng cao chất lượng giảng dạy sinh học trong nhà trường Giúp các em học sinh có thể hiểu và dễ nhớ, làm tốt các bài tập trắc nghiệm có liên quan đến di truyền quần thể

Trang 3

B PHẦN NỘI DUNG

I THỰC TRẠNG VẤN ĐỀ

- Bài tập di truyền quần thể tương đối đa dạng, phức tạp, đòi hỏi tư duy cao, khá khó lại liên quan nhiều đến toán học Thực tế, phần đông học sinh chưa nắm được cách giải nên không giải được

- Di truyền quần thể tương đối khó trong khi đó theo phân phối chương trình sinh học 12, sự di truyền quần thể chỉ có thời lượng giảng dạy 2 tiết cho phần lí thuyết, không có tiết bài tập Điều đó đòi hỏi người thầy giáo phải đầu tư nhiều cho việc tìm giải pháp nhằm giúp học sinh có thể nắm được kiến thức và vận dụng để giải các dạng bài tập Trong khi hiện nay đa phần giáo viên còn lúng túng trong việc tìm phương pháp phù hợp để giải bài tập và chưa hệ thống hóa được các cách giải bài tập

di truyền quần thể để có thể giúp học sinh dễ dàng làm được các dạng bài tập này

- Hiện nay, môn sinh học kiểm tra và thi theo hình thức trắc nghiệm Thời gian làm bài theo hình thức trắc nghiệm là một thách thức lớn đối với học sinh; đòi hỏi các

em phải hết sức khẩn trương, tiết kiệm thời gian; phải vận dụng nhanh kiến thức, kĩ năng để nhanh chóng quyết định chọn phương án trả lời đúng Trong khi đó học sinh chưa có được kĩ năng giải bài tập trắc nghiệm liên quan đến phần di truyền quần thể Điều này ảnh hưởng không nhỏ đến kết quả thi của học sinh

Với thực trạng nêu trên nếu không tìm được giải pháp thích hợp để khắc phục chắc rằng sẽ ít nhiều ảnh hưởng đến kết quả giảng dạy trong nhà trường, ảnh hưởng đến kết quả thi tốt nghiệp THPT và kết quả thi tuyển vào các trường Đại học và Cao đẳng của học sinh

II CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ GIẢI PHÁP THỰC HIỆN

1 Bài tập trắc nghiệm về di truyền của quần thể tự phối

1.1 Cơ sở lý thuyết

- Quần thể tự phối điển hình là các quần thể thực vật tự thụ phấn, động vật lưỡng tính tự thụ tinh

Trang 4

- Cấu trúc di truyền của quần thể biến đổi qua các thế hệ theo hướng giảm dần tỷ lệ

dị hợp tử và tăng dần tỷ lệ đồng hợp tử, nhưng khơng làm thay đổi tần số tương đối của các alen

- Cấu trúc di truyền của quần thể qua n thế hệ tự phối :

P : dAA + hAa + raa = 1 (với : d + h + r = 1) Qua n thế hệ tự phối, thành phần kiểu gen của quần thể ở Fn là :

dAA  dAA raa  raa

hAa  Aa = (1/2)nh và AA = aa = 1 (1/ 2)

2

n h



Fn : (d + 1 (1/ 2)

2

n

h



)AA + (1/2)nhAa + (r + 1 (1 / 2)

2

n

h



)aa = 1

1.2 Vận dụng để giải bài tập

1.2.1 Trường hợp thế hệ xuất phát chỉ gồm các cá thể cĩ kiểu gen đồng hợp

Cấu trúc di truyền của quần thể qua các thế hệ khơng thay đổi

Ví dụ : Cấu trúc di truyền của quần thể ban đầu như sau : 1AA : 1aa Nếu đây là một

quần thể tự thụ phấn thì cấu trúc di truyền của quần thể sau 6 thế hệ là :

A 0,25AA : 0,50Aa : 0,25aa B 0,375AA : 0,25Aa : 0,375aa

Hướng dẫn giải Quần thể ban đầu gồm các cá thể cĩ kiểu gen đồng hợp nên cấu trúc di truyền của quần thể luơn khơng đổi qua các thế hệ khi cho tự thụ phấn

1AA : 1aa = 0,5AA : 0,5aa  Chọn C

1.2.2 Trường hợp thế hệ xuất phát chỉ gồm các cá thể cĩ kiểu gen dị hợp

Cứ sau 1 thế hệ thì tỷ lệ kiểu gen dị hợp giảm đi 1/2  sau n thế hệ tỷ lệ thể dị

hợp Aa = (1 / 2)n Khi đĩ tỷ lệ của kiểu gen đồng hợp AA = aa = 1 (1 / 2)

2

n



Ví dụ : Ở cà chua, cho biết A – quả đỏ, a – quả vàng Giả sử một quần thể cà chua ở

thế hệ xuất phát gồm tồn cây quả đỏ dị hợp Khi cho quần thể này tự thụ phấn liên tiếp, tính theo lý thuyết tỷ lệ các kiểu hình thu được ở F3 là

A 50% cây quả đỏ : 50% cây quả vàng

Trang 5

B 56,25% cây quả đỏ : 43,75% cây quả vàng

C 75% cây quả đỏ : 25% cây quả vàng

D 100% cây quả đỏ

Hướng dẫn giải

- Cấu trúc di truyền của quần thể ban đầu P : 100%Aa

- Ở F3 : Aa = 1 3

( )

2 = 0,125 và AA = aa = 1 0,125

2



= 0,4375

- Tỷ lệ kiểu hình ở F3 : Cây quả đỏ (AA, Aa) = 0,4375 + 0,125 = 0,5625

Cây quả vàng (aa) = 0,4375  Chọn B

1.2.3 Trường hợp thế hệ xuất phát cĩ cả 2 loại kiểu gen : đồng hợp và dị hợp

- Chuyển P về cấu trúc di truyền : dAA + hAa + raa = 1 (d + h + r = 1)

- Chỉ thực hiện phép tính với kiểu gen dị hợp : hAa

Aa = (1/2) n h = (u)  AA = aa =

2

h u

= (v)

- Cấu trúc di truyền của quần thể ở F n là : (d + v)AA + uAa + (r + v)aa = 1

Ví dụ 1 : Một quần thể đậu Hà Lan ở thế hệ thứ nhất cĩ cấu trúc di truyền là :

0,3AA + 0,3Aa + 0,4aa = 1

Khi cho tự thụ phấn liên tiếp thì đến thế hệ thứ tư, thành phần kiểu gen của quần thể là

A 0,48125AA : 0,0375Aa : 0,48125aa

B 0,440625AA : 0,01875Aa : 0,540625aa

C 0,1450AA : 0,3545Aa : 0,5005aa

D 0,43125AA : 0,0375Aa : 0,53125aa

- Chỉ thực hiện tính tốn đối với kiểu gen dị hợp và lưu ý từ thế hệ thứ nhất đến thế

hệ thứ tư, quần thể trải qua 3 thế hệ tự thụ liên tiếp nên ta cĩ :

Aa = ) 0 , 3 0 , 0375

2 1

Trang 6

Ví dụ 2 : (Câu 24 - Mã đề 357 - Đề thi tuyển sinh Đại học năm 2011)

Từ một quần thể thực vật ban đầu (P), sau 3 thế hệ tự thụ phấn thì thành phần kiểu gen của quần thể là 0,525AA : 0,050Aa : 0,425aa Cho rằng quần thể khơng chịu tác động của các nhân tố tiến hĩa khác, tính theo lí thuyết, thành phần kiểu gen của (P) là:

A 0,400AA : 0,400Aa : 0,200aa

B 0,250AA : 0,400Aa : 0,350aa

C 0,350AA : 0,400Aa : 0,250aa

D 0,375AA : 0,400Aa : 0,225aa

- Ở F3 cĩ Aa = (1/2)3h = 0,05  ở P cĩ Aa = 0,4

- Tỷ lệ đồng hợp tăng thêm : AA = aa = (0,4 – 0,05)/2 = 0,175

- Suy ra ở P cĩ : + AA = 0,525 – 0,175 = 0,35

+ aa = 0,425 – 0,175 = 0,25  Chọn C

Ví dụ 3 : Quần thể ban đầu cĩ 2 cây hoa màu hồng (Aa), 3 cây hoa trắng (aa) Ở một

thế hệ, trong quần thể thấy cĩ 0,3125% cây hoa màu hồng Quần thể ban đầu đã trãi qua bao nhiêu thế hệ tự thụ phấn liên tiếp?

- Cấu trúc di truyền của P : 0,4Aa + 0,6aa = 1

- Tỷ lệ cây hoa màu hồng (Aa) trong quần thể ở Fn :

(1 / 2)n x0, 40,3125%  n = 7  Chọn A

1.2.4 Trường hợp cĩ kiểu gen khơng cĩ khả năng sinh sản (hoặc chết)

- Loại bỏ kiểu gen khơng cĩ khả năng sinh sản, sau đĩ tính tỷ lệ các kiểu gen cịn lại sao cho tổng bằng 1

- Thực hiện tính tốn như các trường hợp trên

Ví dụ : (Câu 15 - Mã đề 980 - Đề thi tuyển sinh Đại học năm 2008)

Một quần thể thực vật tự thụ phấn cĩ tỉ lệ kiểu gen ở thế hệ P là: 0,45AA : 0,30Aa : 0,25aa Cho biết các cá thể cĩ kiểu gen aa khơng cĩ khả năng sinh sản Tính theo lí thuyết, tỉ lệ các kiểu gen thu được ở F1 là:

A 0,525AA : 0,150Aa : 0,325aa B 0,36AA : 0,24Aa : 0,40aa

Trang 7

C 0,36AA : 0,48Aa : 0,16aa D 0,7AA : 0,2Aa : 0,1aa.

- Thành phần các kiểu gen ở P cĩ khả năng sinh sản :

0,45AA + 0,30Aa = 0,75  0,6AA + 0,4Aa = 1

- Khi cho tự thụ phấn F1 thu được : Aa = (1/2)0,4 = 0,2

AA = 0,6 + (0,4 – 0,2)/2 = 0,7 và aa = (0,4 – 0,2)/2 = 0,1  Chọn D

2 Bài tập trắc nghiệm về di truyền của quần thể ngẫu phối

2.1 Cơ sở lý thuyết

- Quần thể ngẫu phối được xem là đơn vị sinh sản của lồi trong tự nhiên Quần thể ngẫu phối nổi bật ở đặc điểm đa hình Quá trình ngẫu phối là nguyên nhân làm cho quần thể đa hình về kiểu gen, dẫn đến đa hình về kiểu hình

- Theo định luật Hacđi – Vanbec, thành phần kiểu gen và tần số tương đối các alen của quần thể ngẫu phối được duy trì ổn định qua các thế hệ trong những điều kiện nhất định Định luật Hacđi – Vanbec được thể hiện bằng đẳng thức :

p2AA + 2pqAa + q2aa = 1

- Một quần thể được xem là đang ở trạng thái cân bằng di truyền khi tỷ lệ các kiểu gen (cịn gọi là thành phần kiểu gen) của quần thể tuân theo đẳng thức trên

- Cách tính tần số kiểu gen :

Số cá thể cĩ kiểu hình tương ứng với kiểu gen / Tổng số cá thể

- Cách tính tần số tương đối của mỗi alen :

P : dAA + hAa + raa = 1 (d + h + r = 1)

p(A) =

2

h

d  và q(a) =

2

h r

 = 1 – p (p + q = 1)

- Cách viết cấu trúc di truyền của quần thể ngẫu khi đạt trạng thái cân bằng

+ Tìm tần số tương đối của mỗi alen

+ Bình phương của tổng tần số tương đối mỗi alen

(pA + qa)2 = p2(AA) + 2pq(Aa) + q2(aa) = 1

- Cách xét xem quần thể đã cho cĩ ở trạng thái cần bằng di truyền hay chưa?

Trang 8

Nếu d.r  ( )2

2

h

 P chưa cân bằng

2.2 Vận dụng để giải bài tập

2.2.1 Trường hợp gen quy định tính trạng gồm 2 alen (gen nằm trên NST thường)

Ở một lồi thực vật, gen trội A - quả đỏ, alen lặn a - quả vàng Một quần thể của lồi trên ở trạng thái cân bằng di truyền cĩ 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 0,2A và 0,8a B 0,4A và 0,6a

- Khi quần thể ở trạng thái cân bằng di truyền thì tỷ lệ cây quả vàng (aa)

aa = q2  q(a) = 25%= 0,5

- Suy ra p(A) = 1 – 0,5 = 0,5  Chọn C

Ví dụ 2 : Cho P cĩ thành phần kiểu gen là 30AA : 10Aa : 10aa Khi cho giao phối

ngẫu nhiên, đến F3 cấu trúc di truyền quần thể là

C 0,6AA : 0,2Aa : 0,2aa D 0,09AA : 0,42Aa : 0,49aa

- Chuyển P về cấu trúc chung : 0,6AA + 0,2Aa + 0,2aa = 1

- Tìm tần số mỗi alen : p(A) = 0,6 + 0,2/2 = 0,7, q(a) = 1 – 0,7 = 0,3

- Cấu trúc di truyền quần thể ở F3 :

(0,7A + 0,3a)2 = 0,49AA : 0,42Aa : 0,09aa  Chọn A

Ví dụ 3 : Quần thể nào sau đây đang ở trạng thái cân bằng di truyền?

A 0,42 AA : 0,48Aa : 0,10aa B 0,01AA : 0,18Aa : 0,81aa

C 0,36 AA : 0,39Aa : 0,25aa D 0,49AA : 0,50Aa : 0,01aa

- Tính d.r và (h/2)2 , sau đĩ so sánh chúng (đối với từng phương án)

- Trường hợp ở phương án B thu được kết quả :

0,01 x 0,81 = (0,18/2)2 = 0,081  Chọn B

Trang 9

Một quần thể ban đầu cĩ cấu trúc di truyền là: 0,6AA : 0,4Aa Sau một thế hệ ngẫu phối, người ta thu được ở đời con 8000 cá thể Tính theo lí thuyết, số cá thể cĩ kiểu gen dị hợp ở đời con là

- Tìm tần số mỗi alen : p(A) = 0, 6 0, 4 0,8

2

  qa = 1 – 0,8 = 0,2

- Tỷ lệ cá thể cĩ kiểu gen di hợp (Aa) = 2pq = 2(0,8)(0,2) = 0,32

- Số cá thể cĩ kiểu gen dị hợp ở đời con là : 0,32 x 8000 = 2560  Chọn A

Một quần thể giao phối ở trạng thái cân bằng di truyền, xét một gen cĩ 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 18,75% B 56,25% C 37,5% D 3,75%

- Từ cấu trúc di truyền quần thể ở trạng thái cân bằng : AA = p2 và aa = q2

- Ta cĩ hệ phương trình : p2 = 9q2 và p + q = 1  p = 0,75 và q = 0,25

- Tỉ lệ % số cá thể dị hợp trong quần thể là :

Aa = 2pq = 2(0,75)(0,25) = 0,375  Chọn C

Trong một quần thể thực vật giao phấn, xét một lơcut cĩ hai alen, alen A quy định thân cao trội hồn tồn so với alen a quy định thân thấp Quần thể ban đầu (P) cĩ kiểu hình thân thấp chiếm tỉ lệ 25% Sau một thế hệ ngẫu phối và khơng chịu tác động của các nhân tố tiến hĩa, kiểu hình thân thấp ở thế hệ con chiếm tỉ lệ 16% Tính theo lí thuyết, thành phần kiểu gen của quần thể (P) là:

C 0,30AA : 0,45Aa : 0,25aa D 0,10AA : 0,65Aa : 0,25aa

Trang 10

2.2.2 Trường hợp gen quy định tính trạng gồm nhiều alen (gen nằm trên NST thường)

- Số kiểu gen tạo ra từ một gen cĩ x alen = ( 1)

2

- Tỷ lệ kiểu gen đồng hợp bằng bình phương tần số alen Tỷ lệ kiểu gen dị hợp bằng 2 lần tích các tần số alen

- Từ giả thiết đề cho thiết lập phương trình hoặc hệ phương trình để giải

Ở người, gen quy định màu mắt cĩ 2 alen (A và a), gen quy định dạng tĩc cĩ 2 alen (B và b), gen quy định nhĩm máu cĩ 3 alen (IA, IB và IO) Cho biết các gen nằm trên các cặp nhiễm sắc thể thường khác nhau

Số kiểu gen tối đa cĩ thể được hình thành từ 3 gen nĩi trên ở trong quần thể người

là

- Số kiểu gen quy định màu mắt = (2 1)2 3

2





- Số kiểu gen quy định dạng tĩc = (2 1)2 3

2





- Số kiểu gen quy định nhĩm máu = 6

2

) 1 3 ( 3





- Số kiểu gen tối đa cĩ thể được tạo ra từ 3 gen nĩi trên ở trong quần thể người là :

3 x 3 x 6 = 54  Chọn D

Ví dụ 2 : Một quần thể người, thống kê thấy cĩ 45% số người cĩ nhĩm máu A và 4%

số người cĩ nhĩm máu O Cho rằng quần thể đang ở trạng thái cân bằng di truyền Tỷ

lệ số người cĩ nhĩm máu B trong quần thể là

- Tỷ lệ nhĩm máu O (IOIO) = r2 = 0,04  r(IO) = 0 , 04= 0,2

- Tỷ lệ nhĩm máu A (IAIA , IAIO) = p2 + 2pr = 0,45

Giải phương ta được p(IA) = 0,5  q(IB) = 1 – (0,5 + 0,2) = 0,3

- Tỷ lệ nhĩm máu B (IBIB , IBIO) = q2 + 2qr

Định dạng
Số trang	10
Dung lượng	276,71 KB